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第3章灯光与摄像机基础
一个场景除了需要每个个体有各自特有的属性（主要是指物体的质地和类型）之外还需
有必要的灯光照明，这样才能更凸显物体的体积感和空间层次，同时还需要一个观察视角，
也就是摄像机的位置，那么这一章将会讲解Maya灯光和摄像机的相关知识。
本章主要内容：
?Maya灯光
?光效及阴影
?摄像机的属性及设定
本章学习重点
灯光与摄像机的设定。
3.1.Maya灯光
灯光是3D软件中对lights的翻译，但生活中不仅存在灯光，还有天光和日光等自然光，
另外还包括像射灯及日光灯等这样的人工光，因此，lights的概念较为广泛。在Maya软件
中，包含着几种灯光类型，可以根据不同的需要进行灯光设置，主要是对自然光和人工光的
模拟。
3.1.1.Maya灯光的创建及类型
1.灯光创建
Maya的灯光可以通过主菜单上的Create（创建）菜单创建。用鼠标单击Create＞Lights，
直接点击后面的子级命令，即可完成灯光的创建，如图3-1所示。
2.灯光的类型
Maya中可设置的灯光类型共有六种，它们是环境光、方向光、点光、聚光、区域光（面
积光）和体积光，参考图3-1。接下来本书将做详细介绍。
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图3-1通过菜单命令创建灯光
3.1.2.Maya灯光的属性
Maya中的六种灯光类型的很多属性选项都是共有的，为避免重复，下面我们只在Point
Light（点光）中做重点介绍。
1.PointLight（点光）
点光源一般会经常用于模拟主光，例如生活中的灯炮和吸顶灯等，图3-2是PointLight
的属性编辑选项盒，下面分几部分介绍。
（1）PointLightAttributes（点光的常规属性）
第一个属性选项是Type（灯光的类型选项），其作用是可以在Maya的几种灯光类型之
间进行切换。
随后有Color（灯光的颜色选项），用于控制灯光照射物体时投射出的颜色，如图3-3所
示。
图注（子级命令中
从上至下）：
环境光
方向光
点光
聚光
区域光（面积光）
体积光
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图3-2点光的属性编辑选项盒
图3-3因Color不同表现出的差异
接下来，还有控制灯光强度的Intensity属性选项，参考图3-4。
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图3-4因Intensity不同表现出的差异
下面的选项分别还有IlluminatesbyDefault（光的开关）、EmitDiffuse（用于照亮模型的
固有色部分）和EmitSpecular（用于照亮模型的高光部分）。
常规属性中的最后一项为DecayRate（衰减比率），它控制灯光的衰减程度，如图3-5
所示。
图3-5因DecayRate不同表现出的差异
（2）LightEffects（灯光效果选项）
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?LightFog：灯光雾。
?FogType：雾效类型。
?FogRadius：雾效半径，控制雾的大小。
?FogIntensity：雾效的强度，强度越大雾效越亮。
?LightGlow：发光效果。
（3）Shadows（阴影）
阴影卷展栏只有一个主属性，即ShadowColor：阴影颜色。
当展开该卷展栏后，会出现下级卷展栏DepthMapShadowAttributes（深度贴图阴影）
和RaytraceShadowAttributes（光线追踪阴影）。深度贴图阴影卷展栏中的选项介绍如下：
?UseDepthMapShadows：使用深度贴图阴影。
?UseMidDist：使用中距。
?UseAutoFocus：使用自动对焦。
?Focus：焦距。
?FilterSize：过滤尺寸，控制影子的虚化程度。
?Bias：影子的偏移值。
?FogShadowIntensity／FogShadowSamples：控制雾效阴影的强度和采样值，
计算光穿透雾效的阴影效果。
?DiskBasedDmaps：用来设置关于阴影贴图的存储。下面两个参数是用来设置
文件的命名格式。
?UseX＋／X－／Y＋／Y－／Z＋／Z－Map：控制是否在对应的方向上投射
阴影。
然后再看一下RaytraceShadowAttributes（光线追踪阴影）的选项。
?UseRayTraceShadows：控制是否开启阴影计算。
?LightRadius：可以根据光照角度确定影子的虚化程度。
?ShadowRays：设置影子的质量。
?RayDepthLimit：追踪深度设置。
深度贴图阴影与光线追踪阴影的对比效果如图3-6所示。
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a)开启深度贴图阴影
