MAYA教你制作x光显微镜下的材质

MAYA教你制作x光显微镜下的材质

01通过一个电子显微镜得到的照片物体在面对摄像时趋向有一个黑色的外观,，并且与摄像机垂直的表面有一发光的部分

 02电子显微镜材质通过联合几个功能节点和纹理来完成一个相似的外观。

这个文件包括电子显微镜的材质网络。
　　这个材质网络插入一个电子显微镜的表面材质创建一个凹凸表面的外观，依靠每个点在面对摄像机的方向来在黑色和淡蓝色之间进行插值。这个效果里最有趣的方面是在那里是没有凹凸节点用于这个材质网络。
　　
　　要看材质网络：在Hypershade里，选择名叫eMicroscope的材质节点并且点击Show Upstream Connections 按钮。
　　要得到更多的工作空间，击Show Bottom Tabs 按钮

03电子摄像材质节点是一个表面材质。表面材质是在MAYA里不同于其它材质类型因为它不是一个材质模型。相反地，这是一个简单地不用计算光或任何输入属性的数学合并的传递节点。它是设计为通过材质引擎去任意转换指定的输入属性到重新被认可的属性。作为一个结果，所有它的材质属性是通过插入的材质网络定义的，表面材质渲染时不需要光，并且看来象自发光的表面如LED，LAVA，或NEON SIGN。表面材质的外表帮助去完成一个电子显微镜下的图像

 04在这个电子显微镜的颜色效果后面的概念是，在表面上的任何直接面向摄像机的点是在渲染时将渲染成黑色。当表面逐渐与摄像机垂直时，颜色将逐渐地到淡蓝。　　一个容易完成这个效果的方式去是在MAYA里确定使用两段信息：被着色点面对摄像机的方向和被着色点的表面法线；两者都是向量。它们两个的技术术语是Ray Direction 和 Normal Camera，并且它们在采样信息节点里是不可见的。

　　一个采样信息的功能节点是一个简单地有一些特别地指定属性的节点。属性的指定参考MAYA已经知道的，内在的，当对表面上的一个点着色时的信息。（如表面法线，切线，世界坐标的定位等）在许多渲染器中，没有一个程序的话它不可能得到这些信息。然而，MAYA的采样信息功能节点准备一个捷径去访问这个信息，它允许你在材质网络里创建一个定制的效果。通过简单地连接一个采样信息节点属性到另一个节点，MAYA知道在渲染时去传递需要的信息，它是通过那个连接的属性所表现的。通常地，在采样信息节点里的属性将被用于精确地计算哪个属性能在被着色点的最终外观上起作用。
　　在这个电子显微镜网络材质里，Ray Direction 和Normal Camera是用于叫做数量积的一个数学计算。寻找那两个向量的数量积结果在一个单一的向量将在1.0到-1.0之间。

1.0 when both vectors point in the same direction　　两个向量有同一个方向
　　0.0 when the vectors are perpendicular
　　两个向量是垂直的
　　-1.0 when the vectors point in the opposite direction
　　两个向量是相反的




因为方便，MAYA实际在采样节点里有一个属性，事实上，这个数量积。这叫做Facing Ratio外形比率。连接外形比率属性到BLEND COLOR功能节点的BLENDER属性，在电子显微镜材质里将创建在淡蓝和黑色之间的插值。

这个工作的方式是：当表面是面向摄像机时，那个BLENDER数值将传递给一个外形比率数值为1.0，并且这将告诉Blend Colors节点输出COLOR1到材质节点。表面远离摄像机时，外形比率将返回数值0。任何数值在0到1之间的，将输出在COLOR1和COLOR2之间的数值。这是为什么你看到在球的外轮廓是淡蓝色，在球的前方是黑色的，并且中间是两个颜色的混合。这个材质网络指出这并证明为一个基本的概念。　　实际的电子显微镜材质为了合并一个凹凸效果，得用到一点高级的方法去完成同样的效果。

