Using Maya Shadow Part1 / 深度貼圖陰影

Using Maya Shadow Part1 01

Maya的陰影類型 Part1 : 深度貼圖陰影

Maya的陰影類型分為兩種:深度貼圖陰影(Depth Map Shadows)與光跡追蹤陰影(Ray Trace Shadows)。
但這兩種陰影類型不能同時產生,所以在設定陰影類型的時候只能擇一使用,本篇教學我們先從認識深度貼圖陰影與相關參數設定開始。

產生陰影的觀念

在任何的3D軟體中要建立陰影效果必須包含幾項要件:能投射陰影的燈光、能產生陰影的被照明物件以及接受陰影的物件(例如:接受模型陰影的地板)。在 Maya中,以上各個成立陰影的條件都是可以分別被控制的。

深度貼圖陰影(Depth Map Shadows)

是一種產生陰影很有效率的方式,可以大大降低算圖時間並產生較為柔和的陰影效果。
深度貼圖陰影是根據經由燈光照射到模型與投影表面之間的距離,產生出一張帶有灰階的深度貼圖(Z-depth)。離燈光越遠則像素點顏色越黑,離燈光越近則像素點顏色越白,來代表燈光投射陰影的深度灰階資訊。當有了這張深度貼圖資訊,Maya就會根據攝影機的方向即時的產生投射陰影。

在 Maya中除了Ambient Light環境光之外,其它類型的燈光都具有深度貼圖陰影的功能。預設是關閉的,所以必須自己將燈光屬性中的深度貼圖陰影選項勾選,才會產生深度貼圖陰影。

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另外在使用深度貼圖陰影時有兩個重要的特性必須瞭解:
一是深度貼圖陰影無法產生帶有透明性質的陰影,如:水的折射半透明陰影。
二是由於陰影是以灰階貼圖來計算陰影的強度及明暗資訊,因此有時容易產生陰影的品質與投射方向會有些微偏差,而這些都必須靠我們調整以下重要的陰影參數來修正:

解析度(精確度)(Resolution)

由於深度貼圖的解析度是以正方形的圖檔像素來做計算,如:解析度的值若設定為512,軟體程式則會產生一張512*512 像素的深度貼圖做為投射陰影的基準。若值設定的太低,就如同將一張小圖硬是拉開,貼在一片較大的表面,因此邊緣就會產生明顯的鋸齒現象。

一般解析度的值設定的越高,相對的會降低陰影的鋸齒效果,並產生更精確且更銳利的陰影邊緣。一般建議以2的平方數來做為解析度的設定值,如:128、256、 512與 1024等,如此電腦運算陰影的時間會較為快速。

不過建議設定的最大值最好不要大於4096,因為一旦超過此數值,會對電腦的運算會造成很大的負擔而大大降低算圖效率。

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過濾尺寸(Filter Size)

過濾尺寸控制投射陰影邊緣的模糊程度

數值設定的越高,陰影效果越模糊、柔和,也就需要更多的算圖時間。通常過濾尺寸會與解析度相互搭配,來得到最適當的陰影效果。

一般而言,若需要產生邊緣銳利的陰影:可以將解析度的值提高並降低過濾尺寸的數值。若需要得到較模糊且柔和的陰影:可以降低解析度的數值並提高低過濾尺寸的設定值。

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偏移量(Bias)

偏移量主要是用來校正深度貼圖陰影未在燈光的相對位置而產生的偏移或不正常斑點的現象。一般的情形下並不需要變更原有的預設值,只有在兩種情形發生的時候會使用。

第一種是被照亮的表面發生條紋或斑點的情形,則需要以微調的方式逐漸增加數值,直到改善為止。
另外一種情形是當校正的陰影脫離投射陰影表面的時候,則同樣以微調的方式調整數值,直到滿意為止。

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使用中距離陰影貼圖(Use Mid Dist)

這個參數並沒有細節的設定選項,只有打開或關閉兩種方式。
當Maya在計算深度貼圖陰影的時候,有時會產生了不正確的數值,導致在物件的平面或球面上出現條紋、直條狀斑點或是黑白波紋,稱之為:自我投射陰影(Self-Shadow)。
解決方式除了增加偏移值來改善之外,另外就是打開使用中距離陰影貼圖(Use Mid Dist)功能來改善。

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使用自動對焦(Use Auto Focus)

預設會自動啟動此功能,使用者也可以取消勾選並輸入任意數值。使用自動對焦功能,Maya就會自動根據攝影機與燈光的投射距離來縮放陰影貼圖的尺寸,幫助深度貼圖陰影在不增加算圖時間下保有最佳的陰影品質。

以上就是 Maya深度貼圖陰影常用到的參數設定與陰影觀念,接下來將繼續介紹第二種陰影類型光跡追蹤陰影(Ray Trace Shadows,請持續追蹤我們 Maya Tuts的更新內容

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