全景光照在游戏中的应用

全景光照简单的讲就是用全景图模拟相应环境来对对象进行照明。

全景图指的是包含了360度范围场景的图象，它可以是JPG格式、BMP格式、TGA格式等LDRI(Low-Dynamic RangeRadiance Image)，也可以是HDR格式的HDRI(High-Dynamic RangeRadiance Image)。

全景光照在电影CG制作中被广泛使用，因为在合成CG素材到真实场景中往往需要适配真实场景的光照以保证效果拟真。然而单靠手工布光的方式难以还原整个环境的真实光照，所以在拍摄现场往往需要采集当时环境的光照制作成全景光照图供CG素材照明，以达到和真实场景更好的融合。

我做了一个简单的合成和全景光照案例：首先在停车场拍摄了一段短片，用全景相机记录了现场并制作成全景光照图和反射贴图（由于所使用的全景相机只能拍摄低精度的JPG格式，所以在灯光模拟的效果上要差些。我所模拟的场景是个纯室内环境，所以没在PS里用不同曝光值的全景图来合成HDR格式图），然后在BLENDER里面用RoboRecall的两个角色资源进行合成（合成过程中使用了摄像机捕捉来计算出摄像机的运动轨迹）。

整个流程中主要是用skylight作为全景图的光照载体来对角色照明，并未用到除skylight以外的其他灯光。

-所拍摄的视频（单帧）：

-用GEAR360拍摄的全景图：

[ GEAR360作为一个低门槛的全景拍摄设备，coms感光器面积非常小，色彩和层次还原效果有限，有更高的需求建议使用单反结合云台拍摄多角度图片，再通过软件合成全景图或者使用更好的全景拍摄设备 ]

-使用了RoboRecall的角色和动画资源：

-合成后使用所拍摄的全景图对角色进行照明、渲染输出、校色后得到以下结果（单帧）：

从视频中可以看出因为拍摄场景和光源信息是一致的，所以受光源影响的角色能够和场景高度融合，而不需要依赖手动布光还原整个真实场景的光照。

那现在我们谈一下全景光照在游戏中的应用。3A级主机游戏常使用全景图来进行光照，例如《战地》，《极品飞车》等游戏在制作中对光源拟真要求很高，也不可能完全靠人工制作所有带有丰富光照信息的环境。

-下面我在UE4里会详细说明游戏引擎中全景图光照的优缺点。

我用了《Paragon》的角色来做灯光范例，这个角色素材可以在引擎商店里免费下载。我先是以手动布光的方式用一个Spotlight和Pointlight来制作我想要的灯光效果，但是因为希望角色能够被均匀地照亮，但是又不希望受光太平，所以反复调整了灯光的位置、颜色以及强度等。但是看来要达到我想要的效果，需要更多的灯光和更多的微调，因为很多地方仍未被照亮，如果我开大灯光的范围，那离灯光近的地方就会爆光过度；但如果我需要布很多光，调整起各个灯光之间的强弱和颜色参数会比较花时间。

那我换个思路，尝试用全景图光照来达到我想要的效果。我往引擎里导入了些可以在网上下载到的HDR格式全景图片。在项目工程设置里我关闭了自动曝光，因为这个会影响到我对明暗的精确调整。我用skylight对角色进行照明，因为skylight可以作为全景图的光照载体。这个场景除了角色没有其他资源，没有可反射的信息，但是我需要反射源来渲染材质的质感，所以我把反射球设置成用全景图作为反射源。这么做有两个好处：第一是可以快速创造一个信息丰富的反射源；第二是可以保证和灯光色调一致，这样更合理。

-几个简单设置后，得到以下结果：