maya灯光系统详解

YY823

下面我们详细讲述一下maya灯光系统中各个灯光的详细参数
环境光最大的特点是其具有“双重性格”，具体体现在环境光的“ambient shade”参数的运用上，通过调节此参数（后文参数解析部分会系统论述）可以使环境光表现出有向性和无向性。环境光在具体使用中最大的作用是模拟大气中的漫反射、对整个场景进行均匀照明。一般情况下，环境光不会被考虑作为场景照明的主光源，环境光一般会和其他光源联合作用（例如环境光有时候可以和平行光共同模拟阳光）。
方向光 directional light

方向光仅在一个方向平均地发射灯光，它的光线是互相平行的，使用方向光可以模仿一个非常远的点光源，例如从地球上看太阳，太阳就相当于一个点光源，所以方向光常用来模拟阳光的照明效果。在一个场景中，同一盏方向光投射的所有阴影都在同一方向上，而且都是该物体的正交投影，所以我们不需要考虑directional light和被照射物体的相对位置，唯一要考虑的就是方向光的方向。由于方向光对局部区域的定位或限制没有点光源或聚光灯那样容易，因此它早室内场景的灯光设置中经常做为配合或辅助光源来使用，而不作为主要光源。在大的室外场景中，可以从若干个不同的角度发出多个方向光作为整体的辅助光源，虽然每盏方向光都可能非常微弱，但是他们用此种方法联合作用的时候可以模拟出大气光的效果。代替空气中的太阳光

点光源 point light

点光源从光源位置处向各个方向平均招生，可以用来模拟灯泡和蜡烛。
点光源的投影有透视效果，与ambient light和directional light不同的是，
point light有“decay rate”,即可以调节灯光的衰减率（spot light和area
light也可以调节衰减）。点光源在很多时候适合用来作辅助光。在许多翻译过
来的maya资料中可以发现，很多国外作者把点光源的阴影称为“发散阴影”，
这正是因为点光源有强烈的透视效果，个人人为，此特性可用于模拟室内场景
中透过窗户射向室内的夕阳光
聚光灯 spot light
聚光灯在一个圆锥形的区域均匀地发射光线，可很好模仿类似手电筒和汽车
前灯发出的灯光。聚光灯是属性最多的一个灯光，也是最常用的一个灯光，从很
多国外的资料上我们可以知道，很多国外三维设计师喜欢用聚光灯作为照明场景
的主光源，这是因为聚光灯可以很容易地被定位和控制（当然在我们的实际生产
当中应该根据不同的场景、不同的实际情况、不同的要求来活用maya4.0的五种灯
光，而不应该迷信某一种灯光的搭配方式或使用方法）。

面光源 area light
我们生活的环境是一个三维世界，在我们生存的空间中，任何一个东西都有自己
相对的三维值，也就是说，在我们已知空间中，大多数物质都是三维的。毫无疑问，
在现实生活中的光源都是三维的。然而在maya软件包里，我们并找不到一个真正意义
上的“体积光源”，最接近“三维光源”的就是我们现在要介绍的这个二维光源--面
光源，也叫区域光（表面上好象聚光灯也是一个面光源，而实际上maya软件定义的聚
光灯是一个限定了照射范围的点光源）。正因为面光源与其他光源有着这种本质上的
区别，所以面光源的光线质量也与其他光源的光线质量有着本质上的区别。面光源发
出的光线质量以及所投射的阴影质量都是maya4.0所有默认灯光中最好、最接近真实效
果的，但是在做动画项目的时候，面光源存在一个致命缺陷--耗费相对较长的渲染时
间。正因为这样，所以面光源一般在做静祯的时候被广泛采用，而做动画片的时候则
用聚光灯取代面光源。由于考虑到我们的生产进度，所以在生产过程中尽量不要使用
面光源，争取通过细调参数来实现其他灯光对面光源的模拟

spot light
type：

通过点击type旁边的三角形按钮，maya会自动弹出一个下拉菜单，下拉菜单里有
各种可供选择的灯光类型，通过选择不同的灯光类型，可以改变当前所选灯光的类型。


color：

maya中灯光的默认颜色都是白色，通过点击颜色选项旁的白色方块，系统会弹出
一个选色器，通过选色器可以改变灯光的颜色。在颜色按钮的末端有一个黑白的棋盘
格按钮，通过点击这个按钮可以为灯光的颜色加载一张帖图，可以运用这种方式来模
拟幻灯机的光线投影。一般情况下为场景打光有一个默认的规则，即不使用纯白色的
光，其实在现实的生活中，基本上也不会出现纯白色的光线，所以，当我们每建立一
盏新的灯光，最好先将灯光的颜色根据场景的需要设定一种颜色，尽量避免出现纯白
色的灯光。

