VR灯光材质渲染知识2.docx
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VR灯光材质渲染知识2
阳光与天光主要关注其强度/颜色/影子是否达到要求.
天光:
当太阳射入地球时,遇到大气分子和其他微粒会繁盛散射现象,虽然大气分子和这些微粒本身不会发光,但由于散射了太阳光,每一个分子和微粒都变成了能散射光的光源,向四面八方散射,而散射入地球的光即是我们所看到的天光。
首先太阳光分为：
红、橙、黄、绿、青、蓝、紫；其中紫、蓝、青的波长短，最容易被大气分子和微粒散射，而波长较长的红、橙、黄的光波的穿透力最强，不容易发生散射，能透过大气层而保持原来的方向传播。
这样光波的分离作用就此发生。
由于高空的散射光以紫、蓝、青为主，所以人们看到的天光会偏蓝色。
而当云层很厚时，波长较短的冷色光几乎被闪射完了，只剩下了暖光，这就是为什么傍晚时分的天空是红色的原因。
阳光：
阳光透过大气分子保持原来的方向不变，这就是人们所看到的天光。
阳光一天的变化规律：
早晨：
太阳光与地平线的夹角在约0-15度的范围内，此阶段由于太阳要穿过很厚的大气层，冷色光背散射尽了，只剩下投射能力强的暖色光，所以早晨的阳光是泛黄色的（色温在2000-3500k之间），此时的阳光照度低，呈橙黄色的，产生的影子比较淡；
上午时分：
从15-60的范围内，阳光穿过的大气层变薄，背闪射的程度小了，各种光线重叠混合，颜色逐渐由橙黄变为耀眼的白色（色温在3500-5600），此阶段：
照度比较高，光线充足，影子由淡变到清晰。
此时的阳光能够较好的表现物体的立体感和质感。
正午时分：
阳光与地平线的夹角在60-90度之间，此时光线最强，颜色基本为白色（色温在5600-6000），这阶段照度很高，光线太强烈，明暗反差过大，所以此时不易表现物体的立体感和质感。
（所以在摄影时或做室内效果图时，没必要做此阶段的效果）
下午时分：
阳光与地平线夹角在60-15度，与上午最大的区别在于：
此时的阳光要比上午的强，天空的颜色开始由蓝色向橙黄转变。
傍晚时分：
夹角在15-0度之间，阳光又要穿过很厚的大气层，冷色光背散射尽，此时太阳也是红色泛黄的，此时物体的向阳面照度比较低，背面偏暗，影子长而虚。
VR中天光的做法：
1、VR环境光；2、VR面光3、Vr半球灯
VR环境光模拟天光的特点：
优点：
设置简单、渲染时间快，
缺点：
设置难度大，对于初学者而言，vr的颜色、强度不易控制、难以取得满意的颜色效果，而且难得到良好的阴影。
设置方法：
1、首先打开VR环境光（在VR渲染面板），勾选“on”，颜色调节：
色调在150-165之间，饱和度在400-100之间，亮度为255，（参考天光设置色调：
160，饱和度54，亮度255）倍增器值设置到5
2、首先打开VR环境光（在VR渲染面板），勾选“on”，在后面的贴图处“none“单机，选择为VRshy（VR天光），然后将其拖动到一个空白材质球上，拖动松手后，会出现一个询问框，选择instance的方式才有意义，单机ok，即可将VR天空贴图放到材质编辑器中设置相关参数。
在其参数卷展览中，勾选“manualsunnode“（手动控制）的复选框才能调节参数；
Sunintensitymultiplier阳光亮度倍增：
调节vr天光贴图的亮度，从0.1开始调；
Sunturbidity太阳浑浊度：
用来模拟大气层中的大气分子和微粒，该值越大，微粒越多，天光越偏暖，将该值改为5；sunozone阳光臭氧：
模拟大气层中的臭氧，越稀薄，到达地面的光能越多，光的漫反射效越强，该值为1时，颜色偏蓝或白色（色温高），阳光接近正午，该值为0时，颜色偏黄（色温低）接近早晨或傍晚，设置天光，将至接近1，设置日光，将值接近0；
VR面光模拟天光：
