一種布光技術(shù)在客車渲染設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳東洋

(鄭州宇通客車股份有限公司， 鄭州 450061)

目前在客車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，數(shù)字化虛擬渲染作為一種可以實(shí)時(shí)展示車輛最終狀態(tài)的技術(shù)手段，已被越來(lái)越多地應(yīng)用。目前在汽車渲染設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主流渲染軟件有：RTT DeltaGen、C4D、Autodesk Vred。其中Autodesk Vred以其照片級(jí)的真實(shí)質(zhì)感、出眾的數(shù)據(jù)交換和模型組裝維護(hù)能力而一枝獨(dú)秀，而HDR Light Studio作為一款獨(dú)立的布光軟件能以插件的形式與Autodesk Vred實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，其相關(guān)數(shù)據(jù)如布光工程和最終HDRI輸出均被保存在Vred場(chǎng)景中，無(wú)需單獨(dú)操作，為Vred渲染中模擬影棚布光效果帶來(lái)極大便利[1-5]。

1 HDR布光技術(shù)簡(jiǎn)介

HDR Light Studio是一款專業(yè)級(jí)高動(dòng)態(tài)范圍HDR制作軟件，能夠幫助設(shè)計(jì)師快速設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、調(diào)整HDRI高動(dòng)態(tài)范圍的照明圖和反射圖，并根據(jù)用戶的三維數(shù)據(jù)需求，產(chǎn)生高品質(zhì)的HDRI環(huán)境底圖，能夠和傳統(tǒng)的攝影媲美，廣泛適用于產(chǎn)品的廣告和市場(chǎng)推廣。HDR Light Studio可實(shí)時(shí)創(chuàng)建和編輯HDRI環(huán)境底圖。在設(shè)計(jì)自定義HDRI底圖時(shí)，可以在Vred場(chǎng)景中實(shí)時(shí)查看其照明效果，使用HDR Light Studio將“實(shí)時(shí)”連接到Vred應(yīng)用程序中。照明設(shè)計(jì)可以包含合成燈或圖片燈，并可以在漸變背景或HDR背景圖像上創(chuàng)建和完善已有HDR背景圖燈光細(xì)節(jié)。HDR Light Studio不僅僅是一種HDR編輯器，它更是一種革命性的新型照明工具。

HDR Light Studio在Vred渲染軟件中的應(yīng)用流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)用流程圖

2 HDR在客車渲染設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 模型添加材質(zhì)及啟動(dòng)布光軟件

為Vred中客車的模型添加材質(zhì)、添加底板背景，在材質(zhì)編輯器中，對(duì)環(huán)境材質(zhì)應(yīng)用默認(rèn)Studio環(huán)境，如圖2所示。由“材質(zhì)編輯器”到“環(huán)境材質(zhì)”點(diǎn)擊HDR Light Studio中的“編輯和加載設(shè)置”項(xiàng)啟動(dòng)布光軟件，軟件啟動(dòng)后Vred中默認(rèn)的Studio環(huán)境會(huì)被HDR Light Studio中環(huán)境替換。

圖2 Vred添加材質(zhì)及HDR軟件啟動(dòng)

2.2 應(yīng)用HDR默認(rèn)及預(yù)設(shè)燈光布光

HDR軟件啟動(dòng)后，在燈光工具欄中會(huì)有默認(rèn)的燈光類型，可以運(yùn)用默認(rèn)及預(yù)設(shè)燈光添加燈光，添加的燈光會(huì)在HDR Light Studio軟件左側(cè)以列表形式顯示，可以單擊選擇其中一種燈光進(jìn)行燈光位置、大小、亮度等屬性的修改，通過(guò)不同類型燈光在不同位置進(jìn)行疊加，形成初版布光效果，如圖3所示。實(shí)時(shí)顯示的效果會(huì)在Vred中體現(xiàn)，所以建議用雙屏使用該軟件，做到實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)時(shí)顯示。做布光設(shè)計(jì)時(shí)還可以勾選Vred環(huán)境材質(zhì)中HDR Light Studio—“l(fā)ight paint”選項(xiàng)，配合shift鍵和鼠標(biāo)左鍵，可以做到布光位置的隨意指定。按照初步設(shè)計(jì)的燈光對(duì)Vred中模型照亮，顯示效果如圖4所示，已基本滿足設(shè)計(jì)師對(duì)形體和細(xì)節(jié)表現(xiàn)的要求[6-7]。

HDR軟件中還可以添加環(huán)境光作為主光源，照亮模型后再增加局部布光，完善環(huán)境光細(xì)節(jié)的照亮效果。

圖3 HDR布光軟件啟動(dòng)后界面

圖4 初步布光后的顯示效果

需要注意的是HDR Light Studio布光需要在Vred軟件中“光線追蹤”實(shí)時(shí)開(kāi)啟下進(jìn)行，能更好地體現(xiàn)最終的整車效果。布光完成后通過(guò)“材質(zhì)編輯器”—“環(huán)境材質(zhì)”—“HDR Light Studio保存設(shè)置”，布光方案將以HDR底圖形式保存在Vred文件中。

HDR Light Studio布光完成后還可以以HDR圖像形式渲染輸出文件，形成獨(dú)立的HDR底圖，加載在Vred或者別的渲染軟件中，作為球形燈光使用。

2.3 渲染出圖

保存HDR Light Studio布光設(shè)置，在Vred軟件中同時(shí)開(kāi)啟光線追蹤和抗鋸齒，設(shè)置好渲染參數(shù)出圖。其中默認(rèn)Studio效果如圖5(a)所示[8]，運(yùn)用HDR Light Studio布光設(shè)計(jì)后最終效果如圖5(b)所示。經(jīng)過(guò)布光設(shè)計(jì)后，圖5(b)所示的車輛在光感、體積感和細(xì)節(jié)均有更好的表現(xiàn)，特別是對(duì)于側(cè)圍腰線的受光面，由于客車的側(cè)圍較為平直，常用的辦法很難表現(xiàn)側(cè)圍的光影細(xì)節(jié)，而通過(guò)運(yùn)用HDR Light Studio布光設(shè)計(jì)后，側(cè)圍的腰線可以有選擇性地著重關(guān)注，從而得以很好的表現(xiàn)。而用默認(rèn)環(huán)境的圖5(a)則缺失很多細(xì)節(jié)。

(a) 默認(rèn)Studio效果

(b) 布光后的最終出圖效果

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際案例的運(yùn)用可見(jiàn)，運(yùn)用HDR Light Studio布光技術(shù)后Vred渲染模型所呈現(xiàn)的影棚效果非常完美，通過(guò)虛擬化的手段可以很好地表現(xiàn)任何細(xì)節(jié)，不是整車實(shí)拍后修圖效果可以比擬的。整車數(shù)字化渲染自帶的任意角度、任意場(chǎng)景、任意配置更換、照片級(jí)的渲染效果，完全可以支撐客車產(chǎn)品的渲染設(shè)計(jì)。