IBL Render Setting in Maya / Maya IBL 算圖設定

Maya IBL算圖設定

前幾篇教學所練習的寫實圖像照明技巧都是：以燈光為主，加上GI 或 FG 來做為間接照明的方式，產生非常完美的色彩滲透與柔化陰影。
但如果需要融入更多現實場景的光影細節，就可以利用”圖片”來建立如實景般的3D寫實照明，這種應用圖片的方法我們稱做：IBL。

IBL（Image Based Lighting）基礎概念

IBL一般稱之為：圖像照明算圖。
通常使用具有：HDRI (High dynamic rage image高動態影像) 32bit色彩訊息的圖片來代替3D場景中的光源設定。因為Maya會讀取HDRI圖片的色彩與明暗資訊來當作照明的基礎，進而產生具有融入現實環境的逼真光影效果。

實例操作-IBL結合FG的逼真呈現

1. 取得HDRI貼圖
建議直接從Google打入關鍵字：HDRI image來搜尋適合的圖片，選擇一張具有HDRI的貼圖來做為IBL照明之用。

2. 場景設定
自行在場景中建立簡單模型以及一個 Polygon Sphere半球體將場景包覆。
請完全覆蓋場景中的地板來產生明確的封閉區域，用來模擬現實中的環繞場景空間。

3. 確定Polygon法向量的方向
確定 Polygon半圓球面的照明方向朝內：檢查半圓球面的法向量。先執行：Display / Polygons / Face Normals指令，顯示出面的法向量。

目前可以看到面的法向量朝外，表示目前的面是朝外發射光線。
先選取半圓後再執行：Normals / Reverse指令(反轉法向量)：使面的法向量朝向內部發射光線。

4. 替半圓場景賦予材質
執行 Window / Rendering Editors / Hypershade指令。
打開Hypershade視窗，建立：Surface Shader 材質球(此材質不會產生任何高光與陰影，所以能完整的呈現貼圖資訊)。

按 Ctrl + A打開：surface Shader材質屬性編輯視窗，從：OutColor 屬性中指定 Hdri貼圖：hdri_bridge.jpeg圖檔。

5. 調整半球體貼圖座標，來模擬360度的環景空間
切換到 Polygon工作模組（快速鍵：F3）。
選到半球體後，先執行：Create UVs / Spherical Mapping指令。再選取：show manipulator Tool （操縱器工具）直接拖動球體投影座標軸，讓整張貼圖以環狀包覆整個半圓球體。

6. 將場景中的所有燈光(包括預設燈光)照明移除
執行：Window / Rendering Editors / Render Settings指令，打開Rendering Setting視窗。
在Common標籤中最下方的 Render Options選項，將 Enable Default Light（打勾）選項取消。

7. 加入FG算圖
在Window / Rendering Editors / Rendering Setting視窗，在 Render Using選項設定為：Mental Ray。
再點選：Indirect lighting選項，打開 Final Gathering標籤，將 Final Gathering選項打勾，啟動FG算圖。

8. 確定取景畫面（視圖）
切換到Camera1視圖，根據目前的設定算一張圖。
執行：Window / Rendering Editors / Render View指令，觀看初步的算圖結果。
目前看來，場景整體略為偏暗，並且在杯子把手處也缺乏反射的照明細節。而且物件邊緣有鋸齒等現象，都需要進一步來做調整。

9. 調整畫面整體的光照明暗
有兩種方法可以提高場景中的整體照明亮度。
第一種是直接調整 Final Gathering的屬性。
完成初步算圖後，若整體結果偏暗如下圖。

可以選取：Final Gathering選項中的 Primary Diffuse Scale 的色塊屬性，將色彩中的V值提升至1.3~1.5左右，用來提高整體的亮度。

另一種方法是直接調整Hdri貼圖中的明暗度：
因為是以貼圖的色彩與明度資訊來做為場景照明的依據。因此只要調整貼圖的明暗，就會直接影響到算圖的整體明暗度。
選擇到Surface Shader材質球，按 Ctrl +A打開屬性編輯視窗，找到 Hdri 貼圖中的：Color Gain屬性。點開顏色中的V值屬性，適時提高至1.5左右。

10. 增加細節照明亮度
此時整體亮度提升許多，但在杯內與手把處仍缺少適當的照明訊息。
打開 Render Settings中的 Final Gathering選項：
將Secondary Diffuse Bounces數值提高為 1，可以讓場景產生更多的次級射線，用來微調暗部細節的色彩明亮度。
若調整後覺得場景中的物件太過明亮，可以點選 Secondary Diffuse Scale的V值來做為控制Secondary Diffuse Bounces的程度。

11. 改善物件邊緣的鋸齒現象
打開 Rendering Setting視窗中的Quality標籤。
展開 Raytrace / Scanline Quality選項，將Sample Mode設定為：Custom Sampling。並將：Min/Max Sample Level各調整為：0與 2。

12. 結合直接光源來加強場景中的陰影表現
12.1 建立燈光。
執行：Create / Lights / Spot Light指令，新建一盞聚光燈，來替場景產生更明確的陰影位置。並依HDRI貼圖的亮度區域來設定燈光的照射方向與位置。

先切換到 PerspView（透視視窗）。選取工作視窗上方：Renderer / Viewport 2.0指令，貼圖材質可以在工作視窗中以較高的解析度顯示。方便做為設定聚光燈位置與角度的參考。

12.2 調整燈光。
選取聚光燈，調整屬性與照明範圍、降低強度值避免亮度過高。
執行工作視窗上方：Panels / Look Through Selected指令，以燈光的視角來設定燈光角度與位置。
將燈光強度 Intensity設定為：0.1、Cone Angle設定為：40左右、Penumbra Angle設定為：8。並開啟Ray trace Shadows光跡追蹤陰影。

12.3 調整陰影。
目前有很銳利的陰影邊緣，適時增加燈光屬性中的：Light Radius值為3，並同時調整 Shadow Rays值為 4，計算出更真實柔化的陰影效果。

12.4 提高FG算圖精確度。
最後在 Render Settings視窗，把FG算圖中的：Accuracy（精確值）提升到 300，增加畫面色彩分佈的平滑度並增加陰影細節。
接著可將：Secondary Diffuse Scale顏色方塊中的V值調整為 0.8，將整體畫面明度稍微降低，避免馬克杯的白色區域亮度過亮。如此可產生更具寫實性的圖像。