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Maya 材质与渲染 教案 1 目 录 目目 录录 . 1 第一章第一章 材质与渲染概述材质与渲染概述 . 3 11 渲染概述 . 3 111软件渲染 . 3 112硬件渲染 . 5 12 认识 HYPERSHADE . 5 13 材质节点概述 . 8 131 Materials . 8 132 Textures . 9 14 渲染全局设置 . 12 第二章第二章 灯光与阴影灯光与阴影 . 13 21 光与物体的相互作用 . 13 22 阴影的产生和组成 . 14 23 MAYA的灯光种类及属性 . 16 231 点光源(Point Light) . 16 232 环境灯(Ambient Light) . 17 233 聚光灯(spotLight) . 17 234 平行光(Direction Light) . 18 235 体积光(Volume Light) . 18 236 区域光(Area Light) . 18 237 Mental Ray的区域光 . 18 24 场景照明 . 19 241 三点光源照明方法 . 19 242 灯光阵列 . 19 25 灯光连接 . 20 26 使用灯光效果. 21 261 使用灯光贴图 . 21 262制作灯光雾（Light Fog） . 21 263制作镜头眩光和辉光 . 22 264 灯光的亮度曲线和色彩曲线 . 22 27 阴影的调节 . 22 271深度贴图阴影 . 22 272光线跟踪阴影 . 22 第三章第三章 贴图练习贴图练习 . 22 31 贴图的控制（二维贴图坐标节点） . 22 32 贴图通道的选择 . 23 33 贴图练习 . 23 34 其它练习 . 25 第四章第四章 实用工具节点介绍实用工具节点介绍 . 25 Maya 材质与渲染 教案 2 41 SAMPLER INFO节点 . 26 42 CONDITION节点 . 27 43 REVERSE节点 . 27 44 MULTIPLY DIVIDE和AVERAGE节点 . 27 45 BLEND COLORS节点 . 28 46 PSD 文件节点应用 . 29 第五章第五章 金属与透明金属与透明 . 29 51 金属材质 . 29 511流逝的时间 . 30 512铬钢与金属漆 . 30 52 透明与半透光 . 31 521半透光练习 . 35 第六章第六章 特殊材质特殊材质 . 36 61 法线贴图（NORMAL MAP）. 36 62 置换材质 . 37 63 X-RAY材质 . 38 64 微观世界红细胞 . 39 第七章第七章 二维渲染二维渲染 . 39 71 卡通渲染 . 40 72 矢量渲染器 . 40 73 国画渲染 . 41 参考资料参考资料 . 42 Maya 材质与渲染 教案 3 第一章 材质与渲染概述 该部分课程主要是材质的入门练习，其中介绍的部分也可作为已入门者的学习参考。

本章的主要内容是介绍渲染的基本概念，不同的渲染方式以及 Maya 中的各种渲染节点，并以实例的方式介绍了调配材质的主要舞台 Hypershade 的界面和基本操作，最后详细地介绍了 Maya 的渲染全局设置和渲染窗口 11 渲染概述 渲染是生成数字化 3D 图像中重要的一环渲染前的三维图像只是电脑上错综复杂的线框或点的组合而已 只有配以材质、灯光、特效等进行渲染，成为静帧或动态的图像，才算把三维图像得以最终实现 随着硬件水平的不断提高，渲染 3D 图像的技术也在日新月异地进步着，3S、光能传递、HDRI 等新技术不断充实着渲染器的功能，渲染器的种类也越来越多许多厂商都进入了第三方渲染器的开发市场其中以 Max为最，常用的就有 Vray，mentalray，Brazil，Finalrender 等渲染插件但它常用的渲染方式无非是硬件渲染和软件渲染两种一般指的渲染都是软件渲染方式 111 软件渲染软件渲染 常见的软件渲染算法有扫描线、光线跟踪、光能传递 3 种这 3 种渲染算法都各有其优缺点和招牌渲染器 扫描线：应该可以算是历史最悠久的算法了，3ds max 的渲染器就是完全基于扫描线的这种渲染方法的基本思路是把三维场景根据摄像机的设置进行二维投影，然后把投影分割成小块，逐步进行运算的方式。

