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摘 要:简述Maya软件在三维动画制作中的工作流程,以及材质技术在整个三维制作中的重要作用,对金属材质的制作方法进行了比较深入的探索,收到了比较好的效果。
关键词:Maya材质探索
1 引言
Maya是广泛用于3D建模、动画设计和特效制作的最为优秀的工业标准应用软件。它可以满足影视制作、游戏开发、网页设计和广告创意等方面的需要。它也是有史以来最大的商业三维图形应用软件,在复杂性和功能性上都远超其他3D动画软件。其强大的3D建模、动画、纹理、灯光和渲染以及动力学模块吸引了无数CG人员深入探寻。
2 材质在Maya动画制作的地位
专业的3D制作的过程通常被称为工作流程。在Maya软件中也有它自己的一个高效率的工作流程:(前期制作)—>(建模)—>(角色设定)—>(动画)—>(材质与纹理制作)—>(布光与渲染)—>(后期制作)。而材质在Maya动画制作中的地位,可由CG人员的一句行话概括:“3D制作,三分建模、七分材质”。由此可见材质在3D制作中的重要地位。因此,材质技术是3D制作者必须重点研究的内容,在这里,主要是对金属材质的制作技术做一些探索。
3 金属材质的技术实现
3.1金属材质的特点
一个物体表面看起来是否有金属质感,主要取决于以下几点:高光区域大小、高光的强度、金属本身的颜色以及其表面的反射效果,同时物体表面的凹凸程度,外界灯光环境等。这些方面的因素直接决定其金属质感的表现效果。为此,要制作出一个理想的金属材质,必须对各方面因素进行深入细致的分析,在此基础上对影响其材质的因素进行合理的调试。下面用具体的金属材质制作流程来探索其制作的技巧。
3.2以blinn材质球为基础制作金属材质
3.2.1对blinn材质两“黑”一“低”的设置
首先在Maya的HyperShade(材质编辑器)中创建一个blinn材质球,展开其属性栏,在Common Material Attributes栏中(如图一),将color调为黑色,Transparency透明度调为黑色(即不透明),这样使漫射区更暗,有利于高光区的表现,使金属特性更明显,为了更有利于上述特征,还可以将Diffuse漫射值降低。
3.2.2锐利高光的“0.1+1”原则
然后在blinn材质的Specular Shading栏(如图二),将Eccentricity高光区域大小调低到0.1左右,Specular Roll off(高光溢出)值调高到1左右,可以得到锐利的金属高光质感。如果要得到暗淡的重金属高光质感,可以将Eccentricity调高,Specular Roll Off调低些,同时降低Diffuse漫射值。
3.2.3金属颜色的第一通道Specular Color
再到Specular Color镜射颜色属性中设置金属的本色,一般金属的颜色为白色、黄色等,如果要表现丰富的颜色,还可以在其后面的棋盘格后面连接一个Ramp(渐变)节点或一个File(文件)节点引入外部贴图等(如图三)。
3.2.4金属反射的“利器”——Reflected Color和Environment Texture的联盟
最后要使金属表面质感更加丰富,能反射一些外界环境的颜色,可以在Specular Shading栏,找到Reflected Color反射颜色属性,在其后面的棋盘格连接一个Environment Texture环境纹理节点(如图四),在这里选择一个节点,如Env Sphere环境球,然后其image位图属性后面的棋盘格引入一个Ramp(渐变)节点或连接一个File(文件)节点引入外部贴图(最好能引入一张HDR贴图,其效果比一般的贴图好)。由此形成了金属反射由Reflected Color和Environment Texture的联盟的最终连接节点(Ramp或File等)来控制。同时,可以修改Reflectivity反射系数来增强或减弱“利器”的效果。经验告诉我们Reflectivity设置为0.8左右效果比较好。