b)开启光线追踪阴影
图3-6深度贴图和光线追踪的差异对比
2.AmbientLight（环境光）
环境光主要作为环境光照补充使用，需掌握其AmbientLightAttributes（环境光常规属
性）和Shadows（阴影属性）卷展栏中的选项，如图3-7所示。
其中，常规属性卷展栏中的AmbientShade（环境阴影）可以给环境光单独加载一张阴
影图。
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图3-7环境光的AmbientLightAttributes和Shadows卷展栏
3.AreaLight（区域光）
AreaLight一般也作为补充光照使用，用于局部提亮，是一种具有方向性的灯光，图3-8
是它的属性编辑选项盒。
图3-8区域光的属性编辑选项盒
4.DirectionalLight（平行光）
平行光也是一种具有方向性的灯光，它的范围为无限大。图3-9是平行光的属性编辑选
项盒。其光线追踪阴影卷展栏中的LightAngle选项，可以根据光照角度确定影子的虚化程
度。
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图3-9平行光的属性编辑选项盒
图3-10聚光的属性编辑选项盒
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5.SpotLight（聚光）
是具有锥角，类似放射状的灯光类型，例如生活中的射灯、汽车灯等。图3-10是聚光
的属性编辑选项盒。
图3-11因ConeAngle、PenumbraAngle和Dropoff选项不同表现出的差异
聚光的SpotLightAttributes（常规属性卷展栏）参见图3-10，其中：
?ConeAngle：用于控制聚光灯锥角的大小。
?PenumbraAngle：半影角度，用于控制光照边缘的虚实程度。
?Dropoff：用于控制光照强度的衰减。
结合图3-11体会以上三个选项的变化对光的影响。
下面的LightEffects（光效）是用来表现光照的效果，该卷展栏的选项介绍如下：
?IntensityCurve：强度曲线。
?ColorCurves：色彩曲线。
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?BarnDoors：遮光板。
?Left／Right／Top／BottomBarnDoor：分别从不同角度对光线的遮挡范围。
展开LightEffects卷展栏后，在其下方会出现DecayRegions（衰减区域）卷展栏，可
以将灯光划分出层次区域，分别调整，如图3-12所示。
a)关闭DecayRegionsb)开启DecayRegions
图3-12关闭和开启DecayRegions的区别
6.VolumeLight（体积光）
体积光一般也作为补充光使用，光照范围可以得到很好地控制。其属性编辑选项盒如图
3-13所示，下面分别介绍其中的选项。
（1）VolumeLightAttributes（体积光的常规属性）
其中LightShape选项控制体积光的外形。
（2）ColorRange（颜色范围）
指灯光的颜色范围，影响灯光的颜色，有以下参数。
?SelectedPosition：用来设置颜色位置。
?SelectedColor：设置颜色。
?Interpolation：插补值。
?VolumeLightDir：控制体积光的光照方向。
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?Arc：控制体积光的光照范围。
?ConeEndRadius：锥端半径。
?EmitAmbient：控制体积光是否投射环境光。
图3-13体积光的属性编辑选项盒
图3-14Penumbra选项的作用
（3）Penumbra（半影属性）
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用来影响光照强度的半影效果，参见图3-14。
?SelectedPosition：用来设置线性渐变中色块的位置。
?SelectedValue：设置曲线上设置点的值。
?Interpolation：用来设置线性渐变中色块间的插补方式。
3.2.光效及阴影
本节主要讲解灯光特效及阴影的设置。光影效果不仅仅是简单的照亮物体，更主要的
是能体现出模型的体积感，而且还可以通过绚丽的光影烘托出很多不同的效果。
首先让我们先来欣赏一些光影效果，如图3-15所示。
a)采用室外光线投射到室内的效果
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b)以上两张图是用来表现森林中斑驳的光影效果，通过光影变化表现空间的层次
c)以上两张图表现的是夜晚人造光源照射出来的效果
图3-15各种光影效果
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3.2.1.光效
