基于Maya软件的贵重非金属材质研究

张花馗 井慧娟

摘 要： 通过分析珠宝、玉石等贵重非金属材质的特性，结合Maya软件的材质系统技术，逐步剖析，以基本白玉材质为基础，添加纹理，从而完成天然纹理白玉的材质设计，最后通过提高“润泽度”达到羊脂玉材质效果。这一独特制作工艺的实现，为贵重非金属材质的虚拟实现提供了很好的策略。

关键词： Maya； 材质系统； 贵重非金属； 渲染

中图分类号：TP37 文献标志码：B 文章编号：1006-8228（2013）05-41-02

Research on precious non-metallic materials based on the Maya software

Zhang Huakui1， Jing Huijuan2

（1. College of Computer and Communication， Hunan University of Industry， Zhuzhou， Hunan 412007， China；

2. College of Science and Technology HNUT）

Abstract： By analyzing the characteristics of the jewelry， jade and other precious non-metallic materials， combined with the Maya software material system technology， gradually profiling by the basic white jade material basis， adding texture to the complete the design of the natural texture of white jade material， and finally improve hydration to achieve the suet jade material effect. The realization of this unique production process provides a good strategy for the virtual realization of the precious non-metallic material.

Key words： Maya； material system； precious non-metals； rendering

0 引言

Maya软件是近年来CG领域的一个重要的开发工具，广泛用于商业产品广告开发、三维影视创作、网络游戏开发、军事仿真模拟器的开发等领域。在这些领域里，对其中的对象物件越来越强调实现效果的真实性和超真实感，在虚拟空间里的实现效果，其材质的实现难度越来越大，但是需求越来越迫切。例如，常应用于玉石、珠宝等半透明高质量材质，在时下还没有一套通用的方法来完全囊括这方面材质的制作。本文做一些这方面的研究，以推动珠宝玉器等材质技术的发展。

1 贵重非金属材质及其特性

在文献[1]中对于贵金属材质的制作已作了一些研究，本文将对珠宝、玉石等贵重非金属的材质进行研究，这些材质具有不同于一般半透明材质的非均匀不透明性（含有瑕疵），还具有其不同于一般半透明材质的贵重质地，特别是“珠圆玉润”的特点难于把握，从这些方面可以看出，珠宝玉器的材质制作是比较难于掌控的。下面对贵重非金属白玉材质特点加以分析并拟出思路。

对于玉的衡量指标有很多，我们主要分析以下三项：颜色、透明度、光泽度。白玉的颜色是白色，透明度处于半透明与微透明之间，光泽度主要反应玉石表面对光的反射强度。在这三项指标中，光泽度是最难表现的。“光泽度”的色调有这样的特点：一般色调偏冷则白玉质地就偏硬，如汉白玉等；如果色调偏暖则白玉质地偏软，如羊脂玉等。下面对温润的白玉材质做一次制作实践。

2 贵重非金属（羊脂玉）材质的技术实现

2.1 基本白玉材质的打造

首先在场景中创建一个物体对象，然后，在Hypershade[2]（超级材质编辑器）中创建一个Phong材质，修改其属性，将Color（颜色）设置为黑色，Cosine Power（余弦次方）设置为：50，Specular Color（镜射颜色）：纯白色。点击Phong材质球的Incandescence（炽热值）属性后面的图标，创建一个ramp1纹理节点，调节其Type为V ramp，Interpolation为smooth（光滑），在渐变色块区选择两个点：一个点在色块的最上端（色点1），另一个点在色块上方1/3处（色点2），去掉其2d纹理坐标节点，创建一个Clear Coat，将其out Value（输出值）与ramp1纹理节点的V Coord（v坐标）属性连接，接下来就是为Ramp 节点上的（色点1）和（色点2）创造具有白玉特点的复合纹理了。

2.2 为基本白玉材质添加纹理后变成带纹理的天然白玉材质

我们来分析一下玉石的纹理特点，玉石首先它是一种天然的石头，具有天然石材的纹理特性，因此，需对基本白玉材质添加天然石材纹理，从而变成带纹理的天然白玉材质。可以在3d纹理中的天然石材纹理中寻找，比如Crater（火山岩）[3]、Marble（大理石）等，还可以用Solid Fractal（固体分形纹理）为玉石添加一些效果。下面来实际制作上述纹理。