这种算法的最大好处就是速度快，由于历史比较长，它也是发展得最为完善的渲染算法，几乎市面上流行的所有渲染器都支持扫描线算法但真正能代表扫描线极致的渲染器则是被称为渲染器之王的 Pixer Renderman，从卡通风格的怪物公司到真实感几可乱真的黑客帝国 ，都可以体会到它的强大 光线跟踪：时至今日，光线跟踪算法已不是什么新名词了，大多数的三维软件的内置渲染器都具备了进行光线跟踪运算的能力，只是速度、图像质量不同罢了那么，它与扫描线算法有何不同呢?实际上，光线跟踪Maya 材质与渲染 教案 4 的计算方法与现实生活中的成像原理十分近似，它是计算从光源发射的光线，把它作为无限长的射线，当遇到反射或折射时改变方向，遇到漫反射面或无物体阻挡时结束在真正计算的时候，则是逆向求解，也就是从摄像机的镜头方向追踪光线的历程直至光源 光线追踪的逆向求解法 这种算法的最大好处就是能真实地再现物体之间的折射和反射，可以一次性的渲染出接近照片质量的图片光线追踪的典型代表就是大名鼎鼎的德国渲染器 mental ray，它是一个将光线跟踪推向极致的产品，利用这一渲染器，我们可以实现反射、折射、焦散、全局照明等扫描线渲染器很难实现的效果。

BBC 的著名全动画科教节目与恐龙同行就是使用 mental ray 渲染的，逼真地再现了那些神话般的远古生物由于这种算法本身就比较复杂，所以渲染时间也较长而且当图片尺寸加大时，渲染时间会成倍增加，所以在电影业现在还是以扫描线为主的局面，但随着硬件成本的降低，相信这项技术会有更大的发展空间 光能传递：又叫辐射度算法，是基于真实的热辐射传递公式的算法，它将场景剖分为许多大小不同的元面，逐个计算光线在每个元面上辐射的值，经过衰减后，再传递到对应方向上的面，如此下去，直到光线能量低于我们设定的初始能量百分比这种计算方式能够计算出光在物体上的漫反射可以看到相邻物体在光与颜色之间的相互作用 Maya 材质与渲染 教案 5 这才是真正再现了现实中光线在物体间的相互作用真实的代价也是高昂的这样的一次传递计算往往需要几个小时，甚至几天的时间实际上，真正使用这种技术取得商业成功的软件只有一家，就是建筑行业的渲染巨匠 Lightscape几年前，这个软件曾经是高质量渲染器的代名词Lightscape 的名字在被 Autodesk 收购后虽然已渐渐退出历史的舞台， 但其核心技术已被内置在 max 5.0 及其后继版本中， 在建筑演示行业继续扮演着重要的角色。

112 硬件渲染硬件渲染 除了以上 3 种软件的渲染方式外，硬件渲染也一直伴随着三维技术的发展而成长举个简单的例子，我们所面对的视图中的模型就是以硬件方式渲染的 近年游戏产业和 Web 3D 技术也迅猛发展，促进了显卡技术的更新换代显示技术又推动了三维硬件渲染的发展2002 年末，世界最大的三维芯片商 NVIDIA 推出了其划时代的 FX这项技术可以让用户自己编程制作各种 Shader 来实现所需要的效果如硬件反射，折射，毛发等以前完全无法用显卡实现的效果现在，恐怕再也没人会说硬件渲染的画面是粗陋的了完全由显卡计算出的画面是否很令人惊讶很快，PC 平台上的三维动画软件都开始陆续支持这一技术，我们现在已可以使用 Maya 自身的硬件渲染制作出相当高质量的图像而且与任何一种软件渲染方式相比，它的速度都要快得多 那么， 作为一个 Maya 用户， 我们可以自由的使用所有的这些方法来完善我们的作品吗?如果是一年以前，这个问题还会很难回答，因为那时 Maya 自身的渲染器还有很多局限比如不能进行全局光计算，无法表现焦散， 而且在渲染速度上也较其他渲染器慢， 消锯齿的表现还不够理想等 幸运的是， 这些问题随着 Maya 5 0版本的推出已成昨日阴云。

