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第1章　概论1

1.1 “易经”与“Maya”2

1.2 “照片级”真实渲染7

1.3　场景与动画10

1.3.1 几何物体11

1.3.2 材质定义13

1.3.3 照明光源18

1.3.4　光线传输模式20

1.3.5　渲染摄影机22

1.4　关于Shader的解释24

1.5 Phenomenon27

1.6　扫描线渲染和光线追踪渲染28

1.6.1　透明、折射和反射33

1.6.2 阴影35

1.6.3　Motion Blur运动模糊36

1.6.4　摄影机镜头Shader36

1.7　焦散、全局照明、光子（分布）图37

1.8　Participating Media（参与媒介）40

1.9　并行处理41

1.10　图像渲染的计算过程42

第2章　场景基本结构45

2.1 实例场景设置46

2.2　场景剖析50

第3章　表面材质应用53

3.1 表面材质的基本照明效果57

3.1.1 场景实例57

3.1.2　基本照明材质Shader计算原理60

3.2　Reflection（反射）78

3.2.1 镜像反射场景实例78

3.2.2　反射采样合成Shader计算原理83

3.3　Transparency and Refraction（透明和折射）87

3.3.1 折射场景实例87

3.3.2　折射采样合成Shader计算原理94

3.4　集成Shader使用实例（一）99

3.4.1　Glossy反射101

3.4.2　Glossy透射／折射113

3.5　菲涅尔现象121

3.5.1 菲涅尔现象的解释（含选学内容）121

3.5.2 集成Shader使用实例（二）——菲涅尔现象应用实例129

第4章　纹理映射141

4.1　mental ray for Maya“标准”纹理贴图方式145

4.1.1 标准纹理映射（贴图）实例及原理解析145

4.1.2　纹理坐标的旋转157

4.1.3　纹理坐标的重复159

4.1.4　纹理坐标的其他投影方式160

4.1.5　分层纹理的使用163

4.1.6　纹理产生的坐标空间166

4.2　mental ray for Maya“常用”纹理贴图方式166

4.2.1　mental ray纹理节点（Shader）在Maya中的常用方式一166

4.2.2 mental ray纹理节点（Shader）在Maya中的常用方式二168

4.3　局部化／本地化纹理：避免网络传输171

4.4　内存映像交换纹理：减少内存的使用173

4.5 未应用纹理过滤时产生的渲染问题176

4.6　简易纹理过滤技术：减少纹理渲染中的锯齿现象182

4.7　椭圆形纹理过滤技术：更强的抗锯齿渲染效果186

4.8　小结：选择最优化的纹理映射／贴图方式190

4.9　3D纹理193

4.10　非颜色属性上的纹理贴图——透明度贴图198

4.11 “各向异性”表面材质的应用205

4.11.1 各向异性材质应用实例1208

4.11.2　各向异性材质应用实例2213

4.11.3　各向异性材质应用实例3221

第5章　环境纹理映射／环境贴图225

5.1 局部化环境贴图应用实例226

5.2　全局化环境贴图应用实例231

第6章　置换贴图与凹凸纹理贴图233

6.1 Displacement（置换贴图）234

6.1.1　mental ray置换贴图的使用方法234

6.1.1.1 mental ray for Maya置换贴图方法一（简易方式）236

6.1.1.2　mental ray for Maya置换贴图方法二（标准方式）242

6.1.1.3 mental ray for Maya置换贴图方法三（便捷方式）249

6.1.2　置换计算中的“近似”值设置255

6.1.2.1 近似节点属性介绍256

6.1.2.2 Parametric参数化近似方式使用实例266

6.1.2.3 智能化近似方式——Length使用实例272

6.1.2.4　智能化近似方式——Distance使用实例276

6.1.2.5 智能化近似方式——Angle使用实例279

6.1.2.6　近似方式小结281

6.2　Bump Mapping（凹凸贴图）283

6.2.1 回顾Maya“常规”材质的凹凸贴图方式286

6.2.2　mental ray for Maya凹凸贴图方法一（标准方式）289

6.2.3　mental ray for Maya凹凸贴图方法二（简易方式）299

6.2.4　mental ray for Maya凹凸贴图方法三（集成方式）301

第7章　照明和阴影305

7.1 mental ray点光源、聚光灯和平行光源309

7.1.1 mental ray点光源309

7.1.2　mental ray聚光灯光源313

7.1.3　mental ray平行光源315

7.2 光线追踪阴影317

7.2.1 采样透明与照射透明317

7.2.2 光线追踪阴影的必要条件327

7.2.3 “模拟”的光线追踪透明阴影328

7.2.4 “标准”光线追踪透明阴影329

7.2.4.1 标准透明阴影的计算原理330

7.2.4.2 标准透明阴影使用实例332

7.2.5 完全不透明的光线追踪阴影337

7.2.6 面光源的软阴影效果338