首先启用VR环境光，颜色和倍增值都可以保持默认，然后在窗口和门口等处打上VR面光VRlight。
设置其颜色（色调160，饱和度64，亮度255），倍增值借鉴上面的参数可以直接从5开始调节。
用VR面光来模拟天光，是通过倍增来控制亮度，通过颜色块来调节颜色的。
VR半球灯：
在VRlight的参数卷专栏的type类型中，将面光改为半球灯（或穹顶灯），将其高度提高到20000MM，调节颜色块为色调160，饱和度64，亮度255，倍增值分别调为（5、8、12）来效果来决定使用哪个倍增值。
Vr半球灯也是通过颜色块来调节天光颜色，通过倍增来实现亮度的调节。
其好处是：
不管有多少个窗户、门洞，一个半球灯就能照亮场景，从而节省很多渲染时间。
但其杂点较多，不过可以将细分值设置的相对高点（这个要注意）。
当在窗户多时，可以考虑使用这种方法。
VR日光
白天的阳光是由天光和日光共同影响的。
1、太阳光可以考虑使用VRsun，天光从上面任选其一（其中由于VR天光颜色难以控制，这里不适用）；
在左视图或前视图（根据情况而定），用适当的角度拖拉建立VRsun，释放鼠标后，会弹出一个对话框，询问是否添加天光贴图，由于VR天光的颜色难以控制，这里不适用，选择否，在各个视图交接太阳光的位置和角度。
将强度倍增为0.01，强度倍增值用来控制阳光的亮度，在角度和浑浊度不变的情况下，值越大，阳光越强烈，值越小，阳光越弱，一般可以先从0.01调起。
这里将倍增值设置为0.05，臭氧设置为1，接近正午的阳光即可，然后再设置天光。
只有日光和天光配合，才能体现真实的效果。
Sizemultiplier大小倍增：
控制VRsun的尺寸大小，改变该值，既会影响阳光的外观尺寸大小，更重要的是影响阳光阴影投射的效果，数值越大，阳光的尺寸越大，影子越柔和，数值越小，阳光尺寸越小，影子越清晰。
在一般情况下，上午阳光的效果可以设置在2-4之间，傍晚的效果可以设置到5-8之间。
阴影细分：
控制VRsunde阴影质量，在测试时，保持默认的值3即可，出图时可以根据需要增加到8-15。
阴影偏移：
Photonemitradius光子发射半径：
当选用光子贴图的GI引擎，或者打开了焦散计算时，由该值控制光子发射的范围；一般不用。
用VR面光模拟太阳光
用targetdirect目标平行光模拟太阳光：
其相比VRsun，操作简单，可直观的控制颜色、强度、阴影，而VRsun的颜色、强度和阴影都会受到高度的影响，无法完全通过参数来控制。
其设置参数为：
启用VR阴影。
倍增值从1开始试，颜色根据时间而定。
灯具根据其发光特点可以把灯光基本类型分为：
点光、线光、面光；
点光：
分为自由点光源和目标点光源，
自由点光源是向360度方向发射光线，该类型的光线较柔和，影子比较虚。
生活中属于自由点光源的灯具有台灯，落地灯、某些吊灯。
；
目标点光源指向某个方向发射光线。
受到遮挡物的遮挡，使光线发生改变，从而呈现出较强的方向型。
该类光线较强，影子清晰。
生活中属于这一类的有射灯、筒灯、某些吊灯手电筒、汽车灯、某些路灯、摄影用的泛光灯等。
线光：
由一个线状光源向360度方向发射光线，该类光线比较柔和，影子比较虚。
生活中属于该类的有日光灯管、灯带等；
面光：
由一个矩形或圆形发散光线，该类光线柔和，影子较虚。
如电视屏幕，计算机屏幕、吸顶灯和灯盘等。
VR灯光系统：
常规参数：
Type：
类型，有plane（面光）、dome（半球光）和sphere（球形光）等类型；
强度区域：
设置灯光的亮度和颜色；
大小：
设置面光的长宽、半球光、球光的半径等。
Units亮度的单位：
默认的单位是image（图像）下拉中有物理的灯光单位，如果用户使用的是VR物理相机，这里应该选择是基于物理的亮度单位，以获得理想的光照效果。
选项区域：
castshadow产生阴影，勾选该选项表示灯光照射到物体时会产生阴影，不勾选表示只照射到物体，但不产生阴影。
