MR手册笔记

MR 超级手册笔记

································································ 明暗器（英文：Shader ，超级手册称为着色器）

在 mental ray 中，明暗器是一种用于计算灯光效果的函数。明暗器可能包括灯光明暗器、摄影机明暗器（镜头明暗器）、材质明暗器和阴影明暗器等。

传统意义上，明暗器可用也决定物体表面的颜色和光照明（所以称为着色），但在MR 扩展了这个概念，并使渲染所涉及的各个方面均可以自定义并且可编程，然后用“明暗器”这一术语统称它们。

MR 就是由各式各样的明暗器组合而成，对于懂编程的朋友学习MR 那是太简单了，能自己编出属于自己独有的明暗器。对于想我这中不懂编程的，就当天书了，了解原理就足够了。 正如mental ray 的名字中所暗示的那样，它使用光线跟踪（ray tracing ）来渲染图像。光线跟踪渲染算法通过从摄像机想场景“发射光线”来计算给定像素的颜色，算法中检测每根光线碰到了哪个物体，并考察该光线通过场景空白区域传播到该点时发生了什么。算法中计算光线所碰到物体的颜色值（更确切的说就是调用桥当的材质明暗器），若该点能产生反射或折射，则再向场景中发射间接光线，重复上述计算。光线也可以用于计算阴影，方法是探测受光点与光源之间是否存在任何遮挡物；光线还可用与final gathering(以后简称FG)以计算间接光照效果。光线跟踪有时也称之为逆向光线跟踪，因为光线从摄像机发出在场景中遍历，而在现实世界中光线是从光源发起的（MR 也支持正向光线跟踪）。

光线跟踪可以出来反射和折射，因为它们只不过是从场景中某些位置沿某方向再发射另外一跟光线（称为间接光线），光线跟踪在光线传播路径中搜索物体降花费一定的时间代价。 鉴于此，MR 还支持另外一种渲染方法，称为扫描线渲染。它首先将所有物体投影到二维观察平面上，然后对它们关于y 和x 坐标进行排序。于是渲染过程就变的简单地查找这个排序后的列表的过程，在大多数情况下，扫描线算法比光线跟踪算法要快许多。如果摄像机是针孔摄像机，不包含可以产生鱼眼镜头或景深变形等特效的镜头变形明暗器，且场景中不包含反射和折射，则扫描线算法就可能是正确的。 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

（官方HELP ）渲染算法卷展栏

默认情况下，将同时启用扫描线和光线跟踪，这样 mental ray 渲染器就可以组合使用这两种方法来渲染场景。扫描线渲染仅用作直接照明（“主光线”）；而光线跟踪则用作间接照明（焦散和全局照明），反射、折射和镜头效果也一样用作间接照明。

可以禁用其中的一个选项，但不可以同时禁用两个选项。例如，如果仅启用扫描线渲染，然后将光线跟踪禁用，则 3ds Max 将启用扫描线渲染。

“扫描线”组

启用该选项后，渲染器可以使用扫描线渲染。禁用该选项后，渲染器只可以使用光线跟踪方法。扫描线渲染比光线跟踪速度块，但不会生成反射、折射、阴影、景深或间接照明。默认设置为启用。

光线跟踪”组

启用该选项后，mental ray 使用光线跟踪以渲染反射、折射、镜头效果（运动模糊和景深）和间接照明（焦散和全局照明）。禁用该选项后，渲染器只可以使用扫描线方法。光线跟踪比较慢但却更加的精确和真实。默认设置为启用。 1/28

J E E P

要渲染反射、折射、景深和间接照明（焦散和全局照明），则必须启用光线跟踪。>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

MR支持一大类模拟焦散和全局照明效果的算法。

焦散：是由聚焦光形成的光学图案。当光碰到反射或折射面时，光线将反射或折射到另外一个物体上形成光学图案。焦散是全局照明模拟的一个子集，但为简化模型和提高效率起见，对焦散的处理是独立进行的。

