利用MAYA制作电子显微镜下的材质

01通过一个电子显微镜得到的照片物体在面对摄像时趋向有一个黑色的外观,，并且与摄像机垂直的表面有一发光的部分。

02电子显微镜材质通过联合几个功能节点和纹理来完成一个相似的外观。

这个文件包括电子显微镜的材质网络。

这个材质网络插入一个电子显微镜的表面材质创建一个凹凸表面的外观，依靠每个点在面对摄像机的方向来在黑色和淡蓝色之间进行插值。这个效果里最有趣的方面是在那里是没有凹凸节点用于这个材质网络。

To see the shading network: In Hypershade, select the material node called eMicroscope and click on the Show Upstream Connections button.
要看材质网络：在Hypershade里，选择名叫eMicroscope的材质节点并且点击Show Upstream Connections 按钮。
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03电子摄像材质节点是一个表面材质。表面材质是在MAYA里不同于其它材质类型因为它不是一个材质模型。相反地，这是一个简单地不用计算光或任何输入属性的数学合并的传递节点。它是设计为通过材质引擎去任意转换指定的输入属性到重新被认可的属性。作为一个结果，所有它的材质属性是通过插入的材质网络定义的，表面材质渲染时不需要光，并且看来象自发光的表面如LED，LAVA，或NEON SIGN。表面材质的外表帮助去完成一个电子显微镜下的图像。

04在这个电子显微镜的颜色效果后面的概念是，在表面上的任何直接面向摄像机的点是在渲染时将渲染成黑色。当表面逐渐与摄像机垂直时，颜色将逐渐地到淡蓝。

一个容易完成这个效果的方式去是在MAYA里确定使用两段信息：被着色点面对摄像机的方向和被着色点的表面法线；两者都是向量。它们两个的技术术语是Ray Direction 和 Normal Camera，并且它们在采样信息节点里是不可见的。

一个采样信息的功能节点是一个简单地有一些特别地指定属性的节点。属性的指定参考MAYA已经知道的，内在的，当对表面上的一个点着色时的信息。（如表面法线，切线，世界坐标的定位等）在许多渲染器中，没有一个程序的话它不可能得到这些信息。然而，MAYA的采样信息功能节点准备一个捷径去访问这个信息，它允许你在材质网络里创建一个定制的效果。通过简单地连接一个采样信息节点属性到另一个节点，MAYA知道在渲染时去传递需要的信息，它是通过那个连接的属性所表现的。通常地，在采样信息节点里的属性将被用于精确地计算哪个属性能在被着色点的最终外观上起作用。

在这个电子显微镜网络材质里，Ray Direction 和Normal Camera是用于叫做数量积的一个数学计算。寻找那两个向量的数量积结果在一个单一的向量将在1.0到-1.0之间。

1.0 when both vectors point in the same direction
两个向量有同一个方向
0.0 when the vectors are perpendicular
两个向量是垂直的
-1.0 when the vectors point in the opposite direction
两个向量是相反的


因为方便，MAYA实际在采样节点里有一个属性，事实上，这个数量积。这叫做Facing Ratio外形比率。连接外形比率属性到BLEND COLOR功能节点的BLENDER属性，在电子显微镜材质里将创建在淡蓝和黑色之间的插值。

这个工作的方式是：当表面是面向摄像机时，那个BLENDER数值将传递给一个外形比率数值为1.0，并且这将告诉Blend Colors节点输出COLOR1到材质节点。表面远离摄像机时，外形比率将返回数值0。任何数值在0到1之间的，将输出在COLOR1和COLOR2之间的数值。这是为什么你看到在球的外轮廓是淡蓝色，在球的前方是黑色的，并且中间是两个颜色的混合。这个材质网络指出这并证明为一个基本的概念。

实际的电子显微镜材质为了合并一个凹凸效果，得用到一点高级的方法去完成同样的效果。

05在电子显微镜下凹凸效果是使用一个Crater纹理完成的。Crater纹理的一个有趣的特性是它有一个内建的outNormal输出法线的输出属性。在这个例子里的展示，这允许Crater纹理不用一个BUMP节点来传递一个关于搅动的法线表面信息到材质节点上。