Doublesided双面：
勾选时，面光的正反两侧都会发光，根据需要使用，该选项对于半球光和球光没有用处。
不可见：
invisible选择灯光的可见与否，如，当用VR面光在窗口时设置为隐藏，就不会遮挡太阳光照射到室内，否者会遮挡太阳光。
而且可以看到外面的景色。
Ignorelightnormals忽略灯光法线，勾选后灯光会忽略法线方向像一盏泛光灯一样向四周扩散；取消勾选后，可以将灯光的扩散情况看做是一个完全的平行光-，即平行照向前方无扩散。
注意：
窗口的VR面光不能勾选此选项，否则窗口处很容易曝光。
NOdecay不衰减：
控制灯光是否衰减。
Skylightportal天光入口：
勾选此选项后，环境光会从该面灯的位置进入，该灯的颜色和强度参数不再启用，必须通过调节VR环境光的倍增和颜色来控制。
没必要勾选此选项，因为环境光的设置在这里也可以完成。
Storewithirradiancemap保存到发光贴图：
如果GI使用了发光贴图，则该选项可以控制是否把灯光的计算结果存储到发光贴图中，勾选此选项，发光贴图的计算速度稍慢，但最后出图的时间变快，而且灯光杂点较少，缺点是光影的效果稍微差点。
Affectdiffuse影响漫射：
取消后，场景会一片漆黑，所以要保留默认的勾选状态；
Affectspecular影响高光：
控制灯光是否影响具有高光形态的材质，使其产生高光效果，取消该选项后，有高光属性的物体将不会产生高光。
该选项应该一直保持默认勾选。
Affectreflections影响反射：
勾选后具有反射属性的材质会把灯光的发光面反射出来，除非用户做产品特效，如果是做一般的室内效果图，够应该取消该选项。
Sampling采样：
Subdivs采样值，控制灯光的光影质量，数值越低会产生杂点，，但渲染时间会快，数值高可以减少杂点，取得良好效果，但渲染时间会增加；为了节省时间，在测试时可以保留默认值不变，在正式出图时，再根据情况增加该值，其常用范围在8-30之间，另外注意：
如果是VR面光和球光值可以设置的小一点（8-20），如果是VR半球灯，该值设置的大一点（20以上），才能消除杂点。
这是因为半球灯易产生杂点。
Shadowbias阴影偏移：
该值控制阴影靠近或脱离物体边缘。
保持该值可以取得很好的效果。
保持默认即可；
Cutoff截止：
这个选项就是给灯光指定一个阀限，低于这个值将不被计算，该值设置越小，灯光的阴影范围计算越精确，渲染时间会增加，反之，值越大，灯光的阴影和发散范围的计算会不够精确。
一般不做改动。
VRlight在实际工作中常用到，灯光颜色、排除功能、选项、细分值等设置。
VRIESVR的广度学灯光：
用来模拟筒灯和射灯；
白天自然光比较强，主要通过洞口进入，白天室内的人工光源要比自然光若的多；
晚上自然光很弱，天光颜色呈深蓝色，亮度要下降，蓝色色调要加深。
灯光应该要有强有弱，有明有暗，切忌满堂亮，灯光的功能不仅是照亮场景，更重要的功能应该是通过灯光突出主题，展现空间层次感。
如果一样亮，就缺乏层次感，显得单调；
灯光的冷暖对比是映照室内气氛的重要手段
灯光的补光思路：
先主要，后次要，先整体，后局部；先窗口，再室内；
天光日光室内重要光源修饰光（补光）
渲染设置：
VR图像采样器：
VRimagesampler：
VR渲染使用的是数字图像的成像原理（所以会有像素），VR渲染器是通过图像采样器（抗锯齿）的卷专栏来控制；它决定了VR以何种功能进行采样并产生最终图像。
VR提供了三种图像采样器：
fixed固定比例采样器；adaptiveDMC自适应DMC采样器（自适应能卡特罗）；adaptivesubdivision自适应细分采样器；
固定比例采样器：
