第8章Mental RayMental Ray主要是以创建图像的真实感为目标的一款渲染器，它的功能十分强大，可控性和可扩展性的支持范围广泛，并与其他主流三维制作软件的兼容性也很好。
Mental Ray （简称MR）是早期出现的两个重量级的渲染器之一（另外一个是RenderMan），为德国Mental Images公司的产品。
在刚推出时，集成在另一款3D动画软件Softima3D中，作为其内置的渲染引擎使用。
凭借Mental Ray高效的渲染速度和质量，Softima3D一直在好莱钨电影制作中作为首选的软件。
近几年推出的几部特效大片《绿巨人》、《终结者2》及《黑客帝国2》等都借助了Mental Ray实现逼真的效果。
Mental Ray是一个将光线追踪算法推向极致的产品，利用这一渲染器，可以实现反射、折射、焦散和全局光照明等其他渲染器很难实现的效果，可以生成令人难以置信的高质量真实感图像。
这一章本书将讲解Mental Ray。
本章主要内容：●Global Illumination（全局光）与Final Gather（最终聚合）●焦散与面积光●基于图像照明的HDR应用Mental ray基础的掌握和运用。
8.1.Global Illumination（全局光）与Final Gather（最终聚合）Global Illumination（GI，全局光）是除了直接灯光照射外，根据周围物体的灯光反射创建图形的方式。
假设直接灯光照明效果是一次照明，那么周围物体的灯光反射效果就可以称为二次照明，是一种间接照明形式。
相对于直接灯光照射，添加全局光渲染效果的图像会更加真实。
下面讲解一个实例，从而简单了解Mental Ray的使用方法。
【例8-1】全局光实例范例效果预览如图8-1所示。
图8-1全局光最终渲染效果1)首先打开光盘中的场景文件scenes\chapter8\Box_TX_V001.mb，创建四个Lambert和一个Blinn材质球。
将其中三个Lambert的Color属性分别改为白色、红色、蓝色，第四个Lambert的Color改为白色，并将Incandescence属性选项改为白色，如图8-2所示。
图8-2创建四个Lambert并修改颜色2)将第一个白色Lambert材质球指定给场景内的多边形立方体，选择立方体左边的面将红色材质球指定给它，选择立方体右边的面指定蓝色材质球，选择立方体上边中央的一小块面指定第四个材质球来模仿灯光。
在Maya工作区中按键盘上的数字键6，显示场景颜色，如图8-3所示。
图8-3给立方体的各个面指定材质3)将Blinn材质球的Color属性选项修改为白色，Eccentricity值改为0.085，Specular Roll Off值改为0.427，Specular Color改为白色。
将它指定给场景内的小球们，如图8-4所示。
图8-4调整Blinn的各项属性后将它们指定给小球4)创建一个Area Light（区域光），放置在场景内模拟灯光的位置，如图8-5所示。
※注意：书中模拟灯光的位置是场景内的中央，但也可以放在其它位置调试，这根据个人想法而定。
灯光的位置和角度如图8-5所示。
图8-5创建区域光5)现在渲染一下看效果，如图8-6所示。
图8-6初次渲染效果渲染后发现场景内的物体按照灯的方向被照亮了。
Area Light的发散形式是以180度平面的形式照射的，而这个平面以外的物体并没有被照亮，并且是全黑的。
但是现实生活中的光并非如此，那些没有被灯光照亮的地方是靠物体间的漫反射被均匀且柔和地间接照亮的。
现在，本书就用Mental Ray的Global Illumination（全局光）和Final Gather配合调整来模拟这种均匀照亮的间接照明效果，而使场景光更加柔和、自然和真实。
使用这个场景做测试，是为了方便观察物体之间相互作用的关系，物体之间颜色的传递很直观地表现出了物体之间的影响。
6)先在Maya内置入Mental Ray渲染器。
打开Window ＞Settings／Preferences ＞Plug-inManager插件管理器，找到Mayatomr.mll后开启后面的Loaded和Auto load两个选项，以后Maya在开启时会自动载入Mental ray渲染器，如图8-7所示。
图8-7插件管理器界面7)Render Settings下的Render using中已经载入了mental ray，选择mental ray，如图8-8所示。
图8-8在Render using中选择mental ray8)在超级图表中选择Area Light，打开它属性编辑选项盒中的mental ray卷展栏，开启EmitPhotons选项，如图8-9所示。
图8-9开启Emit Photons选项9)再进行渲染器设置，开启Render Settings下的Global Illumination选项，然后渲染看下效果，如图8-10所示。
图8-10开启Global Illumination选项现在，场景已经完全曝光了。
灯光的光子发射中，有两个属性可以控制光子。
其中Photon Intensity控制光子的强度，而Exponent是控制光子的衰减程度的，需要根据不同的场景配合调节此二项来改变光子的强度。
