5.1 灯光概述 灯光的设置是三维制作表现中非常重要的一环，灯光不仅仅可以照亮物体，还 在表现场景气氛、天气效果等方面起着至关重要的作用。在设置灯光时，如果场景 中的灯光过于明亮，渲染出来的画面则会处于一种曝光状态；如果场景中的灯光过 于暗淡，则渲染出来的画面有可能比较平淡，毫无吸引力可言，甚至导致画面中的 很多细节无法体现。虽然在Maya中，灯光的设置参数比较简单，但是若要制作出真 实的光照效果，仍然需要我们去不断实践，且渲染起来非常耗时。使用Maya所提供 的灯光工具，可以轻松地为制作完成的场景添加照明。因为三维软件的渲染程序可 以根据用户的灯光设置，严格执行复杂的光照计算，但是如果灯光师在制作光照设 置前，肯花大量时间来收集资料并进行光照设计，那么就可以使用这些简单的灯光 工具创建出更加复杂的视觉光效，所以说在设置灯光前，我们应该充分考虑要达到 的照明效果，切不可抱着能打出什么灯光效果就算什么灯光效果的侥幸心理。只有 认真并有计划地设置好灯光后，产生的渲染结果才能打动人心。 对于刚刚接触灯光系统的三维制作人员来说，想要给自己的作品设置合理的 灯光效果，最好先收集整理一些相关的图像素材作为参考。设置灯光时，灯光的 种类、颜色及位置应来源于生活。我们不可能轻松地制作出一个从未见过的光照 环境，所以学习灯光时，要对现实中的不同光照环境多加留意。自然界中的光绚 丽多彩，比如通常人们都会认为，室外环境光偏白色或偏黄色一些，但实际上阳 光照射在大地上的颜色会随着一天当中的不同时间段、天气情况、周围环境等因 素而变化，掌握这一点对于我们进行室外场景照明设置非常重要。图5-1和图5-2 均为笔者拍摄的室外环境照片，通过这两张照片的对比，读者可以看到在不同天 气情况下，同一组建筑楼群图像所产生的风格迥异的室外光影效果。 未标题-1 未标题-2 图5-1 图5-2 另外，当我们使用相机拍照时，顺光拍摄、逆光拍摄和侧光拍摄所得到的图 像光影效果也完全不同，如图5-3~图5-5所示。 未标题-5 未标题-3 qqqqqqq 图5-3 图5-4 图5-5 令人兴奋的是，现阶段的大部分三维软件中，灯光工具的参数设置越来越完 善，并且使用起来也很人性化。但是想要得到既真实又充满艺术气息的光影效果，仍 然不是一件容易的事，需要我们在熟练掌握三维软件中各种灯光工具使用方法的基础 上，对真实世界中的光影进行深入的研究分析才可能实现。如果在设置灯光之前没有 考虑到自己究竟想要表达什么情感及氛围，那么所有的灯光设置技巧都是徒然的。 第5章 灯光技术 第5章 灯光技术 91 5.2 灯光照明技术 在影片制作中，光线在增强场景氛围方面起着极其关键的作用。比如晴朗清澈的天空可以产生明亮 的光线及具有锐利边缘的阴影，而在阴天环境中，光线则是分散而柔和的，所以不同时间段天空所产生 的光影效果，可以轻易影响画面主体的纹理细节表现，进而对画面氛围产生影响。在Maya软件中对场景 进行照明设置，可以借鉴现实中的场景灯光布置技巧，但是软件中的灯光解决方案更具有灵活性，所以 在具体照明设置的方法上还是具有一定差异的。读者在学习灯光照明技术之前，有必要先了解一下软件 中的灯光照明技术。 5.2.1 三点照明 三点照明是电影摄影及广告摄影中常用的灯光布置手法，并且在三维软件中也同样适用。这种照明 方式可以通过较少的灯光设置来得到较为立体的光影效果。 三点照明，顾名思义，就是在场景中设置3个光源，这3个光源每一个都有其具体的功能作用，分别 是主光源、辅助光源和背光。其中，主光源用来给场景提供最主要的照明，从而产生最明显的投影效 果；辅助光源则用来模拟间接照明，也就是主光照射到环境上所产生的反射光线；背光则用来强调画面 主体与背景的分离，一般在画面中主体后面进行照明，通过作用于主体边缘产生的微弱光影轮廓而加强 场景的深度体现。 5.2.2 灯光阵列 当我们在模拟室外环境天光照明时，采用灯光阵列照明技术，是一个很好的解决光源从物体的四面 八方包围场景的照明方案。尤其是在三维软件刚刚产生的早期，灯光阵列技术在动画场景中的应用非常 普遍，图5-6所示是笔者早期在3ds Max软件中对场景进行室外环境灯光模拟所进行的灯光阵列设置，这 一方法在Maya软件中也同样适用，如图5-7所示。 41 图5-6 ●偏移：深度贴图移向或远离灯光的偏移。 ●雾阴影强度：控制出现在灯光雾中的阴影的黑暗度。有效范围为1到10。默认值为 1。 ●雾阴影采样：控制出现在灯光雾中的阴影的粒度。 ●基于磁盘的深度贴图：通过该选项，可以将灯光的深度贴图保存到磁盘，并在后续渲染过程中 重用它们。 ●阴影贴图文件名：Maya 保存到磁盘的深度贴图文件的名称。 ●添加场景名称：将场景名添加到 Maya 保存到磁盘的深度贴图文件的名称中。 ●添加灯光名称：将灯光名添加到 Maya 保存到磁盘的深度贴图文件的名称中。 ●添加帧扩展名：如果启用，Maya 会为每个帧保存一个深度贴图，然后将帧扩展名添加到深度贴 图文件的名称中。 ●使用宏：仅当“基于磁盘的深度贴图”设定为“重用现有深度贴图”时才可用。