1.1.3 灯光类型与属性
1. 灯光的类型
Maya为我们提供了多种灯光类型，每一种独特的类型都会在场景中起到不同的，甚至是无可替代的作用。为场景或者单独的物体决定灯光类型是很重要的，巧妙的组合使用灯光才能达到想要的效果。如图1-13所示。
灯光类型节点，如图1-14所示。
图1-13
图1-14
创建面板灯光类型，如图1-15所示。
（1）
Ambient Light（环境光）
环境光通常用于模拟间接照明。它可以均匀地照亮每一个物体，而无论物体所处的位置或与光线的角度。如果你想整体的提高场景的亮度，或者稍微提高某个方向上的亮度，使用环境光是最好的选择；另外一方面，它在模拟大气漫反射方面也是非常出色的。
环境光可以均匀的照亮场景中每一个物体，而这个“均匀（Ambient Shape）”的数值也是由用户来控制。如果数值为1时将被看作一个点光源。
它只能用光线跟踪阴影。相对于软件其他灯光，环境光用得比较少。如图1-16所示。
图1-15
图1-16
（2）
Area Light（区域光）
区域光又称为面光源，主要用来模拟柔光箱和漫反射光效果，你可以把它暂时理解为一个反光板，可以控制其他颜色、强度和尺寸。区域光是基于物理属性的一种灯光，所以不一定要把其自身的衰减属性打开，就可以得到衰减的效果。软件会根据区域光的强度、尺寸、与物体间的距离进行自动计算。
与其他灯光相比，区域光的运算时间要长一些，要得到好的阴影效果就必须打开RayTrace阴影，而且取样率也要设置得很高。用它可以制作高质量的图像。但是在渲染动画时就好考虑Render的时间了。其特点是可以通过灯光体积的大小控制光的强度，拥有很强的衰减。如图1-17所示。
图1-17
（3）
Dirctional Light（方向光）
方向光也称为平行光或者无限光，它所照射的角度永远是统一的，除非特殊需要。通常位置对于方向光是没有意义的，它只是决定光的方向，我们一般用它来模拟太阳光的照射，或者用一群这样的灯光来模拟漫反射中微弱的阴影，它的特点是指定的方向就会照亮。如图1-18、1-19所示。
图1-18
图1-19
（4）
Point Light（点光源）
点光源用来模拟类似灯泡的照明效果，它从某一个点向所有的方向发出光线，如果你更希望它看起来像是从灯泡发出的光，就需要利用点光源自带的衰减了。在动画软件没有推出Volume Light（体积光）之前，它是最好的模拟灯泡光的光源了。就目前而言，它的速度要高于Volume Light（体积光），是Maya最常用的灯光类型之一。如图1-20所示。
图1-20
（5）
Spot Light（聚光灯）
聚光灯用来模拟射灯的效果，可以同样简单地把它想象成一个灯泡，只不过上面加了一个灯罩而已，而这个灯罩的大小可以随意调节，或者把它想象成一个手电筒，照射的范围当然也可是由用户控制的。聚光灯多数被用来模拟人造光源，尤其是舞台效果，它可以很容易营造出戏剧效果，并把重点从画面中凸显出来。而且聚光灯在局部照明方面也是很有效的工具，是艺术家们最喜爱的灯光类型之一，也是Maya最常用的灯光类型之一。如图1-21、1-22、1-23所示。
图1-21
图1-22
图1-23
（6）
Volume Light（体积光）
体积光是从特定的3D立体区域向外发射的灯光，可以很直观地通过控制灯光的远近大小来得到想要的照射效果，像有体积衰减的点光。如图1-24、1-25所示。
图1-24
图1-25
6种灯光如图1-26所示。
图1-26
6种光源的不同照明效果如图1-27所示。
图1-27
2. 灯光的基本属性
在属性编辑面板中，包括了该灯光的所有属性参数。在spotLightShape1标签栏下，可以调整灯光的各种属性和参数。观察该标签栏下的参数面板，参数被分成了八大部分（比Maya4.5版本增加了两项），如图1-28所示。常用的是Spot Light Attributes（聚光灯属性）、Light Effects（灯光特效）、Shadows（阴影）和Extra Attributes（扩展属性）这几部分参数。
（1）Spot Light Attributes（聚光灯属性）
单击展开Spot Light Attribute（聚光灯属性）卷展栏，这里提供了灯光的基本属性，如图1-28所示。
Type（类型）：灯光的类型可通过该选项，把当前灯光改变为其他类型的灯光。单击该参数右侧的向下的三角箭头，打开下拉菜单；在下拉菜单中，可以找到前边所提到的6种类型的灯光，选中其中的一种，当前灯光就改变为选中的类型。如图1-29所示。
图1-28
图1-29
Color（颜色）：控制灯光的颜色，默认值是白色，如图1-29所示。
