“海龟”渲染真实甲壳虫汽车

导言：

今天我来为大家介绍如何使用“海龟”来渲染一部甲壳虫汽车。在开始之前，我们先来了解下“海龟”的相关资料。Turtle  for Maya是Illuminate Labs公司出品的一款集成于Maya的图象渲染工具。它一直以速度快，高质量，易操作的优越性能受到广大CG工作者关注和信赖。

不过由于Illuminate Labs被Autodesk收购，“海龟”有可能会从此淡出历史的舞台，所以今天怀旧一下，也算对这个曾经优秀过的渲染软件的一种缅怀吧。下面我们来开始今天的教程！

加载“海龟”

安装完“海龟”渲染器，和其他的Maya插件相同，我们必须要在Maya plug-in（插件管理器）中加载它，这样我们才能正常使用它。（图01）

图01

初识“海龟”

加载完成后，打开全局渲染面板，我们即可发现多了Turtle这个渲染使用项。我们切换到它，下图便是“海龟”渲染器的渲染面板。这里我们只介绍此篇教程所涉及到的命令及工具。现在我们需要详细介绍下Memory and Performance和Sampling两个项。因为我们会经常的对其进行改动和设置。（图02）

图02

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首先我们来了解下Memory and Performance（存储和性能）。（图03）

图03

Render Using（渲染制式）：“海龟”渲染器实际包含有两种渲染制式。一种是利用插件在MAYA自身进行渲染（Plugin Renderer）；一种是通过“海龟”渲染器自身的的程式对Maya场景进行渲染（External Renderer）。Plugin Renderer的渲染方式类似于Maya自身的渲染方式；而External Renderer的渲染方式则是用“海龟”自身的程式，并开启一个新的窗口进行渲染，这种渲染方式可渲染并输出光子和最终聚集的光线图。

Raytracing Algorithm（光线追踪算法）：“海龟”渲染器用两种算法进行渲染。Small Scene渲染起来相对较快。但是模拟比较复杂的几何形体效果相对较差。Large Scene可以较好的运算复杂的几何形体，但是运算的时间相对较长。应当优先使Small Scene进行渲染，如果不能达到理想的目的，即可再使用Large Scene进行渲染。

Manual Memory Limit（人工存储范围）：当使用了Large Scene算法，使用者即使用该选项并可控制“海龟”渲染器进行Large Scene算法的内存的使用量。

Disable SSE（关闭SSE指令）：“海龟”渲染器使用专门的向量指令来加快渲染的速度，但是需要使用较高的内存，可依据情况进行。

Tile Scheme（扫描片方案）：“海龟”渲染器使用扫描片并配合选定路线来完成整幅图片的渲染呈现过程。方案依据个人喜好而定。这里不详细介绍，大家可自行尝试。

Tile Size（扫描片尺寸）：扫描片的大小，依据个人喜好而定。这里不详细介绍，大家可自行尝试。

Immediate Feedback（即时反馈）：促使Maya更新渲染窗口，以快速的让“海龟”完成渲染（默认为开启）。

Use one thread per CPU（使用CPU的运算通道）：让“海龟”自动侦测处理器渲染通道的数量。

Rendering Threds（运算通道）：手动指定运算通道的数量。

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接下来我们来了解下Sampling（采样值设置）。（图04）

图04

Sampling Algorithm（采样算法）

Preview Mode（预览模式）：适于查看基本效果，但只有最低的渲染品质。

Normal Sampling（一般采样品质）：渲染品质相对高一些（不推荐采用，感觉没什么意义）。

Super Sampling（超级采样）：设置该项可自定义采样品质。后面会详细介绍。

Min Samples（最低采样）：“海龟”根据设置的数值计算最低的采样。

Max Samples（最高采样）：“海龟”根据设置的数值计算最高的采样。此项设置对渲染质量有直接影响数值越高，渲染品质越好，相对渲染时间会越久，使用者可依实际情况设置。

Contrast threshold（对比度阈）：较低的数值可有较高的采样。

Clamp Values（锁定数值）：采用默认钩选即可。

Edge Tracing（边缘追踪）

Advanced Edge Tracing（高级边界追踪）：有时超级采样不能在较小的物体上准确采集到边缘图象。这时渲染出的对象边缘看起来就会有明显的锯齿和毛刺现象。开启边缘追踪，“海龟”将追踪边缘，以实现较高质量的采集效果。这里有两个边界追踪的模式：geometry（几何）和contrast（对比），如果使用几何模式，超级采样将主要追踪模型边界。如果使用对比模式，超级采样不光考虑追踪模型边界也会追踪阴影和材质的边界。但渲染时间相对较长，使用者可依据实际情况进行设置。

Forced Sampling Level（限制采样级别）。海龟将依据设置的级别来限制采样边界的质量。分别有2，8，32，128，MAX（最大）几个级别，级别大的相对质量较高。（注意：限制采样级别不会对采样算法产生影响）