intensity：

通过调节此参数的大小可以改变灯光的强度，一般情况下，intensity是和decay（衰减）
参数结合使用的，值得注意的是，在场景的整体照明中，调节灯光的颜色一般会改变灯光的强
度，因为不同颜色有着不同的明度，自然地，在灯光照明中，明度大的颜色的照明强度也相对
强一些。

iluminates by default：

默认情况下，此选项是被勾选的（一旁的小方块中划上了勾），这个选项其实是一个灯光
照明开关的作用，当此选项划上勾的时候，灯光对场景内所有的物体都有照明作用，反之，灯
光对场景内所有物体都不起照明作用。在进行比较大的场景的灯光设置的时候，一般会经常用
到灯光链接，假如想让新建立的一盏灯光只对场景中的某一物体或少部分物体起照明作用的时
候，有些组员的习惯是打开灯光关联编辑器，来将灯光和物体进行排除，对于大场景的灯光设
置，这显然是一个笨方法，在此种情况下最有效率的排除法是将新建立的那盏灯光的
“illuminatess by default”选项关掉，然后再同时选择灯光与需要被照明的物体，单击
rendering菜单下的lighting/shading子菜单中的make light links命令即可。


decay rate：

这一参数是用来调节灯光的衰减率，它由一个下拉菜单构成，下拉菜单中有四个选项目：
no decay（无衰减）、linear（线性衰减）、quadratic（平方衰减）和cubic（立方衰减），默认状况
下，灯光的衰减率一般是“no decay”。在现实生活中，光线的衰减一般呈平方衰减，而在maya中，用
得比较多的衰减率是线性衰减。另外，要调节灯光的衰减方式还可以为灯光建立一条强度曲线，通过编
辑曲线来实现灯光强度的可控性（详见灯光特效部分）。

cone angle：

此参数为聚光灯所独有，它用来调节聚光灯的照射角度，默认角度是40度，可调控的范围是：
0.006～179.994（度）。

penumbra angle：
国内很多作者将这一参数翻译成“半影角”，这一参数控制的是聚光灯投射光线边缘的虚化。在缺
省状态下，penumbra angle的值为0，此时聚光灯照射区域的边界是“黑白分明”（清晰）的，当
penumbra angle的值趋向负无穷大时，聚光灯的照射边缘向内虚化，而penuumbra angle的值趋向正无穷
大时，聚光灯的照射边缘向外虚化。然而penumbra angle的值不能真正在正负无穷大这个值域中任意取
值，它的值域范围是-189.994到189.994之间。



dropoff：

dropoff的值域是0到正无穷大，当dropoff的值为0时，聚光灯照射区域的光线分布是均匀的，当dropoff的值趋向于正
无穷大时，聚光灯照射区域的亮度由中心向四周递减，其递减的程度与dropoff的值成正比

默认情况下，penumbra angle和dropoff的值都为0，当使用聚光灯模拟真实场景的时候，应该给这两项参数赋予非0的值。

shadow color：
可以通过调节此参数来控制灯光投影的颜色，和大部分参数一样，在投影颜色参数栏后面也有一个棋盘格的贴图按钮，
可以通过帖图来让阴影产生特殊效果。

use depth map shadows：

这项命令是与“use ray trace shadows”相对应的，depth map shadows（深度帖图阴影）和ray trace shadows（光影
跟踪阴影）是两种不同的计算阴影的方式，如果要给灯光加上投射阴影功能，可以勾选其中一项，也只能勾选一项，两者不
能同时选择。
dmap resolution：

调节这项参数可以理解为调节灯光阴影的渲染解析度，当dmap resolution的值设得很低的时候，阴影的边缘会呈现锯齿，
而当此项数值设得过高的时候，则会增加渲染的时间。值得注意的是，ipr窗口的即时渲染功能不支持dmap resolution值的更
新。很多时候我们需要柔和的阴影来体现灯光的柔和，这时可以适当地降低dmap resolution的值，这样既达到了我们需要的
效果，又可以降低渲染的速度，注意，dmap resolution的值最好是2的倍数，为避免阴影周围出现锯齿，dmap resolution的
值不应该调得过低。



use mid dist dmap：

有时候被照亮物体的表面有不规则的污点和条纹，这时候将灯光的use mid dist dmap命令打开，将有效去除这种不正常的
阴影。在默认状态下，此参数是打开的。

use dmap auto fous：

有时候场景中的物体投射的阴影边缘会呈现出锯齿状，这时的一种解决方案是将产生投射阴影的灯光的use dmap auto fous
参数打开，并将场景中不需要投射阴影的物体的casts shadows（在物体的shape属性面板里的render stats命令栏下）参数关闭
（这样也可以加速渲染），默认状态下，此项命令是打开的。
dmap filter size：