3.2.5不为人知的“绝技”——color Gain和Specular Color的辩证统一
如果Env Sphere连接的一个File(文件)节点引入了一个图片,这时可以打开File节点的属性栏,找到color Balance颜色平衡属性,修改color Gain颜色增益值,特别注意应该使color Gain颜色增益的色调与Specular Color镜射颜色(及金属本色)一致(注意不是相同),但同时又要保持两者之间的相对区别。这样可以使金属本身的颜色与其反射的环境颜色辩证的统一了,这样金属效果就真实感更强,色彩更纯正。
3.2.6深入挖掘图片的潜在价值——Repeat UV纹理拉伸、Offset和Noise UV纹理序乱
为了增大引入的图片的纹理变化,还可以进入其2D Texture Placement节点,对图片进行拉伸处理。找到Repeat UV:(a)(b)重复UV属性,设置a,b的值。当a>b时,图片拉伸V向;当a
3.3在blinn材质上的提高
3.3.1Ramp渐变纹理节点对Reflectivity反射值的控制技术
为了更加灵活的控制Reflected Color反射颜色属性,还可在Reflectivity反射值上连接一个Ramp渐变纹理节点,设置亮暗渐变(如:亮—暗—亮,暗—亮—暗, A—B—A)。
再用Sampler Info信息采样节点连接Ramp渐变节点,即Sampler Info信息采样节点的Facing Ratio(朝向率)与Ramp渐变节点的V coord(V向)相关联,注意此时的Ramp渐变方向应该设置为V向。这样Reflectivity值就出现了随视觉角度渐变的效果,这样就使Reflected Color引入的环境图片变化更加真实。
如果还要增加Ramp渐变的细节,可在渐变色的中间色(如A—B—A中的B)连接一个Fractal(碎片)节点,调节其属性Amplitude、Threshold值,得到更丰富的中间色,当然对Fractal(碎片)节点的2D Texture Placement节点还可以进行一些修改,如进行拉伸等效果等处理,此时的金属材质质感更逼真。
3.3.2打造逼真的金属烤漆——Clear Coat节点和Reflectivity反射值的完美组合
烤漆效果的材质在广告制作中有广泛的应用,如轿车、现代派家具、手机等。这种材质反射效果往往好过其他材质。其实,只要抓住Reflectivity(反射系数)这个属性来控制就行,在Maya的Hypershade的General Utilities(一般效用工具)里调出Clear Coat(光亮涂层)节点,把Clear Coat的Out Value链接到blinn材质球的Reflectivity属性上,这样金属烤漆材质的关键技术就完成了。当然Clear Coat(光亮涂层)节点也可以与材质球的Color属性等连接,但是经实践检验发现“Clear Coat节点和Reflectivity属性结合才是最完美烤漆组合”。
注意,如果你在Hypershade的General Utilities(一般效用工具)里找不到Clear Coat(光亮涂层)节点,请到Plin-in Manager(插件管理器)中勾选clearcoat.mll,这时才将该节点插件加载进去,方可使用。
3.3.3铸就辉煌的高光——Anisotropic(高光各异材质球)与基础金属材质的叠加
如果要使金属的高光更加突出,可以先用Anisotropic(高光各异材质球)制作出多个方向不同的高光(注意,其本身的Color属性为白色,Transparency属性为1),然后将这些Anisotropic(高光各异材质球)放入Layered Shader(层着色器)中,最后将基础金属材质(如本文介绍的Blinn材质球)放在Layered Shader(层着色器)的最底层。到此,辉煌的高光铸成。
3.3.4破旧金属的机关——凹凸
