走进三维动画之maya灯光

2017-04-24刘华

科技传播 2017年4期

刘华

摘要三维动画中灯光与材质在整个片子质量当中占着非常大的比重。一个画面的质量全靠着调灯光与材质来表现，要想用灯光与材质表现高质量的画面就需要深入了解灯光基础知识和熟练掌握三维软件。本文通过深入挖掘灯光与材质的理论知识再融会贯通运用到Maya软件当中。只有如此，才能渲染出更精美、更好的画面可以为今后在制作三维动画打下扎实的基础。

关键词三维动画；灯光与材质；渲染画面

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）181-0037-02

随着中国三维动画的兴起，国内三维动画公司对三维动画片质量的要求也逐渐提高。《大圣归来》《小门神》等三维动画片的出炉表明国人已经开始投入资金来制作高品质动画。

在这些影片中灯光与材质等元素占了非常重要的比重。深入挖掘灯光与材质的理论知识在融会贯通到Maya软件当中尤为重要。

本文将通过案例来深入了解在Maya软件中灯光与材质的制作。

1 在三维动画中灯光的理论基础尤为重要

在三维动画制作中如果场景想要一个好的效果那必须有一个好的布光。灯光在场景中起到了照明、烘托场景氛围、表现物体材质等作用。所以一个好的布光决定了整个场景的质量。那么了解灯光的基础知识就尤为重要了。

本文先从灯光的基础原理说起。从科学角度讲，灯光就是电磁放射。可以把灯光简化为一种能量的放射。灯光的吸收是根据物体表面颜色的不同，物体表面是红色则只有红颜色光线被反射了，而其它颜色的灯光则被物体吸收了。物体表面是黑色则所有灯光都被吸收。灯光的漫反射，是指投射在物体表面上的光向四面八方散射的现象。漫反射实际就是反射物体表面的现象。

有时，发生漫反射的表面看起来是很光滑的。漫反射是光线与物质相互作用的产物。漫反射是大面积的散射。这也就是为什么平整表面的轮廓阴影总是很柔和的原因。灯光的镜面反射又称为直接反射，是与镜面相关的一种对光的反射：照射到物体表面上的光束以相同的角度反射回原来的介质，并形成可以辨认的映像。有些表面表现出一定程度的直接反射。而有些表现出的则是漫反射和镜面反射的结合，综上所述就是灯光的一些理论基础。只有了解了灯光的理论基础理解灯光的各个参数才能更好的去研究在三维动画中的布光方式，只有有一个好的布光方式才能在三维软件上实现出好的场景效果。

2 在三维动画制作中maya软件非常关键

现如今三维动画制作大部分都在使用maya软件进行中期制作。一部好的动画片不仅依靠扎实的基础还要有丰富的软件经验才能制作出来。软件的操作在三维动画制作中起了决定性的作用。

maya是一款非常优秀的三维动画制作软件。它现在采用主流的基于物理算法的电影级别渲染引擎Arnold渲染器。这款渲染器在模型属性、材质属性、灯光属性上都单独设有操作面板让用户使用起来更方便。在maya中常用的灯光有3种不同类型的灯光。

1）平行光完全采取平行照射，特点是没有焦距的变化，通常用于室外场景，用来模拟太阳与月光，形成日光的阴影效果。例如动画电影《小门神》中开头的一个清晨的室外场景就采用的maya中的平行光来照明的。这个场景的平行光色温在6000左右偏冷的光源来模拟清晨的太阳光。动画电影《疯狂原始人》中也是开头的一个室外场景，也是采用maya中的平行光来实现的照明。这个场景色温偏暖来模拟室外午时的太阳光，起到了照亮整个场景而且烘托场景气氛的作用。动画电影《疯狂动物城》中开头中的一个室外场景也同样采用的maya中的平行光。这个场景中的平行光起到了模拟太阳光把整个场景照亮。

总之，几乎每个动画电影中室外的场景都用到了maya中的平行光来照明整个场景。应为这种光的特性就是模拟的现实中的太阳光。使用平行光时要注意灯光的色温，因为在现实中太阳光在一天当中也是根据时间角度的变换色温值随之变换。

2）聚光灯具有方向性，可以以一定的角度向外扩散，用来模拟车灯、台灯、室外灯，形成灯光雾的效果。例如动画电影《小门神》影片开头中的一个场景。这个场景中的骑车前灯就是采用maya中的聚光灯来实现的。灯光采用的暖光源来模拟真实汽车前面的前灯的光源色温。动画电影《疯狂动物城》影片中开头的一个场景。这个场景中背影照明与人物照明都是采用的maya中的聚光灯来实现的。背景右上方的这束聚光灯丰富了整个画面的层次感。人物的照明也是聚光燈实现出来的，体现出了舞台喜剧性的效果。动画电影《怪兽大学》影片中的这个场景也是采用的maya中的聚光灯。这个场景中的人物照明就是聚光灯来实现的，体现出了人物的体积感和人物的皮肤质感，烘托出场景的气氛。

总之，在动画电影中聚光灯的应用是非常普遍的。既能起到场景照明的作用也能起到物体照明和人物照明的作用。应用好聚光灯能模拟出各种各样的场景氛围。

3 结合灯光基础与maya软件来制作一个产品

笔者结合灯光基础与原理与maya软件制作了一款咖啡机，在制作这个项目中遇到了好多问题。例如：咖啡机的质感表现不好、灯光过多导致渲染时间过长等问题。遇到的这些问题最终的解决办法就是结合灯光的基础知识和maya软件操作经验来解决的。以下是笔者对这款咖啡机布光制作流程的分析。

这款咖啡效果图采用的是maya2017来制作的。建完模型之后，就是灯光的制作了。起初先给咖啡机订了一下位，它属于产品级的动画，像类似于这种动画要求质量非常高。灯光的布光方法笔者采用了影棚产品布光常用的方法。左侧一个面光源，这个面光源的色温设置成了暖光源。右侧一个面光源，这个面光源的色温设置成冷光源。顶部一个面光源，这个面光源设置属于正常光源。之后笔者设置了一个环境包裹给了一个HDR贴图。例如伦勃朗式布光：伦勃朗式世界著名的荷兰画家。伦勃朗式用光是一种专门用于拍摄人像的特殊用光技巧。在拍摄时，被摄者脸部阴影一侧对着相机，灯光照亮脸部的四分之三。

以这种用光方法拍摄的人像酷似伦勃朗的人物肖像绘画，因此而得名。在本次项目中就采用了伦勃朗式布光。最终的产品效果。总共用了25个小时来渲染完成的。总之在布光的方法上有许多方式，要根据项目需求找一种最适合的方式来做。既能达到项目的质量要求也能节省渲染时间这样才是本文研究灯光的基础知识和maya软件中的技巧的最终目的。