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摘 要：Maya作为优秀的三维建模和动画软件，无论是静帧渲染还是动画输出，都需要逼真的光线对场景进行照明，软件中默认的六种光线已经完全能够满足实际操作的需要，同时我们还可以借助其他的技术对现实生活中的光线效果进行模拟。
关键词：Maya；三维软件；光线；
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
在现实生活中，光线是人们看到物体的决定性因素。人眼的视网膜感知物体发出的或者反射出的光线，就可以在大脑中处理出这个物体的形状、大小、颜色甚至是质感等等信息。有的时候光线会发生折射，所以我们看到的水中的鱼比实际感觉要更靠近水面；有的时候光线会发生散射，所以晴朗的天空会呈现美丽的浅蓝色；有的时候光线会被不透明的物体阻挡，所以就会产生阴影。这些光线变出的“魔术”我们如何用三维软件进行模拟呢？Maya给我们提供了一个无限可能的平台。
打开Maya我们会惊奇的发现，默认的灯光系统中只有六种光线：点光（Point Light）、聚光灯（Spot Light）、平行光（Directional Light）、环境光（Ambient Light）、区域光（Area Light）和体积光（Volume Light）。我们如何利用这仅有的六种灯光模拟现实生活中千变万化的光线呢？还是先从这六种光线的特性看起吧。
一、点光（Point Light）
点光的概念很好理解，一个蜡烛的火苗，一个白炽灯，都是在从一点向外发射光线，这种光源我们都通俗的称为点光。但是需要说明的是，理想的点光源需要从一点均匀的向外发射光线，这“一点”应该是理想化为质点的光源，同时由于地球大气、点光源性质等因素的影响，严格的说地球上根本就没有点光源。我们用三维软件（包括Maya）在使用点光源中要注意这一点。
二、聚光灯（Spot Light）
聚光灯的光线是从一点沿着一个锥体向某一个方向传播。可以用来模拟探照灯、舞台追光灯效果。在Maya中这种光线可以调节椎体的角度大小和方向，是场景灯光中最常用的灯光。
三、平行光（Directional Light）
平行光是指从一个方向平均传播出来的光线，光线的方向平行。平行光可以调整方向，但无法调整照射的范围。虽然太阳是一个球体，但是由于距离地球太远，并且体积巨大，因此在三维软件里常常用平行光来模拟太阳的光线。
四、环境光（Ambient Light）
从名字可以看出：环境光充斥在场景中，它能从所有角度、均匀的照射物体。这种说法看似矛盾，其实却隐藏深意。在Maya中，环境光的Ambient Shade属性代表着这种光线的这一矛盾性。如果Ambient Shade的值大小为0时，光源就好像是一个巨大的球体，而光线就从球体的表面均匀向内发射，从而照亮物体，这种我们可以模拟光线的漫反射。如果Ambient Shade的值大小为1时，它就变成了一个点光源，光线从一点向外发出。
五、区域光（Area Light）
区域光是一个发光的二维矩形区域。默认情况下的长宽比是2：1，创建完成后可以借助缩放手柄对其进行缩放。手柄的大小决定了区域光的照射范围，这个特性是其特有的。由于这种灯光是区域发光，因此可以产生非常柔和的阴影。
六、体积光（Volume Light）
体积光的性质比较特殊，它的照明范围局限在一个特定的区域内，当物体处在这个区域中的时候可以被照亮，当物体离开这个区域时就不会被照射到。因此，体积光的体积大小也会决定光照的范围和灯光的强度衰减。
当我们创建了某个灯光后，就可以对其属性进行详细的调节，Maya对灯光都定义了非常详细的属性，在这里就不赘述了。那么除了属性调整外，我们在建立灯光时还需要注意什么细节呢？首先我们要谈到的就是“三点照明”。
