Maya粒子的渲染属性杂谈

摘要：对Maya中粒子10种渲染类型分别作了简介，并对粒子渲染类型的选择给出了一些建议。

关键词：粒子；渲染属性；硬件粒子；软件粒子

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）30-6899-03

Maya中粒子渲染类型直接决定了粒子在场景及在最后的渲染中的视觉效果；根据渲染器的选择，分为软件粒子和硬件粒子两大类。

1 Maya粒子的渲染方式及其典型属性简介

uPoints（点粒子）

为硬件粒子（HardwareParticles）；在场景中显示为点的形状，新建粒子时默认就是Points类型。典型属性有：

Point size：可以定义点粒子的大小。注意：粒子大小与Camera的远近无关。

uMultiPoint（多点粒子）

为硬件粒子；在场景中每个粒子都显示为许多个点，比较密集。典型属性有：

Multi Count（多点数）：定义每个粒子显示为多少个点；

Multi Radius（多点半径）：每个粒子的多个点随机地分布在一个球形区域中，该参数正是定义此球形区域的半径；

Point size：可以定义点粒子的大小。注意：粒子大小与Camera的远近无关。

uStreak（条纹粒子）

为硬件粒子；在场景中显示为带拖尾的运动粒子，拖尾的长度与粒子的运动速度有关，所以当该种粒子静止或速度很慢时可能看不到该粒子。典型属性有：

Line Width（条纹宽度）：定义条纹拖尾的宽度；

Tail Fade（尾迹弱化）：定义粒子轨迹的透明程度；0—完全透明，1—完全不透明，0至1中间值恰是不同程度的透明度值；

Tail Size（尾迹尺寸）：定义粒子轨迹长度的比例值。1—粒子轨迹长度为系统默认值，此时，该属性由粒子的运动轨迹决定；不等于1时，可对粒子轨迹进行缩放

uMultiStreak（多条纹粒子）

为硬件粒子；每个粒子显示为多个带尾迹的点，并且粒子运动越快尾迹越长。比如制作烟花效果的动画，粒子就可以选用这种多条纹粒子。典型属性有：

Line Width（条纹宽）：定义每个条纹的宽度；

Multi Count（多点数）：定义每个粒子显示为多少个点；

Multi Radius（多点半径）：同上；

Tail Fade（尾迹弱化）：同上；

Tail Size（尾迹尺寸）：同上。

uSprite（精灵粒子）

为硬件粒子。精灵粒子主要用于在视图中在每个粒子上显示一个纹理贴图或图像序列，每个粒子可以显示相同的、不同的图像或图像序列，也可以使用不同的纹理图片，多用于创建烟、云、雾、星空效果。在贴图前，每个精灵粒子都显示为一个小长方形，而且无论Camera如何摆放，精灵粒子总是朝向Camera。另外，纹理图片若没有α通道，则图像不透明并占据整个Sprites矩形；若纹理图片有α通道，则Sprites使用图像的透明属性，因此，为避免粒子显示为矩形，一般建议将原纹理图像的部分做成透明的比较好。比如电影《骇客帝国》中经典的场面——帅气的主人公一只手挡住子弹的画面，就是粒子替代特效的应用。该粒子的典型属性有：

Sprite Scale X：图像在X方向上的缩放比例；

Sprite Scale Y：图像在Y方向上的缩放比例；

Sprite Twist：图像绕垂直Camera（摄影机）平面的轴转动角度，以逆时针方向为正。

uSphere（球形粒子）

将粒子渲染成不透明的球。为硬件粒子。典型属性有：

Radius（半径）：定义该球形粒子的半径。为单物体属性（Per Object Attribute）。

radiusPP（每粒子半径）：指定每个粒子的半径。为单粒子属性（Per Particle Attribute），默认情况下，属性通道栏内不出现该属性，需要另外添加。

uNumeric（数字粒子）

顾名思义，粒子显示的是数字；如果想知道粒子的当前位置、速度、粒子ID号等属性，可选用该粒子。为硬件粒子。典型属性有：

Attribute Name（属性名称）：系统默认显示的是粒子的ID号（particleId）作为粒子属性名，可以通过修改其值输入希望显示的例子属性名。

Point Size（点粒子尺寸）：可以定义粒子点的大小。但注意：此属性控制的不是数字显示的大小，而是控制数字前面代表粒子所在位置的点的大小。粒子大小也与摄像机的远近距离无关。

Selected Only（仅被选粒子）：仅显示当前被选择的粒子。即进入组元选择级后选择单个粒子，只有选中的粒子会显示为数字，未被选中的粒子则显示为点。

uBlobby Surface（s/w）（融合表面粒子）

融合技术是电影、动画中常见的一种特效，《狼人》中一个人的面部随着夜晚的来临，慢慢变成了可怕的狼头，就是典型的融合技术的应用。而Maya中该粒子类型显示为球融合体，就是把许多球进行融合形成的表面。为软件粒子（SoftwareParticles），所以其表面融合的效果只有在软件渲染时才能显现出来。典型属性有：

