What is Shading in maya : Maya 材質的觀念

Maya材質的觀念

Shading（材質）是模型表面對光線的反應所造成的視覺感受，就像燈光投射到模型表面後所產生的質感，如：金屬的高反差光影所造成的強硬感，或是紙張中光的漫射所形成的輕柔感。

本篇教學主要介紹 Maya中材質的核心觀念，幫助大家瞭解如何模擬現實生活中的各種材質特性。

Shading的三大特性

材質代表模型表面對光的反射特質。當光線照射到模型表面通常會產生：反射、吸收、折射等三種光線的運作方式。這三種光線的運作並不會完全獨立而是相互融合，而這些融合的比例就產生了視覺上所有物質的表面特徵。

以下以圖例說明材質反射的類型。


Specular（鏡射）

當光線照射到模型表面後，光線的入射角等於反射角就會產生完全反射。光線等於是一道完整且無任何散射的光束，因此鏡射會在材質表面上產生一個強烈而形狀清楚的反光點，在3D普遍將它稱為：高光反射(亮點)（Specular Highlight），如：鏡子或金屬表面的反射。在 Maya中我們也可以根據所需要的材質特性，彈性的調整高光反射區域與範圍大小。


Glossy（漫反射）

漫反射是當光線照射到模型表面後，光線會朝單一方向產生散射，使材質表面產生亮點並在邊緣上帶有模糊的反射光線。


Diffuse（漫射）

材質的漫射是當光線照射到模型表面後會向四周發散出去，產生一個較大區域的微弱反射但不會有強烈的高光點。這類的材質會產生霧化的光影表面，如：橡膠。

鏡射與漫射的交互運用

在應用上，其實很少用到完全鏡射與漫射的表面材質，除非是要產生毫無瑕疵的表面。
通常在擬真效果中，材質表面會有刮痕汙垢使光線產生少許的散射偏移，因此材質的鏡射與漫射材質會融合在一起使用，並依照模擬的材質類型而有主從比例的變化。如下圖:



在鏡射材質的使用觀念上，鏡射材質在表面上所產生的反光點會隨著模型位置、燈光照射角度與攝影機位置等三者間的夾角而改變。所以也稱之為：以視覺角度為基準的材質特性（View dependent Shading）。

我們在3D軟體中帶有這類屬性的材質球，通常會產生明顯且大的反光區域，反而脫離了寫實性。因此，我們在設定鏡射屬性時應該從三方面著手：

1、
觀察你所要模擬現實模型的材質特徵以及表面對光線的反應，適時的調整高光區域大小。
2、
了解你所要設定模型與光源之間的空間關係以及光源的大小。
通常模型若離照射光源越遠，則表面上的反光強度一定會比較微弱且高光點區域較小。反之，離照射光源越近則是反光強度強且高光區域較大。
3、
從材質的屬性來考量。
通常材質越硬的表面，如：金屬、玻璃等，其表面反射高光越強且區域較小。越柔軟的模型，如：橡膠、紙張等，則表面漫射的區域越廣而且強度較弱。


相同的道理，在漫射材質的使用觀念上，真實世界中也很少有完全漫射的表面。
所以當我們使用Maya材質球上的預設值 如：Lambert材質球，很容易產生完全漫射的表面，而使得模型看來像平面般沒有任何光影變化。此時如果適時在材質參數上加入一些反射細節來增加材質表面的光影變化，就可以巧妙地提升圖像的寫實性。