全局照明（global illumination简称GI）：此项模拟处理任意漫反射、模糊反射、镜面反射和透射。

FG：是改善全局照明效果的一项技术，它通过在着色时聚集很多光照计算，使间接照明变得更加平滑。FG也可以不启用GI的条件下使用；这经常可以改善性能和艺术化控制，但以损失某些光照路径为代价。FG不能代替焦散，对于影片或效果图制作物理正确性并不那么重要，单用FG仍然经常大量被运用。

缺省情况下，MR的焦散和GI渲染都以物理正确的方式计算，也就是说它们将以一种可被证实的方式精确模拟真实世界中的光照条件。

MR的GI模拟从光源到摄像机路径上的所有光的传播方式，包括光线跟踪的焦散反射，以及镜面反射、模糊反射/折射、漫反射/折射等任意序列的光与表面的交互作用。

焦散和GI中涉及到一个称为光子跟踪（photon tracing)的步骤，也称之为正向光线跟踪。它模拟从光源发射理想光子（英文photon，所以一直大家把GI成为光子或把光子称为GI是错误的），然后在场景中跟随这些光子的反复弹跳，直到最终它们被深色的漫反射面吸收。这一步的最终结果是生成一个光子贴图数据结构，它将在随后的扫描线渲染或光线跟踪步骤终计算光照明时用于收集光子。

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（官方HELP）

最终聚集FG是一项技术，用于模拟指定点的全局照明，其方式如下：对该点（如名为最终聚集点的一组样本）上半球方向进行采样实现或通过对附近最终聚集点进行平均计算实现，因为计算各个照明点的最终聚集点成本非常昂贵。在前一种情况中，半球方向由三角形（点位于其表面）的曲面法线决定（这就是有些模型的法线错误导致渲染时出现FG错误提示：角度>90°）。

对于漫反射场景，最终聚集通常可以提高全局照明解决方案的质量。不使用最终聚集，漫反射曲面上的全局照明由该点附近的光子密度（和能量）来估算。使用最终聚集，发送许多新的光线来对该点上的半球进行采样，以决定直接照明。一些光线撞击漫反射曲面，这些点上的全局照明由这些点上的材质明暗器利用其他材质属性提供的可用光子贴图的照明来决定。其他射线撞击镜曲面，并不会造成最终聚集颜色（因为该种类型的光传输为二次焦散）。跟踪多数光线（每条光线都带有贴图查找）非常耗时，因此，仅在必要时进行。在大多数情况下，最新附近最终聚集的内插值和外插值已足够。

最终聚集不进行光子跟踪也非常有用；这仅考虑第一次反弹间接灯光，但是通常效果较好，不需要全面物理准确度。

最终聚集在间接照明变化缓慢的场景中非常有用，如纯漫反射场景。对于这种场景，最终聚集可以消除光子贴图人工效果，例如低频变化和阴暗角落。使用最终聚集，光子贴图所需的光子更少，因为，每个最终聚集在多数间接照明的值上求平均值，不需要较高的准确度。

在电影制片工作中，最终聚集逐渐代替光子贴图，焦散除外。只有在明暗器调整跟踪深度，并且对最终图象比默认情况下最终聚集支持的第一次反弹造成的影响低时，才没有默认情况下由最终聚集执行的多反弹效果。尽管缺乏物理正确性，但是这足够进行影片制作，而且与距离灯光源发出的光子相比最终聚集更容易控制。但是对于精确的室内照明模拟和其他CAD 应用程序，光子贴图仍然是备选方法。

光子贴图(TM) 是一种技术，用于在使用mental ray 渲染器进行渲染时，生成焦散和全局照明的间接照明效果。当它计算间接照明时，mental ray 渲染器跟踪光线所发出的光子。光子的轨迹通过场景，由对象反射或透射，直到最后到达漫反射表面。当它们到达表面时，光子存储在光子贴图中。

生成光子贴图非常耗费时间。为了改善性能，必须明确指定：