VR标准产品布光教程——图像采样模式及灯光

1、VR标准产品布光教程译：zslztxwd       在看这篇教程之前请确定你已经对VR的渲染参数和材质参数都有了一定的了解。（原文链接）我们将按照一般的步骤来设定一个产品的标准灯光布置，即先建立场景模型，环境，布置灯光和设置渲染参数。原作者使用的VR版本为1.47.03、1. 建立测试场景（Build a testscene）拉出3个半径为35mm的球体按下图中的位置摆放这里我想做出一个从摄像机角度看上去无限大的地面，这个可以有很多种做法。我的做法是先拉出一个圆柱体，用bend命令将它的局部抬高然后再加个meshsmooth将其细化

2、了一下（参数见下图）。这样做的好处是使整个地面在任何方向上都非常平滑，让你不会对产品后面没有光线的反射而感到困扰（比如你会拉一个box来做为地面一样）3. 创建摄象机（Create a camera）现在让我们为场景打一个摄象机然后摆放到如下图中的位置。将透视图显示为摄像机视图，然后显示安全框你可以清除的看到哪些区域会被渲染到。4. 设定材质（Create materials）我们需要有3个材质：1个近乎于全白，1个不锈钢材质，1个红色塑料材质，下图是不锈钢和红色塑料材质的设置参数（有关材质方面的教程请参考VR材质教程）将材质分别附给3个球体，地面也用近乎于全白的那个材质。5. 渲染参数（Te

3、st render settings）打开渲染面板将参数设置如下：输出分辨率为480*360Global switches（全局开关）- Default lights（默认灯光）：关闭Image sampler（图像采样）- Image sampler：Adaptive QMC- Antialising filter（抗锯齿）：mitchell-netravaliIndirect illumination（间接照明）- Second bounces （二次反弹）：0.8Irradiance map（发光贴图）- Current preset（当前预置）：Low- Hsph subdivs （模

4、型细分）：20Environment（环境）- GI Environment(全局光环境)：纯白- 反射/折射：纯黑              倍增值：1.2渲染场景，你看到的图像应该和我的差不多6. 反射面/灯光（Reflection planes / lights）我们将用2个矩形的VR面光来照亮整个场景，从而代替了天光，这对于表现出漂亮的反射也很有帮助。拉出2个面光然后将他们摆放到和下图中差不多的位置上左边面光的尺寸是400*350，亮度值为3.5，右边的尺寸

5、为360*500，亮度值是5.5。然后到VR渲染面板将天光的亮度值降到0.17. 渲染场景（Render what we have for now）如果你所有的灯光亮度值和我一样的话那么你场景的亮度应该和我的一样。我将右边灯光亮度设大点的目的是想让阴影方向向一边倾斜。如果你将它们值设的一样大的话，那么图像在灯光方面会显得很单调，2个灯的差距越大，图像的变化越有层次性。此图中左边灯光亮度3.5，右边的5.5此图中左边灯光亮度2，右边的7我们将以2/7这张图的亮度设置来继续下面的测试8. 噪点（Noise）你可能会很惊讶为什么上面的图像渲出来会有那么多的噪点，而且时间有点长。因为VR面光所照射出的

6、阴影有抖动，而这些噪点正是由于面光的采样过低而产生的。因为我们现在的图像采样使用的是Adaptive QMC这种模式，所以必须要用高采样的面光才能将噪点消除。现在让我们将2个面光的采样值都提高到30再渲染一下，你会得到下面这张图的效果现在让我们到VR渲染面板中将图像采样改为Adaptive subdivision这种模式，然后将其采样值改成0/2在这种模式下你可以用低采样的VR面光来达到和上图相似的效果，所以现在让我们再将面光的采样值将10渲染看看，你会得到下图中的效果9. 采样方式的比较（Subdivision vs QMC）这2种模式的渲染时间相差不大，我们来看看它们的效果如何。一眼看上去

7、好像用subdivision这种模式的图效果要好点（噪点更少些），但如果你仔细的观察一下，它们的噪点是不一样了，而不是少了。下面的这张图是subdivision这种模式渲出来的，你仔细的观察下阴影会发现在边缘的地方就像气泡一样有大有小。下图是用QMC采样模式渲出来的，它的阴影看上去就很柔和，边缘也不是很锐利。10. 减少噪点（Reduce the noise）下面我们将试着降低2种采样方式所产生的噪点，看看它们在要求高质量的情况下究竟哪种方式渲染的速度更快。把图像采样设成subdivision这种模式，min/max=0/2，把2个面光的采样值提高到30并渲染此时可以看到噪点已经少了很多，如果

8、你将图片放大到一定程度的话还是可以看到一些很小的噪点。再将图像采样改为QMC模式，将2个面光采样值提高到36，在渲染面板中的QMC卷栏打开，将Noise threshold（噪波阀值）降低到0.002，这里的QMC采样和Adaptive QMC图像采样息息相关。尤其以Noise threshold这个参数最为重要！（QMC采样控制着所有光照方式的质量，简单的说所有的采样都由QMC控制着，除了Lightcache的采样），点击渲染如果你将图片也放大到一定程度的话，也能看到一些小斑点，但从清晰度和柔和度来说肯定要好过上面那种采样方式。但在这里，Adaptive subdivision 从时间上赢过