05在电子显微镜下凹凸效果是使用一个Crater纹理完成的。Crater纹理的一个有趣的特性是它有一个内建的outNormal输出法线的输出属性。在这个例子里的展示，这允许Crater纹理不用一个BUMP节点来传递一个关于搅动的法线表面信息到材质节点上。　　Crater纹理的Shaker 和 Melt属性控制边缘质量和扰乱的法线的分布或 "craters"。这个法线属性Depth, Melt, Balance, and Frequency控制边缘质量，和扰乱法线的细节级别。

相反地，一个定制的外形比率是在材质网络里使用一个积向量功能节点来计算的。本质上，这个方法是允许什么想当作一个纹理节点能贴图以外形比率。　　这个概念是在数量积计算时，Crater纹理改变表面法线的方向。那么当数量积是用于驱动在淡蓝色Stucco纹理和黑色之间的插值时，一个凹凸贴图效果就完成了。这个技术是当材质类型是一个表面材质如这个电子显微镜，因为那儿是没有凹凸贴图通道来通过传统的方法去贴图。这也能用在其它类型的材质里。
　　On a technical level, here is what happens:在一个技术级别里，这儿是可能发生的。
　　The Vector Product node computes the Dot Product of two vectors.矢量积节点计算两个向量的数量积。
　　The first vector is the Ray Direction provided by the Sampler Info node. This is the vector that points from the camera position to the point being shaded.

第一个向量是Ray Direction通过采样信息节点提供的。这是从摄像机的位置到被着色点得到的向量。　　The second vector is the outNormal from the Crater texture.
　　第二个向量是从Crater纹理得到的输出的outNormal。
　　注意：那是一个在outNormal 和 Normal Camera间有重大的不同。Normal Camera在表面上的任何点直接远离表面的点的表面法线。outNormal是被修改的表面法线。方向的修改是依靠一个搅动的表面法线和基本的凹凸贴图。
　　要看到不同，试着从CRATER的Normal Camera连接到 Vector Product节点的Input 2 属性上并且你将看到凹凸效果消失。

07那儿有一个乘除功能节点插入在Sampler Info 和Vector Product 节点之间，它迄今为止没有说明用处。　　数学上，这个节点是必需的，因为Ray Direction 和 outNormal 向量是相反的。作为一个结果，所有的被着色点将返回-1.0到0之间的数量积值。这将当传递到Blend Colors节点上的 Blender属性时不会正常工作，因为它只工作在数值0到1范围内。要校正这个，Multiply Divide 乘除节点是用于乘以Ray Direction以-1数值以反转它，或反转它的方向。这保证两个向量是指向同一个方向（在这个例子里远离摄像机），这样保证数量积数值是在0到1范围内。

注意：缺省地，在Vector Product节点里的Normalize Output 是打开的。这样产生了数量积在两个向量之间的输出是被返回当作角的余弦。（意为值在－1到1之间）。然而，在这个例子里，两个Ray Direction 和 outNormal已经规格化了，于是数量积是已经在－1到1的范围内。因为这个原因，Normalize Output标记能被关闭去帮助最优化速度不会产生任何不同到视觉效果。　　注意：在这个例子里的采样信息节点里的外形比率属性，MAYA内部的节点只返回数量积的绝对值。这意为它不返回负数，即使Ray Direction被反转。
　　一个数量积是单一的数值（相当于一个三倍数如输入向量），那意为Vector Product节点的outputX, outputY, 和 outputZ属性将被设置成同样的数。因为这个原因，任何他们输出的一个能被连接到Blend Colors 节点里的Blender属性。Blender只需要一个数值，所以在这个例子里，outputX自己将从Vector Product节点传递过来。
　　注意：在数量积节点的其它使用中，一个三位一体的数值也许在某个例子里是必须的，Output的复合属性将被使用。