创建一个Ramp2纹理节点，去点其纹理坐标，调节其Type为V ramp，Interpolation为linear（线性），在色块最上端创建一个色点，其颜色为（H：0，S：0，V：0.6），然后在其下方1/8处创建另一个色点，其颜色为（H：50，S：0.140，V：0.62），再创建一个Solid Fractal（固体分形纹理）节点，将其OutAlpha与Ramp2纹理节点的V Coord连接，适当调节Solid Fractal（固体分形纹理）节点的相关参数，使纹理有被拉伸的效果。为了使玉石的纹理更加复杂、真实，可以再用LayeredTexture[3]（层纹理）为其添加一個Crater（火山岩）纹理，并且调整其3d坐标节点的Scale缩放值为2、1、20；调整Crater（火山岩）纹理的Channel1至为（H：0，S：0，V：0.45），Channel2至为（H：0，S：0，V：0.62），Channel1至为（H：0，S：0，V：0.5），其他项目可以做微调。

然后将Crater（火山岩）纹理拖入LayeredTexture（层纹理）属性框中，设置其Alpha：0.1，在将Ramp2纹理节点也拖入LayeredTexture（层纹理）属性框中Crater（火山岩）纹理之后，设置其Alpha：1.0。至此，我们为玉石已经做完了一个纹理效果，这个纹理效果可以直接接在Ramp1纹理的色点1或者色点2上面（但是最好不要同时直接连接在两个色点上），对此，可以将LayeredTexture（层纹理）连接在色点1上，然后再创建一个乘除节点（开启乘法功能），将LayeredTexture（层纹理）的OutColor与乘除节点的Input1连接，调节Input2参数为（1.1，1.1，1.1），最后将乘除节点的Output与色点2的Color连接，白玉材质节点网络完成，如图1所示。

图1 带纹理白玉材质节点网络

2.3 为天然白玉材质提升“润泽度”

如果要加强白玉的“润泽度”，可以在此基础上添加Anisotropic[3]（各项异性材质），将其透明度调为1，Color调为黑色，其他属性可以适当调整，再创建一个Layered shade[3]（层材质），将增强“润泽”效果的Anisotropic（各项异性材质）拖入Layered shade（层材质）中，然后拖基本玉石材质球Phong1到Layered shade（层材质）中的Anisotropic（各项异性材质）后面，至此天然白玉材质就变成了羊脂玉材质了。注意高光颜色为暖色，如图2所示。

图2 羊脂玉材质节点网络

要得到完美的效果，除了上述材质技术外，还要结合场景布光、渲染器的选择及其参数设置、渲染策略的使用，以及精心的参数调节等。将材质赋予对象，所制作的羊脂玉瓶效果如图3所示。

图3 羊脂玉瓶

3 结束语

通过对贵重非金属羊脂玉材质的制作实现了以下突破：一是利用Incandescence（炽热值）来调节纹理，充分利用其“炽热”的特点模拟出玉的“贵气”；二是结合ClearCoat[4]（其专门用于制作汽车烤漆的节点）和Ramp节点进一步的优化了玉的贵重之气；三是在一般白玉材质的基础上，加入了Anisotropic（各项异性材质）的高光作用效果，增强了白玉的润泽度，“水头”更足，以及调整高光颜色的冷暖，完成贵重非金属“羊脂玉”的材质效果。上述技术对于其他贵重非金属材质的制作有一定的可移植性。要得到更逼真的效果，还需要对材质、光线、环境等相互作用因素做进一步研究，而且，还要从多方面做更多的思考和研究。

参考文献：

[1] 张花馗，井慧娟.基于Maya软件的贵重金属材质研究[J].计算机时代，

2012.10：40-41

[2] Autodesk公司，张彩霞，朗亚妹译.Maya的艺术（第一版）[M].人民邮电

出版社，2011.

[3] 王以斌.Maya材质、贴图与渲染精粹[M].机械工业出版社，2007.

[4] 张昶，李志豪.CG演绎——Maya 2008超现实光与材质深度解析[M].

人民邮电出版社，2008.