“海龜”渲染真實(shí)甲殼蟲汽車

導(dǎo)言：

今天我來(lái)為大家介紹如何使用“海龜”來(lái)渲染一部甲殼蟲汽車。在開(kāi)始之前，我們先來(lái)了解下“海龜”的相關(guān)資料。Turtle  for Maya是Illuminate Labs公司出品的一款集成于Maya的圖象渲染工具。它一直以速度快，高質(zhì)量，易操作的優(yōu)越性能受到廣大CG工作者關(guān)注和信賴。

不過(guò)由于Illuminate Labs被Autodesk收購(gòu)，“海龜”有可能會(huì)從此淡出歷史的舞臺(tái)，所以今天懷舊一下，也算對(duì)這個(gè)曾經(jīng)優(yōu)秀過(guò)的渲染軟件的一種緬懷吧。下面我們來(lái)開(kāi)始今天的教程！

加載“海龜”

安裝完“海龜”渲染器，和其他的Maya插件相同，我們必須要在Maya plug-in（插件管理器）中加載它，這樣我們才能正常使用它。（圖01）

圖01

初識(shí)“海龜”

加載完成后，打開(kāi)全局渲染面板，我們即可發(fā)現(xiàn)多了Turtle這個(gè)渲染使用項(xiàng)。我們切換到它，下圖便是“海龜”渲染器的渲染面板。這里我們只介紹此篇教程所涉及到的命令及工具�，F(xiàn)在我們需要詳細(xì)介紹下Memory and Performance和Sampling兩個(gè)項(xiàng)。因?yàn)槲覀儠?huì)經(jīng)常的對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)和設(shè)置。（圖02）

圖02

首先我們來(lái)了解下Memory and Performance（存儲(chǔ)和性能）。（圖03）

圖03

Render Using（渲染制式）：“海龜”渲染器實(shí)際包含有兩種渲染制式。一種是利用插件在MAYA自身進(jìn)行渲染（Plugin Renderer）；一種是通過(guò)“海龜”渲染器自身的的程式對(duì)Maya場(chǎng)景進(jìn)行渲染（External Renderer）。Plugin Renderer的渲染方式類似于Maya自身的渲染方式；而External Renderer的渲染方式則是用“海龜”自身的程式，并開(kāi)啟一個(gè)新的窗口進(jìn)行渲染，這種渲染方式可渲染并輸出光子和最終聚集的光線圖。

Raytracing Algorithm（光線追蹤算法）：“海龜”渲染器用兩種算法進(jìn)行渲染。Small Scene渲染起來(lái)相對(duì)較快。但是模擬比較復(fù)雜的幾何形體效果相對(duì)較差。Large Scene可以較好的運(yùn)算復(fù)雜的幾何形體，但是運(yùn)算的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使Small Scene進(jìn)行渲染，如果不能達(dá)到理想的目的，即可再使用Large Scene進(jìn)行渲染。

Manual Memory Limit（人工存儲(chǔ)范圍）：當(dāng)使用了Large Scene算法，使用者即使用該選項(xiàng)并可控制“海龜”渲染器進(jìn)行Large Scene算法的內(nèi)存的使用量。

Disable SSE（關(guān)閉SSE指令）：“海龜”渲染器使用專門的向量指令來(lái)加快渲染的速度，但是需要使用較高的內(nèi)存，可依據(jù)情況進(jìn)行。

Tile Scheme（掃描片方案）：“海龜”渲染器使用掃描片并配合選定路線來(lái)完成整幅圖片的渲染呈現(xiàn)過(guò)程。方案依據(jù)個(gè)人喜好而定。這里不詳細(xì)介紹，大家可自行嘗試。

