文 胡安林

基于光譜分析計(jì)算的照片級(jí)渲染軟件MAXWELL的特性

Maxwell Render是NextLimit公司開(kāi)發(fā)的目前最先進(jìn)的，基于真實(shí)物理環(huán)境計(jì)算的一款高級(jí)渲染器。它并非是一般簡(jiǎn)單的渲染外掛插件，而是有別于其他所有渲染器的計(jì)算方式，為何這樣說(shuō)呢？因?yàn)樗捎玫氖枪庾V計(jì)算技術(shù)，這是其他任何渲染器目前都不能做到的?，F(xiàn)在的主流渲染器包括V-Ray、Brazil、Final Render、Mental Ray、Lightscape、Insight Render等，這些都是采用一種特定顏色空間的計(jì)算方式（RGB），并且這種方式都發(fā)展成了現(xiàn)今CG渲染的一種標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)這種計(jì)算方法是相當(dāng)不完善的，自身就具有很大局限性，在出現(xiàn)時(shí)就決定了本身的先天缺陷，所以，它們渲染出來(lái)的圖像不能算是真實(shí)地，雖然看上去很真實(shí)，不過(guò)也只是一種視覺(jué)欺騙罷了。

Maxwell是完全依照真實(shí)世界中的光傳遞來(lái)完成計(jì)算的，這種計(jì)算方法是基于光譜能量和頻率。計(jì)算時(shí)Maxwell把光線(xiàn)定義為一種符合光譜頻率的電磁波，并且規(guī)定光譜的范圍是從紅外線(xiàn)到紫外線(xiàn)的，在圖像中的每個(gè)點(diǎn)都與光譜中相應(yīng)頻率的能量相對(duì)應(yīng)。這些光線(xiàn)被設(shè)定為可以被虛擬攝像機(jī)的底片或觀(guān)察者眼睛里的視網(wǎng)膜所能接受。這也是Maxwell為什么必須要渲染攝像機(jī)視圖的重要原因。這些像素點(diǎn)的顏色最后被紀(jì)錄為達(dá)到底片或視網(wǎng)膜的不同頻率的光線(xiàn)的描述。Maxwell采用了一種新的MXI內(nèi)置存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存這些信息。Maxwell成功的把光譜分析的結(jié)果轉(zhuǎn)化成已知的色彩數(shù)據(jù)格式。在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，用攝像器材拍攝的膠片照片里每一個(gè)膠片感光點(diǎn)都會(huì)有光譜的干涉或偏移情況，這是避免不了的，現(xiàn)在只有Maxwell能夠完全模擬出這種效果，這種效果最接近于用膠片攝像機(jī)拍攝的畫(huà)面精度，更適合于人眼的觀(guān)看習(xí)性?？傊?，光譜分析渲染計(jì)算是Maxwell的新技術(shù)所在，也是Maxwell有別于其他所有渲染器的特別之處。

Maxwell渲染器的渲染技術(shù)是嚴(yán)格建立在光能傳遞的計(jì)算方程之上的。我們?cè)谑褂闷渌匿秩酒鲿r(shí)，往往要設(shè)置大量的非自然燈光來(lái)完善場(chǎng)景照明的不足，Maxwell則沒(méi)有采用傳統(tǒng)的照明方法來(lái)模擬真實(shí)光照，我們只用考慮在真實(shí)環(huán)境下如何處理照明的問(wèn)題，這也就是Maxwell極具革命性的創(chuàng)新。在軟件的實(shí)際操作中，Maxwell沒(méi)有專(zhuān)用的燈光類(lèi)型，也不能使用3ds max的默認(rèn)燈光，只能使用Maxwell Emitter材質(zhì)類(lèi)型或天光來(lái)為場(chǎng)景提供照明?！癕axwell Emitter”材質(zhì)賦予指定物體后，指定物體即會(huì)成為真正的發(fā)光光源，照明周?chē)鷪?chǎng)景。其實(shí)這樣的兩種照明方式是極有好處的，它完全省去了設(shè)置大量燈光的繁瑣步驟，并且更能渲染出超真實(shí)地效果。

Maxwell渲染器是一款獨(dú)立的渲染軟件，它擁有自己獨(dú)立的操作和編輯功能，包括場(chǎng)景布置、材質(zhì)貼圖及貼圖坐標(biāo)編輯、攝像機(jī)設(shè)置、MXI視圖編輯、物理天光和渲染設(shè)置等眾多編輯功能，能脫離其他三維制作軟件而單獨(dú)工作，目前，最新的版本號(hào)是3.0。它雖然是一款獨(dú)立的渲染軟件，但是也直接提供了和其他三維制作軟件的接口程序，通過(guò)接口程序能與不同的三維制作軟件配合使用，目前支持的三維制作軟件包括了3ds max、Maya、Cinema4D、Lightwave3D、Rhino、Sketchup、Form Z、Soli Works等。

現(xiàn)在Maxwell渲染的圖像效果和照像機(jī)實(shí)拍照片相差無(wú)幾，如圖1所示，難以置信的超級(jí)真實(shí)的視覺(jué)效果。但是Maxwell在有些方面做的并不是今人非常滿(mǎn)意，例如渲染速度，相對(duì)于其他渲染器來(lái)說(shuō)是相當(dāng)慢的。不過(guò)渲染的速度也取決于很多方面，比如你的場(chǎng)景很復(fù)雜、物體個(gè)數(shù)及網(wǎng)格面數(shù)量太多等，都會(huì)影響到渲染時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)量。

圖1 Nikon D70相機(jī)實(shí)拍的照片和Maxwell渲染器模擬渲染的圖片

技術(shù)總是隨著時(shí)間的推移而進(jìn)步，任何新生事物都是如此，軟件也不例外。這是一個(gè)長(zhǎng)期進(jìn)行的優(yōu)化過(guò)程。我們只能期待軟件開(kāi)發(fā)人員再次創(chuàng)造奇跡，期待更強(qiáng)大的新版本軟件上市。