在 Maya 中渲染 SolidWorks 模型

如何使用內建的 mental ray 在 Maya 中匯入和渲染您的 SolidWorks 模型。

簡介

SolidWorks 是主要的產品設計實體建模軟體之一。它內建了一個名為 PhotoWorks 的渲染引擎。隨著 PhotoWorks 2 的釋出，在 SolidWorks 中進行渲染變得更加逼真和容易。在很多情況下，PhotoWorks 將是渲染模型最方便的方式，因為您不需要離開 SolidWorks。但是，在某些情況下，您會發現需要進行更逼真的（甚至照片級別的）渲染，而 PhotoWorks 不再足夠。這就是您可能考慮使用外部程式進行渲染的時候。在本操作指南中，我將說明如何使用 Alias Maya 和 mental ray 來實現這一點。我將使用 SolidWorks 2005 和 Maya 6.5 來完成這項工作，但它可能也適用於大多數其他（最近的）版本。

從 SolidWorks 匯出

我將使用從 SolidWorks 使用者群組網路 (SWUGN) 下載的打火機模型（由 Marko.M.Markovic mmmarko@neobee.net 建立），位於「免費 SolidWorks 模型」部分的底部。

在將模型匯入 Maya 之前，您需要先將其匯出到 IGES 格式。在本操作指南中，我將說明如何使用元件來完成這項工作，但對於單獨的零件來說，這基本上是相同的。

開啟您的元件。
如果您不想匯出所有物件，請先選擇要匯出的物件。如果您要匯出完整的元件，請不要選擇任何物件。
轉到檔案 > 另存新檔...
選擇 IGES 作為您的檔案型別，然後點選「選項... 」按鈕。
使用下圖中的設定，然後點選確定。

檔案：Iges-settings.png

如果您在元件中選取了任何物件，SolidWorks 將詢問您是否要只匯出選取的物件。
您還可能會被問到是否要先解析隱藏、抑制或輕量級物件。通常您的答案是「是」，除非您不想匯出某些零件。

匯入 Maya

建議您現在關閉 SolidWorks 以獲得更好的效能。我們現在將將匯出的 IGES 資料匯入 Maya。它可能看起來很亂，但別擔心，我們會處理的。

啟動 Maya。
轉到檔案 > 開啟場景...，找到您的 IGES 檔案，然後點選開啟。注意：大型元件可能需要 Maya 花一段時間才能轉換，請耐心等待！

注意：如果無法開啟 IGES 檔案，您需要啟用外掛程式，如下所示。

選擇視窗 > 設定/偏好設定 > 外掛程式管理員以顯示所有已知外掛程式的列表。點選載入或自動載入核取方塊以載入其中一個 ge2Export.mll、ge2Export.so 或 ge2Export.lib 和 igesadd.mll 外掛程式。

清理場景

如您可能或可能看不到，Maya 將有相當多的重複零件，並且一些設定也需要更改。因為這可能需要相當多的工作，我們將使用以下 MEL 指令碼來完成這項工作。

string $select[] = `ls "transform*"`;
delete $select;
string $currentSelection [] = `ls -geometry`;
string $loopSelection;
for ($loopSelection in $currentSelection)
{
setAttr ($loopSelection + "." + "visibleInReflections") 1;

點選螢幕右下角的圖示以開啟指令碼編輯器。
將上述指令碼貼到指令碼編輯器中，然後透過按下 CTRL+A 再次選擇它。
開啟頂部架子上方的「自訂」標籤。（如果您沒有，請建立一個新的，轉到視窗 > 設定/偏好設定 > 架子...）
現在回到指令碼編輯器，將選取的指令碼拖到「自訂」標籤區域 - 將出現一個新的按鈕。
您可以（但不是必需的）為此按鈕製作一個漂亮的圖示，以便您稍後能更好地辨識它，或者只是因為它看起來很漂亮。
- 轉到視窗 > 設定/偏好設定 > 架子...
- 您將看到類似於此的內容
- 首先下載此圖示：http://www.extrapuur.nl/SWCLEANUP.bmp 檔案：SWCLEANUP.png（確保您下載的是 bmp，而不是這裡在 wikibooks 上託管的 png！）
- 點選「更改影像... 」按鈕，然後找到您剛剛下載的圖示。
- 點選關閉，瞧！您就有了自己的 SW 清理按鈕！