单击颜色区域，会弹出Color Chooser（颜色选择）窗口，在窗口中可以有多种方式选择需要的颜色，如图1-29所示。在颜色区域的右侧，是范围控制滑条，该滑条控制当前颜色的明度。最右侧是贴图按钮，单击该按钮会弹出Create Render Node（材质创建面板），在该面板中，可以为灯光的颜色属性指定一种材质纹理，灯光会对该纹理进行投影。
Maya灯光的所有属性只要右侧有贴图按钮的都可以进行贴图操作，可以通过贴图来控制该属性，有关这一点后面不再赘述。
Intensity（强度）： 控制灯光的强度（亮度）。值为零时，灯光不产生照明效果。右侧的范围滑条的默认范围是0～10，在输入栏中直接输入数值，可以定义大于10和小于0的值。如图1-29所示。
当灯光的强度定义为负数时，可以产生吸光灯的效果，可以用于消除其他灯光产生的热点或耀斑。
灯光的4种衰减方式：No Decay（无衰减）、Linear（线性衰减）、Quadratic（二次方衰减）、Cubic（立方衰减），常用的是一次衰减和二次方衰减。此外，该值对小于一个单位的距离没有影响。默认值为No Decay（无衰减），如图1-30所示。
灯光在场景中的位置如图1-31所示。
图1-30
图1-31
由左向右依次为，相同条件下的灯光在Decay Rate（衰减比率）参数分别为No Decay（无衰减）、Linear（线性衰减）、Quadratic（二次方衰减）、Cubic（立方衰减）时的渲染结果。如图1-32所示。
图1-32
Cone Angle（锥角角度）：聚光灯的锥角角度，控制聚光灯光束扩散的程度，单位为“度”。该参数是聚光灯特有的属性，有效范围是0.006～179.994度。
Penumbra Angle（半影角度）：控制聚光灯的锥角边缘在半径方向上的衰减程度。在聚光灯的锥角边缘处，在半径方向上的一定距离内，将光强以线性方式衰减为0，单位为“度”。
Drop off（减弱）： 控制灯光强度从中心到聚光灯边缘减弱的速率。该参数有效范围0～∞，右侧滑块的默认范围是0～255。可以在输入框中直接输入数值，一般值都控制在0～50之间。但是需要注意的是，值为1或更小值时，效果都是相同的。
（2）Light Effects（灯光特效）如图1-33所示。
Light Effects（灯光特效）中包括Light Fog（灯光雾）、Fog Spread（灯雾伸展）、Fog Intensity（灯雾强度）选项，如图1-33所示。
图1-33
技巧：灯雾多与灯光衰减共同使用。如图1-34、1-35所示。
图1-34
图1-35
Matte Opacity：此属性可控制灯雾在alpha通道内的透明度，或使灯雾不产生任何alpha通道。这里如果用户想要得到一个可以控制的Alpha参数，那么就要依靠Matte Opacity选项。
此属性中有3个参数，分别是Opacity Gain、Solid Matte和Black Hole。
Opacity Gain：是Matte Opacity的默认设置，它可以用来缩放某个物体的遮罩参数；其公式为：物体的遮罩参数=渲染后遮罩数值＊Matte Opacity
Solid Matte：可以得到一个固定的遮罩数值；其公式是：物体的遮罩数值=Matte Opacity。
Black Hole：使物体的遮罩数为0；其公式是：物体的遮罩数值=0。
Opacity Gain和Solid Matte：在一般的材质球上很难看到效果，可以用Use background节点看到其效果的变化。它们的功用主要体现在合成上。
图1-36
图1-37
节点是一个灯光特效节点，辉光、镜头光斑和光晕都由这个节点产生。如图1-37、1-38所示。
Active ：控制此节点开启或关闭，其默认状态为On（开启）。
Lens Flare镜头光斑用来模拟照明光源直射镜头或处于接近直射位置时镜头上产生的光学效果。如图1-39所示。
图1-38
图1-39
Glow Types：此属性制订灯光的辉光类型，它决定了给灯光加的辉光的外形。
None（无辉光）与Linear Glow的效果图，如图1-40、1-41所示。
图1-40
图1-41
Halo Types：光晕（Halo）是直视光源时产生的。Halo与Glow很相似，只是衰减速度更快，有不同的衰减类型供所示给用户选择。
None（没有光晕）的效果图，如图1-42、1-43所示。
图1-42
图1-43
（3）Shadows（灯光阴影）
真实世界中光与影是密不可分的，物体有光源照射就要产生阴影。阴影是CG创作中用于物体表现最重要的手段之一，有光有影才会使场景和物体产生空间感、体积感和质量感。Maya中提供了两种阴影生成方式：Depth Map Shadows（深度贴图阴影）和Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）。
简单来讲，光线追踪阴影，就是模仿自然光（包括各种灯光、大阳光、月光等一切自然中存在的光）；而深度贴图阴影，就是计算灯光照射物体，在接受阴影处（如地面等一切物体）形成的外轮廓中贴了一张图片。
