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關於場景烘培以及燈光使用的基礎文章

 最近看了很多群友的聊天,有不少人發了手頭的作品,來徵求建議,看到了一些共通的問題,因為我研究Unity的烘培也有一些年頭了,所以決定針對Unity的場景烘培以及燈光的使用,寫一個專題的文章來說明與探討。

      首先宣告一點,我這裡不會去討論Lighting面板裡的引數,相對於傳統的MAX烘培,Unity的烘培面板引數已經非常少了,而且這個面板影響的僅僅是你的光線夠不夠柔和,你的光影貼圖尺寸是否合理。真正導致場景不好看的原因並不在這裡。

      我們處理一個場景的流程,由建模開始,匯入Unity,針對場景設計燈光,等待烘培,調整材質細節。


 

本帖隱藏的內容

      先說幾個基礎問題:

      ① 合理的設計,風格的統一,顏色的搭配,模型的尺寸比例,決定了你的場景是否有成為漂亮場景的潛質。做VR建築視覺化,歸根結底,是把好的設計還原到虛擬空間中,如果設計沒有美感,那麼一切都是空談。

      ② 不要盲目追求反射效果,反射只是一個錦上添花的東西,這是學習渲染的新手最常犯的錯誤,覺得場景中的各種反光效果是達成場景效果的精髓,恨不得整個房間都做成反射的材質。新手包括成手,永遠要把模型質量和色彩搭配放到第一位,只有這些合格了,才可以去追求材質的真實反射效果,好的場景即便去掉反射也是好的場景,不行的場景一旦去掉反射就什麼都不是了。

      ③ 增加場景的細節能極大提升場景質量,任何不容易注意的環節,斜放的椅子,翻開的書本,凌亂的衣物,都是場景的精華。

      再來對幾個常見問題做解答:



      ① 為什麼我的場景勾選了靜態,但烘培不出任何光影?

      這種由建模及FBX設定的基礎問題,是被提問次數最多的,如果遇到這種問題,請按照下面的步驟進行逐一排查:
      ■  模型必須有一通道UV?哪怕你只是一個單色的模型,也必須給一個UVW MAP命令;
      ■  模型是否有二通道UV?你可以選擇在建模的時候分好二通道UV,也可以不分二通道UV,但要在匯入Unity後,勾選FBX檔案的Generate  Lightmap UVs,二者任選其一;
      ■  模型是否勾選了靜態。

      ② 為什麼我的房子漏光?

      ■  Lighting面板勾選Final Gather,以及增大其他烘培引數,可以解決非模型問題的漏光;
      ■  物理漏光:就是說房間沒有外牆,只有內牆,陽光不被外牆遮擋,直接照進了房間裡,這種的處理辦法很簡單,建一個外牆並按照下圖的設定進行調整即可;

 

 

      ■  模型錯誤:有些朋友做模型不規範,只要可視範圍內的模型看不見問題,就得過且過,這種模型造成的錯誤一旦出現,修改非常困難,請大家先看下面這張圖:

      模型A與模型B,在地面建模時採用了兩種方法,模型A採用了一體建模方法,而模型B採用了一個平面遮擋的方法,兩種方法建出的模型,在場景漫遊的時候,是看不到任何區別的,但是在烘培中,會有本質區別。如下圖所示,模型A的陰影由牆壁產生,而模型B的陰影分為兩部分,其一是由牆壁產生的室內陰影,其二是大於室內牆體部分的區域由直射光和環境光產生的光影(綠色部分)。

      在烘培中由於解析度以及引數的種種原因,會導致綠色的區域蔓延進紅色的區域,造成模型錯誤漏光。

 

      ■  二通道UV造成漏光:有些模型做的很規範,而且全部處於封閉的室內空間,依然有漏光現象。如果你的烘培引數足夠,那麼請檢查模型的二通道UV,檢視漏光部分是否存在UV重疊或UV塊過於接近,當兩個明暗差距較大的UV塊距離很近的時候,顏色邊緣會溢位,造成漏光的現象,如下圖所示,這時調整二通道UV即可。


      然後說一說場景燈光的問題:


      ① 黑天白天分不清:
      看了很多朋友的作品截圖,發現效果圖的氣息很重,當然我們很多同行都是由效果圖行業轉到VR這邊,有些問題是難免的。
      效果圖也有高低之分,即便你能分清效果圖和照片,依然會承認很多效果圖很接近照片質量。
      我們不討論渲染手法和技術,僅對圖片效果來說,先看一組一看就是效果圖的效果圖:

      很多初入渲染的朋友,還有一些急於提交專案的朋友,或著急看見效果的甲方,對畫面的效果都有一個簡單的要求,就是“亮”,為了達到這個目的,往往將房間內所有的燈全部點亮,並使用複雜的光域網達到眼花繚亂的光斑。

      再來看一組很接近照片的效果圖:

      總結一下:

      ■  太陽光的強度遠大於任何室內裝修所用的人造光源,如果是一個陽光明媚的白天,室內的燈光要比夜間看起來弱許多;

      ■  圖一窗外是晴朗的白天,而屋裡卻像夜間,大家可以在白天把自己房間的燈開啟,觀察是否能形成圖中的光效;