現在您可以終於清理您的場景了：只需按下您剛才建立的按鈕。下次您啟動 Maya 時，此按鈕仍然存在，因此下次會快很多。重要說明：如果您匯入的是零件模型而不是元件，您將不會有重複的幾何體，您也不必清理場景！

如果一切順利，您現在將在 Maya 中擁有 SolidWorks 模型的乾淨版本。是時候儲存了！

轉到檔案 > 另存新檔...
為您的檔案輸入適當的名稱，然後點選「儲存」。

建立 HDRI 環境

因為本操作指南的目的是讓您開始進行照片級別的渲染，我們將使用 HDRI 環境。HDRI 代表高動態範圍成像，基本上是一種使用環境圖片來照亮場景的技術。這將產生非常逼真且令人信服的陰影、高光和反射。這對於真實模擬鉻等材料非常重要。

首先，您需要一張 HDR 圖片。您可以在 http://debevec.org/Probes/ 上免費下載各種 HDR 圖片。我將使用 Uffizi 美術館探測器，但任何其他 HDR 圖片都可以。

從 maya 6.0 開始，您可以在 mental ray 中建立一個特殊的 IBL 節點。我們將使用此節點在場景中建立基於圖片的照明 (IBL)。要建立此節點

轉到視窗 > 渲染編輯器 > 渲染全域性...（在 Maya 7.0 中為「渲染設定...」）
在「使用渲染」下拉選單中選擇「mental ray」。
- 如果該選單中沒有 mental ray，您需要開啟它。要完成此操作，請轉到視窗 > 設定/偏好設定 > 外掛程式管理員。
- 向下滾動到 Mayatomr.mll，並勾選它後面的兩個方塊。現在，當您啟動 Maya 時，Maya 將預設載入 mental ray。
現在轉到 mental ray 標籤。
向下滾動，直到您看到「基於圖片的照明」，開啟它，然後點選「建立」按鈕。
主螢幕右側將出現一個新的設定視窗（此區域稱為屬性編輯器）。

我們接下來要做的看起來像是重複工作（兩次選擇相同的圖片），但這樣您就可以在場景中看到您的環境，並且仍然可以調整它。

將「對映」選項設定為「角度」。
點選「圖片名稱」欄位旁邊的資料夾圖示，然後找到您剛剛下載的 HDR 圖片。
現在將「型別」選項更改為「紋理」，然後點選「紋理」選項旁邊的棋盤格圖示。
一個名為“建立渲染節點”的新視窗將彈出。在“2D紋理”部分選擇“檔案”。
再次點選“影像名稱”欄位旁邊的資料夾圖示，找到（相同的）HDR影像。

現在我們將建立一個網路來調整影像的伽馬值。我們需要這樣做是因為大多數HDR影像設定為1（或者至少在Maya中以這種方式讀取），而它應該在2左右。

在紋理檔案選項卡仍然開啟的情況下，轉到視窗>渲染編輯器>Hypershade…
一個新視窗將出現。雙擊按鈕。
現在您將看到紋理如何連線到此視窗底部的mental ray IBL節點
現在轉到建立>顏色工具>伽馬校正
將伽馬節點拖動到一個方便的位置，這樣您仍然可以看到“file1”節點和“mentalrayIblShape1”節點；最好在這兩個節點之間。您可以使用標準相機控制元件在檢視中進行縮放/平移。
選擇“file1”節點右下角的“out”箭頭，一直按住它，然後轉到outColor>outColor。
點選伽馬節點左下角的“in”箭頭，選擇value。您已使用綠色線條連線了“file1”和“gammaCorrect1”節點。
以相同的方式將“gammaCorrect1”節點的outValue（outValue>outValue）連線到“mentalrayIbleShape1”節點的顏色。如果您已按照說明完成所有操作，您應該看到類似於此的連線內容