光线追踪阴影的优点是真实，缺点是渲染速度慢；深度贴图阴影的优点是渲染速度快，缺点是不够真实。当然，它也可以模仿光线追踪，唯一模仿不了的就是透明或半透明的物体，因为它只计算光投射在物体上形成的外轮廓，而不会计算物体是什么材质。
光线追踪阴影近实远虚，而深度贴图阴影是远近一样的虚实，如图1-44所示。
图1-44
Depth Map Shadows（深度贴图阴影）：这种阴影生成方式是Maya在渲染时，生成一个深度贴图文件，该文件记录了投射阴影的光源到场景中被照射物体表面之间的距离等信息。根据这个文件来确定物体表面的位置前后，从而对后面的表面投射阴影。这种阴生成方式特点是渲染速度快，生成的阴影相对比较软，边缘柔和，但是不如Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）真实。如图1-45所示。
图1-45
Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）：这种阴影生成方式是比较真实的跟踪计算光线的传播路线，从而确定如何在哪里投射阴影的一种方法。这种方法的特点是计算量大，渲染速度慢，但是生成的阴影比Depth Map Shadows（深度贴图阴影）更真实，阴影比较硬，边缘清晰。想要表现物体的反射和折射效果时，要使用Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）才能表现出真实的效果。如图1-46所示。
创建的灯光默认状态下是没有打开阴影选项的，所以不投射阴影，这是考虑到渲染速度的原因。我们要使用灯光投射阴影，需要在选中灯光的属性编辑面板中手动打开阴影选项，即选择Depth Map Shadows（深度贴图阴影）或Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）方式。对同一盏灯光，这两种阴影的生成方式只能选择一种，当选择了一种时，另一种会自动关闭。
要注意的是，在使用Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）方式时，还需要在菜单栏中Windows→Rendering Editors→Render Globals（渲染全局设置）面板中找到Raytracing Quality（光线跟踪质量）选项栏，勾选打开Raytracing（光线跟踪）选项，从而启动渲染的光线追踪计算功能，否则是渲染不出Ray Trace Shadows（光线追踪阴影）效果的。如图1-47所示。
图1-46
图1-47
此外，Ambient Light（环境光）只支持Ray Trace Shadows（光线追踪阴影），没有Depth Map Shadows（深度贴图阴影）的选项。
Depth Map Shadow Attributes（深度贴度阴影属性参数）： 勾选Use Depth Map Shadows选项后，在渲染时会产生深度贴图阴影。同时，下边的深度贴图阴影的属性参数被激活。
左侧为Dmap Resolution（阴影图分辨率）值为512时生成的阴影，如图1-48所示；右侧为Dmap Resolution（阴影图分辨率）值为2048时生成的阴影，如图1-49所示。
图1-48
图1-49
Dmap Resolution（阴影图分辨率）：该选项用于控制生成的深度贴图文件的大小。例如：512像素（默认值）就会生成一个512×512像素的深度贴图文件。该值越大，生成的阴影就越清晰，但是计算量就会越大，渲染的速度也会越慢。Dmap是Depth Map（深度贴图）的缩写。
Use Mid Dist Dmap（阴影图计算）：如果不勾选此项，Maya会为深度贴图中每个像素计算灯光到最近投射曲面间的距离，作为判断另一个表面是否处在这个表面的阴影中的依据；如果勾选，灯光会计算最近的投射曲面间的距离，再计算到下一个最近投射曲面间的距离，然后取平均值，作为判断另一个表面是否处在这个表面的阴影中的依据。如图1-50所示。
图1-50
Use Dmap Auto Focus（阴影图自动范围）：勾选后，Maya会自动缩放创建的深度贴图填充灯光照明区域；如果不勾选，可以手动调整深度贴图。需要注意的是，此选项为程序默认勾选。
Dmap Focus/Dmap Width Focus（深度贴图宽度范围）：用于手动缩放深度贴图文件的大小。聚光灯、点光源等灯光类型此参数名称为Dmap Focus（深度贴图范围），平行光的此参数名称为Dmap Width Focus（深度贴图宽度范围）。因为Maya创建的深度贴图文件使用的是绝对分辨率，所以减小深度贴图的尺寸能有效增加深度贴图的分辨率，而不增加渲染时间。默认状态下勾选Use Dmap Auto Focus（使用深度贴图范围）选项，让Maya自动缩放深度贴图文件。
