Question

mental ray“Arch & Design”材质可提高建筑渲染的图像质量。它能够在总体上改进工作流程并提高性能，尤其能够提高光滑曲面（如地面）的性能。

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注意:只有活动的渲染器支持建筑和设计材质时，才会在浏览器中显示该材质。

“Arch & Design”材质的特殊功能包括自发光、反射率和透明度的高级选项、Ambient Occlusion 设置，以及将作为渲染效果的锐角和锐边修圆的功能。

可使用“Arch & Design”材质获得一系列材质效果

提示 “Arch & Design”材质支持在编辑其参数时使用基于硬件的视口显示以改进反馈。有关详细信息，请参见在视口中显示材质。 提示“Arch & Design”材质界面具有所有其重要参数的内置说明。要查看描述您感兴趣的参数的工具提示，请将鼠标光标放置在控件微调器、色样、复选框等的上方。

有关使用材质创建特定效果的各种建议，请参见“Arch & Design”材质 (mental ray)：提示与技巧。

什么是“Arch & Design”材质？

mental ray“Arch & Design”材质是一个坚如磐石的材质明暗器，专门设计用于支持在建筑和产品设计渲染中使用的大多数材质。它支持大多数硬表面材质，如金属、木材和玻璃。针对快速光泽反射和折射，对其进行了相应的专门调整。

主要功能如下：

• 易于使用又非常灵活：控件按照常用优先的逻辑方式进行排列。
• 模板：可用于快速访问常用材质的设置组合。
• 完全精确：该材质是节能型的，因此不会产生违反物理定律的明暗器。
• 光泽性能：提升高级性能，包括插值、模拟光泽度和重要性采样。
• 可调整的 BRDF（双向反射比分布函数）：用户可以定义角度对反射率的决定作用。
• 透明度：“实体”或“薄”材质：可将玻璃之类的透明对象视为实体材质（折射，用多个面构建）或薄材质（不折射，可使用单面）。
• 圆角：模拟圆角以使锐边仍能以真实方式捕捉光线。
• 间接照明控件：设置每个材质的最终聚集精度或间接照明级别。
• Oren-Nayar 漫反射：可产生“粉状”的曲面，例如粘土。
• 内置 Ambient Occlusion：用于连接阴影并增强小细节。
• 内置明暗器：内置光子和阴影明暗器。
• 打蜡地板、毛玻璃和拂刷金属：均可快速轻松地进行设置。

物理和显示

“Arch & Design”材质试图达到完全精确，因此其输出具有较高的动态范围。材质外观的满意度取决于渲染器内部的颜色与在屏幕上所显示颜色的对应程度。

使用“Arch & Design”材质进行渲染时，强烈建议您通过色调贴图器（曝光控制）进行操作，例如将 mr 摄影曝光控制与 Gamma 和 LUT 首选项一起使用；或者至少使用 Gamma 校正。

关于 gamma 的说明

描述 gamma 校正的所有细节超出了本主题的范围，此处只进行简要概述。

普通的商用计算机屏幕的颜色空间不是线性的。正如我们所预料的一样，RGB 值为 200 200 200 的颜色的亮度并不是 RGB 值为 100 100 100 的颜色亮度的两倍。

这不是错误。由于眼睛是以非线性方式看到光，因此我们实际感知的前一颜色的亮度是后一颜色的两倍。这使得普通计算机屏幕的颜色空间在感觉上大致是一致的。这是很有好处的，实际上这也是 24 位颜色（红色、绿色和蓝色分量分别只有 8 位或 256 种离散级别）都能与我们的眼睛看到的颜色切合的主要原因。

问题是经过物理校正的计算机图形以真实的线性颜色空间运行，此处的值代表实际的光能。如果只是将渲染器的颜色输出范围以本地方式映射到每个 RGB 颜色分量的 0-255 范围，结果将不正确。

解决方案是引入某种贴图。其中一种映射方法称为 gamma 校正。

大多数计算机屏幕的 gamma 约为 2.2（称为 sRGB 颜色空间）。如果 gamma 校正值较低，可能会使所有对象看上去过暗，尤其是中间调。光线无法正确“叠加”。

从理论上讲，2.2 的 gamma 值是正确的，使用该值可使渲染器内部的物理线光源以正确的线性方式显示在屏幕上。

然而，因为照相胶片的响应曲线也不是线性的，所以一些用户会发现这一理论上正确的值看上去不仅太亮，而且褪色了。常见的折衷方法是渲染到 1.8 的 gamma 值，这样会使渲染效果更像照片：也就是说，使图像就像是拍摄在胶卷上然后冲洗的一样。但是，为了获得最佳结果，在将图像（如纹理贴图）导出到外部图像编辑程序和从外部图像编辑程序导入图像时，请将“首选项” “Gamma 和 LUT 首选项”中的所有 Gamma 值都设定为 2.2。

曝光控制（色调映射）

将渲染器内部的物理能量映射到赏心悦目的像素值的另一种方法称为曝光控制 或色调映射。这可以通过渲染为浮点文件格式和使用外部软件实现，也可以通过能使渲染器随时操作的插件来完成。在 3ds Max 中，这类插件称为曝光控制控件，并可以从“环境”对话框访问此控件。