在灯光选项中，灯光的强度值也影响了光子的明暗，但灯光的强度不影响光子的强度。
之后改变这些选项，修改Photon Intensity的值为100，Exponent值为1.5，灯光的强度Intensity值为0.4，再进行一次渲染并查看效果，如图8-11所示。
图8-11修改区域光属性后的效果这样已经可以看见光子的存在了。
观察每个物体上光子的颜色，可以很直观地看到物体和物体之间的相互作用关系，图中光子的分布并非本例想要的真实效果。
※注意：只有在Render Settings中的Global Illumination选项开启的情况下，光子发射中的Global Illum Photons才是可控制的，否则它是无法被修改的，如图8-12所示。
a)关闭Global Illumination时Global Illum Photons不可控b)开启Global Illumination时Global Illum Photons可控图8-12Global Illumination关闭与开启的情况10)现在，增加光子数量来柔和亮斑。
默认Global Illum Photons选项的发射数量是10000，于是将其修改为100000，能够看到那些很明显的亮斑模糊了许多。
再看一下渲染效果，如图8-13所示。
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图8-13通过增加光子数量达到柔和亮斑的效果11)现在仍未达本书要求的效果，需要继续柔化光子的分布。
开启Render Settings下的FinalGathering选项后再次渲染，观察效果，如图8-14所示。
图8-14 开启Final Gathering选项后的效果12)一般来说Final Gathering下的默认值便可达到希望的效果，例如Accuracy选项，此选项为精度设置，有时为了渲染速度的需要会将其降低。
但因为本例的场景较小，则无需修改Accuracy的值。
最后再来看一下，场景内的影子都是由物体之间相互影响产生的，并没有真实的影子。
为了使场景更加真实化，开启Area Light的Raytrace Shadow Attributes选项，并设置Shadow Rays值为20来柔化阴影，如图8-15所示。
图8-15设置Shadow Rays值13)再次渲染得到的图像便是最终的渲染效果，参考图8-1。
最后还需说明一下，在Maya的Mental Ray设置中，没有任何一个值是固定的。
均需根据场景的大小、物体的大小、物体之间的距离和项目的需求等来分配光子。
在制作其他场景时，光子的数量和强度都可能需要更大或者更小，这需要亲身测试。
本例中采用很小的值来设定，不要因为这点影响对全局照明光子发射的认识。
8.2.焦散与面积光Caustics（焦散）是一种光学现象，是指物体被灯光照射以后所反射或折射出来的影像。
一般在金属、水、玻璃等物质的周围很容易看到焦散效果。
面积光用于模拟真实环境照射的效果最好。
制作焦散效果时最好采用面积光配合调节，下面用实例介绍。
【例8-2】制作透明圆环范例效果预览如图8-16所示。
图8-16最终渲染效果1)打开光盘中的场景文件scenes\chapter8\Caustic_Lt_v001.mb。
场景内的大部分物体已经指定好材质，需要调节的就是这个透明圆环。
建立一个Blinn材质指定给该圆环，将Blinn的Color属性改为白色，Transparency值改为全透明白色，Eccentricity值为0.085，Specular Roll Off 值为0.427，Specular Color改为白色，如图8-17所示。
图8-17 调整Blinn的属性2)因为需要的是透明材质，所以开启Refractions选项，将Refractive Index折射率改为1.330，如图8-18所示。
图8-18调整折射率3)建立一个Spot Light（聚光）作为其照明主灯光，其位置如图8-19所示。
图8-19建立Spot Light4)本例设置了灯光的Color为柠檬黄，Intensity值为0.400，Penumbra Angle值为20，Dropoff值为5.0，如图8-20所示。
※注意：例子中的值均非固定，可根据各自的需要调整。
图8-20设置Spot Light的常规属性5)开启Spot Light的Use Ray Trace Shadows选项，设置Light Radius值为10.00，ShadowRays值为20，Ray Depth Limit值为30，以完全地虚化阴影，如图8-21所示。
图8-21 设置光线追踪阴影的属性6)再建立一个区域光，调整方向与主灯光一致，如图8-22所示。
图8-22 建立区域光7)该区域光的作用不是照明，而是用来发射光子。
在许多场景中，并非每个物体都要有焦散效果，所以一般不会用主光源做光子发射。
调整区域光的Intensity值为0，关闭Emit Specular选项，如图8-23所示。
图8-23调整区域光的属性8)展开区域光的属性编辑选项盒下的mental ray卷展栏，开启Caustic and GlobalIllumination下的Emit Photons选项，如图8-24所示。
Caustic的光子发射和Global Illumination是完全一样的。