在Maya中的灯光属性中包含两种光效效果，一种是LightFog（灯光雾），一种是Light
Glow（光晕）。如需要大量教程请加QQ:4008988090或者登录幸星动画学院网站。
1.LightFog（灯光雾）
灯光雾是用来模拟生活中的雾效效果，例如夜间的大探照灯光和汽车灯的辉光等。创建
灯光雾的基本操作过程如例3-1。
【例3-1】创建灯光雾
1)创建一个聚光灯，并打开它的属性编辑选项盒。
2)打开LightEffects卷展栏，点击LightFog后面的棋盘格按钮，如图3-16所示。
图3-16LightEffects卷展栏
3)点击后会自动弹出LightFog选项盒，同时灯光的显示形状也发生了变化，如图3-17
所示。现在可以通过设置雾效的颜色和密度从而改变雾效的效果。
图3-17LightFog选项盒和灯光雾的显示形状
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4)最后渲染，查看效果，如图3-18所示。
图3-18渲染后的灯光雾效果
2.LightGlow（光晕）
光晕主要用来表现光线的效果，例如图3-20中日光的镜头光晕效果。从卷展栏Light
Effects进入，点击LightGlow选项后面的输入连结按钮，出现opticalFX属性编辑选项盒，
设置各项参数，创建光晕的效果，如图3-19所示。
图注：glowattributes光晕，haloattributes光环，lensflareattributes镜头光晕
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图3-19opticalFX属性编辑器
图3-20光晕效果
3.2.2.阴影
前面已经介绍了Maya灯光的属性。我们了解到有两种阴影类型，一种是深度贴图阴影，
一种是光线追踪阴影。下面具体说明两种阴影的使用。
1.深度贴图阴影的使用
这种方法是采用投射贴图的方式产生阴影，因此影子比较平且无变化。下面看一下具体
的使用方法和参数调节。
【例3-2】练习深度贴图阴影的使用
1)创建一个简单的场景如图3-21所示。
图3-21创建几何体场景
2)在场景中创建一个聚光灯，并调整位置，如图3-22所示。
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图3-22创建聚光灯并调整位置
3)调整聚光灯的参数如下：Intensity1.5，ConeAngle58，PenumbraAngle10，
Dropoff8。展开Shadows下的DepthMapShadowAttributes卷展栏，并且开启Use
DepthMapShadows选项。然后渲染，如图3-23所示。
图3-23聚光灯的参数和对应的渲染效果
4)从图3-23可以看到，深度贴图阴影的边缘锯齿明显。下面调整Resolution选项，此
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参数的默认值为512，现在增加至2048，渲染效果如图3-24所示。
图3-24增加Resolution的值后的渲染效果
5)然后调整阴影的颜色，shadowColorR：0.106，G：0.159，B：0.272，DepthMapShadow
Attributes卷展栏下的FilterSize过滤选项值调整为20，再次渲染，效果如图3-25所示。
图3-25调整阴影颜色和FilterSize后的渲染效果
2.光线追踪阴影的使用
光线追踪阴影的主要特点是可以按照物体的透明程度计算真实的阴影效果，使阴影具有
层次变化。下面本书将通过例3-3具体讲解光线追踪阴影的运动。
【例3-3】练习光线追踪阴影的使用
1)创建图3-26所示的酒杯和桌面的场景。
图3-26酒杯的场景
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2)创建两个blinn材质，分别制定给桌面和酒杯，并调整材质至图3-27所示的状态。
图3-27给模型指定贴图
3)创建聚光灯，并开启属性编辑选项盒中的UseDepthMapShadows选项，渲染观察
阴影效果，如图3-28所示。
图3-28开启UseDepthMapShadows后的渲染效果
4)接下来设置杯子对光线的反射效果。点击Maya状态栏中的命令按钮，打开
RenderSettings（渲染设置）选项盒。展开其中的RaytracingQuality卷展栏，开启
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Raytracing（光线追踪），并将Anti-aliasingQuality卷展栏下的Quality（渲染品质）
设置成ProductionQuality（生产级别），如图3-29所示。
图3-29RenderSettings选项盒的设置
5)渲染查看效果。当光线穿过透明物体时，使用深度贴图阴影产生阴影的整体没有层
次变化，如图3-30所示。