Multipixel Filter（多点过滤）：海龟的多点过滤是以sub-pixel sampling（子像素采样）来精确过滤的，与post filter相比，在细节上有更加精确的控制。Multipixel Filter只对超级采样有效。

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通过以上的介绍，相信大家已经对“海龟”有了初步的认识。现在我们要进入本篇主题，指导大家用“海龟”来完成一部甲克虫汽车的渲染工作。

打开场景文件

此场景包含一个事先做好的NURBS车体模型和一个多边形平面，以及相应位置的几盏灯光。我们决定主要使用“海龟”的Final Gather（最终聚集）来完成这部车的渲染。

Final Gather（最终聚集）不需要光子即可算出间接光，可以理解它是将场景中所有物体都当作光源的算法。也就是说即使场景没有任何的光源，只要物体含有亮度信息，Final Gather即可把它当作光源来看待。它一般被用于产生真实均匀的面积光线。（图05）

图05

在Final Gather中应用HDRI

HDRI既高动态范围图象。所谓动态范围是指色彩跨度非常的大，而并非有些资料所解释的HDR图象含有亮度通道。一般记录高动态范围图象的文件格式有HDR，PIC，TIFF等。但并非是这些格式的都是高动态范围图象。大家可以到一些相关网站下载HDR图象。

回到我们的主题，前言所说Final Gather不需要光子即可算出间接光利用这一特性，如果我们使用HDR图片来模拟环境，那么将大大的提升我们作品的真实感，这就是所谓的HDRI照明技术。打开场景文件，首先我们在全局渲染面板里关闭Maya的默认光源。（图06）

图06

然后我们要找到并开启Final Gather（最终聚集）。（图07）

图07

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模拟环境

接下来，我们要为场景模拟一个环境。创建一个多边形球体，删除下半球，然后使上半球体笼罩整个场景。（图08）

图08

接着我们要为环境赋予一个材质。创建一个LAMBERT，给它的COLOR项连接一个HDR贴图。并把它赋予那个半球体。先渲染看下，渲染完成后我们发现没有任何的图象。因为我们并没有给该场景设置任何光源。Final Gather也是通过亮度信息来计算间接光的。除了给场景设置光源，我们还可以调整材质的incandescence（白热）和ambient color（环境色）属性来控制物体的亮度信息。

现在我们来对创建好的LAMBERT材质的incandescence（白热）和ambient color（环境色）两个属性进行设置。把incandescence（白热）和ambient color（环境色）设置为0.85。现在我们渲染看看。（图09）

图09

颜色和光效感觉还不错，但是画面质量上出现了明显的杂斑，有脏的感觉。那是因为HDR图象具有丰富的色彩过度和颜色范围，也正是因为这种特性，使的用过HDR图象的作品有时可以产生现实级的效果。

我们可以增加Gathering Rays的数值来提高画面的精度，但是过高的Gathering Rays也会延长渲染的时间。或者我们可以提高smooth（平滑半径）的数值，但是这样也会损失一些光线阴影的精度，使物体失去重量感。所以我们要合理的搭配这两个属性的值。

经过反复测试，最终我们调整Gathering Rays值为2000 。smooth值为1，其他属性使用缺省即可。渲染效果如下图。（图10）

图10

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学会使用光线贴图

前面我们介绍到External Renderer的渲染方式可以渲染并输出全局光照和最终聚集的光子图。那什么是光子贴图。（图11）

图11

用过Mental Ray及其他相关渲染器的朋友应该会很熟悉这个概念。当使用了全局光照，Final Gather（最终聚集）时，渲染器会首先计算其产生的间接光线附着，弹射，蔓延的情况，并将以类似于图层方式保留。最后，渲染器将合成其“图层”最终完成渲染。“海龟”可以保存并输出光子。这样当2次渲染同一图片时，可以调用保存好的光子图，避免重复的渲染计算。可大大增加工作效率。

以本篇教程为例，我们来介绍下其使用方法：使用光子图必须以External Renderer方式进行渲染。渲染完成后，我们即可输出光子图。在图像上单击右键选择diagnostics->Final Gather MAP转换成为光子图。（图12）

图12

后选择SAVE IMAGE在弹出的保存对话框中，选择保存类型为open EXR文件，文件名可自定义，保存路径一定设置到当前场景文件夹下的 urtlefgMaps里。现在我们要在Maya中让“海龟”使用保存好的光子图，打开全局渲染面板，在Final Gather卷展栏里找到Use FG Map相关项，加载方式设为reuse（重使用），file name项添入刚保存的文件名假设为fg。（图13）

图13

渲染下，速度有了大副的提升。（全局光照用法相同）

注意：当无法正常使用光子图时，重新指定下场景即可。渲染序列或动画时不可使用光子图，不然会出现闪烁，偏色等异常情况，相机动画除外。（图14）

图14