Maya分层渲染技术.docx

1、Maya分层渲染技术首先我们来了解分层渲染的意义。分层渲染，就是将物体的光学属性分类，然后再执行渲染，得到一个场景画面中的多张属性贴图。分层的作用就是让我们在后期合成中更容易控制画面效果，如减弱阴影，物体遮挡，高光特效等。对于某些大场景，我们还能利用分层渲染加速动画的生成过程。如不受近景光线影响的远景，可作为一个独立的渲染层渲染为背景静帧，而近景则完成动画渲染，节省了软件对整个场景渲染所需的时间。我们还可以通过分层渲染设置，使用不同的渲染器渲染同一个场景中的不同物体（或相同物体）。如使用MentalRay渲染人物3s材质特效的皮肤质感，而使用MayaSoftware渲染人物的头发光影。我们甚至

2、可以使用分层渲染设置对物体的操作历史进行“覆写”创建，使物体在不同的渲染层显示为不同的形态。总的来说，分层渲染对于影片的后期合成是至关重要的，尤其是结合2D人物动画的3D场景动画。 相对Maya2008，Maya2009的分层渲染功能更为强大（仅对于MentalRay渲染）。多通道过滤的渲染方式的采用，很大程度的提高了渲染设置的效率。不过MentalRay分层渲染功能提高的同时，MayaSoftware的分层渲染却给弱化了：尽管功能并未削减，但是MayaSoftware在Maya2008中的常用功能（如presets，物体光学属性的预置方案）却不在Maya2009渲染面板的第一选择菜单内。考虑

3、到Maya2008仍较为普及，因此先将以前整理的Maya2008渲染层资料进行说明。Maya2008渲染层面板的设置说明从左向右-R：渲染层前出现R字样批渲染时才被加入循环箭头：红色表示重复渲染图层，绿色表示循环利用先前渲染过的图片。要重复使用此层最后渲染的图片，应使图标变成绿色的箭头标识；要重复渲染该层，则转为红色图标。*可使用的条件是该渲染层至少被渲染过一次。图标会保持灰色，直到有渲染过的图片利用；渲染输出只存在于当前的Maya进程的内存中，任何渲染输出会在关闭及重启Maya后丢失。小球图标：在任何层中，点击小球状的图标（材质球）可以打开Hypershade来选择一个覆写材质，给分配在该层

4、的物体。从Hypershade中，你也可以创建一个新的材质或者编辑该层的材质属性（创建新材质时，其他层的材质不受影响）。如果有渲染层材质覆写，图标会显示成蓝色的材质球。小旗图标：点击小旗图标，可以创建一个成员覆写给该层（即进入该渲染层的属性面板）。如果已经有成员属性覆写，图标会显示红色。控制图标：点击后面的控制图标，会进入该层的渲染设置窗口。如果已经有渲染覆写，第四图标会显示成活动的控制图标（红色小标记）。每个物体的覆写状态不会在渲染层中显示，需要进入相关的设置面板中才能看到。实例1动漫场景（物体过滤）1.这样一个场景：一个卡通角色站在大风车和树木之间思路：风车作为背景层，人物作为中景层，树木

5、花草作为前景层2.选择场景中其作用的灯光（平行光）和背景层（大风车），加入渲染层3.点击渲染层，我们会发现，除了刚才选择加入的物体，其他物体都不可见4.此时渲染，可看到除了大风车，其他物体都没有出现在最终渲染图片中；同时其他物体也不会对大风车产生任何影响，如投影，遮挡等。5.回到masterLayer主层，继续选择灯光和中景层添加到新的渲染层6.最后将灯光和前景层加入第三个渲染层。7.在渲染设置中选择要渲染的场景相机（默认是persp透视图），执行批渲染命令：8.得到如下三个图层，分别代表了场景。你可以对这三个图层进行任意次序排布，或者改变某层的色调，或者在后期合成中加入些新玩意到它们之间假如

6、只是一张图片，是很难做到这些灵活的后期调整的。9.以上场景渲染结果中，似乎少了点什么对了，是地面和影子。地面承载着物体的相对位置以及灯光对物体的投影关系，如果不是打算后期自制地面和投影，在Maya场景中，地面的分层渲染是有一定讲究的。尽管有很多可能发生的情况，但此简单例子只考虑3D场景中的物体方位不变的条件下。（1）开启灯光属性面板和渲染设置面板中的光线追踪功能，否则是没有阴影的。（2）按前面的方法将灯光和地面添加到新创建的渲染层中（如打算后期制作地面，此步可跳过）（3）在主层全选场景所有元素添加到新的渲染层中，右键该渲染层，在弹出的菜单中选择Attributes，按住属性面右边的Preset