08电子显微镜材质网络是一个好例子，去学习通过功能节点赋予外形比率和表面法线信息，能用于去产生特殊的轮廓材质和凹凸贴图效果。

Maya 线框渲染

MayaHardware硬件渲染器
用硬件渲染绝对是效率最高的渲染方式。不过提到使用硬件渲染器渲染线框，很多人都会误以为是批渲染设置面板下RenderUsing的MayaHardware渲染选项。其实应该是使用Window->RenderingEditors->HardwareRenderBuffer（硬件渲染缓冲）来完成。

1. 开启HardwareRenderBuffer窗口，进入Render菜单下的Attributes窗口。

2. 设置如下：

3. DisplayOptions区块下可设置Maya场景中的特殊物体是否可渲染，如参考网格Grid，摄像机图标CameraIcons，灯光图标LightIcons等

4. 线框的颜色以图层的显示为参考，因此我们可以选择模型，加入到新建的显示层中；双击显示层右边的斜线方框，在弹出的面板中选择颜色。你可以对每个物体使用不同的线条颜色。

5. 执行Render->RenderSequence，生成的图片序列将保存到渲染设置面板的保存路径中。

6. 如果你需要隐藏背面混乱的线条，只显示模型前面部分，可以在模型的属性面板中设置如下：

如果模型较多，可直接到Disply->Polygons->CustomPolygonDisplay窗口下开启BackfaceCulling为On。

以上方法的最后，仍然不能较好的解决背面线框的遮挡问题，尤其是多个物体的情况下。因此我们需要加入遮挡背面的物体。我曾经参考网上一个使用“颜色覆写+复制物体遮挡+硬件渲染缓冲”的方法进行，但发现效果不是很理想。因为：
1. 此方法无法用于多个物体的场景――你需要复制场景的每个物体，然后将它们都认真的缩小至原物体内部……；
2. 很大程度依赖显卡的抗锯齿性能，因此渲染结果基本上都不够理想，尽管渲染速度很快；
3. 改变了模型的显示，影响后续的贴图操作。
所以，在这里我还是不打算浪费时间来解释这个过程了。

硬件渲染能满足我们快速的线框渲染要求，但背面线框遮挡的问题很难解决，除非你确实需要双面显示的效果。

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MayaVector矢量渲染器
这是一个有趣的渲染器，能将Maya场景以Flash矢量风格进行渲染。不过因为它的渲染设置不多，且渲染速度很慢，因此始终不能成为卡通渲染的首选。这里只介绍使用MayaVector渲染线框的步骤。
1. 选择渲染器为MayaVector；
*如果你的Maya渲染设置中看不到此选项，那么到插件管理器中勾选开启VectorRender.mll。

2. 将颜色填充的选项关闭（去掉勾选Fill objects），然后启用线条（勾选Include edges）。

3. Vector对线条的渲染方式只有两种：Outlines轮廓线和EntireMesh全部网格。设置EntireMesh，最终渲染得到模型转换为三角网格的效果，这与我们的初衷大相径庭；唯一的方法只有Outlines轮廓线了。

4. 使用Outlines轮廓线的方式进行渲染，取决于模型的边线角度。硬边将被渲染，而软边会被忽略。为了展示整个模型布线，我们需要对模型执行一个硬边命令：

5. 渲染效果还不错，线条的颜色和粗细也有相应参数调节，只是渲染所用时间太长。如果是较为复杂的场景物体，Maya常会因此而停止响应。

    矢量渲染操作简单，效果理想，但不能应用于较为复杂的场景，否则除了漫长的渲染时间消耗就是Maya的崩溃。

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MayaSoftware软件渲染器
这是Maya最常用的，也是兼容Maya所有内置特效（MentalRay材质除外）的稳定渲染器。但一直以来MayaSoftware渲染器没有实质性的功能改进，这点让人觉得遗憾。MayaSoftware渲染物体轮廓线有两种方法：通过SamplerInfo此类节点计算的材质轮廓线厚度；使用笔刷特效的pfxToon卡通线条绘制物体轮廓线。
PfxToon卡通线条具有很多灵活的参数调节，可实现各类有趣的卡通线条效果。PfxToon线条可直接在场景中看到效果，其渲染速度也很快，不过MayaHardware和MentalRay不直接支持pfxToon线条的渲染，需要先将pfxToon转为多边形。