現在您可以調整HDR影像的伽馬值。如果您不這樣做，在大多數情況下，您的渲染將非常明亮。

點選伽馬節點以選中它。屬性將在屬性編輯器（在Maya主螢幕中）中開啟。
將所有三個伽馬值設定為2.2

通常伽馬值為2.2就足夠了，但是如果您在渲染場景後仍然認為它太亮（甚至太暗）（我們稍後會講到這一點），您始終可以回到此節點並調整值：值越高表示“更暗”，而值越低表示“更亮”。

作為此部分的最後一步，您需要關閉預設燈光。這是因為如果場景中還沒有燈光，Maya會放置一個燈光。顯然，Maya不認為我們的IBL節點是燈光，因此您必須手動將其關閉 - 否則您的場景將過度曝光。

轉到渲染全域性視窗
選擇“常用”選項卡。
關閉此視窗底部的“啟用預設燈光”（您可能需要向下滾動）。

分配材質

我們現在已將SolidWorks模型匯入Maya併為其設定了環境，因此我們已準備好為模型分配材質。它不會深入探討如何精確地調整著色器 - 這超出了本操作方法的範圍 - 但它將為您提供一個良好的基礎。

現在，您的模型還沒有分配任何材質，因此當您渲染它時，它將不可見。因為在測試渲染時，如果您可以看到完整的模型會更方便，所以我們將為整個模型分配一個臨時的、明亮且閃亮的材質。我們還將建立一個用於模型放置的平面。

確保您處於“著色”模式，方法是在視口中按6。
轉到建立>NURBS基本體>平面，或單擊“曲面”選項卡中的平面按鈕。
將此平面縮放（透過按鍵盤上的r或單擊縮放按鈕）到適合您的模型的大小。
開啟Hypershade（視窗>渲染編輯器>Hypershade…）
按此視窗左側的“Blinn”按鈕。（確保您處於“建立Maya節點”中，而不是“mental ray節點”中）您剛剛建立了一種新材質。
點選此節點以開啟其屬性，然後將顏色滑塊向右拖動以使其更亮（不要完全為白色）。
現在透過開啟大綱檢視（視窗>大綱檢視…），選擇第一個幾何組並SHIFT選擇最後一個組，來選擇模型中的所有幾何體。
返回到Hypershade，右鍵點選您的Blinn材質。按住滑鼠按鈕，然後轉到“將材質分配到選擇”。

現在我們將進行第一次測試渲染，以檢視一切是否順利進行。

首先為您的視口建立一個解析度網格，以便您可以看到將要渲染的區域。在視口選單中轉到檢視>相機設定>解析度網格。
放大到您模型的良好檢視。
轉到渲染全域性視窗（視窗>渲染編輯器>渲染全域性…）
在mental ray選項卡中，開啟“最終聚集”（僅第一個複選框）。我們將保留這些設定，因為它們現在就是這樣。
現在您可以渲染了！點選渲染按鈕，或轉到渲染>渲染當前幀…
這就是我的渲染外觀

塑膠

我們將建立的第一種材質將是普通塑膠。我們將把這種材質應用於中間部分、氣體調節器和按鈕。無論何時要建立新材質，都要考慮它應該反射多少光、散射多少光、它有多透明等，因為這些都是您在Maya中的引數。

要建立塑膠材質

開啟Hypershade視窗。
像以前一樣建立Blinn材質。例如，Blinn不同於Lambert（這是Maya中的標準材質），因為它具有反射率引數。
將顏色設定為黑色（不要完全黑色！將滑塊設定到大約5%）。
將偏心度設定為0.175
將鏡面衰減設定為1.000
將鏡面顏色設定為100%白色
將反射率設定為0.400

