Maya mental ray 焦散

什么是焦散？

焦散是三维软件中的一个名词，它主要在后期渲染的时候，才会被提及。它的主要作用就是产生水波纹的光影效果，为了达到真实的效果，它可以计算很精致、准确的光影。但是好的效果，都是要付出渲染时间的，它的渲染是很费时间的。

焦散现在被用于很多渲染插件中，现在的几种主流渲染插件中都会发现它的身影。其中在MENTAL RAY中表现的最好。它在这个渲染器中表现的很完美，无论是建筑方面还是动画、游戏的渲染过程中都起了重要的作用。它可以模仿真实的玻璃、钻石、玛瑙等贵重物品的成色。所以在很多后期软件中也在加入这个伟大的发明！

实例的制作：

1、场景的搭建

打开文件，场景已经布置好了（本课的内容主要是渲染，所以对于场景模型不作详细介绍），在这个实例中我们主要是制作2个装有饮料的玻璃容器，模拟出现实中焦散的效果，玻璃容器背后用suface shade做了一个带ramp的平面，主要是称托环境作用，在上面和左右共建了3个平面，同样是suface shade的纯白色，用来模拟现实影棚中的反光板，这样可以让玻璃更有质感，如下图：

2、材质的赋予

在这个实例中主要是两种物体，一个是玻璃，一个是玻璃中的饮料，

我们使用 mental ray 中的 dielectric_material 材质来模拟这两种效果，如下图：

玻璃材质

在超级滤光器中选择 dielectric_material 材质赋予两个玻璃容器，材质球属性设置如下图：

折射率数值

我们看到的红色就是模型被赋予了 mental ray 材质，这种显示是因为 MAYA 的 mental ray 无法实时显示它的材质球的原因，不影响渲染效果。现实世界中玻璃的折射率为1.5，所以我们在材质属性中将折射数值设置成1.5，以便更好得模拟玻璃的折射透光性。

饮料的材质我们同样适用 dielectric_material 材质，因为水和玻璃质感是非常相近的，我们只要在材质属性上作一下修改就能模拟出水的质感，如下图：

水的折射率为1.3

外部折射率

每个容器中，水的模型都是两个，一个是顶面，一个是侧面；颜色和折射率都相同，唯一不同的是侧面的水我们将外部折射率改为和玻璃一样的1.5，这样的作用是使和玻璃紧贴处的水更透光一点。（水的折射率在现实中是1.3）

3、预设灯光渲染

材质赋予完后，我们进行预渲染测试，看一下大概的效果，打开渲染设置面板，设置如下：

打开光线追踪ray tracing,将折射率设置为5；最大追踪深度设置为6

最大跟踪深度无法穿透造成黑色

如图，我们得到了一张低品质下的渲染效果，可以发现玻璃和内部饮料的质感已经有了初步的效果，但在模型重叠的地方，有死黑的部分，这是因为折射率和光线追踪深度值不够，一般在设置这两个值的时候，要仔细观察模型的重叠层数，折射率一定要大于模型层数，而最大跟踪深度值则会影响如图红框处黑色的部分，值越大，光越透，同时渲染速度会减慢。

加大折射率和跟踪深度值，效果如下：

4、灯光的设置

接下来我们需要为场景添加阴影和焦散效果，让场景更趋于真实感

首先，我们创建一盏聚光灯，位置如下图所示：

调整好位置后，我们打开灯光属性面板，对灯光参数进行设置：

我们将灯光亮度关闭，设置为0，因为这盏灯我们是用来对场景产生焦散而用，不需要照亮场景。

接下来，我们打开这盏灯的mentalray属性标签下的焦散和全聚光设置，勾选它，如下图：

我们发现焦散粒子数值面板是灰色的，原因是我们没有在渲染设置面板中将焦散打开，打开渲染设置面板，勾选焦散，按两次ctrl+A，我们看到，灯光的焦散粒子数值面板被激活：

如上图，灯光的焦散粒子属性被激活，我们将粒子数设置为10000

然后，我们再创建一盏面光，用来制造场景中的阴影，灯光位置如下图：

灯光方向位置和之前的聚光灯保持基本一致，打开灯光属性面板对灯光进行参数设置：

将灯光强度设置为0.2，打开光线追踪阴影，渲染一下，效果如图：

我们可以看到，场景中焦散和阴影已经出来了，可是效果显然非常糟糕，接下来我们要对这两个属性作更进一步的优化。

5、渲染参数节点的优化设置

首先我们提高阴影质量，在面光源的属性面板中，将阴影质量和深度跟踪值打高，分别是15和5，值越大，质量越高，同样渲染速度会降低。

我们发现此时场景中的阴影是黑色的，而现实中一个装有有色饮料的玻璃容器，它的阴影应该是带有玻璃和饮料两者的色彩倾向的，而非死黑一片，我们可以通过调节灯光阴影颜色来改变，但这种改变显然是不太精确的，如何让计算机精确计算出光线透过透明物体产生的阴影呢，可以利用 mentalray 的 mib_shadow_transparency 节点来实现，如下图：

双击之前的玻璃（水也一样）shading Group节点，将 mib_shadow_transparency 节点拖到 SG 节点的 shadow shader 属性上，如果是饮料的话，记得将 mib_shadow_transparency 节点的颜色改成饮料的颜色，利用吸管工具很容易实现。

现在的效果比之前好很多，因为阴影带有了饮料的色彩倾向，更趋于真实效果。

接下来我们开始调节焦散的效果，打开聚光灯属性，将焦散和全聚光面板中的 Exponent 值改为1.6，这个数值是用来调节焦散光子强度指数的，值越小越亮，反之则越暗。同时怎加它的焦散光子数量为100000，渲染效果如下：

继续修改渲染属性，为了光子影响的范围，我们可以适当得改变焦散光子的半径，在渲染设置面板中我们点击 Caustics Options ,然后将光子半径改为0.5.同时，为了让焦散粒子更趋于丰富和真实，我们可以用 mental ray 的粒子材质 dielectric_material_photon 来计算控制粒子的发散效果，将这个节点材质连接到饮料材质SG节点上的photon shader上，具体连接方法如下图：

将所有饮料材质连接好后，渲染如下图：

我们可以发现现在的焦散效果比之前锐利很多，并且也丰富了一些。

这种效果还不是我们最终向要的，为了让焦散更加明显和丰富，我们继续加大光子数量和指数，具体修改如下：

渲染效果如下：

相比之前的效果，焦散更加亮和尖锐，丰富很多。

6、最终优化输出

经过了之前的5个步骤，其实已经基本达到了我们所需要的效果，在最后，我们对一些参数和灯光作最终的调整，场景地面目前还是比较暗的，我们可以打一盏0.2的补光，让画面更通透，同时在渲染设置面板里将采样值打高，进行高品质的最终渲染。

采样值设置如下：

设置完后，让我们看看最终的效果，如下图：

总结：焦散完成后的效果非常漂亮，但是它的计算速度也是相当漫长的，在制作焦散的时候一定要有耐心，等待总是有结果的。