保持默认值时，渲染时间非常快，适合于测试场景中；当采样值提高到3-6之间时，可以取得很好的效果，但由于其没有自适应的功能，渲染速度不如其他两个；
adaptiveDMC自适应DMC采样器：
该采样器的自适应是因为它能根据场景物体的分布、材质的贴图纹理效果、各种模糊特效（模糊折射、模糊反射、模糊景深）来分析哪里需要更多的采样进行细节处理，哪里不需要过多的采样而进行非细节采样处理；
最小细分：
定义每一像素使用样本的最小数量；一般情况下，该值设置不要超过1，因为图像的非细节处不需要进行更多的采样就可以得到很好的效果。
最大细分：
定义每一像素所使用样本的最大数量；该值控制细节处的采样质量，较大的值意味着对图像细节处的采样精度更高，某一区域的像素会很多，物体的边缘会更圆滑，效果会更好。
如果想得到高质量的图像，可以根据像素尺寸的大小，将最大细分值设置为3-6，可得到很好的效果；
adaptivesubdivision自适应细分采样器：
几种采样器的选择：
固定采样一般用在测试中；
在出效果图时，如果场景具有大量曲面物体、较多模糊特效、较多的纹理贴图、或者使用了VR动态物体，使用自适应DMC采样器。
而在较少模糊特效、较少纹理贴图的场景中，是首选采样器。
在室内效果图时，场景中一般会有很多的反射/折射特效、纹理贴图，所以在出图时，建议使用自适应DMC采样器。
，此外三种采样器的参数设置都和出图的像素尺寸有密切关系，相同的参数，出图尺寸越大，渲染出来的图像的质量越高；出图尺寸越小，渲染出来的图像质量越低；所以在出图时，在增加出图尺寸时，可以适当降低最大采样值的参数，质量既可以得到保证，又可以提高渲染时间。
抗锯齿过滤器：
抗锯齿过滤器是配合图像采样器使用的，选择不同的抗锯齿过滤器可以使渲染出来的图像变得更模糊或更清晰。
能让图像更清晰的抗锯齿类型有很多，这里推荐使用：
catmulltom类型，使用它渲染时间少，可以得到较为清晰的效果。
该抗锯齿过滤器没有参数；
另外可以使用mitchellNetravali类型；
Blur使模糊ring环
使用该过滤器可以得到更更清晰的图像效果，但更耗时间。
VR环境卷展览这里不做介绍。
Colormapping颜色映射：
是将画面颜色套用到渲染图像上的转换机制，其影响的是画面的色彩，是决定画面色彩效果和灯光再现形态的重要因素。
线性倍增：
根据物体的亮度因素产生图像颜色，其优点是图像的颜色和饱和度非常好，图像的通透感较好。
缺点是在较强灯光附近的物体多半会因为曝光过度而变成全白的情况，容易曝光。
Exponential指数：
该类型以色彩饱和度来避免曝光的情形，但是物体的颜色会因此而被刷淡。
优点是不易曝光，缺点是图像的颜色饱和度较暗淡。
HSVexponentialHSV指数：
与指数很类似，但是可以维持颜色的色彩饱和度。
Reinhard：
是一个混合了指数和线性特征的色彩映射。
在出图时：
一般建议使用reinhard类型，其参数burnvalue加深值可以控制它的取向程度，该值设置为1，图像效果完全同于线性映射；设置为0，图像效果同于指数映射；值为0.5，表示图像效果处于两者之间。
在使用它时，可以先将该参数值设置为0.6，即偏向于线性映射效果，然后根据场景的补光情况适当微调该值。
曝光就下调该值，没有曝光可以适当增加该值。
VRGI卷展览：
间接照明，也成为全局光照，勾选“ON”启用间接照明，
间接照明被分为初级反弹和次级反弹。
初次反弹是指从灯具发射出来的光线照射到物体表面，背物体反弹给其他物体；
次级反弹初次反弹后的所有反弹，即2此反弹、3此反弹……N此反弹。
初次反弹的倍增应该保持为1，次级反弹的参数值可以在0.7-0.95之间
在VR渲染中，计算场景的GI照明有4种引擎：
分别为：
irradiancemap发光贴图、
Photomap光子贴图、bruteforce强力照明、lightcache灯光缓存；
