在虛幻引擎4中模擬區(qū)域光源

真實(shí)世界中，光源有各種各樣的形狀和大小：日光燈、傳統(tǒng)燈泡及卷曲的燈泡、車頭燈、篝火、天空光照等。

在專業(yè)的攝影技術(shù)中，光照有很多種不同的控制方式。彩色透明濾光板用于給光源著色。鏡頭擋光板改變投射光的形狀及圖案。柔光鏡尤其吸引我們，比如柔光箱和攝影傘，用于重定向、傳播及柔和光線。

現(xiàn)代離線渲染解決方案中一個(gè)典型的強(qiáng)大功能是區(qū)域光源。區(qū)域光源的工作原理同真實(shí)世界中攝影師的柔光箱漫射器功能非常相似：它使得可以從一個(gè)較大表面上發(fā)射大量光照，從而使用漫反射光照填充一個(gè)空間。這會(huì)降低場景中陰影和高光的粗糙度，一般會(huì)以更加合意的方式渲染表面。

到書寫本文為止，虛幻引擎4還不支持區(qū)域光源。但是，通過一些基本的幾何體、簡單的材質(zhì)、及標(biāo)準(zhǔn)的虛幻引擎聚光源，我們可以通過創(chuàng)建自己的實(shí)時(shí)漫射器來以令人信服的、可以輕松控制的方式模擬區(qū)域光源。

步驟1：場景

最初，在我們簡單地場景中，我們有一個(gè)像房子一樣的建筑物，里面有窗子、門及天空光源。還有一個(gè)定向光源當(dāng)太陽。現(xiàn)有還放置了幾個(gè)專用的actor：三個(gè)球體反射捕獲Actor，用于輔助精確地渲染反射表面；一個(gè)Lightmass重要體積，用于指導(dǎo)Lightmass在哪里進(jìn)行光照烘培；及一個(gè)后期處理體積，用于通過各種視覺特效來調(diào)整最終渲染效果。

在編輯器中運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的效果：

很明顯，該建筑物的內(nèi)部很黑。我們要做的是模擬光照通過窗子和門從外面涌入的效果，從而使得光子進(jìn)入到建筑物中。這些光子將在場景中來回反射，照亮它們射入時(shí)接觸到的表面，最終產(chǎn)生更加真實(shí)的、令人滿意的效果。

步驟2：添加光源

 我們要做的第一步是添加光源，就是在外面，大致每個(gè)入口中間的位置處。Inner Cone Angle(內(nèi)錐角)和Outer Cone Angles(外錐角)已經(jīng)打開，從而最大化傳播每個(gè)聚光燈的光線。

      Inner Cone Angle（內(nèi)錐角）    80.0

      Outer Cone Angle（外錐角）    85.0

構(gòu)建光照后在編輯器中運(yùn)行的效果：

效果更好了，因?yàn)槲覀冎辽倏吹搅耸覂?nèi)場景，但是請注意光照和陰影都是非常刺眼的。通過組合剩余的Bounce Cards(反光板)，我們獲得了同建筑可視化渲染相關(guān)的更高質(zhì)量的區(qū)域光照。

步驟3：漫射光線

我們的反光板由簡單的平面組成，這些平面縮放成為適當(dāng)?shù)拇笮〔⒎旁诹嗣總�(gè)門口的外面，就在每個(gè)聚光燈遠(yuǎn)處一點(diǎn)。每個(gè)平面應(yīng)用了一個(gè)白色材質(zhì)***，并調(diào)整了朝向，以便它們朝向建筑物的內(nèi)部。

為了給反光板提供恰好足夠的覆蓋量，光源本身會(huì)減小它們的衰減半徑。不同的場景可能需要不同的值。會(huì)旋轉(zhuǎn)光源使其朝外，遠(yuǎn)離建筑物內(nèi)部，并直接射入剛剛放置的平面。

      Attenuation Radius（衰減半徑） = 200.0

反光板配置:

場景設(shè)置:

構(gòu)建光照后在編輯器中運(yùn)行的效果：

高級技巧：如果不需要反光板產(chǎn)生的發(fā)光外部世界效果，那么可以選擇所有反光板，從詳細(xì)信息面板中，啟用Actor的“Hidden In Game（在游戲中隱藏）”復(fù)選框。

腳注:

*LIGHTMASS 設(shè)置

Lightmass工具執(zhí)行光照烘培過程并將結(jié)果編碼到每個(gè)對象的光照貼圖中。通過增加關(guān)鍵參數(shù)，場景中靜態(tài)光照的最終質(zhì)量得到了提升。該項(xiàng)目的調(diào)整包括：

       Static Mesh Lightmap resolution（靜態(tài)網(wǎng)格物體光照貼圖分辨率） = 512

       Num Indirect Lighting Bounces（間接光照反彈次數(shù)） = 25

   Indirect Lighting Quality（間接光照質(zhì)量） = 8.0

       Use Ambient Occlusion（使用環(huán)境遮擋） = True

        Compress Lightmaps（壓縮光照貼圖） = False

增加這些值將會(huì)提升最終的光照質(zhì)量，所付出的代價(jià)是光照烘培時(shí)間，這取決于可用的處理能力。推薦您通過使用較低的值進(jìn)行迭代，“勾勒”出場景的一般效果和色調(diào)，一旦達(dá)到希望效果后，最終提升這些值來獲得最終效果。

**后期處理

后期處理特效是非常強(qiáng)大的功能，可以動(dòng)態(tài)地影響渲染器的最終輸出效果。一丁點(diǎn)的后期處理特效也會(huì)大有幫助。一些光溢出、一些顏色校正、少許對比都會(huì)給場景增色不少。

       場景顏色

    Fringe Intensity（邊緣強(qiáng)度） = 0.575221

    Grain Intensity（顆粒強(qiáng)度） = 0.150442

        自動(dòng)曝光

   Min Brightness（最小亮度） = 1.0

   Max Brightness（最大亮度） = 1.0

       鏡頭眩光

    Intensity（強(qiáng)度） = 0.0

        Unbound（未綁定） = False

邊緣及顆粒設(shè)置添加照相失真的暗示。

這里，自動(dòng)曝光和鏡頭眩光設(shè)置有效地禁用了這些效果。

Unbound（未綁定）使得后期處理體積可以在整個(gè)場景上全局性地生效。

*** 反光板材質(zhì)

主要的反光板材質(zhì)非常簡單：Vector3，用做底色；Scalar標(biāo)量，用于將那個(gè)顏色同自發(fā)光通道相乘。材質(zhì)實(shí)例版本增加了亮度。

      亮度 = 13.0

Master Material                |                Material Instance

注意，材質(zhì)的自發(fā)光質(zhì)量沒有設(shè)置為真正地發(fā)射光照到場景并列入Lightmass計(jì)算；在該情形中，這純粹是一種審美選擇。