7、s按钮，选择shadow（如果是Maya2008，在渲染层右键时，可以直接选择）*Maya2009此属性面板的RenderPassOptions和mental ray区块后多了“(obsolete)”的标注，这是因为对于mental ray渲染，Maya2009新增了RenderPass的通道渲染技术，因此这些功能已被废弃，不再用于mental ray渲染。（4）此时应将其他层的Presets设为diffuse，否则默认是会连同投影一起渲染，最后会形成阴影重叠； （5）执行批渲染，得到如下5张图，其中阴影层放在最上层，使用正片叠底模式。（6）分层的好处就是我们可以进行更自由的后期加工。如图中，

8、阴影似乎太黑了，我们可以在PhotoShop中对阴影进行透明度或者模糊的修改；如果觉得图层亮度不够，我们还可以单独修改；还可以完成远景虚化，颜色调节等效果。事实上，上述对物体的分层渲染方法仅适用于简单的场景，因为物体间可能产生的环境影响（折射，反射，远景虚化，使用mental ray的FG所产生的物体环境色影响等）都未被考虑。当发现物体过滤法不能达到我们的画面要求，此时就要使用属性过滤法了。实例2反射与折射场景（属性过滤）1.场景：水晶葡萄，光滑的桌面，透明的玻璃水壶，明亮的方镜总之这个场景到处是反射和折射。思路：除了考虑前景和背景的分层，还要同时考虑到反射和折射效果的存在，因此需要获取反射和

9、折射贴图。*反射和折射是2D动画最忌讳的现实特效，但在3D软件中，我们可以随心所欲的滥用这种绚丽的光效。当然，你需要有充足的渲染时间。2.分层渲染前的灯光设置。由于是随意组合的一个场景，因此我就不遵循“三点布光”的原则进行了，仅使用一个平行光模拟天光效果（如果使用MentalRay渲染，启用FG能得到更真实的效果，不过此篇使用MayaSofeware进行渲染）。平行光的灯光属性设置需要注意以下三点：(1)去掉EmitSpecular的勾选，关闭高光照射，因为我不打算让这些玻璃器皿带上刺眼的高光；(2)将阴影颜色灰度降低，因为这不是强烈太阳照射下的场景；(3)勾选UseRayTraceShado

10、ws开启光线追踪阴影，并设置LightAngle和ShadowRays数值如图所示（LightAngle的数值尽量不要超过10，否则阴影会出现明显颗粒）。3.分层渲染前的材质设置。背景我使用一个面片+贴图的方式（使用现成的风景壁纸也是个不错的偷懒方式_GeneralEditors-AttributeSpreadSheet（属性扩展表），在开启的窗口中找到Render栏，然后点击PrimaryVisibility横条，输入0（输入1为开启），关闭所选物体的Primary Visibility属性。14.复制Desk渲染层，命名为Front。先使用上述方法Off掉桌子，然后on开启位于摄像机前的物

11、体的PrimaryVisibility。15.如法炮制，将场景划分为前景，中景，背景。16.执行BatchRender批渲染。17.开启PhotoShop，导入各图层，进行艺术加工。分层后，Maya对每个物体的渲染结果组合起来会与整体渲染的效果有所不同，尤其可能产生“黑边”的问题。18.对比MayaSoftware直接渲染和分层渲染并处理后的效果。直接渲染：分层后处理：使用MentalRay并开启FG后的效果（有点耀眼）可以说，属性过滤方式就是物体过滤方式的细化。物体过滤使分层设置简单化，适用于普遍的非反射类场景；反射折射以外的场景（使用MentalRay的FG的场景除外），使用属性过滤就有点

12、“牛刀杀鸡”的感觉了。当然，这也不是绝对的论断，如此类情况：只需要某个物体对其他物体的投影（隐形人）。虽然属性过滤的渲染方式解决了反射与折射的问题，但是某些情况下还是不能满足我们更强烈的要求。如一个小球经过轨道拐弯处朝镜头滚来，或者戴在手上的戒指，或者被握在手中的电话，或者反射贴图的获取等实例3动画遮罩与光影分离（UseBackground材质应用）【用于场景的材质（也称明暗器）选择】打算使用一个光线较为柔和的室外场景。如下图，当我按以前的方法（“实例2反射与折射场景”中第3步）将贴图赋予自发光通道，画面局部将会很耀眼；而使用Lambert这类材质又很难全局照亮。因此，我使用SurfaceSh

