焦散

比如，一束光照射一個透明的玻璃球，由於球體的表面是弧形的，那麼在球體後的投影表面上就會出現光線明暗偏移，這就是“焦散”。焦散的強度與對象的透明度和對象與投影表面的距離、光線本身的強度有關。

焦散是三維軟件中的一個名詞，它主要在後期渲染的時候，才會被提及。它的主要作用就是產生水波紋的光影效果，為了達到真實的效果，它可以計算很精緻、準確的光影。但是好的效果，都是要付出渲染時間的，它的渲染是很費時間的。

焦散被用於很多渲染插件中，幾種主流渲染插件中都會發現它的身影。其中在MENTAL RAY中表現的突出。無論是建築方面還是動畫、遊戲的渲染過程中都起了重要的作用。它可以模仿真實的鑽石、瑪瑙等貴重物品的成色。

VRay表現也很不錯，有焦散之王的美譽。

VRay是業界最受歡迎的渲染引擎。基於V-Ray 內核開發的有VRay for 3ds max、Maya、Sketchup、Rhino等諸多版本，為不同領域的優秀3D建模軟件提供了高質量的圖片和動畫渲染。

焦散是一種很容易識別的間接照明效果。焦散的產生原理其實很簡單：間接照明光線（即光子）從光源發射出來後，先經過一次（或多次） Specular 表面反、折射作用，再投射到某個Diffuse表面上，最後以Diffuse的形式被攝影機 記錄 。此過程中的Specular表面被稱為 焦散投射物體 ，Diffuse表面稱為 焦散接收物體 。

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* Window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Indirect Lighting標籤 - Caustics部分中的Caustics選項必須打開。

* 光源形節點屬性編輯器 - mental ray - Caustic and Global Illmination部分中的Emit Photons選項必須打開，激活光子發射功能;並利用Photon Color 和Photon Intensity兩個屬性為光子設定恰當的能量值。注意，要實現物理學精確渲染，光源的直接照明必須與光子能量一樣，按 距離平方的反比 的形式進行衰減。（建議使用符合物理學精度的直接照明燈光Shader ,比如physical_light,並讓燈光Shader中的直接照明能量與光子能量值保持相等。）

* 必須在 焦散投射物體 及 焦散接收物體 的材質定義中指定 Photon Shader。(在材質組屬性編輯器 - mental ray - Custom Shaders部分中)。光子的反射、投射、吸收和儲存全部由Photon Shader控制。

* 焦散投射物體 的材質定義中避免含有Shadow Shader,避免直接照明光線 穿透 物體照射到它的後方，因為開啓間接照明後，這部分照明功能已經被間接照明涵蓋，如果繼續使用Shadow Shader，極易造成渲染的照明過度。

* 焦散投射物體 的表面材質定義中必須包含Specular傳播成分，且佔各種傳播部分（Diffuse、Glossy、Specular）中的大部分。除非必要、儘量把 焦散投射物體 表面材質中的 Diffuse及Glossy傳播成分降低到最小，或設Diffuse=Glossy=（0， 0， 0）。

* 如果 焦散投射物體 是透明的，並且希望對焦散光子產生折射作用，那麼它材質定義（包括表面材質Shader和光子Shader）中的Index of refraction（折射係數）應該大於1.0，比如，玻璃的折射係數為1.5左右，鑽石折射係數為2.4，這樣可以對光子產生 聚焦效果，使它們聚集在一起形成明亮的光斑。

* 焦散接收物體 的表面材質定義中必須包含Diffuse成分，否則不會對焦散光子進行任何儲存和吸收。

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* 提高焦散質量與精度的最根本辦法就是提高焦散光子的儲存數量，即提高光源形節點屬性編輯器 - Caustic and Global Illmination部分鐘的Caustics Photons的數值。儲存的光子數量越多，質量越高，但速度也會越慢;儲存的光子數量越少，計算的越快，但效果越模糊。Caustics Photons通常的取值範圍是1萬到100萬之間。

* 默認情況下，場景中所有指定了Photon Shader的物體都可投射、接收焦散。但實際應用中，往往並不需要所有的物體都參與到焦散的投射、接收計算中來，此時可以進行以下設置：

window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Options標籤 - mental ray Overrides - Global Illumination/Caustics部分中，設置 Caustics Generating = none（默認值） , Caustics Receiving = None（默認值）.

關閉GI物體的 變換 節點屬性編輯器 - mental ray - Flags部分中的Derive from Maya選項，然後為 焦散投射物體 的Caustics屬性指定Cast only(僅投射)或Cast+Receive(投射又接收)選項；而為 焦散接收物體 的Globillum屬性指定Receive only（僅接收）或Cast+Receive(投射又接收)選項；而把焦散沒有任何影響的物體的Globillum功能關閉，即，設Globillum=Disabled。

* 如果焦散渲染後的 顆粒化 效果十分明顯，可以調整以下選項：

Window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Indirect Linghting標籤 - Caustics部分中Caustics屬性下面的Accuracy及Radius兩個數值進行質量調整。

* 用 Window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Indirect Linghting標籤 - Caustics部分中Scale（比例）屬性，控制焦散效果在渲染圖像中的比例。

* Window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Indirect Linghting標籤 - Caustics部分中的Caustic Filter Type（焦散過濾類型）Caustic Filter Kernel（過濾核心大小）。

Caustic Filter Type與Caustic Filter Kernel的主要作用是為參與 當前渲染採樣點 間接照明計算的各個光子記錄點指定不同的權重值。

BOX過濾方式為所有參與計算的光子點指定相等的權重值。Cone和Gauss為距離（當前渲染採樣點）較近的光子點指定較高的權重值，而為那些距離（當前渲染採樣點）較遠的光子點指定較低的權重值。

Cone與Gauss過濾方式下，計算出的焦散間接照明值更 鋭利 ，局部化 效果更明顯，因為距離越近的光子，越能代表採樣點的真實間接照明狀態，而Cone與Gauss過濾方給近處的光子指定了較高的權重值，所以，計算出的焦散效果更精確，但渲染時間也會更長。

Caustic Filter Kernel值在Cone和Gauss過濾模式下才能發揮作用，該值越大，就會有越多的光子得到高權重值，平均化效果就越明顯， 鋭利 程度也會越低。當數值大到一定程時，效果就會變得與Box基本相似。

* Window - Rendering Editors - Render Settings窗口 - Indirect Linghting標籤 - Photon Tracing部分中的Photon Reflections（光子反射次數）、Photon Refractions（光子折射次數）、Max Photon Depth（最大光子深度）。

這三個屬性控制光子的最大反、折射次數，及反折射次數的總和。

* 另外Merge distance屬性，它可以把場景世界座標空間系統中，指定距離內的光子合併到一起，這個 指定距離 就是Merge distance的屬性值。對於那些光子分佈很不均勻的場景，該屬性可以減少光子圖的大小，降低內存的使用量，同時，也可以在一定程度上加快光子圖的查找與計算過程。