IBL Render Setting in Maya / Maya IBL 算圖設定

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。IBL_08_1

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。

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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。

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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:
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。

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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

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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。

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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。

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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。

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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。

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以上IBL算圖步驟設定完成,好好欣賞一下自己練習的成果吧!

其實利用IBL算圖最大的好處就是免除了燈光設定的調整時間,直接採取HDRI圖片的資訊產生照明亮度與色彩。但如果在照明上需要更精緻的佈光效果,如三點打光等需求,建議還是採用一般的燈光調整方式才能獲得自己想要的特殊照明效果。

Maya間接照明的寫實圖像算圖系列文章到此告一段落,大家不仿比較一下之前跟大家分享過的幾種寫實圖像算圖方法,瞭解在何種圖像需求下選擇最適合的算圖方式。

《 系列文章 延伸閱讀 》:
Maya Gi 照明的核心觀念
Maya GI算圖設定

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