13、ade材质进行场景贴图。因为SurfaceShader材质具有不受场景光照的特点，能保持贴图的原始明暗。不过SurfaceShader材质不受光照影响的这个特点拒绝了我们获取阴影的要求，为了得到阴影，我们需要引入UseBackground材质对渲染层赋予lambert材质后使用Shadow的通道过滤也可以得到整体的阴影，但使用UseBackground材质可获取特定区域的阴影和反射。在进行操作之前，我们先要了解下UseBackground材质的特性和作用（以下简称UB材质）。遮罩：将UseBackgroundAttributes栏下的所有参数设置为0（SpecularColor调为黑色），则该

14、材质所赋予的物体将起到“黑洞”的作用被“黑洞”物体所遮挡的场景将不会被渲染，且遮挡处为透明（需要支持透明通道的图片格式）。此时，MatteOpacity下有两个蒙板模式可选：SolidMatte（固体蒙板）模式时，MatteOpacity参数值表示被遮挡区域的Alpha通道灰度；OpacityGain（不透明增益）模式时，MatteOpacity参数值表示遮挡物体本身的透明度。OpacityGain为Maya默认的蒙板模式，其对物体为100遮挡，MatteOpacity值影响的是物体获取反射和阴影的强弱。下图为两种模式的区别：*如果使用MentalRay渲染，则还需要将mental ray栏下

15、的OcclusionMask参数调为0，否则FG会以灰度掩盖透明部分。阴影获取：在“黑洞”物体的基础上，调整ShadowMark值大于1，表示获取灯光照射物体所产生的投影的百分比。因为UB材质只对被赋予该材质的物体起作用，如果只对地面或墙面这样的阴影接受面设置UB材质参数，投射阴影的源物体的自身阴影将无法得到。反射获取：在“黑洞”物体的基础上，调整Reflectivity（反射率）和ReflectionLimit（反射次数），表示物体反射周围物体的程度，而UB材质的物体本身不会被其他物体所反射。高光获取：SpecularColor的颜色表示UB材质物体的高光颜色：黑色表示无高光，白色会使物体类

16、似塑料，而使用接近原物体的表面色则会使物体类似金属。因为该参数没有相应的效果调节（如高光范围，高光过渡），因此一般配合反射参数使用。 步骤进行：1.全选场景中的所有物体（包括灯光），添加到新建的渲染层。2.开启渲染设置和灯光中的光线追踪，渲染当前场景。使用了SurfaceShader材质的地面，不接受灯光阴影。因此分层渲染可采用以下流程：渲染背景-渲染前景-渲染运动物体（遮罩应用）-获取阴影-获取反射3.选择layer1渲染层，右键CopyLayer复制新的渲染层（Maya2008需要进入渲染层上方的Layers菜单中选取），命名为Back；4.继续复制多个渲染层，并按需要将其命名。如下图，我

17、将背景和地面作为Back层，仙人掌作为Middle层，跑道作为Front层，四驱玩具赛车作为Car层。此外还需要阴影层和Car层的复制层。5.各层设置如下：Back层：因为背景不会反射场景其他物体，因此除了灯光和背景，其他物体直接Ctrl+h隐藏；使用Presets的Diffuse设置只获取漫反射贴图。Middle层：同Back层。Front层：使用属性过滤的方法设置周围物体的渲染不可见（PrimaryVisibility为Off），四驱赛车直接Ctrl+h隐藏；设置渲染层的RenderPassOptions为Diffuse，获取漫反射和镜面反射贴图（注意区别Back的设置，可参考“实例2反射

18、与折射场景”的第10步）Car层：赋予跑道和四驱车UB材质，设置为“阴影获取”；其他物体直接Ctrl+h隐藏；跑道物体的CastsShadows（产生阴影）为Off。*此方法效果等同于使用Presets的Shadow。Car1层（Car层的复制）：赋予跑道UB材质，设置为“反射获取”；其他物体直接Ctrl+h隐藏；四驱车的PrimaryVisibility为Off；跑道物体的VisibleInReflections（反射可见）为Off。Car2层（car层的复制）：赋予跑道UB材质，设置为“遮罩”；其他物体直接Ctrl+h隐藏；开启四驱车的PrimaryVisibility为On；使用Pres

