知识点五 全局照明与最终聚焦
在现实世界中，光线碰到物体后会被物体吸收和反弹，被反弹后的光线碰到其他物体会继续被吸收和反弹，直到光线完全被吸收。即使灯光照不到的地方也不会是纯黑的，而且物体所呈现的颜色也会受到其他物体的影响，而带有其他物体的颜色。如图1-53所示，墙壁和地面带有两个球的颜色。用Maya自带的渲染器software渲染场景，虽然可以进行光线追踪，但是不会反弹光线，物体之间的颜色也就不会相互影响。在software中要想渲染出物体带有周围物体的颜色，可以单独用一盏带有周围物体颜色的灯光作为辅助光来照射物体。虽然这样做可以加快制作进程，但这样得到的效果是不准确的。要想得到准确的光线反弹的效果，可以使用mentalray渲染器的Global Illumination（全局照明）和Final Gather（最终聚焦）进行间接照明。
图1-53
1．创建光子
全局照明是一种模拟现实光线的反弹的一种间接照明技术。当渲染场景时，灯光会向外发射一种和光线方向相同的虚拟光子，一旦碰到物体，就会被物体吸收、反射、折射，被反射和折射的光子会带有物体的色彩和照明信息，这样光子从一个物体反弹到另一个物体，直到被完全吸收为止。
要使用全局照明就必须有光子，如果没有光子，即使打开全局照明，也不会有间接照明。Maya里只有Directional Light、Point Light、Spot Light、Area Light可以发射光子。在灯光属性编辑器里找到mental ray中的Caustic and Global Illumination分区，选中【Emit Photon】复选框，这样这盏灯就可以发射光子了，如图1-54所示。
图1-54
① Photon Color（光子颜色）
表示光子能量的颜色。
② Photon Intensity（光子强度）
表示光子最初所带有的能量，数值越大，光子的能量越大，全局照明越明亮。值为0时将会使全局照明失效。
③ Exponent（指数）
决定光子的衰减率，值越大，衰减越厉害。默认值为2，一般情况保持默认就可以了，除非需要特殊的效果。
④ Caustic Photons（焦散光子数）
发射焦散光子的数量，值越大，焦散越精确。默认值为10000。此值不宜过大，值太大会严重减少渲染速率。此属性必须在【Render Settings】对话框里开启【Caustics】才可以使用。如果开启还不能使用，可按两次【Ctrl+A】组合键更新灯光属性编辑器。
⑤ Global Illum Photons（全局照明光子数）
此属性和焦散光子相似，表示全局照明光子数量。
2．全局照明属性
灯光能发射光子，就可以开启全局照明进行属性调节了。在【Render Settings】里的【Caustics and Global Illumination】属性扩展栏里选中【Global Illumination】复选框，如图1-55所示。
图1-55
① Accuracy（精确度）
设置每个点用来计算颜色和强度的光子数目最大值。值越高，渲染越精确，但是会严重减慢渲染速率。
② Scale（缩放）
用来整体调节全局照明的明亮。此值是全局照明效果的倍增器，默认为1，若为0.5将使全局照明强度减半。
③ Radius（半径）
在指定的范围内寻找光子并计算作为间接照明。默认值为0, Maya将基于场景的大小自动赋予一个值，虽然默认情况下能产生不错的效果，但是要想精确控制，最好是手动输入一个值。如果输入一个较小的值，如0.1，可以看见在场景中将产生像小圆点的光子，如图1-56所示。
图1-56
④ Photon Reflections（光子反射最大次数）
和光线追踪一样，指光子达到最大反射次数后将被吸收。此属性要和Max Photon Depth结合使用。
⑤ Photon Refractions（光子折射最大次数）
定义光子可以被折射的最大次数，此属性也要和Max Photon Depth结合使用。
⑥ Max Photon Depth（最大光子深度）
定义光子能够被折射和反射的最大次数。
3．创建最终聚焦
Final Gather（最终聚焦）是一种模拟全局照明的方法，它发射的不是光子，而是采样射线，类似于射线追踪。最终聚焦是一种快速高效且容易实现全局照明效果，但是没有全局照明精确。这两种方法是相互独立的，并不产生冲突，两种方法经常一起使用来达到非常逼真的效果。当开启最终聚焦时，将会在场景里投射最终聚焦点，由最终聚集点向外发射最终聚焦光线来采集周围环境的照明信息，然后返回给最终聚焦点。
在【Render Settings】对话框的【mentalray】选项卡【Final Gathering】面板选中【Final Gathering】复选框，如图1-57所示。
图1-57
①Accuracy（精确度）
表示每个最终聚焦点向外发射的最终聚焦线的数量。默认值为100，最大值为1024。值太低会产生杂点，值太高会严重影响渲染速率。