在现实生活中，从一个普通的生活写真，到一部有巨额投资的电影，再到任何一台晚会，都离不开灯光师的身影。灯光师用锐利的双眼，衡量着光和影，凸显着美和优。不过，再华丽的灯光效果都跳不出基本的灯光理论。在小场景的照明中，人们习惯利用主光源来照亮场景中的主要对象，并由其为物体投影从而决定明暗关系。人们还要利用辅助光来产生均匀柔和的光线，填充没有被主光照射到的区域，并且调和阴影的浓淡，增加场景的层次感，定义场景的整体格调。同时还要建立背景光凸显主题，将场景和背景分离。需要说明的是：1、在Maya里“三点照明”并不是指只有三盏灯光，每一“点”上产生作用的灯光有可能是多个，或者是一个灯光矩阵；2、习惯上Maya中总是用聚光灯来建立“三点照明”，因为聚光灯的光线集中且易于调节。3、灯光要简练不易过多。过多的灯光使工作过程变得杂乱无章难以处理，显示与渲染速度也会受到严重影响。有经验的Maya灯光师会首先在场景中建立一个摄像机，选择最优角度后将摄像机的属性锁定，这样可以保证渲染的角度统一。然后根据主体需要来建立主光源，接着观察阴影的浓淡情况建立辅助光，最后分配背景光。有一点不能被忽略的是：在保證了光影主格调的前提下，适当调节灯光的衰减可以进一步增强现实感。在调节Maya灯光的过程，要反复借助定位的摄像机渲染出的结果进行灯光的调节，选出最优的方案。对于一个大的场景，Maya的灯光系统依然可以胜任，最简单的当属mental ray里“物理天光”的照明效果。在这款大名鼎鼎的渲染器里，我们只要轻点鼠标就可以在Maya场景中建立一套灯光系统，借助灯光照射方向的调整，灯光的清晨、正午、黄昏等时段的光照效果尽在掌握。这个功能是Maya中最贴近用户体验的设计之一。当然，我们还可以借助MEL语言建立灯光阵列，也可以模拟全局光的效果，只不过操作更繁琐一些而已。可以说，一个完整的Maya场景是综合了模型，贴图，材质和灯光的作品，而灯光在其中起到的作用不容小觑。 除此以外，Maya中的灯光甚至可以决定某些材质的最终效果，比如最常见的玻璃效果。在現实生活中，我们站在河边观察河面就会发现一个现象：近处的河水一眼可以望到水底，而远处的河面反射强烈，看不到水底，这种现象被称为“菲涅尔效应”。除去金属物质，其他的物质均有不同程度的菲涅尔效应：当我们的视线和物体表面的夹角越大，光的折射越明显，反射越微弱，而当我们的视线和物体表面的夹角越小，光的反射就越明显，折射就越微弱。我们在利用Maya建立玻璃材质的时候，就是要模拟出菲涅尔效应。通常情况下在为场景中的物体布上灯光效果后，我们要建立材质效果：首先建立一个材质球，将材质球的颜色属性修改为最小值。接着需要调整材质球的透明属性，因为在菲涅效应中，光线反射强烈的区域是不透明的，而折射强力的区域是透明的，并且两种区域间的过渡非常的柔和。所以我们需要先建立一个渐变节点，将渐变节点的颜色变化修改为从上到下、由黑变白的效果。因为在Maya中，黑色表示“0”，而白色表示“1”，这样就可以将物体表面的反射强度借助颜色过渡达到柔和变化的效果。那如何才能按照菲涅尔效应将“视线角度”这一条件引入到Maya中呢？在Maya的节点中有一个采样信息节点，它可以拾取人眼（摄像机）和物体表面的夹角，然后由FacingRatio（面比率）属性进行输出。我们只要将采样信息节点里的FacingRatio属性和渐变节点的vCoord属性进行连接，再由渐变节点控制玻璃材质的反射率，这样就可以模拟简单的菲涅尔效应了。借助渲染编辑器，我们可以看到材质球的边缘反射变的强烈，而中心区域，反射变的微弱。同样的方法，我们可以控制材质球的透明属性，要注意的是：控制透明属性的渐变节点颜色变化和控制反射率属性的渐变节点颜色变化刚好相反，只有这样才能遵循菲涅尔效应建立起比较真实的玻璃材质。
回顾上述例子，虽然都是在进行Maya材质的调整，但是实际上我们都是在考虑光线对材质的影响，也就是说Maya的灯光是在六盏基础灯光的基础上加上材质属性才能得出最终效果的，两者密不可分！
在实际的操作过程中，灯光的效果不仅仅局限在照明上，比如我们可以将树影的贴图放在灯光阴影里，直接投射在地面上，还可以将特殊的贴图放在灯光的灯光雾属性里，做出光线穿透水面，照射进水底的斑斓效果，甚至可以将镜头的光斑特效无需借助后期软件直接渲染出来，这些都是Maya的灯光系统提供给我们的便利之处。Maya已经退出了2016版，其中包含了很多的新命令新技术，而灯光系统并没有发生大的变化，因为对于用户来说这六盏基础灯光已经完全能够满足需要，我们首先要追求的其实并不是软件技术的先进，而是使用软件时的精妙创意，只有这样才能在技术的高度上跳的更高，否则只能沦为技术的傀儡。
参考文献：
[1] 时代印象.中文版Maya2013技术大全.人民邮电出版社.2013年4月第一版