选择场景中的物体，点击Toon工具架上的“+”按钮（或者进入Render模块下的Toon->AssignOutline->AddNewToonOutline）即可对模型添加卡通线条。隐藏物体时pfxToon仍然会存在，因此在对使用pfxToon卡通线条的场景进行分层渲染时，需要注意这一点。

pfx线条是实体的存在，因此能完美的保证远近线条的粗细变化效果-不过如果物体与镜头太近，线条的透视显示就有点夸张了……。以下就介绍下MayaSoftware的线框渲染步骤。
1.选择需要添加线框的模型，对其增加pfx线条。

2.选择pfx线条，ctrl+a进入属性编辑面板，将DisplayInViewport去掉勾选，隐藏线条显示，因为场景显示太多线条会增加机器负荷。

3.属性编辑器下的CommonToonAttributes区块是对所有线条的总的调节，因此设置LineWidth的数值可改变整个线条的粗细情况。

4.以下设置很重要：将ProfileLineWidth数值设置为0，取消外轮廓线的显示；将CreaseLineWidth以外的参数数值调为0，只对褶皱线的宽度进行判断。同时，设置CreaseColor的线框颜色，并去掉HardCreasesOnly的勾选－－如保持勾选，软边将不会被渲染，这与Vector矢量渲染器的设置差不多。

5.测试渲染，速度还挺快的。不过默认会在模型上进行线框显示，如果你就是需要这样的效果，那么到此就OK了。

6.如果直接Ctrl+h隐藏模型，将会得到如下效果。对于机械类的线条透视效果，这倒是很有趣的实现方法。

7.为了只获取线框，我们需要给模型一个UseBackground材质。将UseBackgroundAttributes区块下的所有参数设置为0，也就是单纯的作为遮罩物体。

8.渲染得到如下结果。

9.不过当模型离镜头很近的时候，线条的透视效果有点夸张了，这不是我们想要的（或者你真想要……）。

10.选择pfx线条，进入属性编辑面板下的ScreenspaceWidthControl区块下，勾选ScreenspaceWidth，修改MinPixelWidth和MaxPixelWidth的数值为1－10之间（数值根据个人需要而定）。再次渲染，就得到了我们需要的固定宽度的线条，但此时线条就不再具备有近大远小的效果了。

*如果场景中选择pfx线条不方便，可以在Outliner中对pfxToon节点进行选择。

Maya软件渲染器是的渲染质量和可控性都很不错，pfx笔刷线条能完成很多特效的制作，且Maya自带的笔刷库有丰富的范例，便于用户直接套用。因此，MS渲染线框属于优先选择（泛用型）。

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MentalRay智能光线渲染器
MR渲染器是世界上几个强大的渲染器之一。Maya集成了MR渲染器，并且一直在强化其功能。虽然MR渲染器尚不能完全兼容Maya内部的一些材质节点，不过从发展状况来看，似乎有瓜分MayaSoftware动画渲染功能的势头。MentalRay特有的GI和FG，能模拟现实环境的全局光照，同时也会加大渲染成本。
在通常情况下，未开启GI和FG的MentalRay渲染效果与MayaSoftware差不多，除了时间上稍慢。Maya有不少MR材质，除了3S次级反射材质、车漆以及光子这类超写实材质，MR还包含有专门的线条处理节点。
以下就重点介绍MR渲染线框的强大功能。
1. 全选场景中的所有物体，右键添加一个新的larmbert材质。
*如果你实在不想替换原物体材质，可以创建一个渲染层来赋予新材质。