②Point Density（最终聚焦点密度）
定义最终聚焦的数量，值越高将产生更多的细节，但是会严重影响渲染速率。
③Point Interpolation（最终聚焦点内插）
当渲染时设置内插最终聚焦点的数量。值越大，产生越平滑的表面。
④Scale（最终聚焦缩放）
和全局照明里的Scale功能一样，作为最终聚焦的倍增器。
⑤Rebuild（重建最终聚焦贴图）
当设为On时，在每次渲染时都会重新计算最终聚焦贴图且会覆盖原来的贴图。设为Off时，将不会覆盖原来的贴图，而是加入原来的贴图。如设为Freeze将不会重新计算最终聚焦贴图，而是从原有最终聚焦贴图里读取。
⑥Final Gather File（最终聚焦文件名）
定义最终聚焦贴图文件的名称。
⑦Enable Map Visualizer（开启贴图观察器）
开启此选项，当对场景进行最终聚焦渲染后，可以在场景里观察到最终聚焦点。
⑧Preview Final Gather Tiles（预览最终聚焦的渲染过程）
开启此选项，在渲染时可以在渲染窗口观察到最终聚焦的渲染过程。此选项不对最终聚焦渲染产生任何影响。
⑨Optimize For Animations（优化动画）
将会对前后帧的最终聚焦点进行平均，减少动画的闪烁。
⑩Use Radius Quality Control（使用半径控制质量）
开启此选项，Max Radius 和Min Radius将变成可调节属性。不开启时，Maya将根据场景的大小来自动决定Max Radius 和Min Radius的值。
⑪ Max Radius（最大半径）和 Min Radius （最小半径）
定义最终聚焦点向外发射最终聚焦线的范围。Max Radius建议不要超过场景边界框的10%, Min Radius不超过Max Radius的10%。
⑫ View （Radii in Pixel Size）【视图（像素半径）】
此选项将使Max Radius和Min Radius基于像素大小，而不是物体坐标空间。
⑬ Precompute Photon Lookup（预计算光子）
开启此选项，将在预渲染过程产生光子追踪来计算和评估场景的发光，虽然会减慢预渲染过程，但是会加快整个渲染过程。
⑭ Filter（滤镜）
用来消除因最终聚焦产生一些过亮小斑点。
⑮ Falloff Start（发散开始）和Falloff Stop（发散停止）
当最终聚焦射线传播距离超过Falloff Start的值时，将采集相机的背景颜色，超过Falloff Stop时将不发射。
⑯ Reflections（反射）
限制最终聚焦射线被反射的最大次数。
⑰ Refractions（折射）
限制最终聚焦射线被折射的最大次数。
⑱ Max Trace Depth（最大追踪深度）
设置最终聚焦射线被反射或折射的最大次数。此属性可以覆盖Reflections和Refractions属性的值。
⑲ Secondary Diffuse Bounces（次级反弹）
开启此选项可以防止一些不自然的暗部区域，值过大会严重减慢渲染速度。
⑳ Secondary Bounce Scale（次级反弹缩放）
次级反弹效果的倍增器。
【Render Settings】对话框的说明
【Render Settings】对话框是Maya渲染器的核心之一，是Maya最常用的对话框。此对话框包含【Common】和【Maya Software】（Maya自带软件渲染器）两个选项卡，如果开启了mental ray渲染器插件，则可以在【Render using】下拉菜单中选择【mental ray】选项，如图1-58所示。启动Maya后默认自动开启的渲染器有Maya Software和Maya Hardware（Maya硬件渲染器）。mental ray属于第三方自带插件渲染器，可以选择【Window】>【Settings/Preferences】（设置首选项）>【Plug-in Manager】（插件管理器）命令，如图1-59所示，在【Plug-in Manager】对话框中找到【Mayatomr. mll】，后面有两个复选框【Loaded】和【Auto load】，选中前者代表开启mental ray渲染器，选中后者则表示mental ray渲染器将随Maya软件启动后自动开启menral ray渲染器，如图1-60所示。Maya还可以安装其他第三方渲染器，比如Turtle （海龟渲染器）、Renderman渲染器等。
图1-58
图1-59
图1-60
在【Common】选项卡里可以对批渲染的输出路径、文件名、序列编号、后缀名、文件格式、渲染摄像机、图片尺寸等进行设置。这是一个公共设置区，适用于所有渲染器，而Maya Software、Maya Hardware、mental ray等渲染器的选项卡则只适用于自身。在每种渲染器选项卡里可以对渲染图片的品质、抗锯齿、渲染计算方法、渲染特性和功能等进行设置。