使用最终聚集和全局照明

“Arch & Design”材质设计用于真实的照明环境：真实的照明环境就是将完全直接照明和间接照明合并的环境。

mental ray 提供了生成间接灯光的两种基本方法：最终聚集和全局照明。为了获得最佳效果，请确保至少使用其中一种方法。

至少要启用“最终聚集”，或为了获得最佳质量结果，请结合使用“最终聚集”和“全局照明（光子）”。有关使用最终聚集和全局照明的性能提示，请参考此处。

如果您对反射使用某个环境，要确保使用相同的环境（或其模糊副本）通过“最终聚集”对场景照明。要在 3ds Max 中完成此操作，请在场景中包括天光，并将其设定为“使用场景环境”，或使用日光系统，并将“天光”设定为“mr 天空”。

使用物理校正灯光

传统的计算机图形光源存在于卡通世界中，其光的强度不会随距离而发生变化。在现实世界中则不能做这样的简化。光在离开光源时会发生衰退，因为光线离开其光源后会发散，而且光的强度会随距离发生变化。点光源的衰退是 1/d²；换言之，光的强度与到光源的距离平方的倒数成正比。

造成这种传统意义上的过分简化的原因之一是：在计算机图形发展的早期并未使用色调映射，因此颜色以不理想的方式退化为白色的情况非常严重。（sRGB 颜色空间中的粗糙剪切看起来很不美观，当一个颜色通道先于其他颜色通道进行剪切时更是如此。通常情况下，色调映射通过使用比 sRGB 更适合的颜色空间中的“柔性剪切”来解决此问题）。

然而，只要是仅将“最终聚集”(FG) 用作间接照明方法，就仍然可以使用这种传统的简化方法。没有衰退的光源仍然会产生合理的渲染。这是因为 FG 只与光从一个曲面传输到下一个曲面有关，而与光从该光源传输到曲面无关。

使用全局照明 (GI)（即使用光子）时，便会出现问题。

启用 GI 后，光源会发射光子。为使“Arch & Design”材质（或任何其他 mental ray 材质）正常发挥作用，必须使这些光子的能量与相同的光投射的直接光匹配。并且因为光子会以物理方式对光进行建模，所以内建了衰退。

因此，在使用 GI 时：

• 光源必须以正确的能量发射光子。
• 直接光必须以物理正确的方式进行衰退，以匹配光子的衰退。

因此要确保光的灯光明暗器 和光子发射明暗器 能够协同工作，这一点很重要。

在 3ds Max 中，通过使用“光度学灯光”可以非常轻松地解决此问题。要保证所有这些光都拥有与其直接光同步的光子能量。这是内置的自动功能，您无需担心如何对其进行设置。

性能功能

“Arch & Design”材质包含一组用于实现最佳性能的内置功能，包括但不限于：

• 带有光线阻碍阈值的高级重要性抽样
• 自适应光泽采样计算
• 带有细节增强的插补光泽反射/折射
• 超快速模拟的光泽反射（Highlights+FG Only 模式）
• 忽略玻璃对象内部反射的选项
• 针对每种材质在传统的透明阴影（适用于窗格之类的对象）和折射焦散（适用于实体玻璃对象）之间进行选择。

过程

要物理校正自发光曲面，请执行以下操作：

此应用程序的一个示例是逼真的卤素吊灯，呈半透明明暗处理，如被霜覆盖的玻璃。

1. 创建几何体，并获得或创建光源的光度学文件。按照制造商测量或提供的标准确定灯的颜色和强度；例如：1,500 cd/m² 和 3,700 度开尔文。启用曝光控制和全局照明。
2. 创建光度学灯光（卤素灯）并设置其颜色和强度。
3. 禁用光源的“影响高光反射”属性。
4. 创建并放置灯光明暗处理几何体，然后将“Arch & Design”材质应用于它。
5. 在“自发光（光晕）”卷展栏上，设置您应用于光源的相同的颜色和强度。此外，禁用“光晕选项”组中“照亮场景(使用 FG 时)”复选框。
6. 渲染该场景。

本节内容

• “模板”卷展栏

  提供访问“Arch & Design”材质预设，以便快速创建不同类型的材质，如木头、玻璃和金属。

• “主要材质参数”卷展栏

  包含用于“Arch & Design”材质外观的主要控件。

• “BRDF”卷展栏

  BRDF 是 bidirectional reflectance distribution function（双向反射比分布函数）的缩写。使用这些控件，可以实现由查看对象曲面的角度引导材质的基本反射率。

• “自发光(发光)”卷展栏

  使用这些参数可以在“Arch & Design”材质中指定发光曲面；例如，半透明灯明暗处理。

• “特殊效果”卷展栏

  提供用于 Ambient Occlusion (AO) 以及圆角和边的设置。

• “高级渲染选项”卷展栏

  高级渲染参数用于定义性能加速选项。

• “快速光滑插值”卷展栏

  可以插补 光泽反射和折射，这样会提高渲染速度并使折射和反射看起来更平滑。

• “特殊用途贴图”卷展栏

  可使您应用凹凸、位移和其他贴图。

• “通用贴图”卷展栏

  支持对任何“Arch & Design”材质参数应用贴图或明暗器。

• “Arch & Design”材质（mental ray）：提示与技巧

  本主题包含能够帮助您更有效地使用用于 mental ray 的“Arch & Design”材质的信息。