此项参数的默认设置是1，可以通过调节此参数来调节阴影边缘的柔化程度，此项参数设置得越大，阴影的边缘越柔和……


dmap bias：

dmap bias又叫深度贴图偏心率，调节它可以使阴影和物体表面分离。调节此参数犹如给阴影一个遮挡蒙板，当数值调大的
时候，灯光给物体投射的阴影就只剩一下部分，当此参数的数值调到1的时候，物体的阴影就完全消失了。

fog shadow intensity：

在打开灯光雾的时候，场景中物体的阴影颜色会呈现不规则显示（颜色会变浅），会让物体的重量感打折扣……这时可以
调节fog shadow intensity参数来调节灯光雾中阴影的强度。



fog shadow samples：

雾阴影取样参数，默认值为20。当加了灯光雾后，可以调节此参数来控制物体阴影的颗粒状。

disk based dmaps：
当多次渲染某一祯，而场景中的物体和灯光位置都没有变化，只是对灯光或物体的属性进行了调节的时候，这时深度贴图
阴影并没有改变，所以可以重复使用，这时就可以从disk based dmaps的下拉菜单中选择reuse existing dmap（从新使用现有
的深度贴图阴影）。、

当不是渲染单祯而是渲染动画的时候，场景中物体和灯光的位置没有变化，这时，深度贴图也没有改变，仍然可以重新被启用。
这时可以从disk based dmaps的下拉菜单中选择reuse existing dmap，并且关闭dmap frame ext开关。

当渲染的动画中，物体和灯光都发生了变化，但是要将此动画渲染若干遍，这时可以把深度贴图存在硬盘里，待多次渲染动画的
时候重复使用。此时可以从disk based dmaps的下拉菜单中选择reuse existing dmap，并且打开dmap frame ext开关。

如果在以前的硬盘中有保存的深度贴图，并且在渲染一祯或动画之前移动了灯光或物体，这时深度贴图发生了变化，我们不能再
使用以前的深度贴图，此时可以在disk based dmaps的下拉菜单中选择overwrite existing dmap，这样每一次渲染的深度贴图都会
覆盖原来在硬盘中保存的深度贴图。

以上几项可以有效节约渲染时间

如果要渲染一祯或一个动画，但是硬盘里没有以前的保存的深度贴图，或者即使有也不想用，那么这时可以从disk based dmaps
下拉菜单中选择off。

在默认状态下，disk based dmaps指向0ff，这时maya没有设置深度贴图，也不会将深度贴图保存在硬盘里。

use only single dmap：

为了节约渲染速度，有时候一个点光源在某个具体的轴上不需要产生深度贴图，此时可关闭use only single dmap,同时关闭对应
轴的use dmap属性（例如“use x+ dmap”）。



use ray trace shadows：

光影追踪(又叫光线追踪)阴影，光线追踪阴影是在光线追踪过程中产生的，在大部分情况下，光线追踪阴影能够提供非常好的效果，然而，用户必须对整
个场景来计算光线跟踪阴影，这样将非常耗费时间。有些阴影效果（如透明物体所产生的阴影）深度贴图阴影是模拟不出来的，这时建议使用光线跟踪阴影。

light radius
柔化阴影的边缘，使阴影的边缘不那么硬，但是会是阴影边缘呈现粗糙的颗粒状
shadow rays
使用light radius命令后，阴影边缘会呈现颗粒状，这时加大shadow rays的值，可以将阴影边缘的颗粒模糊化，这将使物体阴影看上去更真实
ray depth limit
调节此参数可改变灯光光线被反射或折射的最大次数。此参数默认值是1。为提高渲染光线跟踪阴影的速度，当light radius的值为非零的时候，尽量将
shadow rays和ray depth limit的值设小，ray depth limit的值一般情况下设为1

(ambient light
ambient shade


ambient shade是环境光独有的参数，此参数的可控性也是环境光区别于其他灯光（如点光源）的根本所在。此参数可以体现ambient shade的方向性和无
向性，在默认状态下，ambient shade的值是0.45，当其趋向于0时，环境光的性质就趋向于无向性，当其趋向于1时，环境光的性质就趋向于有向性，当等
于1时，环境光可看作是一个点光源。在maya中，无向性的环境光效果可以简单、抽象地概括为：整个场景被包围在一个无限大的中空球体中间，灯光从这个
球体的内表面发散出来，从各个方向照射场景内的物体。要很好的理解环境光的无向性，以便在实践中很好地对环境光进行调控，最好的捷径就是通过调节
ambient shade参数来对简单场景中的物体进行各种取值的渲染测试，来对比渲染效果


补充
点光源、面光源和方向光在基本参数方面和聚光灯的参数属性是一样的，每种类型的灯光只是在投射方式上不一样，关于这些类型的灯光的参数在这里
就不重复说明了，在实践中多摸索、根据不同的实际情况来运用不同的灯光组合，这样可以相对提高工作效率，并且能达到很好的效果
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