[2] 王琦.Autodesk Maya 2015标准教材I.人民邮电出版社.2014年12月第一版
[3] 杨庆钊.突破平面Maya建模材质渲染深度剖析.清华大学出版社.2014年7月第一版
关键词：Maya；三维软件；光线；
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-12-00-02
在现实生活中，光线是人们看到物体的决定性因素。人眼的视网膜感知物体发出的或者反射出的光线，就可以在大脑中处理出这个物体的形状、大小、颜色甚至是质感等等信息。有的时候光线会发生折射，所以我们看到的水中的鱼比实际感觉要更靠近水面；有的时候光线会发生散射，所以晴朗的天空会呈现美丽的浅蓝色；有的时候光线会被不透明的物体阻挡，所以就会产生阴影。这些光线变出的“魔术”我们如何用三维软件进行模拟呢？Maya给我们提供了一个无限可能的平台。
打开Maya我们会惊奇的发现，默认的灯光系统中只有六种光线：点光（Point Light）、聚光灯（Spot Light）、平行光（Directional Light）、环境光（Ambient Light）、区域光（Area Light）和体积光（Volume Light）。我们如何利用这仅有的六种灯光模拟现实生活中千变万化的光线呢？还是先从这六种光线的特性看起吧。
一、点光（Point Light）
点光的概念很好理解，一个蜡烛的火苗，一个白炽灯，都是在从一点向外发射光线，这种光源我们都通俗的称为点光。但是需要说明的是，理想的点光源需要从一点均匀的向外发射光线，这“一点”应该是理想化为质点的光源，同时由于地球大气、点光源性质等因素的影响，严格的说地球上根本就没有点光源。我们用三维软件（包括Maya）在使用点光源中要注意这一点。
二、聚光灯（Spot Light）
聚光灯的光线是从一点沿着一个锥体向某一个方向传播。可以用来模拟探照灯、舞台追光灯效果。在Maya中这种光线可以调节椎体的角度大小和方向，是场景灯光中最常用的灯光。
三、平行光（Directional Light）
平行光是指从一个方向平均传播出来的光线，光线的方向平行。平行光可以调整方向，但无法调整照射的范围。虽然太阳是一个球体，但是由于距离地球太远，并且体积巨大，因此在三维软件里常常用平行光来模拟太阳的光线。
四、环境光（Ambient Light）
从名字可以看出：环境光充斥在场景中，它能从所有角度、均匀的照射物体。这种说法看似矛盾，其实却隐藏深意。在Maya中，环境光的Ambient Shade属性代表着这种光线的这一矛盾性。如果Ambient Shade的值大小为0时，光源就好像是一个巨大的球体，而光线就从球体的表面均匀向内发射，从而照亮物体，这种我们可以模拟光线的漫反射。如果Ambient Shade的值大小为1时，它就变成了一个点光源，光线从一点向外发出。
五、区域光（Area Light）
区域光是一个发光的二维矩形区域。默认情况下的长宽比是2：1，创建完成后可以借助缩放手柄对其进行缩放。手柄的大小决定了区域光的照射范围，这个特性是其特有的。由于这种灯光是区域发光，因此可以产生非常柔和的阴影。
六、体积光（Volume Light）
体积光的性质比较特殊，它的照明范围局限在一个特定的区域内，当物体处在这个区域中的时候可以被照亮，当物体离开这个区域时就不会被照射到。因此，体积光的体积大小也会决定光照的范围和灯光的强度衰减。
当我们创建了某个灯光后，就可以对其属性进行详细的调节，Maya对灯光都定义了非常详细的属性，在这里就不赘述了。那么除了属性调整外，我们在建立灯光时还需要注意什么细节呢？首先我们要谈到的就是“三点照明”。
在现实生活中，从一个普通的生活写真，到一部有巨额投资的电影，再到任何一台晚会，都离不开灯光师的身影。灯光师用锐利的双眼，衡量着光和影，凸显着美和优。不过，再华丽的灯光效果都跳不出基本的灯光理论。在小场景的照明中，人们习惯利用主光源来照亮场景中的主要对象，并由其为物体投影从而决定明暗关系。人们还要利用辅助光来产生均匀柔和的光线，填充没有被主光照射到的区域，并且调和阴影的浓淡，增加场景的层次感，定义场景的整体格调。同时还要建立背景光凸显主题，将场景和背景分离。需要说明的是：1、在Maya里“三点照明”并不是指只有三盏灯光，每一“点”上产生作用的灯光有可能是多个，或者是一个灯光矩阵；2、习惯上Maya中总是用聚光灯来建立“三点照明”，因为聚光灯的光线集中且易于调节。