Radius（半径）：同上。

radiusPP（每粒子半径）：同上。

Threshold（表面融合阈值）：0—粒子不融合，1—粒子融合最强；所以，本参数可控制2个粒子之间的表面融合程度。

注意：

Threshold值过大时，粒子有可能看不到了！

在最后的渲染结果中，Blobby Surface的外观是由Radius和Threshold两个参数共同确定的，Threshold值越大Blobby Surface值越小，必要时可增加Radius。

uCloud（s/w）（云）

云粒子显示为模糊的、云状的球融合体。为软件粒子，其表面融合的效果也只在软件渲染时才能显现出来。注：Cloud粒子要使用Particle Cloud材质。典型属性有：

Better Illumination（优化照明）：此选项被勾选时，可提供更加柔和的照明和阴影，但较花费渲染时间。

Radius（半径）：设置“云团”的半径。此属性为单物体属性（Per Object Attribute）。

radiusPP（每粒子半径）：同上。

Threshold（表面融合阈值）：同上。

注意：

增大Threshold值会减小“云团”的大小，因此在增大Threshold值时应相应增大Radius值。

Maya给粒子物体指定默认的粒子云阴影组（particle cloud shader）。一般建议另外创建一个粒子云阴影组赋给粒子，如果使用默认的阴影组，可能会在复制物体时出现问题。

uTube（s/w）（管粒子）

粒子显示为管状。为软件粒子。典型属性有：

Radius0（起点半径）：Tube的起点半径；

Radius1（终点半径）：Tube的终点半径；

Tail Size（尾迹尺寸）：Tube的长度比例。（Tail Size值）*（粒子速度）=Tube长度，所以粒子运动速度越快，“管”越长。

2 渲染方式的选用

2.1 硬件渲染和软件渲染的选用

这里所说的硬件渲染，指的并不是渲染窗口RenderView中的HarderWare渲染方式，而是Hardware Render Buffer（硬件渲染缓冲）-―除了粒子特效，还常用于渲染模型线框。因为通过RenderView或者BatchRender使用HardwareRender所得到图片，并不是“所见即所得”，它仍然经过了Maya软件内部的功能转换--虽然其对图形的渲染质量会优于Hardware Render Buffer截屏，但同时也会失去对某些即时效果的支持。而RenderBuffer是通过直接截屏的方式获取图形，因此效果的优劣取决于显卡当前的图形处理性能，是真正意义上的硬件即时渲染。HardwareRenderer会随着显卡性能的增强而得到功能的大幅提升。

2.2 MayaSoftware（SW）渲染和MentalRay（MR）渲染的选用

软件渲染包括MayaSoftware（SW）和MentalRay（MR）的渲染方式（MayaVector矢量渲染器不支持粒子渲染）。MayaSoftware只支持“滴状表面、云、管状”这三种类型粒子的渲染，支持粒子的灯光链接（LightLinking）及光线追踪成影。

MentalRay渲染器支持大部分Maya粒子的渲染，且在节点连接不是很复杂的情况下，MR渲染软件粒子的速度会比SW快很多（MR渲染效果与SW渲染效果会有所不同，尤其在粒子辉光效果上，MR通常比SW明亮）；不过MR不支持粒子的灯光链接。对硬件粒子进行渲染时，MR还支持光影之外的属性（如RampShader，MR材质），其对硬件粒子的渲染范围甚至超过硬件渲染器本身；但MR在渲染大量硬件粒子时会很吃力，因为MR渲染是将每个粒子看作是一个直接赋予了材质的几何体。

2.3 渲染方式的选择

那么究竟如何选择粒子的渲染方式才比较合理呢？——除了粒子类型的要求，特效的细节决定着渲染器的使用。通常而言，颗粒较为明显的特效使用硬件渲染（如沙尘、火星溅射、精灵贴图粒子等）；云雾状类型的特效则使用软件渲染（如水流、云烟、火焰等），应根据特效渲染测试的质量和效率，选用MR或者SW进行。当然，软件粒子并不一定能100%被软件渲染器识别，某些特殊情况下会失效。

3 结束语

在了解了粒子的渲染方式后，在选择粒子形态时也就有了合理的方案。与其他三维软件一样，Maya常规粒子也具有发射器参数、粒子生命周期、力场控制等。n粒子的渲染方式与常规粒子的渲染方式是相同的，但动力学解算效率要低于常规粒子。

参考文献：

[1] “火星时代”网站资源.Autodesk Maya培训系列.

[2] 张宝荣.Maya总动员—动画编程篇[M].清华大学出版社，2011.