6)下面将阴影类型切换成光线追踪的类型，点击聚光灯属性编辑选项盒中Shadows
卷展栏下的RaytraceShadowAttributes，开启UseRayTraceShadows选项，现在的
渲染效果如图3-31所示。
图3-30使用UseDepthMapShadows时产生阴影的整体没有层次变化图3-31开启UseRayTrace
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Shadows后的渲染效果
7)从图3-30中能够看到阴影已经有了深度变化。再来调整影子的虚化，将光线追踪阴
影的LightRadius调整为1，效果如图3-32所示。
图3-32影子虚化后的渲染效果
8)现在影子已经虚下来了，但却出现了锯齿，因此调整ShadowRays的值为10，再
次观察渲染效果，如图3-33所示。
图3-33调整ShadowRays后的渲染效果
※注意：光线追踪阴影只有在打开渲染设置中的RaytracingQuality卷展栏，开启
Raytracing选项后才有效果。通过例3-3可以看出光线追踪可以计算出透明的效果，而深度贴
图阴影是不会计算的。图3-34是深度贴图阴影和光线追踪阴影的对比图。
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a)深度贴图阴影效果b)光线追踪阴影效果
图3-34深度贴图阴影和光线追踪阴影的比较
3.3.摄像机的属性及设定
Maya软件中的摄像机同电影拍摄是一样的，都是用来记录或者表达故事分镜的工具，
可以通过摄像机镜头去表达故事和传达气氛与讯息。接下来本书将讲解Maya中摄像机的概
念，图标的样式，还有怎样设置和使用摄像机。
3.3.1.Maya中摄像机的概念及属性
Maya中有四个默认的基本摄像机，通过Hypershade（超级图表）便可了解。点击Window
＞RenderingEditors＞Hypershade进入超级图表，点击Showtopandbottomtabs按钮，
展开Hypershade的节点显示区和节点编辑工作区，点击节点显示区的面板菜单Cameras，就
会看到显示区里存放了四个摄像机，如图3-35所示。
图3-35四个基本摄像机
这四个默认基本摄像机包括Front、Side和Top三个正交视图的摄像机，用于模拟分别
从正前面、正侧面和正顶面（俯视）来观看场景模型。还有一个Persp（透视）用来观察模
型在空间中的整体比例和透视关系。
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摄像机的属性无论是透视图的还是正视图的均相同，下面通过双击Hypershade窗口中
的Persp摄像机来看下它的一些属性选项，如图3-36所示。
图3-36Persp摄像机的属性编辑选项盒
（1）CameraAttributes（摄像机的常规属性）
?Controls：根据操作方式来选择摄像机的类型。
?AngleofView：用来控制窗口的大小。
?FocalLength：焦距。
?CameraScale：对可视范围进行缩放。
?AutoRenderClipPlane：渲染自动平面裁切。
?NearClipPlane／FarClipPlane：近／远端平面裁切，用来控制摄像机的远近
可视范围。
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（2）FilmBack（影片属性）
?FilmGate：影片类型。
?CameraAperture：光圈。
?FilmAspectRatio：影片比例。
?LensSqueezeRatio：镜头压缩比率。
?FitResolutionGate：匹配分辨率框。
?FilmFitoffset／Filmoffset：控制影片相对镜头偏移，镜头视角也会便宜。
?Pre／PostScale：前后缩放。
?FilmTranslate：影片移动。视角不变。
?FilmRollPivot：影片滚动轴。
?FilmRollValue：影片滚动数值。
?FilmRollOder：影片滚动顺序。
（3）mentalray
主要是用于mentalray渲染器渲染时加载镜头使用。
（4）DepthofField
设置景深。
（5）OutputSettings
用来设置该摄像机内容是否输出。
（6）Environment
用来设置摄像机背景贴图或更改颜色。
（7）SpecialEffects
特效。主要用于控制摄像机快门。
（8）DisplayOptions
用来控制窗口中辅助图表的显示。
（9）MovementOptions
动态设置。
（10）OrthographicViews
正交视图控制。
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3.3.2.Maya中摄像机的相关设定
接下来将分别讲解以下内容：
?创建和调整摄像机
?设置分辨率框
?修改摄像机背景颜色
一部动画片的制作中，镜头的表现是剧情得以充分表达的主要手段，于是便引伸出摄像