3、灯光要简练不易过多。过多的灯光使工作过程变得杂乱无章难以处理，显示与渲染速度也会受到严重影响。有经验的Maya灯光师会首先在场景中建立一个摄像机，选择最优角度后将摄像机的属性锁定，这样可以保证渲染的角度统一。然后根据主体需要来建立主光源，接着观察阴影的浓淡情况建立辅助光，最后分配背景光。有一点不能被忽略的是：在保證了光影主格调的前提下，适当调节灯光的衰减可以进一步增强现实感。在调节Maya灯光的过程，要反复借助定位的摄像机渲染出的结果进行灯光的调节，选出最优的方案。对于一个大的场景，Maya的灯光系统依然可以胜任，最简单的当属mental ray里“物理天光”的照明效果。在这款大名鼎鼎的渲染器里，我们只要轻点鼠标就可以在Maya场景中建立一套灯光系统，借助灯光照射方向的调整，灯光的清晨、正午、黄昏等时段的光照效果尽在掌握。这个功能是Maya中最贴近用户体验的设计之一。当然，我们还可以借助MEL语言建立灯光阵列，也可以模拟全局光的效果，只不过操作更繁琐一些而已。可以说，一个完整的Maya场景是综合了模型，贴图，材质和灯光的作品，而灯光在其中起到的作用不容小觑。 除此以外，Maya中的灯光甚至可以决定某些材质的最终效果，比如最常见的玻璃效果。在現实生活中，我们站在河边观察河面就会发现一个现象：近处的河水一眼可以望到水底，而远处的河面反射强烈，看不到水底，这种现象被称为“菲涅尔效应”。除去金属物质，其他的物质均有不同程度的菲涅尔效应：当我们的视线和物体表面的夹角越大，光的折射越明显，反射越微弱，而当我们的视线和物体表面的夹角越小，光的反射就越明显，折射就越微弱。我们在利用Maya建立玻璃材质的时候，就是要模拟出菲涅尔效应。通常情况下在为场景中的物体布上灯光效果后，我们要建立材质效果：首先建立一个材质球，将材质球的颜色属性修改为最小值。接着需要调整材质球的透明属性，因为在菲涅效应中，光线反射强烈的区域是不透明的，而折射强力的区域是透明的，并且两种区域间的过渡非常的柔和。所以我们需要先建立一个渐变节点，将渐变节点的颜色变化修改为从上到下、由黑变白的效果。因为在Maya中，黑色表示“0”，而白色表示“1”，这样就可以将物体表面的反射强度借助颜色过渡达到柔和变化的效果。那如何才能按照菲涅尔效应将“视线角度”这一条件引入到Maya中呢？在Maya的节点中有一个采样信息节点，它可以拾取人眼（摄像机）和物体表面的夹角，然后由FacingRatio（面比率）属性进行输出。我们只要将采样信息节点里的FacingRatio属性和渐变节点的vCoord属性进行连接，再由渐变节点控制玻璃材质的反射率，这样就可以模拟简单的菲涅尔效应了。借助渲染编辑器，我们可以看到材质球的边缘反射变的强烈，而中心区域，反射变的微弱。同样的方法，我们可以控制材质球的透明属性，要注意的是：控制透明属性的渐变节点颜色变化和控制反射率属性的渐变节点颜色变化刚好相反，只有这样才能遵循菲涅尔效应建立起比较真实的玻璃材质。
回顾上述例子，虽然都是在进行Maya材质的调整，但是实际上我们都是在考虑光线对材质的影响，也就是说Maya的灯光是在六盏基础灯光的基础上加上材质属性才能得出最终效果的，两者密不可分！
在实际的操作过程中，灯光的效果不仅仅局限在照明上，比如我们可以将树影的贴图放在灯光阴影里，直接投射在地面上，还可以将特殊的贴图放在灯光的灯光雾属性里，做出光线穿透水面，照射进水底的斑斓效果，甚至可以将镜头的光斑特效无需借助后期软件直接渲染出来，这些都是Maya的灯光系统提供给我们的便利之处。Maya已经退出了2016版，其中包含了很多的新命令新技术，而灯光系统并没有发生大的变化，因为对于用户来说这六盏基础灯光已经完全能够满足需要，我们首先要追求的其实并不是软件技术的先进，而是使用软件时的精妙创意，只有这样才能在技术的高度上跳的更高，否则只能沦为技术的傀儡。
参考文献：
[1] 时代印象.中文版Maya2013技术大全.人民邮电出版社.2013年4月第一版
[2] 王琦.Autodesk Maya 2015标准教材I.人民邮电出版社.2014年12月第一版
[3] 杨庆钊.突破平面Maya建模材质渲染深度剖析.清华大学出版社.2014年7月第一版