2. 进入材质的SG光影组节点（可点击材质属性编辑器右上方的输出连接按钮进入），在mental ray区块下，勾选EnableContourRendering（启用线条渲染），设置线条颜色及粗细。

* AbsoluteWidth（绝对宽度）：以所设置的渲染图片尺寸的百分比为参照，线条粗细不会因为分辨率的改变而改变；RelativeWidth（相对宽度）：以当前渲染图片尺寸的百分比为参照，线条粗细会随着分辨率的改变而改变。通常情况下，我们多使用相对宽度。因为当镜头移动，产生近大远小的透视效果时，使用绝对宽度，远处的线框会发生混淆（不过事实上，MR对线条深度的识别还是存在不少问题）。

3. 进入渲染设置面板，选择mental ray渲染器，并在mental ray的渲染设置面板下，将EnableContourRendering（启用线条渲染）和HideSource（隐藏来源）勾选；设置线条的取样和过滤级别；勾选Around all poly faces（沿着所有多边形面）。
*HideSource启用将隐藏模型，如果你确实需要模型同线框一起渲染，可不勾选；DrawByPropertyDifference（不同属性绘制）区块下有多种模型线条绘制方式，具体效果大家可自己尝试。

4. 渲染。要注意一点，mental ray渲染线条类似MayaSoftware对pfxToon线条的渲染，都是在渲染后期加入，如果在渲染过程中按ESC取消了渲染，将看不到线条效果。

   

5. 在同样效果的情况下，我们对比下Vector和MR渲染所用的时间。

*如果你在用MR渲染线框时发现速度很慢，要先检查GI和FG是否已经关闭。

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从以上效果可以看到，如果只是渲染模型布线，MR是Maya内置渲染器中最为理想的；同时，Maya还自带了不少MR线框材质，我们可以使用这些材质实现更多线条效果。不过，双面线框和更复杂线条样式的渲染，则只有MayaHardware和MayaSoftware才可完成。

通过mudbox,maya,ps来画六面体skybox

通过mudbox,maya,ps来画六面体skybox

学校里面的工具有局限，所以需要自己开发一个画skybox的流程。
以下是通过mudbox，maya和ps来制作一个无缝的skybox：
1：在maya里面建立一个以原点为中心的sphere，subdivision为30x30或者40x40，将面法相发转过来，再在maya里面send to mudbox。
2：接下来就是在mudbox里面通过对球体里面画画来讲圆形的天空画出来，texture的resolution可以根据机器性能来定义，越高越好。
3：画好的球体再次导入到maya中，创建一个同样以中心点为原点的cube，subdivision为1x1x1
通过rendering->lighting/shading->transfer maps将sphere的texture投射到cube上，因为默认的cube uv是展好的，所以在uv editer中输出一张snapshot的uv线框图。再将cube的texture及snapshot两张图片转入到ps里面将六个面分别切割下来。
4：打完收工。

maya riging note_1

对象命名方式
_geo Geometry
_anim animation controls
_joint joints
_skin joints used for skinning
_grp Group nodes
_shad shaders
_tex texture

Bouncy Ball
testing animation controls
Ball Moves Around
Has Squash and Stretch
Squash and stretch can be angled
Can Squash Against Any Object
*simple controls
*animation easily transferable
*controls should be unique and understandble
*controls have correct rotation orders
*controls named correctly
*limited keyability
Ball Rotation
 *rotaion order
   *self -> easy but hard control
   *automatic -> easy
Rotation/Squash and Stretch Independent
makeRoll<object><radius><cube><ty>      trick 
  ->makeRoll ball .5 false 1
explain:
Creates an expression that simulates rolling an object on the ground. The rotation of the specified object is set based on the change in position from the last time the expression was evaluated. The start rotation values(for frame 1) are initially cached in dynamic attributes added to the object: startRotX,Y and Z. Look under the extra attributes block in the attribute editor to change these values. Note that one should keyframe the X and Z position of the object to animate, but not key the rotate values because the expression sets these using rotate commands. When the animation is satisfactory one should then bake the result, as scrubbing the time slider or rendering will otherwise have inconsistent results. Note that when the current frame is greater than 1 you can interactively move the object in x and z while seeing the effect of the rolling rotation. If you are using radians for your rotate values, you will need to remove "rad_to_deg" from the created expression.