9、了Adaptive QMC。当你的场景里很多复杂的有模糊效果的材质，很多的面光，置换贴图等等的时候，Adaptive QMC的渲染时间就跟不上Adaptive subdivision了。通常当你的场景里有很多的模糊特效时如景深，运动模糊时Adaptive QMC则是首选了。11. 存储到发光贴图（Store with irradiance map option）就像我说的，噪点的出现是因为阴影的抖动。从VR灯光照射出来的光线（对于3D灯光也是一样）被叫做“直接”光源，这就意味着这种光不是GI光源（一次反弹和二次反弹那种）。当这种光照射到物体上时，它只反弹回来一点点（这依赖于物体表面明暗的程度）

10、，这种反弹叫做一次反弹，它被计算到Irradiance map中（因为我们将GI的一次反弹计算方式设定的是Irradiance map方式）。但是VR的灯光中有一个Store with irradiance map选项，实际上它的意思就是将VR灯光视为GI的一次反弹灯光。从而代替了“直接”光源，勾选时VR灯光会投射出GI那样的一次反弹光线，因此会被Irradiance map计算在内。同时也意味着当它照射到物体上时，反弹回来的光会被看作是GI光线的二次反弹从而被蒙特卡洛给计算出来。因此如果将Store with irradiance map勾选的话，场景里将会没有“直接”光源，只有GI光源。这

11、同样也意味着所有的阴影将由GI光线产生，这样得出的结论就是产生的阴影将与VR灯光的采样没有任何关系，但阴影的效果将由GI参数来决定，所以这个选项命名为Store with irradiance map。这很重要，因为这个选项被勾选后VR灯光的采样将起不到任何作用。（注意这个选项只会在GI的一次反弹为Irradiance map时才会有效，如果你将一次反弹和二次反弹都设为蒙特卡洛计算方式时再勾选Store with irradiance map此选项时，VR灯光将不会产生任何的光线！）为了说明该选项的作用，打开渲染面板中的Global switches卷栏勾选Show GI only（只显示GI

12、光线），用这个选项渲出来的图只有GI光。第一张图没有勾选Store with irradiance map，即VR灯光作为“direct light（直接光源）”第二张图勾选Store with irradiance map，即VR灯光作为“first bounce（一次反弹光线）”现在你清楚的看到在第一个例子里，由于GI光线不足整个场景变黑了。而在第二个例子中由于GI光线有了VR灯光的加入整个场景变的正常了。这些步骤非常的重要！你必须得清楚的知道Store with irradiance map勾与不勾和直接光源与一次反弹和二次反弹之间的不同！这个选项的不足之处就是场景中一次反弹的光源加强了

13、许多，但更糟糕的是二次反弹也增强了。因为二次反弹的加强对阴影细节方面的表现非常不利。这会使你不得不依赖于IR map（Irradiance map一次反弹）和QMC GI（Quasi-Monte-Carlo二次反弹）来表现出漂亮的阴影。在为产品渲染的过程中这不是什么大问题，因为不会有太多的二次反弹光线从别的地方射过来。例如当光照射到球体上时（=1次反弹），这时光会反弹（=2次反弹）回天空中去，所以在渲染中二次反弹不会有什么大碍，只是在地面与球体之间相接触的那一小块地方会有所影响。这只会在地面与球体和球体与球体之间存在一些二次反弹。只是二次反弹在对灯光产生的阴影方面影响不是很大罢了。但这种情况在

14、做室内渲染的时候问题可就多了，因为二次反弹不会回到天空中去而可能会被反弹到天花板或是墙上。然后再接着朝别的方向不停的反弹。所以在这种场景中，二次反弹对最后的灯光效果以及阴影效果的影响就大多了。这种情况下，减少GI光源的数量是个不错的方法，可以用“直接”光源代替GI光源（将Store with irradiance map关闭）。让我们来想想看，用可以将整个场景都照亮的直接光源来代替GI光源（品质上肯定很好，因为是直接光源，阴影什么的都很真实），然后才是一次反弹光线和二次反弹光线。我将会在室内布光教程中介绍这些。总而言之，在做产品渲染的时候你可以使用Store with irradiance map这个选项，因为不会有太多的二次反弹光线。你需要做的是对IR map参数的改进。结果就是在计算GI光子的时候需要的时间会长一点，但在后面的渲染中速度会变的非常的快，因为没有什么复杂的阴影需要计算。这样总共的渲染时间（计算GI光子+最后出图）会比你使用真实的阴影抖动（这里计算GI光子时会快点，但出图时间会变长）要快很多。下面这张图使用的是下面的参数渲染的- 图像采样：Adaptive QMC    min/max=1/4- QMC采样：Noise