7.2.6.1 场景实例1——矩形面光源341

7.2.6.2 场景实例2——圆形面光源342

7.2.6.3 场景实例3——球体面光源344

7.2.6.4 场景实例4——柱体面光源345

7.2.7 光线追踪阴影的三种模式348

7.3 计算速度更快的贴图式阴影350

7.3.1 贴图式阴影的计算原理350

7.3.2 贴图式阴影的必要条件354

7.3.3 贴图式阴影使用实例及相关属性说明（含选学内容）356

7.4 mental ray“细节”贴图式阴影361

7.4.1 细节贴图式阴影使用实例362

7.4.2 细节贴图式阴影相关属性说明365

第8章 Volume体积渲染369

8.1 全局体积效果应用实例及原理说明375

8.2 局部体积效果应用实例及原理说明378

8.3 Ray Marching（光线行进）389

第9章 焦散与全局照明397

9.1 焦散与全局照明的计算原理399

9.2 间接照明的光源设置404

9.3 Caustics（焦散）409

9.3.1 焦散的必要条件及质量控制属性410

9.3.2 焦散实例应用1415

9.3.3 焦散实例应用2426

9.3.4 焦散实例应用3433

9.3.5 焦散计算规律总结441

9.4 Global Illumination（全局照明）443

9.4.1　全局照明的必要条件及质量控制属性444

9.4.2　纯Diffuse方式下的全局照明效果（应用实例）446

9.4.3　Glossy传输方式对全局照明的影响（应用实例）454

9.4.3.1 纯Glossy方式下的全局照明效果454

9.4.3.2　Diffuse、Glossy混合方式下的全局照明效果460

9.4.4　Specular传输方式对全局照明的影响（实例应用）464

9.4.5　GI计算规律总结471

9.5 光子间接照明综合应用实例474

9.6　Final Gathering（最终聚集）480

9.6.1　Final Gathering计算原理481

9.6.2 Final Gathering相关属性参数说明486

9.6.3 Final Gathering的四种计算模式500

9.6.4 单独使用FG的场景实例506

9.6.4.1 用FG模拟面光源照明效果507

9.6.4.2 用FG模拟自然光照明效果512

9.6.4.3 用FG从摄影机“背景色”中采集照明能量524

9.6.4.4 用FG从摄影机“环境Shader”中采集照明能量526

9.6.5 FG与光源直接照明结合使用530

9.6.6 FG与光源直接照明、GI光子结合使用533

9.7 Participating Media（参与媒介）535

9.7.1 体积焦散537

9.7.1.1 体积焦散的必要条件及质量控制属性538

9.7.1.2 体积焦散应用实例541

9.7.2 多体积散射：体积中的全局照明（GI）551

9.7.2.1 多体积散射的必要条件及质量控制属性552

9.7.2.2 多体积散射应用实例554

9.7.3 表面间接照明、体积间接照明综合应用实例560

第10章 轮廓（线）渲染573

10.1 外形轮廓线576

10.2　PostScript格式轮廓线渲染585

10.3　几何体边缘轮廓线586

10.4　表面折、反射边缘轮廓线588

10.5　颜色对比轮廓线592

10.6　宽度可变的轮廓线594

10.7　发光轮廓线596

10.8　轮廓线渲染速度提升597

第11章　Light Mapping（照明能量映射）599

11.1　Light Mapping的由来和计算原理600

11.2　Light Mapping实例应用1604

11.3　Light Mapping实例应用2615

第12章　运动模糊625

12.1 “变换”运动模糊627

12.1.1　“变换”运动模糊应用实例1627

12.1.2　“变换”运动模糊应用实例2636

12.2　“形变”运动模糊（含实例）642

12.3　“变换”运动与“形变”运动的区别与应用（含实例）652

12.4　运动模糊计算的必要条件与质量调节属性660

12.5　运动模糊相关属性的解释与说明662

第13章　Phenomenon679

第14章　mental ray阻光技术——Occlusion693

14.1　Occlusion概述694

14.2 阻光技术的类型及使用方法697

14.3　阻光技术的使用方式及计算过程701

14.3.1 以“纹理Shader”或“表面材质Shader”的身份直接使用701

14.3.1.1 方法一：阻光效果的直接应用702

14.3.1.2　方法二：烘焙阻光数据703

14.3.2　后期合成708

14.3.3 以“灯光Shader”的身份参与计算710

14.4　阻光Shader及其属性说明710

14.4.1　mib_amb_occlusion710

14.4.2　mib_bent_normal_env715

14.4.3 mib_fg_occlusion718

14.5　以“纹理”或“表面材质”Shader的身份直接使用（实例）719

14.5.1 方法一：阻光效果的直接应用实例720

14.5.1.1 模拟Diffuse表面的间接照明效果（传统方式）720

14.5.1.2 模拟Diffuse表面的间接照明效果（AO阻光技术）722