如果您不確定這些設定，您可以檢視右側文字旁邊圖片。您現在已經建立了一種略微反射的材質，但具有尖銳、明亮的高光。我強烈建議您使用這些設定以及其他材質的設定進行嘗試；它將教會您需要快速設定您想要的材質/外觀的引數。要將這種材質應用於中間部分、氣體調節器和按鈕，請先選擇它們。通常，在“大綱檢視”（視窗>大綱檢視…）中很容易識別這些部分，因為它們將獲得您在Solidworks中給它們相同的名稱。在這個例子（打火機）中，該裝配體的建立者沒有為零件命名，因此您必須瀏覽“大綱檢視”。注意！如果您在視口中選擇零件，很有可能會錯過一些面，因此在大多數情況下，您應該使用“大綱檢視”進行選擇。在本例中，它是Part020、Part017、Part013和Part015。使用CTRL點選一起選擇所有這些。現在返回到Hypershade，右鍵點選您的新黑色材質，並將滑鼠拖動到“將材質分配到選擇”。

透明塑膠

對於燃料部分，我們將分配一個漂亮的橙色透明材質。

開啟Hypershade視窗。
建立一個Phong材質。
雙擊屬性編輯器中的灰色“顏色”欄位。
將開啟一個新的顏色視窗。選擇您喜歡的顏色；我選擇了最亮的橙色，但如果您更喜歡綠色，那就選擇它！
將透明度設定為大約60-70%
將漫反射設定為1.000
將反射率設定為0.400

將材質分配到大綱檢視中的Part016。正如您在視口中看到的，該部分的顏色已經改變了。

鍍鉻

金屬部分需要光亮且閃亮，所以我們將為它製作一種鍍鉻材質。

再次轉到Hypershade
建立一個Phong材質。
將餘弦功率設定為5.000
將鏡面顏色設定為100%白色
將反射率設定為1.000

將這種材質分配到大綱檢視中的金屬部分 - Part014。鍍鉻是一種很難製作的材質，因為您完全依賴於您的環境 - 它幾乎“全部”是反射。因為我們有HDR環境，所以這個問題已經不那麼嚴重了，但為了使其更令人信服，它需要更多來自更靠近打火機的物體反射。它可能是打火機所放置的桌子或觀看它的人。現在它正躺在一條空曠的街道上，在一個完全均勻的平面上。無論如何，您可以檢查結果，我認為這已經看起來很逼真了。您確實需要針對每種材質進行實驗以使其發揮作用，並且如果您真正想要逼真的影像，您可能需要將紋理應用到它所放置的平面上。

木材紋理

如前所述，為了使打火機看起來更真實，它需要一個真實的場景。我們已經用 HDR 影像構建了部分場景，但為了使其更具說服力，我們將把地面平面變成一個逼真的桌子。我們需要一張木頭的圖片來應用到平面。我將使用來自 Mayang 的免費紋理庫的一張圖片，名為“平行木板”。

在 Hypershade 中，選擇“Lambert1”材質。
進入屬性編輯器，點選“顏色”選項旁邊的棋盤格圖示。
選擇“檔案”，並將你的紋理載入到“影像名稱”欄位中（點選資料夾圖示）。
你現在可以在視窗中看到紋理的預覽（如果沒有，在視窗中按 6）。
在我的案例中，打火機的位置不太理想，所以我選擇了大綱中的所有內容，並將打火機向後拖動了一點。

如果你現在渲染，你會發現它變得非常真實！稍微調整一下你的材質，調整一下你的 mental ray 設定，沒有人能分辨出它是真實的。

設定 mental ray

一般來說，在調整材質、更改相機角度以及任何可能需要重複渲染場景的流程中，將 mental ray 的渲染質量設定為較低的質量級別是合適的。但是，當你對渲染結果比較滿意時，你可以將 mental ray 設定切換到適合生產渲染的級別。

點選渲染設定按鈕（帶有兩個單選按鈕的黑色拍板圖示）或前往：渲染 > 渲染當前幀 > []
在“質量”選項卡上，將質量預設下拉選單更改為“生產”。
在“間接照明”選項卡的“最終聚合”標題下，勾選複選框以啟用最終聚合。
預設精度 100 通常不夠。將它提高到 256 通常是一個良好的起點。
如果在 256 的情況下，你的渲染中出現了斑點狀的瑕疵，嘗試將點插值提高到 30。
如果你有多層透明幾何體，可能需要在“最終聚合追蹤”下提高反射、折射和追蹤深度。