Tile Size（掃描片尺寸）：掃描片的大小，依據(jù)個(gè)人喜好而定。這里不詳細(xì)介紹，大家可自行嘗試。

Immediate Feedback（即時(shí)反饋）：促使Maya更新渲染窗口，以快速的讓“海龜”完成渲染（默認(rèn)為開(kāi)啟）。

Use one thread per CPU（使用CPU的運(yùn)算通道）：讓“海龜”自動(dòng)偵測(cè)處理器渲染通道的數(shù)量。

Rendering Threds（運(yùn)算通道）：手動(dòng)指定運(yùn)算通道的數(shù)量。

接下來(lái)我們來(lái)了解下Sampling（采樣值設(shè)置）。（圖04）

圖04

Sampling Algorithm（采樣算法）

Preview Mode（預(yù)覽模式）：適于查看基本效果，但只有最低的渲染品質(zhì)。

Normal Sampling（一般采樣品質(zhì)）：渲染品質(zhì)相對(duì)高一些（不推薦采用，感覺(jué)沒(méi)什么意義）。

Super Sampling（超級(jí)采樣）：設(shè)置該項(xiàng)可自定義采樣品質(zhì)。后面會(huì)詳細(xì)介紹。

Min Samples（最低采樣）：“海龜”根據(jù)設(shè)置的數(shù)值計(jì)算最低的采樣。

Max Samples（最高采樣）：“海龜”根據(jù)設(shè)置的數(shù)值計(jì)算最高的采樣。此項(xiàng)設(shè)置對(duì)渲染質(zhì)量有直接影響數(shù)值越高，渲染品質(zhì)越好，相對(duì)渲染時(shí)間會(huì)越久，使用者可依實(shí)際情況設(shè)置。

Contrast threshold（對(duì)比度閾）：較低的數(shù)值可有較高的采樣。

Clamp Values（鎖定數(shù)值）：采用默認(rèn)鉤選即可。

Edge Tracing（邊緣追蹤）

Advanced Edge Tracing（高級(jí)邊界追蹤）：有時(shí)超級(jí)采樣不能在較小的物體上準(zhǔn)確采集到邊緣圖象。這時(shí)渲染出的對(duì)象邊緣看起來(lái)就會(huì)有明顯的鋸齒和毛刺現(xiàn)象。開(kāi)啟邊緣追蹤，“海龜”將追蹤邊緣，以實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量的采集效果。這里有兩個(gè)邊界追蹤的模式：geometry（幾何）和contrast（對(duì)比），如果使用幾何模式，超級(jí)采樣將主要追蹤模型邊界。如果使用對(duì)比模式，超級(jí)采樣不光考慮追蹤模型邊界也會(huì)追蹤陰影和材質(zhì)的邊界。但渲染時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，使用者可依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

Forced Sampling Level（限制采樣級(jí)別）。海龜將依據(jù)設(shè)置的級(jí)別來(lái)限制采樣邊界的質(zhì)量。分別有2，8，32，128，MAX（最大）幾個(gè)級(jí)別，級(jí)別大的相對(duì)質(zhì)量較高。（注意：限制采樣級(jí)別不會(huì)對(duì)采樣算法產(chǎn)生影響）

Multipixel Filter（多點(diǎn)過(guò)濾）：海龜?shù)亩帱c(diǎn)過(guò)濾是以sub-pixel sampling（子像素采樣）來(lái)精確過(guò)濾的，與post filter相比，在細(xì)節(jié)上有更加精確的控制。Multipixel Filter只對(duì)超級(jí)采樣有效。

通過(guò)以上的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)“海龜”有了初步的認(rèn)識(shí)�，F(xiàn)在我們要進(jìn)入本篇主題，指導(dǎo)大家用“海龜”來(lái)完成一部甲克蟲汽車的渲染工作。

打開(kāi)場(chǎng)景文件

此場(chǎng)景包含一個(gè)事先做好的NURBS車體模型和一個(gè)多邊形平面，以及相應(yīng)位置的幾盞燈光。我們決定主要使用“海龜”的Final Gather（最終聚集）來(lái)完成這部車的渲染。

Final Gather（最終聚集）不需要光子即可算出間接光，可以理解它是將場(chǎng)景中所有物體都當(dāng)作光源的算法。也就是說(shuō)即使場(chǎng)景沒(méi)有任何的光源，只要物體含有亮度信息，F(xiàn)inal Gather即可把它當(dāng)作光源來(lái)看待。它一般被用于產(chǎn)生真實(shí)均勻的面積光線。（圖05）

圖05

在Final Gather中應(yīng)用HDRI

HDRI既高動(dòng)態(tài)范圍圖象。所謂動(dòng)態(tài)范圍是指色彩跨度非常的大，而并非有些資料所解釋的HDR圖象含有亮度通道。一般記錄高動(dòng)態(tài)范圍圖象的文件格式有HDR，PIC，TIFF等。但并非是這些格式的都是高動(dòng)態(tài)范圍圖象。大家可以到一些相關(guān)網(wǎng)站下載HDR圖象。

回到我們的主題，前言所說(shuō)Final Gather不需要光子即可算出間接光利用這一特性，如果我們使用HDR圖片來(lái)模擬環(huán)境，那么將大大的提升我們作品的真實(shí)感，這就是所謂的HDRI照明技術(shù)。打開(kāi)場(chǎng)景文件，首先我們?cè)谌�局渲染面板里關(guān)閉Maya的默認(rèn)光源。（圖06）