在金属材质的制作中,破旧金属是其中的一个很重要的领域。众所周知,首先找一张旧金属的map,将其通过File节点连接到Blinn材质球的Color属性上就行了。事实上要制作出逼真的破旧金属效果,还有一个关键——“凹凸”。只有具备凹凸效果,金属才会显得破旧。如果要使金属材质有凹凸变化,可在blinn材质球中Bump Mapping(凹凸贴图)属性上连接一个Rock(岩石)等纹理节点。修改其凹凸深度值可以对反射效果有一定的控制,但是请注意此值的调节不能太大,实际经验告诉我们最好在0.1以下,有一定的凹凸变化就可以了,如果凹凸值调节过大可能会影响到金属材质的环境反射效果,造成金属表面不太光洁,从而影响金属的质感。
到此为止,金属材质制作基本完成。当然,为了所制作的金属材质更有表现力,可适当的增加blinn材质的Glow光晕,Ambient Color环境色,Incandescence自发光等效果,还可以通过编辑材质节点程序增强金属的3S效果使金属材质表面对光的反射更加丰富。总之,对这些属性的调解必须结合各方面因素使金属材质得到最佳的场景效果。
为了表现更加丰富的金属效果,除了对基本材质球blinn的属性进行更精细的调节外,制作人还要多观察生活,例如灯光的位置,方向,强弱,颜色变化等对物体表面的影响,当然3D制作人利用合适的渲染技术也可以为作品材质增添的表现力,因此,要制作一个好的材质需要制作人员拥有丰富的生活经验和高超的MAYA软件的材质调节技巧,这也是MAYA人的追求。
4 结束语
上述内容是本人在Maya材质创作中的一些体会和经验总结,希望能给默默探寻的同仁一些启发,由于本人水平所限,错误和不妥之处在所难免,Maya的材质技术是一套多彩的艺术,引领着众多Maya人去探索,在此抛砖引玉。
参考文献:
[1] Tom Meade,Shinsaku Arima.董梁,高文婷译.Maya完全学习手册第一版. 北京:清华大学出版社,2005.
[2]李志豪.Maya6 影视动画秘笈200招.北京:北京科海电子出版社,2004.
[3]王以斌.Maya材质、贴图与渲染精粹.北京:机械工业出版社,2007.
作者简介:张花馗(1977-),男,四川达县人,湖南工业大学计算机与通讯学院计算机讲师,研究方向:计算机数字图像处理。
井慧娟(1980—),女,湖北武汉人,湖南工业大学计算机与通讯学院计算机讲师,研究方向:计算机数字图像处理。
关键词:Maya材质探索
1 引言
Maya是广泛用于3D建模、动画设计和特效制作的最为优秀的工业标准应用软件。它可以满足影视制作、游戏开发、网页设计和广告创意等方面的需要。它也是有史以来最大的商业三维图形应用软件,在复杂性和功能性上都远超其他3D动画软件。其强大的3D建模、动画、纹理、灯光和渲染以及动力学模块吸引了无数CG人员深入探寻。
2 材质在Maya动画制作的地位
专业的3D制作的过程通常被称为工作流程。在Maya软件中也有它自己的一个高效率的工作流程:(前期制作)—>(建模)—>(角色设定)—>(动画)—>(材质与纹理制作)—>(布光与渲染)—>(后期制作)。而材质在Maya动画制作中的地位,可由CG人员的一句行话概括:“3D制作,三分建模、七分材质”。由此可见材质在3D制作中的重要地位。因此,材质技术是3D制作者必须重点研究的内容,在这里,主要是对金属材质的制作技术做一些探索。
3 金属材质的技术实现
3.1金属材质的特点
一个物体表面看起来是否有金属质感,主要取决于以下几点:高光区域大小、高光的强度、金属本身的颜色以及其表面的反射效果,同时物体表面的凹凸程度,外界灯光环境等。这些方面的因素直接决定其金属质感的表现效果。为此,要制作出一个理想的金属材质,必须对各方面因素进行深入细致的分析,在此基础上对影响其材质的因素进行合理的调试。下面用具体的金属材质制作流程来探索其制作的技巧。
3.2以blinn材质球为基础制作金属材质
3.2.1对blinn材质两“黑”一“低”的设置
首先在Maya的HyperShade(材质编辑器)中创建一个blinn材质球,展开其属性栏,在Common Material Attributes栏中(如图一),将color调为黑色,Transparency透明度调为黑色(即不透明),这样使漫射区更暗,有利于高光区的表现,使金属特性更明显,为了更有利于上述特征,还可以将Diffuse漫射值降低。