19、ets的Diffuse设置只获取漫反射贴图。*如果想让四驱车反射周围物体，则需要再增加一个渲染层，将赛车模型赋予UB材质获取反射贴图。Shadow层：Ctrl+h隐藏四驱赛车，然后赋予地面和后景UB材质，设置为“阴影获取”；使用Presets的Shadow设置该渲染层只渲染阴影。6.渲染输出设置。除了Car层渲染的动画需要设置序列帧，其他渲染层只需要渲染单帧。在Car层的渲染设置中建立“层覆写”右键弹出菜单，选择“CreatLayerOverride”，当输入栏变橙色，即可修改该层的数值。7.渲染并合成。因为是动画序列，因此使用后期合成软件进行，不过图层混合模式的选择与PhotoShop是相同

20、的。阴影层：放于最上层，使用正片叠底（Mutiply）模式反射（或高光）层：放于所依附的场景物体上层，使用滤色（Screen）或者线性减淡模式（ColorDodge）线性减淡有时等同于添加（Add）*高光反射层是不具备透明通道的，如果使用Maya渲染时设置了Alpha通道渲染，那么在导入后期合成软件或者PhotoShop后，将看到意外的显示；使用滤色或线性减淡的图层混合模式后可还原真实效果。 【插入说明三个后期合成软件的使用步骤】AfterEffect环境：（1）开启AfterEffect，导入素材，对各层进行排序，并使用相应的图层混合模式。 （2）如果导入时没选择“预乘-无蒙板”，则素材Al

21、pha通道会出现“黑边”问题。要解决该问题，需要重新设置图层属性；也可以对带Alpha通道的图层右键：效果-通道-移除颜色蒙板，增加此效果后可解决通道黑边的问题。（3）除了修改透明度，还需要对阴影层再增加一个高斯模糊的效果（模糊量为0.2），使场景与平面图片背景更融合。（4）解决了以上基本问题后，对各图层间进行特效处理就依个人想法而定。例如，改变四驱车和它的反射贴图的颜色，甚至加些辉光特效。（5）渲染生成视频。Fusion环境：（1）开启Fusion，按顺序导入素材，设置好图层透明度以及混合模式（图层混合模式在Merge节点中设置）。 （2）Fusion使用了类似Maya的节点连接方式，工作流

22、程较为清晰，不过对于初学者可能会显得混乱。使用Fusion需要了解图层Merge（合并）节点的原理：一个Merge节点只能连接一个前景、一个背景以及一个遮罩层，之后输出到其他节点。Fusion主要用于特效的合成，它对于视频时间线的剪辑较为不便。 （3）选择四驱车图层节点（Merge2），按Ctrl+b弹出特效库，进入Tools-Effect-Trails，双击Trails添加一个节点到Merge2和Merge3之间。调整Trails（托尾）节点的参数。（4）对阴影层节点增加Blur节点，对阴影进行模糊虚化。此外，可以增加校色节点或者其他特效节点进行画面的调整。（5）设定循环播放范围，执行Ren

23、der渲染。Vegas环境：（1）因为Vegas不支持Maya的IFF格式，因此需要先将IFF转为TGA或者PNG； *ACDSee会将透明通道覆盖，因此推荐使用XnView，比ACDSee强大很多的看图软件。（2）开启Vegas，导入素材，设置好图层混合模式及透明度。*同AE，在导入素材时，要选择“预乘”的Alpha通道处理方式Premultiplied或者Premultiplied（dirty）。（3）因为Vegas主要面向电视台播放的视频剪辑，因此某些默认设置可能会让我们感到棘手。在图层上右键，在属性面板中设置为Disable resample（禁止重取样）；在预览窗口左上方的设置中，关

24、闭场的使用；在输出视频时将场关闭。*以上几个默认项会让我们的视频出现扫描线和残影。（4）完成了以上的准备工作后，使用Vegas剪辑就易如反掌了。你可以在Vegas直观的滤镜浏览窗口中拖动特效至图层上，也可以直接拖到右下的视频预览窗口上；且Vegas具有高效的视频预览速度，能很快看到特效结果。Vegas的主要强项在于调色，因此我们可以很方便的使用各种色彩滤镜进行测试。（5）渲染输出。以上三个后期合成软件各有各的优缺点：AE优点：能与Adobe的其他产品互通，其技术支援庞大，特效滤镜插件资源丰富；缺点：设置界面不够简洁，剪辑功能一般，需要Premiere的辅助。Fusion优点：设计主要针对3D影视的后期合成，尤其对Maya的IFF文件兼容较好（AE一直不支持IFF文件的Z深度通道），其工作