国内外常用的渲染引擎组合方式有：
灯光缓存+强力照明：
该组合多用于室外建筑渲染和产品渲染；
强力照明+灯光缓存：
该组合可以取得最好的计算质量，国外不少表现师使用这个组合，如何顾客要求渲染一个非常高质量的效果图，而又有充分的时间，可以考虑使用这个组合。
发光贴图+灯光缓存：
国内使用最普及的组合。
发光贴图：
值计算场景中某些特定区域的间接照明，并对剩余的区域进行插值计算。
它是自适应的，根据给定的最小采样和最大采样等的参数对场景中的物体的边界、物体交叉的部分和阴影等重要的区域进行高精度全局照明计算，在大量平坦的区域进行低精度的GI照明计算。
（在最终渲染图像质量相同的情况下，运行速度比其他引擎快，而且渲染出来的噪波较少。
而且可以保存）
影响发光贴图的主要参数在基本参数区：
最小比率：
控制场景中整体的采样精度，包括平坦处和细节处的最小采样值。
最大比率：
控制场景中细节处的采样精度，加大该值可以使场景中的细节处（曲面、物体对接处、光影变化处）得到更多的采样。
想要得到高质量的效果图，主要通过控制该值来实现。
最大值与最小值的搭配又：
min-3、max0;min-3max-1;min-4,max-1;min-4,max0;
其中，min-3，max0的质量最好，但耗时最多；
注意：
图像的质量受以上参数的影响，但在参数不变的情况下，把图像渲染尺寸加大或将system卷展览中的bucketsize减小（默认的固定为64*64）都可以提高图像的质量。
对于640*480的图像min-3max0就可得到一个高质量的效果；
对于1280*960的图像min-4max-1的设置就可以了
对于2560*1920的图像min-5max-2就可以了。
发光贴图的minmax决定可计算精度的范围，而Clrthresh颜色阈（yu）值、normrthersh标准阈值、distthresh间距阈值三个参数分别从不同的方面对GI计算精度进行控制。
Clrthresh颜色阈（yu）值：
主要控制场景中光影变化区域的敏感程度，值设置的越小，在光影变化区域（如灯光阴影、被挡的物体暗处）的采样越多，想得到更好的光影变化细节，可以将该值减小，控制范围可以设置在：
0.2-0.3之间。
normrthersh标准阈值：
主要控制曲面（弧面）、多拐角面的敏感程度，该值越小，在曲面处采样越多（如家具的曲面、弧面、凹凸面），0.1是一个常用的高质量参数。
distthresh间距阈值：
主要控制面与面相交处的敏感程度（如墙角），该值越大，采样就越多；对于一个更高质量的图像，间距法线可以设置在0.2-0.5之间。
这三个参数更能体现发光贴图的自适应性。
HSphsubdivs半球细分：
决定GI的品质，较小的值渲染速度快，但可能出现黑斑。
一般测试时，会设置为20，出图时改为50；
Interpsamples插值采样：
该值用于插值计算GI样本的数量，较大的值会取得光滑的效果，但过大会模糊GI的细节；较小的值会得到锐利的细节，但可能会产生黑斑。
，如果画面没有黑斑，该值不要超过20.
发光贴图的文件保存的方法：
渲染后自动保存的方法：
其保存起来的文件即光子文件，以*.vrmap的形式储存，它不是图像，而是一种数据结构，是三维的点阵信息，描述了场景中的光照信息。
在保存了光子文件后，处理插值采样的参数可以调外，像minmax颜色阀值、标准阀值、间距阀值都无法修改，
此外，模型的位置不能动，也不能增加和隐藏模型，
摄影机的位置不能动，
灯光的颜色和强度不能更改，
可以改变材质的颜色，更改贴图，更改反射效果，但不能改变折射效果
所以，在测试场景中、在没有建模好前、在没有布置好场景灯光、没有布置好材质前，都不要保存发光贴图，那样容易出错。
只有在一切都设置好，材质和灯光等都设置好后，在出图时，才可以保存发光贴图的光子文件。
这时候保存文件还有用吗?