3.2.2锐利高光的“0.1+1”原则
然后在blinn材质的Specular Shading栏(如图二),将Eccentricity高光区域大小调低到0.1左右,Specular Roll off(高光溢出)值调高到1左右,可以得到锐利的金属高光质感。如果要得到暗淡的重金属高光质感,可以将Eccentricity调高,Specular Roll Off调低些,同时降低Diffuse漫射值。
3.2.3金属颜色的第一通道Specular Color
再到Specular Color镜射颜色属性中设置金属的本色,一般金属的颜色为白色、黄色等,如果要表现丰富的颜色,还可以在其后面的棋盘格后面连接一个Ramp(渐变)节点或一个File(文件)节点引入外部贴图等(如图三)。
3.2.4金属反射的“利器”——Reflected Color和Environment Texture的联盟
最后要使金属表面质感更加丰富,能反射一些外界环境的颜色,可以在Specular Shading栏,找到Reflected Color反射颜色属性,在其后面的棋盘格连接一个Environment Texture环境纹理节点(如图四),在这里选择一个节点,如Env Sphere环境球,然后其image位图属性后面的棋盘格引入一个Ramp(渐变)节点或连接一个File(文件)节点引入外部贴图(最好能引入一张HDR贴图,其效果比一般的贴图好)。由此形成了金属反射由Reflected Color和Environment Texture的联盟的最终连接节点(Ramp或File等)来控制。同时,可以修改Reflectivity反射系数来增强或减弱“利器”的效果。经验告诉我们Reflectivity设置为0.8左右效果比较好。
3.2.5不为人知的“绝技”——color Gain和Specular Color的辩证统一
如果Env Sphere连接的一个File(文件)节点引入了一个图片,这时可以打开File节点的属性栏,找到color Balance颜色平衡属性,修改color Gain颜色增益值,特别注意应该使color Gain颜色增益的色调与Specular Color镜射颜色(及金属本色)一致(注意不是相同),但同时又要保持两者之间的相对区别。这样可以使金属本身的颜色与其反射的环境颜色辩证的统一了,这样金属效果就真实感更强,色彩更纯正。
3.2.6深入挖掘图片的潜在价值——Repeat UV纹理拉伸、Offset和Noise UV纹理序乱
为了增大引入的图片的纹理变化,还可以进入其2D Texture Placement节点,对图片进行拉伸处理。找到Repeat UV:(a)(b)重复UV属性,设置a,b的值。当a>b时,图片拉伸V向;当a
3.3在blinn材质上的提高
3.3.1Ramp渐变纹理节点对Reflectivity反射值的控制技术
为了更加灵活的控制Reflected Color反射颜色属性,还可在Reflectivity反射值上连接一个Ramp渐变纹理节点,设置亮暗渐变(如:亮—暗—亮,暗—亮—暗, A—B—A)。
再用Sampler Info信息采样节点连接Ramp渐变节点,即Sampler Info信息采样节点的Facing Ratio(朝向率)与Ramp渐变节点的V coord(V向)相关联,注意此时的Ramp渐变方向应该设置为V向。这样Reflectivity值就出现了随视觉角度渐变的效果,这样就使Reflected Color引入的环境图片变化更加真实。
如果还要增加Ramp渐变的细节,可在渐变色的中间色(如A—B—A中的B)连接一个Fractal(碎片)节点,调节其属性Amplitude、Threshold值,得到更丰富的中间色,当然对Fractal(碎片)节点的2D Texture Placement节点还可以进行一些修改,如进行拉伸等效果等处理,此时的金属材质质感更逼真。
3.3.2打造逼真的金属烤漆——Clear Coat节点和Reflectivity反射值的完美组合