Use Light Position（灯光位置）：此参数仅应用于平行光，控制平行光是否在图标前后都产生照明和阴影效果。如果勾选则平行光仅在图标前面产生照明和阴影效果；如果不勾选对图标的两侧都发生作用。此选项在程序中默认为不勾选。
Dmap Filter Size（阴影图过滤数值大小）：用于控制深度贴图阴影边缘的模糊程度。值越大，则阴影边缘的模糊程度越高。
Dmap Bisa（阴影图偏移数值）：用于控制深度贴图阴影偏移投影物体的程度。该值在某些特殊情况下用来微调阴影和投影物体的相对位置关系，一般使用默认值。
Fog Shadow Intensity（体积雾效阴影强度）：该参数是用来控制灯光雾的阴影强度的，该值越大，灯光雾的阴影效果就越强。（有关灯光雾效果请参考“灯光特效”部分）
Fog Shadow Samples（体积雾效阴影采样）：控制灯光雾效果的阴影采样值，用来改善灯光雾的阴影的颗粒现象。该值越高，灯光雾的阴影越细腻，但是相应的计算量也会增加，渲染速度变慢。
Disk Based Dmaps（深度贴图磁盘目录）：该属性和其下的参数用于设置重复使用深度贴图信息文件，合理的设置参数可以大大提高渲染效率。允许将灯光的深度贴图保存到磁盘中，在以后的渲染中可以直接调用这个文件，不必再次计算深度贴图文件，加快渲染速度。该文件被保存在预定的“工程项目”下的depth目录中。
Off（关闭）：每次渲染时都计算深度贴图文件。不读取磁盘上保存的深度贴图文件，也不保存新生成的深度贴图文件。
Overwrite Existing Dmap（覆盖深度贴图）：每次渲染时重新计算深度贴图文件，并且把该文件保存到磁盘上，如果磁盘上已存在深度贴图文件，则覆盖原文件。
Reuse Existing Dmap（检测深度贴图）：渲染时先检查磁盘上是否有保存的深度贴图文件。如果有就使用该文件，如果没有就重新计算一个深度贴图文件，并保存到磁盘上。
Dmap Name（深度贴图名字）：自定义深度贴图文件的文件名。
Dmap Scene Name（深度贴图场景名字）：将场景文件名添加到生成的深度贴图文件名中。
Dmap Light Name（深度贴图灯光名字）：将灯光名添加到生成的深度贴图文件名中。
Dmap Frame Ext（深度贴图帧格式）：有动画时，如果勾选该选项，会保存每一帧的深度贴图并且把帧数添加到深度贴图的文件名中；如果不勾选，则整个动画保存为一个深度贴图文件。
Dmap Use Macro（深度贴图使用宏命令）：运行一些宏命令，来更新从磁盘中读出的深度贴图。该参数只有在Disk Based Dmaps选项为Reuse Existing Dmap（s）时才被激活。
Use Only Single Dmap（深度贴图只保留单帧信息）：该选项只应用于聚光灯。勾选时，会在渲染时为聚光灯只生成一个深度贴图文件。但是，如果聚光灯的cone angle锥角角度过大（大于90°），深度贴图的Dmap Resolution值可能会不够用，阴影的边缘就会出现锯齿。这时候如果取消该选项的勾选，会为聚光灯创建多个深度贴图文件，即分别在每一个轴向上创建深度贴图文件。
Raytrace Shadow Attributes（光线追踪阴影属性）中Use Ray Trace Shadows（使用光线跟踪方式）选项：勾选该选项后，在渲染时会产生光线追踪阴影。同时，下边的光线追踪阴影的属性参数被激活。
Light Radius（灯光角度）：该参数用于控制光线追踪生成的阴影边缘的模糊程度。该值越大，阴影的边缘就越模糊，但是颗粒现象越明显，可通过调整Shadow Rays（阴影射线）参数来改善颗粒现象，生成柔和细腻的阴影边缘。要注意的是，在平行光中该参数名称为Light Angle（灯光角度），功能相同。在面积光中没有该参数。如图1-51所示。
图1-51
Shadow Rays（阴影射线）：该参数用于控制光线追踪生成的阴影边缘的细腻程度，改善由Light Radius（灯光角度）参数生成的颗粒现象。该值越大，阴影的边缘就越细腻，但是计算量相应增加，渲染速度变慢。如图1-52所示。
图1-52
Ray Depth Limit（射线深度计算次数）：用于限制生成光线跟踪阴影时光线进行反射或折射计算的次数。默认最小次数为1。要注意的是，在Render Globals（渲染全局设置）面板中的Raytracing Quality（光线跟踪质量）选项栏中的Shadows（阴影）参数，该参数也是用于控制生成光线追踪阴影时的反射或折射计算次数。在渲染时会比较这两个值，然后取较小的值作为控制。此外，当这个值为1时，透明物体后边的阴影不会被显示出来，至少为3时才会显示出透明物体后边的阴影。