14.5.1.3 与场景环境相融合的Diffuse表面AO间接照明技术724

14.5.1.4 用阻光技术修正反射表面的环境反射贴图729

14.5.2 方法二：烘焙阻光数据应用实例737

14.6 单独输出阻光数据用于后期处理、合成（实例）749

14.7 “环境阻光光源”应用实例757

14.8 环境阻光与标准Final Gathering760

14.8.1 用FG计算AO环境阻光效果763

14.8.2 以FG方式计算AO环境阻光效果767

14.8.3 用AO计算场景全部照明效果769

第15章 mental ray基础Shader库777

15.1　概述778

15.2 纹理空间映射及修改Shader782

15.2.1 mib_texture_vector（纹理坐标〈或向量〉选择Shader）782

15.2.2 mib_texture_remap（纹理坐标修改Shader）785

15.2.3 mib_texture_rotate（向量旋转Shader）788

15.2.4 mib_bump_basis（凹凸贴图偏移向量创建Shader）789

15.3 纹理映射查找Shader790

15.3.1 图像纹理查找Shader790

15.3.1.1 mib_texture_lookup790

15.3.1.2 mib_texture_lookup2791

15.3.2 mib_texture_filter_lookup（高级图像纹理查找Shader）791

15.3.3 凹凸贴图纹理查找Shader794

15.3.3.1 mib_bump_map794

15.3.3.2 mib_passthrough_bump_map797

15.3.3.3 mib_bump_map2797

15.4 图像纹理及程序纹理Shader799

15.4.1 mentalray Texture（图像文件纹理）799

15.4.2 mib_texture_checkerboard（棋盘格〈程序〉纹理2D＆3D）801

15.4.3 Polka Dot圆点花纹（程序）纹理804

15.4.3.1 mib_texture_polkadot（圆点花纹2D〈程序〉纹理）804

15.4.3.2 mib_texture_polkasphere（圆点花纹3D〈程序〉纹理）806

15.4.4 mib_texture_turbulence（噪波〈程序〉纹理）807

15.4.5 mib_texture_wave（波浪〈程序〉纹理）809

15.5 环境Shader810

15.5.1 mib_lookup_spherical（两极球环境Shader）810

15.5.2 立方体环境Shader811

15.5.2.1 mib_lookup_cube 1811

15.5.2.2 mib_lookup_cube 6812

15.5.3 mib_lookup_cylindrical（柱状环境Shader）812

15.5.4 mib_lookup_background（背景环境Shader）814

15.6 表面基本照明材质Shader815

15.6.1 mib_illum_lambert（兰伯特材质Shader）815

15.6.2 mib_illum_phong（风材质Shader）817

15.6.3 mib_illum_ward（各向异性材质Shader）818

15.6.4 mib_illum_ward_deriv（简易各向异性材质Shader）820

15.6.5 mib_illum_blinn（布林材质Shader）822

15.6.6 mib_illum_cooktorr（库克-托兰斯材质Shader）824

15.6.7 mib_illum_hair（“头发”专用材质Shader）826

15.6.8 Light Linking（灯光连接）828

15.7 光线追踪采样Shader830

15.7.1 mib_reflect（反射采样合成Shader）830

15.7.2 mib_refract（折射采样合成Shader）831

15.7.3 mib_refraction_index（折射系数转换Shader）832

15.7.4 mib_transparency（透明采样合成Shader）833

15.7.5 mib_continue（延续采样Shader）834

15.7.6 mib_opacity（不透明采样合成Shader）835

15.7.7 mib_dielectric（电介质透明采样合成Shader）836

15.7.8 mib_twosided（双面采样Shader）837

15.7.9 Glossy传播效果采样Shader838

15.7.9.1 mib_glossy_reflection（平滑模糊反射采样合成Shader）844

15.7.9.2 mib_glossy_refraction（平滑模糊折射采样合成Shader）849

15.8 体积（材质）Shader855

15.8.1 mib_volume（体积雾采样Shader）855

15.8.2 mib_ray_marcher（光线行进采样Shader）856

15.9 Occlusion阻光Shader858

15.10 数据转换Shader858

15.10.1 彩色值转换为灰度值858

15.10.1.1 mib_color_Alpha（Alpha通道提取Shader）858