有的,在室内效果表现中，经常需要渲染另一张不同分辨率或不同尺寸的效果图，这时可以调出保存的光子文件，就可以渲染同一张不同分辨率的图，在计算发光贴图时，图的尺寸越大，GI计算精度越高，最终出图的效果就越好，VR官方的比列是1:
4，即400*300计算出来的发光贴图，在调用光子文件时，最终出图的尺寸不能超过1600*1200，否则质量会变差，但在实际工作中，由于赶图的需要，可以用400*300的图保存的光子文件来渲染出2000的图。
灯光缓存:
Subdivs细分：
该值确定有多少条来自摄影机的路径给追踪，它控制灯光缓存的整体计算质量，数值越大，GI计算越精确，画面越干净。
细分值设置在800-1200就可得到较为不错的效果；当细分值设置在1500-2000之间，会取得一个非常高质量的效果。
Samplesize样本尺寸：
决定灯光缓存中样本的间距，值越小，间距越小，将取得清晰准确的GI细节。
但过小会才、导致噪波的产生。
这里建议范围在0.008-0.01
以上两个值在灯光缓存中是其核心的参数，在调试和出图时都必要改的。
注意：
灯光缓存不能很好的支持凹凸贴图，如果材质颜色设置为255，某些时候会出错。
Storedirectlight存储光照信息：
该选项对于有许多灯光、使用发光贴图或直接计算GI方法作为初级反弹的场景特别有用。
勾选后，灯光缓存将在计算过程中把场景中的光照信息存储到灯光贴图中。
在渲染图像时不需要对每一个灯光进行采样，可以节省时间，但请注意，如果要保持更准确的阴影细节，不要勾选它。
DMCsamplerDMC采样：
DMC采样卷展览是VR全局质量的控制核心，所有的采样计算都和这里的参数有关，包括：
图像采样、抗锯齿、GI采样、景深、灯光的面积阴影采样、模糊反射/折射细分、运动模糊等，DMC采样一般确定获得多少样本，并确定多少样本被追踪。
Adaptivesampler适应数量：
控制各种采样数量达到何种程度停止计算；
值为1，意味着样本完全自适应；值为0，意味着关闭自适应；意思是：
值为1时，VR将在最短的时间内判断样本的计算，这样渲染时间是最短的，但计算的精度却不够好。
值为0，vr将会按照用户预先设置的各种样本量来计算，这样计算时间很慢，但更精确，更可靠。
测试时：
可以设置在0.85-1之间；
在渲染高质量的效果图时，可以根据计算机的配置和时间情况把该值控制在0.5-0.85之间；记住：
该值对时间的影响很大。
最小样本数：
minsample：
该值确定VR在最终计算时获得的最少的样本数，较高的值将会渲染更慢，但会使计算更可靠；
测试时：
可以保持默认值：
8。
在渲染高质量图时，可以根据情况将该值设置在8-32之间。
该值的设置是以图像采样、抗锯齿、GI采样、景深、灯光的面积阴影采样、模糊反射/折射细分、运动模糊等参数的设置为基础的，如果这些参数设置的过低，单纯提高该值，是没有明显的效果的。
Noisethreshold噪波极限值：
控制VR对某种模糊效果的判断能力，较小的值意味着有较少的噪波、使用更多的样本和更好的图像品质。
测试时：
保持默认值为0.01即可；
如果想取得更好的计算效果，应该把该值设置在0.005-0.001之间。
对时间影响也很大。
Globalsubdiv是multiplier:
全局细分倍增：
在渲染过程中，改变该选项会同时改掉GI采样、图像采样、抗锯齿、模糊反射/折射的值，一般情况下不该它，否则会浪费很多不必要的时间。
Timeindependent:
时间独立，该选项只对动画起作用，如果是静帧渲染，保持默认勾选即可，如果是动画渲染，则取消勾选。
在实际工作中，当计算高质量的GI采样时，应该先设置好DMC采样卷展览的参数。
影响画面亮度的要素：
VR中影响画面亮度的因素有：
环境光、场景灯光、colormapping色彩映射类型及相关参数、GI的初级反弹和次级反弹倍增值。
白墙效果的实现：
1、场景灯光颜色的搭配；
2、白墙本身的材质设置；
3、“色溢”问题的解决；
白墙漫反射：
255，反射0.35，高光0.35，取消跟
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