它是指宏脚本 的路径和名称，Maya 会运行该宏脚本，以在从磁盘中读取深度贴图时更新该深度贴图。 3. “光线跟踪阴影属性”卷展栏 展开“光线跟踪阴影属性”卷展栏，其中的命令参数如图5-19所示。 常用参数解析 ●使用光线跟踪阴影：勾选该复选项，Maya将使用光线跟踪阴影计算。 ●灯光角度：控制阴影边的柔和度，图5-20所示为该值分别是0和3时的阴影渲染结果对比。 Snap7 5 6 图5-19 图5-20 ●阴影光线数：控制软阴影边的粒度。 ●光线深度限制：光线深度指定可以反射和/或折射光线但仍然导致对象投射阴影的最长时间。在 这些点之间（光线会改变方向）的透明对象将不会对光线的终止造成影响。 5.3.3 点光源 使用“点光源”可以模拟灯泡、蜡烛等由一个小范围的 点来照明环境的灯光效果，如图5-21所示。 1.“点光源属性”卷展栏 展开“点光源属性”卷展栏，其中的命令参数如图5-22 所示。 常用参数解析 ●类型：用于切换当前所选灯光的类型。 ●颜色：设置灯光的颜色。 ●强度：设置灯光的光照强度。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap8.tifSnap8 图5-21 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap13.tifSnap13 Snap14 图5-26 图5-27 常用参数解析 ●类型：用于切换当前所选灯光的类型。 ●颜色：设置灯光的颜色。 ●强度：设置灯光的光照强度。 ●衰退速率：控制灯光的强度随着距离下降的速度。 5.3.6 体积光 使用“体积光”可以照亮有限距离内的对象，如图5-28 所示。 1. “体积光属性”卷展栏 展开“体积光属性”卷展栏，其中的命令参数如图5-29所示。 常用参数解析 ●类型：用于切换当前所选灯光的类型。 ●颜色：设置灯光的颜色。 ●强度：设置灯光的光照强度。 ●灯光形状：体积光的灯光形状有“Box（长方 体）”“Sphere（球体）”“Cylinder（圆柱体）” 和“Cone（圆锥体）”这4种，如图5-30所示。 2. “颜色范围”卷展栏 展开“颜色范围”卷展栏，其中的命令参数如图5-31所示。 Snap17 Snap18 图5-30 图5-31 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap15.tifSnap15 图5-28 Snap16 图5-29 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap22.tifSnap22 Snap23 图5-36 图5-37 本实例使用Arnold渲染器来渲染图像，如果使用的灯光是Maya软件自带灯光系统里的，那么灯 光的强度值需要设置得比较大才能得到正确的照明结果。 05 将该区域光进行复制，并调整位置和旋转方向至图5-38所示，用作辅助照明灯光。 06 在“属性编辑器”面板中，展开“区域光属性”卷展栏，设置灯光的“强度”值为500，如图5-39所示。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap24.tifSnap24 Snap25 图5-38 图5-39 07 设置完成后，将视图切换至“摄影机视图”，单击Arnold工具架上的Render（渲染）图标，如 图5-40所示。 08 渲染场景，渲染结果如图5-41所示。 Snap26 Snap27 图5-40 图5-41 技巧 与 提示 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap30.tifSnap30 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap31.tifSnap31 图5-46 图5-47 在“属性编辑器”面板中，辉光特效的卷展栏主要 包括“光学效果属性”“噪波”“节点行为”“UUID” 和“附加属性”这5个卷展栏，其中，“光学效果属性” 卷展栏内还下设“辉光属性”“光晕属性”和“镜头光 斑属性”这3个卷展栏，如图5-48所示。接下来，我们重 点对“光学特效属性”卷展栏内的常用参数进行讲解。 5.4.1 “光学效果属性”卷展栏 展开“光学效果属性”卷展栏，其中的命令参数如 图5-49所示。 常用参数解析 ●活动：启用或禁用光学效果。 ●镜头光斑：模拟照明摄影机镜头的曲面的强 光源。 ●辉光类型：用来设置辉光的效果，Maya 2020 为用户提供了5种辉光类型，分别为“Linear（线性）”“Exponential（指数）”“Ball（球）”“Lens Flare（镜头光斑）”和“Rim Halo（边缘光晕）”，如图5-50所示。这5种类 型的渲染结果如图5-51～图5-55所示。 ●光晕类型：与“辉光类型”相似，Maya 2020 提供了同样多的“光晕类型”供用户使用，并且也分为“Linear（线性）”“Exponential（指 数）”“Ball（球）”“Lens Flare（镜头光斑）”和“Rim Halo（边缘光晕）”这5种类型，如 图5-56所示。