Crater纹理的Shaker 和 Melt属性控制边缘质量和扰乱的法线的分布或 "craters"。这个法线属性Depth, Melt, Balance, and Frequency控制边缘质量，和扰乱法线的细节级别。

06电子显微镜材质和上面的概念一起是在一个更高级的方式，因为采样信息节点的外形比率是不用于驱动Blend Colors节点的Blender属性。

相反地，一个定制的外形比率是在材质网络里使用一个积向量功能节点来计算的。本质上，这个方法是允许什么想当作一个纹理节点能贴图以外形比率。

这个概念是在数量积计算时，Crater纹理改变表面法线的方向。那么当数量积是用于驱动在淡蓝色Stucco纹理和黑色之间的插值时，一个凹凸贴图效果就完成了。这个技术是当材质类型是一个表面材质如这个电子显微镜，因为那儿是没有凹凸贴图通道来通过传统的方法去贴图。这也能用在其它类型的材质里。

On a technical level, here is what happens:在一个技术级别里，这儿是可能发生的。

The Vector Product node computes the Dot Product of two vectors.矢量积节点计算两个向量的数量积。
The first vector is the Ray Direction provided by the Sampler Info node. This is the vector that points from the camera position to the point being shaded.
第一个向量是Ray Direction通过采样信息节点提供的。这是从摄像机的位置到被着色点得到的向量。
The second vector is the outNormal from the Crater texture.
第二个向量是从Crater纹理得到的输出的outNormal。

注意：那是一个在outNormal 和 Normal Camera间有重大的不同。Normal Camera在表面上的任何点直接远离表面的点的表面法线。outNormal是被修改的表面法线。方向的修改是依靠一个搅动的表面法线和基本的凹凸贴图。

要看到不同，试着从CRATER的Normal Camera连接到 Vector Product节点的Input 2 属性上并且你将看到凹凸效果消失。

07那儿有一个乘除功能节点插入在Sampler Info 和Vector Product 节点之间，它迄今为止没有说明用处。

数学上，这个节点是必需的，因为Ray Direction 和 outNormal 向量是相反的。作为一个结果，所有的被着色点将返回-1.0到0之间的数量积值。这将当传递到Blend Colors节点上的 Blender属性时不会正常工作，因为它只工作在数值0到1范围内。要校正这个，Multiply Divide 乘除节点是用于乘以Ray Direction以-1数值以反转它，或反转它的方向。这保证两个向量是指向同一个方向（在这个例子里远离摄像机），这样保证数量积数值是在0到1范围内。

注意：缺省地，在Vector Product节点里的Normalize Output 是打开的。这样产生了数量积在两个向量之间的输出是被返回当作角的余弦。（意为值在－1到1之间）。然而，在这个例子里，两个Ray Direction 和 outNormal已经规格化了，于是数量积是已经在－1到1的范围内。因为这个原因，Normalize Output标记能被关闭去帮助最优化速度不会产生任何不同到视觉效果。

注意：在这个例子里的采样信息节点里的外形比率属性，MAYA内部的节点只返回数量积的绝对值。这意为它不返回负数，即使Ray Direction被反转。


一个数量积是单一的数值（相当于一个三倍数如输入向量），那意为Vector Product节点的outputX, outputY, 和 outputZ属性将被设置成同样的数。因为这个原因，任何他们输出的一个能被连接到Blend Colors 节点里的Blender属性。Blender只需要一个数值，所以在这个例子里，outputX自己将从Vector Product节点传递过来。

注意：在数量积节点的其它使用中，一个三位一体的数值也许在某个例子里是必须的，Output的复合属性将被使用。

08电子显微镜材质网络是一个好例子，去学习通过功能节点赋予外形比率和表面法线信息，能用于去产生特殊的轮廓材质和凹凸贴图效果。