VR標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品布光教程——圖像采樣模式及燈光

1、VR標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品布光教程譯：zslztxwd       在看這篇教程之前請(qǐng)確定你已經(jīng)對(duì)VR的渲染參數(shù)和材質(zhì)參數(shù)都有了一定的了解。（原文鏈接）我們將按照一般的步驟來設(shè)定一個(gè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)燈光布置，即先建立場(chǎng)景模型，環(huán)境，布置燈光和設(shè)置渲染參數(shù)。原作者使用的VR版本為1.47.03、1. 建立測(cè)試場(chǎng)景（Build a testscene）拉出3個(gè)半徑為35mm的球體按下圖中的位置擺放這里我想做出一個(gè)從攝像機(jī)角度看上去無限大的地面，這個(gè)可以有很多種做法。我的做法是先拉出一個(gè)圓柱體，用bend命令將它的局部抬高然后再加個(gè)meshsmooth將其細(xì)化

2、了一下（參數(shù)見下圖）。這樣做的好處是使整個(gè)地面在任何方向上都非常平滑，讓你不會(huì)對(duì)產(chǎn)品后面沒有光線的反射而感到困擾（比如你會(huì)拉一個(gè)box來做為地面一樣）3. 創(chuàng)建攝象機(jī)（Create a camera）現(xiàn)在讓我們?yōu)閳?chǎng)景打一個(gè)攝象機(jī)然后擺放到如下圖中的位置。將透視圖顯示為攝像機(jī)視圖，然后顯示安全框你可以清除的看到哪些區(qū)域會(huì)被渲染到。4. 設(shè)定材質(zhì)（Create materials）我們需要有3個(gè)材質(zhì)：1個(gè)近乎于全白，1個(gè)不銹鋼材質(zhì)，1個(gè)紅色塑料材質(zhì)，下圖是不銹鋼和紅色塑料材質(zhì)的設(shè)置參數(shù)（有關(guān)材質(zhì)方面的教程請(qǐng)參考VR材質(zhì)教程）將材質(zhì)分別附給3個(gè)球體，地面也用近乎于全白的那個(gè)材質(zhì)。5. 渲染參數(shù)（Te

3、st render settings）打開渲染面板將參數(shù)設(shè)置如下：輸出分辨率為480*360Global switches（全局開關(guān)）- Default lights（默認(rèn)燈光）：關(guān)閉Image sampler（圖像采樣）- Image sampler：Adaptive QMC- Antialising filter（抗鋸齒）：mitchell-netravaliIndirect illumination（間接照明）- Second bounces （二次反彈）：0.8Irradiance map（發(fā)光貼圖）- Current preset（當(dāng)前預(yù)置）：Low- Hsph subdivs （模

4、型細(xì)分）：20Environment（環(huán)境）- GI Environment(全局光環(huán)境)：純白- 反射/折射：純黑              倍增值：1.2渲染場(chǎng)景，你看到的圖像應(yīng)該和我的差不多6. 反射面/燈光（Reflection planes / lights）我們將用2個(gè)矩形的VR面光來照亮整個(gè)場(chǎng)景，從而代替了天光，這對(duì)于表現(xiàn)出漂亮的反射也很有幫助。拉出2個(gè)面光然后將他們擺放到和下圖中差不多的位置上左邊面光的尺寸是400*350，亮度值為3.5，右邊的尺寸

5、為360*500，亮度值是5.5。然后到VR渲染面板將天光的亮度值降到0.17. 渲染場(chǎng)景（Render what we have for now）如果你所有的燈光亮度值和我一樣的話那么你場(chǎng)景的亮度應(yīng)該和我的一樣。我將右邊燈光亮度設(shè)大點(diǎn)的目的是想讓陰影方向向一邊傾斜。如果你將它們值設(shè)的一樣大的話，那么圖像在燈光方面會(huì)顯得很單調(diào)，2個(gè)燈的差距越大，圖像的變化越有層次性。此圖中左邊燈光亮度3.5，右邊的5.5此圖中左邊燈光亮度2，右邊的7我們將以2/7這張圖的亮度設(shè)置來繼續(xù)下面的測(cè)試8. 噪點(diǎn)（Noise）你可能會(huì)很驚訝為什么上面的圖像渲出來會(huì)有那么多的噪點(diǎn)，而且時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)。因?yàn)閂R面光所照射出的