机的创建和设置，还有流畅的运动和衔接的概念。而影片的分辨率是指最终根据影片的格式
和篇幅来设置对应的尺寸。再者，修改摄像机背景的目的是要更好地观察场景中物体的效果，
改变背景是一种生产辅助功能。下面我们就来分别学习这些内容。
1.摄像机的创建及其位置的调整
这里通过例3-4直观地讲述这部分内容。
【例3-4】摄像机的创建和位置的调整
1)人造卫星场景如图3-37所示。通过菜单Create＞Cameras＞Camera命令创建
一个摄像机，并调整它至图3-38中的位置。也可以切换到摄像机视图，使用窗口
调整的方式（使用Alt＋鼠标的左、中、右键）对摄像机位置进行定位。
图3-37人造卫星场景
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图3-38创建并调整摄像机
2)将视图切换到新创建摄像机的视图，执行Panels＞Perspective＞Camera1命令，
并点击按钮进行渲染，效果见图3-39。
图3-39人造卫星渲染结果
2.Maya中分辨率框的设置
分辨率框中的内容便是渲染的内容，为了方便观察画面构图，一般都会开启分辨率框。
具体操作参见例3-5。
【例3-5】分辨率框的设置
1)创建图3-40所示的简单场景。
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图3-40创建几何体场景
2)点击Maya的视窗菜单View＞Camerasettings＞ResolutionGate，观察窗口变
化。发现出现一个绿色的分辨率框，上面的数字表示渲染出图片的分辨率，如图
3-41所示。
图3-41分辨率框及其上面显示的分辨率
3)可以通过修改渲染设置中的参数来改变分辨率框的形态。点击Maya状态栏中的
图标，打开RenderSettings选项盒。展开ImageSize卷展栏，点击Presets后
边的下拉列表，选择一个预设选项，这里选择1k，如图3-42所示。
图3-42设置Presets选项
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4)现在观察视窗中分辨率框的变化，如图3-43所示。
图3-43分辨率框的变化
3.修改摄像机的背景颜色
【例3-6】修改摄像机的背景颜色
1)打开例3-5中卫星的场景文件。在Camrea1的摄像机视图中，执行View＞Camera
AttributeEditor命令。打开摄像机Camera1的属性编辑选项盒，如图3-44所示。
图3-44摄像机的属性编辑选项盒
2)展开Environment卷展栏，修改BackgroundColor的颜色为R：0.100，G：0.148，
B：0.200。渲染如图3-45所示。
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图3-45修改背景颜色后的渲染效果
现在我们已经成功地修改了摄像机背景的颜色，下面接着让我们为摄像机增加背景图片
效果。
3)点击展开Environment卷展栏，再点击ImagePlane后面的Create按钮，弹出
imagePlane属性编辑选项盒，如图3-46所示。
图3-46imagePlane属性编辑选项盒
4)点击ImageName选项后面的文件夹按钮，在打开的Open窗口中找到一张太空图
片，并点击窗口右下角的Open按钮将图片加载进来，如图3-47所示。
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图3-47加载太空图片
5)最后渲染观察加载背景后的效果，如图3-48所示。
图3-48加载背景后的渲染效果
6)现在发现背景效果渲染出来了，但是卫星却不见了，那么检查一下场景中的位置关
系，如图3-49所示。从图中看到人造卫星模型被背景图片遮挡住了。
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图3-49场景中的位置关系
7)下面重新调整摄像机、背景图片和模型三者之间的位置关系。选择摄像机，然后对
摄像属性窗口中的imagePlane标签下的Placement卷展栏下的Depth的值进行调整，
如图3-50所示。
图3-50调整Depth值
调整后的位置关系，如图3-51所示。
图3-51调整Depth值后的场景
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8)最后渲染效果如图3-52所示。
图3-52最终渲染效果
本章习题
参考图3-53（可参考光盘中的图片文件images\design\chapter3\night.tif）中的效果，结合
之前章节所讲解的内容，创建场景并设置贴图，按照图中的位置角度设置相机和灯光效果。
要求：光影层次清晰，具有变化，能够突显场景的层次和深度关系。
图3-53习题景物图
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