圖06

然后我們要找到并開(kāi)啟Final Gather（最終聚集）。（圖07）

圖07

模擬環(huán)境

接下來(lái)，我們要為場(chǎng)景模擬一個(gè)環(huán)境。創(chuàng)建一個(gè)多邊形球體，刪除下半球，然后使上半球體籠罩整個(gè)場(chǎng)景。（圖08）

圖08

接著我們要為環(huán)境賦予一個(gè)材質(zhì)。創(chuàng)建一個(gè)LAMBERT，給它的COLOR項(xiàng)連接一個(gè)HDR貼圖。并把它賦予那個(gè)半球體。先渲染看下，渲染完成后我們發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何的圖象。因?yàn)槲覀儾�沒(méi)有給該場(chǎng)景設(shè)置任何光源。Final Gather也是通過(guò)亮度信息來(lái)計(jì)算間接光的。除了給場(chǎng)景設(shè)置光源，我們還可以調(diào)整材質(zhì)的incandescence（白熱）和ambient color（環(huán)境色）屬性來(lái)控制物體的亮度信息。

現(xiàn)在我們來(lái)對(duì)創(chuàng)建好的LAMBERT材質(zhì)的incandescence（白熱）和ambient color（環(huán)境色）兩個(gè)屬性進(jìn)行設(shè)置。把incandescence（白熱）和ambient color（環(huán)境色）設(shè)置為0.85�，F(xiàn)在我們渲染看看。（圖09）

圖09

顏色和光效感覺(jué)還不錯(cuò)，但是畫面質(zhì)量上出現(xiàn)了明顯的雜斑，有臟的感覺(jué)。那是因?yàn)镠DR圖象具有豐富的色彩過(guò)度和顏色范圍，也正是因?yàn)檫@種特性，使的用過(guò)HDR圖象的作品有時(shí)可以產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)級(jí)的效果。

我們可以增加Gathering Rays的數(shù)值來(lái)提高畫面的精度，但是過(guò)高的Gathering Rays也會(huì)延長(zhǎng)渲染的時(shí)間�；蛘呶覀兛梢蕴岣遱mooth（平滑半徑）的數(shù)值，但是這樣也會(huì)損失一些光線陰影的精度，使物體失去重量感。所以我們要合理的搭配這兩個(gè)屬性的值。

經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，最終我們調(diào)整Gathering Rays值為2000 。smooth值為1，其他屬性使用缺省即可。渲染效果如下圖。（圖10）

圖10

學(xué)會(huì)使用光線貼圖

前面我們介紹到External Renderer的渲染方式可以渲染并輸出全局光照和最終聚集的光子圖。那什么是光子貼圖。（圖11）

圖11

用過(guò)Mental Ray及其他相關(guān)渲染器的朋友應(yīng)該會(huì)很熟悉這個(gè)概念。當(dāng)使用了全局光照，F(xiàn)inal Gather（最終聚集）時(shí)，渲染器會(huì)首先計(jì)算其產(chǎn)生的間接光線附著，彈射，蔓延的情況，并將以類似于圖層方式保留。最后，渲染器將合成其“圖層”最終完成渲染�！昂｝敗笨梢员４娌⑤敵龉庾�。這樣當(dāng)2次渲染同一圖片時(shí)，可以調(diào)用保存好的光子圖，避免重復(fù)的渲染計(jì)算�？纱蟠笤黾庸ぷ餍�率。

以本篇教程為例，我們來(lái)介紹下其使用方法：使用光子圖必須以External Renderer方式進(jìn)行渲染。渲染完成后，我們即可輸出光子圖。在圖像上單擊右鍵選擇diagnostics->Final Gather MAP轉(zhuǎn)換成為光子圖。（圖12）

圖12

后選擇SAVE IMAGE在彈出的保存對(duì)話框中，選擇保存類型為open EXR文件，文件名可自定義，保存路徑一定設(shè)置到當(dāng)前場(chǎng)景文件夾下的 urtlefgMaps里�，F(xiàn)在我們要在Maya中讓“海龜”使用保存好的光子圖，打開(kāi)全局渲染面板，在Final Gather卷展欄里找到Use FG Map相關(guān)項(xiàng)，加載方式設(shè)為reuse（重使用），file name項(xiàng)添入剛保存的文件名假設(shè)為fg。（圖13）

圖13

渲染下，速度有了大副的提升。（全局光照用法相同）

注意：當(dāng)無(wú)法正常使用光子圖時(shí)，重新指定下場(chǎng)景即可。渲染序列或動(dòng)畫時(shí)不可使用光子圖，不然會(huì)出現(xiàn)閃爍，偏色等異常情況，相機(jī)動(dòng)畫除外。（圖14）