6、陰影有抖動(dòng)，而這些噪點(diǎn)正是由于面光的采樣過低而產(chǎn)生的。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在的圖像采樣使用的是Adaptive QMC這種模式，所以必須要用高采樣的面光才能將噪點(diǎn)消除?，F(xiàn)在讓我們將2個(gè)面光的采樣值都提高到30再渲染一下，你會(huì)得到下面這張圖的效果現(xiàn)在讓我們到VR渲染面板中將圖像采樣改為Adaptive subdivision這種模式，然后將其采樣值改成0/2在這種模式下你可以用低采樣的VR面光來達(dá)到和上圖相似的效果，所以現(xiàn)在讓我們?cè)賹⒚婀獾牟蓸又祵?0渲染看看，你會(huì)得到下圖中的效果9. 采樣方式的比較（Subdivision vs QMC）這2種模式的渲染時(shí)間相差不大，我們來看看它們的效果如何。一眼看上去

7、好像用subdivision這種模式的圖效果要好點(diǎn)（噪點(diǎn)更少些），但如果你仔細(xì)的觀察一下，它們的噪點(diǎn)是不一樣了，而不是少了。下面的這張圖是subdivision這種模式渲出來的，你仔細(xì)的觀察下陰影會(huì)發(fā)現(xiàn)在邊緣的地方就像氣泡一樣有大有小。下圖是用QMC采樣模式渲出來的，它的陰影看上去就很柔和，邊緣也不是很銳利。10. 減少噪點(diǎn)（Reduce the noise）下面我們將試著降低2種采樣方式所產(chǎn)生的噪點(diǎn)，看看它們?cè)谝蟾哔|(zhì)量的情況下究竟哪種方式渲染的速度更快。把圖像采樣設(shè)成subdivision這種模式，min/max=0/2，把2個(gè)面光的采樣值提高到30并渲染此時(shí)可以看到噪點(diǎn)已經(jīng)少了很多，如果

8、你將圖片放大到一定程度的話還是可以看到一些很小的噪點(diǎn)。再將圖像采樣改為QMC模式，將2個(gè)面光采樣值提高到36，在渲染面板中的QMC卷欄打開，將Noise threshold（噪波閥值）降低到0.002，這里的QMC采樣和Adaptive QMC圖像采樣息息相關(guān)。尤其以Noise threshold這個(gè)參數(shù)最為重要?。≦MC采樣控制著所有光照方式的質(zhì)量，簡(jiǎn)單的說所有的采樣都由QMC控制著，除了Lightcache的采樣），點(diǎn)擊渲染如果你將圖片也放大到一定程度的話，也能看到一些小斑點(diǎn)，但從清晰度和柔和度來說肯定要好過上面那種采樣方式。但在這里，Adaptive subdivision 從時(shí)間上贏過

9、了Adaptive QMC。當(dāng)你的場(chǎng)景里很多復(fù)雜的有模糊效果的材質(zhì)，很多的面光，置換貼圖等等的時(shí)候，Adaptive QMC的渲染時(shí)間就跟不上Adaptive subdivision了。通常當(dāng)你的場(chǎng)景里有很多的模糊特效時(shí)如景深，運(yùn)動(dòng)模糊時(shí)Adaptive QMC則是首選了。11. 存儲(chǔ)到發(fā)光貼圖（Store with irradiance map option）就像我說的，噪點(diǎn)的出現(xiàn)是因?yàn)殛幱暗亩秳?dòng)。從VR燈光照射出來的光線（對(duì)于3D燈光也是一樣）被叫做“直接”光源，這就意味著這種光不是GI光源（一次反彈和二次反彈那種）。當(dāng)這種光照射到物體上時(shí)，它只反彈回來一點(diǎn)點(diǎn)（這依賴于物體表面明暗的程度）

10、，這種反彈叫做一次反彈，它被計(jì)算到Irradiance map中（因?yàn)槲覀儗I的一次反彈計(jì)算方式設(shè)定的是Irradiance map方式）。但是VR的燈光中有一個(gè)Store with irradiance map選項(xiàng)，實(shí)際上它的意思就是將VR燈光視為GI的一次反彈燈光。從而代替了“直接”光源，勾選時(shí)VR燈光會(huì)投射出GI那樣的一次反彈光線，因此會(huì)被Irradiance map計(jì)算在內(nèi)。同時(shí)也意味著當(dāng)它照射到物體上時(shí)，反彈回來的光會(huì)被看作是GI光線的二次反彈從而被蒙特卡洛給計(jì)算出來。因此如果將Store with irradiance map勾選的話，場(chǎng)景里將會(huì)沒有“直接”光源，只有GI光源。這