15.10.1.2 mib_color_average（颜色通道均化Shader）859

15.10.1.3 mib_color_intensity（强度／亮度提取Shader）859

15.10.2 mib_color_interpolate（颜色映射插补Shader）860

15.10.3 mib_color_mix（颜色混合Shader／层Shader）861

15.10.4 mib_color_spread（颜色展开Shader）863

15.11 光子（材质）Shader865

15.12 灯光Shader866

15.12.1 mib_light_point（mental ray点光源）866

15.12.2 mib_light_spot（mental ray聚光灯点光源）867

15.12.3 mib_light_infinite（mental ray定向平行光源）869

15.12.4 mib_light_photometric（mental ray光度学灯光）869

15.13 灯光“功能／效用”Shader871

15.13.1 mib_cie_D（CIED光源Shader）871

15.13.2 mib_blackbody（黑体辐射Shader）872

15.14 阴影Shader873

15.15 照明能量映射／烘焙Shader874

15.15.1 mib_lightmap_sample（照明〈能量〉信息采样Shader）874

15.15.2 mib_lightmap_write（照明能量数据映射／写入Shader）875

15.16 镜头Shader876

15.16.1 mib_lens_stencil（“模板”镜头Shader）876

15.16.2 mib_lens_clamp（“限定亮度值”的镜头Shader）877

第16章 mental ray物理学Shader库881

16.1 镜头Shader882

16.1.1 Physical_lens_dof（物理学景深镜头Shader）882

16.1.2 Oversampling_lens（超级采样镜头Shader）883

16.2 Physical_light（物理学灯光Shader）883

16.3 物理学表面材质Shader885

16.3.1 DGS_material（DGS物理学反射、折射表面材质Shader）885

16.3.2 Dielectric_material（电介质表面材质Shader）888

16.3.3 Path_material（路径追踪表面材质Shader）890

16.4 物理学光子（材质）Shader891

16.5 参与媒介中的直接照明892

16.5.1 parti_volume（物理学〈光线行进〉体积Shader）893

16.5.2 transmat（全透明表面材质Shader）897

16.6 参与媒介中的光子追踪（间接照明）897

16.6.1 parti_volume_photon（物理学光子体积Shader）897

16.6.2 transmat_photon（全透明光子〈材质〉Shader）899

第17章 mental ray轮廓（线）Shader库901

17.1 轮廓（线）信息储存Shader902

17.2 轮廓（线）信息对比Shader903

17.2.1 contour_contrast_function_levels（标准轮廓信息对比Shader）903

17.2.2 contour_contrast_function_simple（简易轮廓信息对比Shader）905

17.3 轮廓（线）材质定义Shader905

17.3.1 contour_shader_simple（简易轮廓线）905

17.3.2 contour_shader_silhouette（侧影轮廓线）906

17.3.3 contour_shader_maxcolor（自动选择轮廓线颜色）906

17.3.4 contour_shader_curvature（随曲率变化粗细的轮廓线）907

17.3.5 contour_shader_widthfromcolor（随颜色变化粗细的轮廓线）908

17.3.6 contour_shader_factorcolor（颜色取决于材质的轮廓线）909

17.3.7 contour_shader_depthfade（随深度变化的轮廓线）910

17.3.8 contour_shader_framefade（随动画变化的轮廓线）912

17.3.9 contour_shader_widthfromlight（宽度随照明方向变化的轮廓线1）913

17.3.10 contour_shader_widthfromlightdir（宽度随照明方向变化的轮廓线2）914

17.3.11 contour_shader_layerthinner（宽度随层级变化的轮廓线）915

17.3.12 contour_shader_combi（轮廓线定义集成Shader）916

17.4 轮廓（线）输出Shader917

17.4.1 Contours_only（只输出轮廓线）917

17.4.2 Composited_Contours（同时输出渲染图像与轮廓线）918

17.4.3 contour_ps（轮廓线脚本输出Shader）919

后记921