      ■  圖二畫面中最明亮的部分是視窗和陽光灑進房間的光斑,接近真實空間的白天效果。

 

      同理,對於室外場景也是這樣,晴朗的白天室外光線很刺眼,合理的調整光線強度,才能符合真實的環境效果,下圖是群友的截圖,我稍微PS了一下。

 

      ② 黑天室內不夠亮

      與之前的問題正好相反,當天黑之後,房間內的人造光源亮度會被放大,看下面群友的截圖,圖A是原圖,圖B是我在PS裡對亮度進行了調整。

      總結一下:

      ■  因為是PS調整,無法改變陽光角度,以常理論之,除非戶型如此,不要把客廳窗戶朝西,這樣的戶型不多;

      ■  以天空盒的顏色來看,陽光射入室內的角度會更大,甚至這個時候已經沒有了直射的陽光;

      ■  整體亮度過暗,還是在房間內燈光全開的情況下,如果是真實房間,當天黑後,室內幾乎是一片漆黑,這樣的燈光亮度,合理的燈光佈置應該是關閉兩盞落地燈,吸頂燈,筒燈,只保留電視螢幕的光源和LED燈帶(如果有);

      ■  夜間效果下,光源會顯得更刺眼,而地面傢俱朝上的部分,要比其他部分更加明亮,如圖B。

 

      ③ 如何平衡自然光與人造光(僅談白天)

      ■  可以做陰天,可以拉上窗簾;

      ■  即便做了陰天拉上窗簾,室內最亮的地方依然是視窗及房間的視窗區域,為什麼?因為陰天室外的亮度也強過室內,大家可以用自己的手機在房間內拍照對比在陰天室外拍照的清晰度;

      ■  人造光源的作用,僅做到告知此處有光即可,減弱對周圍環境的影響。

 

      ④ 為什麼要這麼設定燈光:

      明確一點我們做的與效果圖的區別,效果圖做的是房間的圖片,而我們做的是房間。

      如果你需要一張圖片,那麼無論在攝影還是渲染效果圖上,都會對你拍攝的區域進行一些補光處理,但你真正要漫遊貫穿整個房間的時候,自然的光線會讓你有賓至如歸的感覺,圖片的目的是為了展示,而我們除了要展示之外,更要的是真實,要不為什麼叫虛擬現實?

 

      如何達成一個真實的效果:

 

      真實的效果是由多種條件的共同作用下,達成的,我們使用引擎來製作場景,就是一個包含多種條件的集合。這個集合包含了規範且合理的三維模型,模擬的燈光,真實的貼圖效果和合理的鏡頭特效。

 

      合理的三維模型在之前已討論過,我們來說說其他幾條。

 

      ① 模擬的燈光:

      我個人的經驗來講,室內的建築視覺化燈光原則是:能被自然光直接照到或間接照到的區域以自然光為主光源,人造光源為輔,不新增莫名其妙的燈光。

      ■  下圖是我之前製作的一個小室內,主光源是視窗射入的太陽光,輔光源是櫥櫃下方的燈帶和玄關穿衣鏡處的燈帶。

      ■  什麼是莫名其妙的燈光,沒有實體的燈,卻產生了燈光。就好比你的房間沒有開燈,卻出現了光的亮斑,那一定是靈異事件。我們場景中的燈光往往不能達到真實空間的效果,引數不夠會暗,引數過高又會使燈光附近的模型曝亮,所以在製作的時候,需要一定的補光,然而補光的光源需要做到間接照明的效果,如果產生了直接照明的光斑效果,對場景的影響往往很不好。

      ■  下圖是我做的一個補光的效果,主光源是鞋櫃頂部的隱藏燈帶,但無法照明整個房間,所以在房間頂部補充了一個光源作為主光源的反射體。

 

      ② 真實的貼圖效果:

      在平時的工作和聊天中,經常會被問到使用了什麼shader,通常情況下,做展示,Unity5之後的預設標準材質球,就已滿足了絕大多數的情況。

      你可以通過其他製作材質的軟體或工具,按照unity標準材質球上給出的貼圖種類製作即可,一般情況下,Albedo,Metallic,Normal,配合場景的實時燈光或反射球(Reflection Probe)就已經可以實現相對真實的效果,即使你不會Substance Painter,Substance Designer等軟體來製作PBR貼圖(我就不太會),僅僅使用Photoshop簡單的處理一下,也會有質的變化。

 

      ③ 合理的鏡頭特效:

      和動畫,效果圖類似,我們的場景搭建及渲染工作完成後,同樣需要進行後期特效的調整,這裡給大家推薦了Unity的免費外掛Post Processing。

      

      ■  這個外掛包含了抗鋸齒,反射,AO等等你需要的鏡頭效果;

      ■  沒有哪個數值是完美的,符合你場景的風格才是最好的;

      ■  這個外掛對場景的影響有多大,看下面這張對比圖你就清楚了。

 

      關於場景烘培和燈光使用的基礎,就講到這裡,對真實空間的觀察以及製作場景時的思考遠遠大於烘培面板上的幾個引數,烘培的引數,在Asset Store上下載幾個好場景,人人都可以擁有,但為什麼我們有一樣的引數卻做出不一樣的效果?

 

      結論是,基礎比什麼都重要!

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