11、同樣也意味著所有的陰影將由GI光線產(chǎn)生，這樣得出的結(jié)論就是產(chǎn)生的陰影將與VR燈光的采樣沒有任何關(guān)系，但陰影的效果將由GI參數(shù)來決定，所以這個(gè)選項(xiàng)命名為Store with irradiance map。這很重要，因?yàn)檫@個(gè)選項(xiàng)被勾選后VR燈光的采樣將起不到任何作用。（注意這個(gè)選項(xiàng)只會(huì)在GI的一次反彈為Irradiance map時(shí)才會(huì)有效，如果你將一次反彈和二次反彈都設(shè)為蒙特卡洛計(jì)算方式時(shí)再勾選Store with irradiance map此選項(xiàng)時(shí)，VR燈光將不會(huì)產(chǎn)生任何的光線?。榱苏f明該選項(xiàng)的作用，打開渲染面板中的Global switches卷欄勾選Show GI only（只顯示GI

12、光線），用這個(gè)選項(xiàng)渲出來的圖只有GI光。第一張圖沒有勾選Store with irradiance map，即VR燈光作為“direct light（直接光源）”第二張圖勾選Store with irradiance map，即VR燈光作為“first bounce（一次反彈光線）”現(xiàn)在你清楚的看到在第一個(gè)例子里，由于GI光線不足整個(gè)場(chǎng)景變黑了。而在第二個(gè)例子中由于GI光線有了VR燈光的加入整個(gè)場(chǎng)景變的正常了。這些步驟非常的重要！你必須得清楚的知道Store with irradiance map勾與不勾和直接光源與一次反彈和二次反彈之間的不同！這個(gè)選項(xiàng)的不足之處就是場(chǎng)景中一次反彈的光源加強(qiáng)了

13、許多，但更糟糕的是二次反彈也增強(qiáng)了。因?yàn)槎畏磸椀募訌?qiáng)對(duì)陰影細(xì)節(jié)方面的表現(xiàn)非常不利。這會(huì)使你不得不依賴于IR map（Irradiance map一次反彈）和QMC GI（Quasi-Monte-Carlo二次反彈）來表現(xiàn)出漂亮的陰影。在為產(chǎn)品渲染的過程中這不是什么大問題，因?yàn)椴粫?huì)有太多的二次反彈光線從別的地方射過來。例如當(dāng)光照射到球體上時(shí)（=1次反彈），這時(shí)光會(huì)反彈（=2次反彈）回天空中去，所以在渲染中二次反彈不會(huì)有什么大礙，只是在地面與球體之間相接觸的那一小塊地方會(huì)有所影響。這只會(huì)在地面與球體和球體與球體之間存在一些二次反彈。只是二次反彈在對(duì)燈光產(chǎn)生的陰影方面影響不是很大罷了。但這種情況在

14、做室內(nèi)渲染的時(shí)候問題可就多了，因?yàn)槎畏磸棽粫?huì)回到天空中去而可能會(huì)被反彈到天花板或是墻上。然后再接著朝別的方向不停的反彈。所以在這種場(chǎng)景中，二次反彈對(duì)最后的燈光效果以及陰影效果的影響就大多了。這種情況下，減少GI光源的數(shù)量是個(gè)不錯(cuò)的方法，可以用“直接”光源代替GI光源（將Store with irradiance map關(guān)閉）。讓我們來想想看，用可以將整個(gè)場(chǎng)景都照亮的直接光源來代替GI光源（品質(zhì)上肯定很好，因?yàn)槭侵苯庸庠?，陰影什么的都很真?shí)），然后才是一次反彈光線和二次反彈光線。我將會(huì)在室內(nèi)布光教程中介紹這些。總而言之，在做產(chǎn)品渲染的時(shí)候你可以使用Store with irradiance map這個(gè)選項(xiàng)，因?yàn)椴粫?huì)有太多的二次反彈光線。你需要做的是對(duì)IR map參數(shù)的改進(jìn)。結(jié)果就是在計(jì)算GI光子的時(shí)候需要的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一點(diǎn)，但在后面的渲染中速度會(huì)變的非常的快，因?yàn)闆]有什么復(fù)雜的陰影需要計(jì)算。這樣總共的渲染時(shí)間（計(jì)算GI光子+最后出圖）會(huì)比你使用真實(shí)的陰影抖動(dòng)（這里計(jì)算GI光子時(shí)會(huì)快點(diǎn)，但出圖時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)）要快很多。下面這張圖使用的是下面的參數(shù)渲染的- 圖像采樣：Adaptive QMC    min/max=1/4- QMC采樣：Noise