MEL examples

 // Create a 1 unit sphere rolling on the groundplane
  sphere;
  makeRoll nurbsSphere1 0.0 false 1.0;

 // Create a rectangular prism rolling on the groundplane
  nurbsCube;
  scale -r 1 2 3;
  makeRoll nurbsSphere1 0.0 true 1.0;

 // Create a card rolling on the groundplane
  plane;
  scale -r 1 0.7 1;
  makeRoll plane1 0.0 true 1.0;

 // Create a torus rolling on the groundplane
  torus -ax 0 1 0 -hr 0.5;
  makeRoll nurbsTorus1 0.0 true 0.5;

怎样用表达式让节点属性产生变化
$scale = 1/sqrt(ball_geo.scaleY)
ball_geo.scaleX = ball_geo.scaleZ = $scale

用deformer中的nolinear来产生变形约束
在edit->attribute中可以新建一个属性，来方便控制希望联动的其他属性
用属性栏中的edit->connection edit 来连接两个节点之间的属性

好的rigger能够想animator之所想，能够让animator尽可能方便的动画，重要的一点是让绑

定尽可能容易的让animator理解
比如简单的做皮球的绑定：绑定使用nolinear中的squash，但animator的重点在于碰撞的方
向dirction, 角度angle,以及中心点pivot。所以设计squash的操控时这三个都要直接体

现出来

注意使用正确的rotation orders
xyz坐标系和zyx坐标系每个轴进行相同的旋转操作最终有可能会产生不一样的旋转位置。
e.g. 如果是选择了xyz rotation orders，我先旋转z轴，在旋转y轴，其y轴不会因为z轴的变化而在其轴方向上产生变化，所以相对来说y轴是z轴的父级。
下面找到了一些针对于rotation orders的解释以及在动画中的使用：

From document maya
The rotation order specifies the order in which an animated object is rotated about its X, Y, and Z axes. Changing an animated object’s rotation order changes its final orientation. You can specify the order of rotation for an object by setting itsRotate Order attribute. For example, if you set an animated object’s Rotate Order to YZX, the object will first rotate in Y, then Z, and finally X. You can use the Rotate Order attribute to match the rotation order of imported, animated objects to the co-ordinate systems (for example, XZY opposed to Maya’s default XYZ) of the 3D software packages from which they came. This is important if you want the animated rotations of your imported objects to appear as intended.


from maya riging wiki

Rotation Orders (TD Matt)

excerpt:

Rotation orders are perhaps one of the most neglected areas of rigging and yet they have a major impact on the stability of the rig and usability for the animators. Setting the correct orders can save hours of work trying understand curves that make no sense and struggling to clean up wierd rotation pops in a single animation. Multiply that over all animations for a character, all characters in a project and suddenly the importance of getting this right becomes self evident.

He even includes a skel w/his preferred rotation orders..

Biped Cheat Sheet 

Note: These are suggestions only, and may vary w/personal preference or based on the structure and range of motion needed by the character.

for Y-down (from TD Matt):

COG: zxy

Hip:  zxy

leg joints:  yzx

shoulder/clav: yxz

upper arm: zyx (or yzx)

lower arm: zyx (or yzx)

wrist: yzx

spine base: zxy

mid spine: yzx

chest: zxy

neck: yxz

head: yxz

for X-down 

COG: zxy

Hip: zxy

leg joints: xzy

shoulder/clav: xyz

upper arm: zxy

lower arm: zxy

wrist: xyz (or yzx?)

spine base: zxy

mid spine: xzy

chest: zxy

neck: yxz

head: yxz