这次升级最令人激动的改变之一就是内置了世界顶级渲染器mental ray 使用mental ray 进行渲染，速度、画面质量方面都有所提高更重要的是，增加了如全局光、焦散、移动模糊的阴影、HDRI 照明等在以前版本中很难实现的功能而 Maya 自身渲染的一些功能优点也完整的继承，并且得到了发展比如加速了 Paint Effect 的交互速度，增加了新的硬件渲染方式和矢量渲染等所以说，现在 Maya 为我们提供的已不是一个渲染器， 而是一整套渲染解决方案， 其中包括 Maya 软件渲染， Maya 硬件渲染， mental ray渲染，矢量渲染(可以输出 SWF 动画)和 HardwareBuffer 渲染绝大多数使用者都会在这些渲染器中找到适合自己的工具 12 认识 Hypershade Hypershade 和属性编辑器是材质编辑的主要舞台，要学习 Maya 的材质，必须了解 Maya 的材质编辑器Maya 有两个材质编辑管理工具，其中一个是 Multilister(多重列表)管理器，通过 WindowRendering EditorsMultilister 打开它 Maya 材质与渲染 教案 6 可以看到，它有点类似于 3ds max 的材质编辑器，把材质、纹理、灯光和摄影机以图标列表的形式显示出来。

双击其中的材质球就可以打开相关的 Attribute Editor(属性编辑器)一切材质属性的编辑都在 Attribute Edito 中进行 选择 WindowRendering EditorsHypershade 就可以打开它 下面的当然是 Bottom Tabs(下标签栏)，在缺省情况下，它主要由 Work Area(工作区)和 Shader Library(材质库)组成WorkArea 是调配材质的重要舞台，可以把它比作画家手中的调色板一切材质节点的连接和图示都可以在这里看到 单击 Surface 卷页栏下的 Blinn 图标，可以看到，在右边的 Materials 和 WorkArea 中都增加了一个圆球，这就是新的 blinnl 材质的图标双击这两个图标其中的任何一个，就可以打开这个材质的属性对话框对话框的最上面是本材质的名字，下面的第一个卷页栏是 Common Material Attributes(公共材质属性) 它是大多数材质的共同属性，所以在使用中一定要清楚了解他们个是做什么用的，做到心中有数 Maya 材质与渲染 教案 7 Color（色彩）基本颜色，它是影响物体表面色彩的最主要因素。

Transparency（透明度） ，它控制我们能看到物体背面东西的多少，也就是像玻璃那样的透明度与 MAX 等软件相反，Maya 中的不透明是黑色，而完全透明是白色，这一点需要加以注意 Ambient Color(环境色)，影响材质颜色的另一重要因素用它可以方便地调整材质的明暗，或改变材质的色彩倾向 Incandescence(白热度)，也就是自发光不受灯光影响直接提高材质的亮度即使在没有光照的情况下，自发光也是可见的 Bump Mapping(凹凸贴图)，只对各种纹理有效，用改变物体表面法线的方法来产生凹凸不平的效果在制作不平整表面时经常会用到 Diffuse(漫反射过渡)，控制明暗面之间的过渡当它为 08 的时候，表示有 80的 Color 亮度被加到材质的亮部 Translucence(半透明度)，与透明度不同，半透明度不是控制能看到多少材质背面的物体，而是控制材质背面有多少光影透射过来，就像透过灯笼的红布看到里面的光线一样 Translucence Depth(半透明深度)，设置材质半透明的深度，控制背面光影所能穿透的长度 Translucence Focus(半透明焦点)，它控制的是当。