图5-57～图5-61分别为这5种类型的渲染结果。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap32.tifSnap32 图5-48 Snap33 图5-49 ●辉光扩散：控制辉光效果的大小。 ●辉光噪波：控制应用于辉光的 2D 噪波的强度。 ●辉光径向噪波：将辉光的扩散随机化。 ●辉光星形级别：模拟摄影机星形过滤器效果。 ●辉光不透明度：控制辉光暗显对象的程度。 5.4.3 “光晕属性”卷展栏 展开“光晕属性”卷展栏，其中的命令参数如 图5-65所示。 常用参数解析 ●光晕颜色：控制光晕的颜色。 ●光晕强度：控制光晕的亮度。 ●光晕扩散：控制光晕效果的大小。 5.4.4 “镜头光斑属性”卷展栏 展开“镜头光斑属性”卷展栏，其中的命令参数 如图5-66所示。 常用参数解析 ●光斑颜色：控制镜头光斑圈的颜色。 ●光斑强度：控制光斑效果的亮度，图5-67所 示分别是该值是1和2的渲染结果对比。 ●光斑圈数：表示镜头光斑效果中的圈数，图 5-68所示分别为该值是5和25的渲染结果对比。 22 21 23 　24 图5-67 图5-68 ●光斑最小/大值：在这两个值之间随机化圆形大小。 ●六边形光斑：生成六边形光斑元素，如图5-69所示。 ●光斑颜色扩散：控制基于“光斑颜色”随机化的各个圆形的色调度，图5-70分别为该值是0和1 的渲染结果对比。 ●光斑聚焦：控制圆边的锐度。 ●光斑垂直/水平：用来控制光斑的生成角度，图5-71所示分别为调整了该值后的渲染结果对比。 ●光斑长度：相对于灯光位置控制光斑效果长度。 Snap37 图5-65 Snap38 图5-66 04 设置完成后，渲染场景，渲染结果如图5-76所示。 05 复制场景中的平行光，并调整其角度至图5-77所示，用来制作场景中的辅助照明。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap41.tifSnap41 Snap5 图5-76 图5-77 06 在“属性编辑器”中，设置其“强度”值 为0.05，稍稍提亮一点地球的暗部照明，如 图5-78所示，渲染结果如图5-79所示。 07 在“渲染”工具架中，单击“点光源”图 标，在场景中创建一个点光源，并调整其位 置至图5-80所示。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap43.tifSnap43 Snap10 图5-79 图5-80 08 在“属性编辑器”中，展开“灯光效果”卷 展栏，单击“灯光辉光”属性后的按钮，为 当前灯光添加辉光效果，如图5-81所示。 09 在“属性编辑器”面板中，找到用于控制辉 光特效的opticalFX1选项卡，展开“光学效果 属性”卷展栏，勾选“镜头光斑”复选项， 设置“辉光类型”为“Ball（球）”，设置“光晕类型”为“Exponential（指数）”，设置“径向 Snap42 图5-78 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap45.tifSnap45 图5-81 用户还可以执行菜单栏中的Arnold/Lights命令找到这些灯光按钮，如图5-88所示。 Snap81 Snap82 图5-87 图5-88 5.5.1 Area Light（区域光） Area Light（区域光）与Maya自带的“区域光”非常相似，都是面光源，如图5-89所示。 在“属性编辑器”面板中，展开Arnold Area Light Attributes（Arnold区域光属性）卷展栏，可以查 看Arnold区域光的参数设置，如图5-90所示。 9 Snap83 图5-89 图5-90 常用参数解析 ●Color：用来控制灯光的颜色。 ●Intensity：用来设置灯光的倍增值。 ●Exposure：用来设置灯光的曝光值。 ●Use Color Temperature：勾选该复选项，可以使用色温来控制灯光的颜色。 色温以开尔文为单位，主要用于控制灯光的颜色。默认值为6500，是国际照明委员会（CIE）所 认定的白色。当色温值小于6500时会偏向于红色，当色温值大于6500时则会偏向于蓝色， 图5-91所示显示了不同单位的色温值对场景的光照色彩影响。另外，需要注意的是，当我们勾 选了使用色温选项后，将覆盖掉灯光的默认颜色，并包括指定给颜色属性的任何纹理。 技巧 与 提示 Snap14 Snap16 图5-139 图5-140 05 设置完成后，渲染场景，渲染结果如图5-141所示。 06 设置渲染图像的Gamma值为1.5，为渲染图像增加亮度，如图5-142所示。 C:\Users\来阳\Desktop\新建文件夹\Snap17.tifSnap17 Snap18 图5-141 　　 　　图5-142 07 本实例的最终渲染结果如图5-143所示。 Snap19 图5-143