烤漆效果的材质在广告制作中有广泛的应用,如轿车、现代派家具、手机等。这种材质反射效果往往好过其他材质。其实,只要抓住Reflectivity(反射系数)这个属性来控制就行,在Maya的Hypershade的General Utilities(一般效用工具)里调出Clear Coat(光亮涂层)节点,把Clear Coat的Out Value链接到blinn材质球的Reflectivity属性上,这样金属烤漆材质的关键技术就完成了。当然Clear Coat(光亮涂层)节点也可以与材质球的Color属性等连接,但是经实践检验发现“Clear Coat节点和Reflectivity属性结合才是最完美烤漆组合”。
注意,如果你在Hypershade的General Utilities(一般效用工具)里找不到Clear Coat(光亮涂层)节点,请到Plin-in Manager(插件管理器)中勾选clearcoat.mll,这时才将该节点插件加载进去,方可使用。
3.3.3铸就辉煌的高光——Anisotropic(高光各异材质球)与基础金属材质的叠加
如果要使金属的高光更加突出,可以先用Anisotropic(高光各异材质球)制作出多个方向不同的高光(注意,其本身的Color属性为白色,Transparency属性为1),然后将这些Anisotropic(高光各异材质球)放入Layered Shader(层着色器)中,最后将基础金属材质(如本文介绍的Blinn材质球)放在Layered Shader(层着色器)的最底层。到此,辉煌的高光铸成。
3.3.4破旧金属的机关——凹凸
在金属材质的制作中,破旧金属是其中的一个很重要的领域。众所周知,首先找一张旧金属的map,将其通过File节点连接到Blinn材质球的Color属性上就行了。事实上要制作出逼真的破旧金属效果,还有一个关键——“凹凸”。只有具备凹凸效果,金属才会显得破旧。如果要使金属材质有凹凸变化,可在blinn材质球中Bump Mapping(凹凸贴图)属性上连接一个Rock(岩石)等纹理节点。修改其凹凸深度值可以对反射效果有一定的控制,但是请注意此值的调节不能太大,实际经验告诉我们最好在0.1以下,有一定的凹凸变化就可以了,如果凹凸值调节过大可能会影响到金属材质的环境反射效果,造成金属表面不太光洁,从而影响金属的质感。
到此为止,金属材质制作基本完成。当然,为了所制作的金属材质更有表现力,可适当的增加blinn材质的Glow光晕,Ambient Color环境色,Incandescence自发光等效果,还可以通过编辑材质节点程序增强金属的3S效果使金属材质表面对光的反射更加丰富。总之,对这些属性的调解必须结合各方面因素使金属材质得到最佳的场景效果。
为了表现更加丰富的金属效果,除了对基本材质球blinn的属性进行更精细的调节外,制作人还要多观察生活,例如灯光的位置,方向,强弱,颜色变化等对物体表面的影响,当然3D制作人利用合适的渲染技术也可以为作品材质增添的表现力,因此,要制作一个好的材质需要制作人员拥有丰富的生活经验和高超的MAYA软件的材质调节技巧,这也是MAYA人的追求。
4 结束语
上述内容是本人在Maya材质创作中的一些体会和经验总结,希望能给默默探寻的同仁一些启发,由于本人水平所限,错误和不妥之处在所难免,Maya的材质技术是一套多彩的艺术,引领着众多Maya人去探索,在此抛砖引玉。
参考文献:
[1] Tom Meade,Shinsaku Arima.董梁,高文婷译.Maya完全学习手册第一版. 北京:清华大学出版社,2005.
[2]李志豪.Maya6 影视动画秘笈200招.北京:北京科海电子出版社,2004.
[3]王以斌.Maya材质、贴图与渲染精粹.北京:机械工业出版社,2007.
作者简介:张花馗(1977-),男,四川达县人,湖南工业大学计算机与通讯学院计算机讲师,研究方向:计算机数字图像处理。
井慧娟(1980—),女,湖北武汉人,湖南工业大学计算机与通讯学院计算机讲师,研究方向:计算机数字图像处理。