HDRI是什么?如何使用HDRI营造真实环境光影

HDRI是什么?如何使用HDRI营造真实环境光影

高动态范围成像有何用途?

目前HDR图像的应用范围很广泛,包含3D可视化、动画制作、建筑设计、摄影等领域都会使用到。

3D 可视化和 3D 动画

将 HDRI 环境添加到 3D 模型中,可以增加灯光反射的阴影效果,让画面显得更加真实。

建筑效果表现

HDRI 环境通常用于渲染建筑效果图,这些色调和情绪各异的HDR图像为场景带来模拟真实的太阳光照效果,建筑的反射细节更多。

显示器

现在许多显示器内置 DisplayHDR 400/600/1000,HDR 显示器可以比普通显示器显示更多色调的颜色值。人眼可以看到更多细节(尤其是在黑暗区域和阴影中)和光线,带来更好的视觉体验。

高动态范围摄影

HDR 摄影是组合多张照片(在相机上以不同曝光拍摄)以生成更详细、更清晰的场景,常用于日出、日落和夜景的拍摄。

HDR 图像的文件格式是什么?

HDR 文件使用 .hdr 扩展名。该文件格式可以在各种3D建模软件上打开,例如Adobe Photoshop、Blender和D5渲染器。

为什么要使用HDRI?

这里使用一个直观的例子来演示 HDRI 的优势,在 Photoshop 中打开同一张图片的低动态和高动态版本,并置在一起(HDR 图片来源:Sunflowers HDRI • Poly Haven)

其中,上方图片为 jpeg 格式,位深度:8位/通道。下方图片为 hdr 格式,位深度:32 位/通道。

在默认情况下,两张图片在屏幕上看起来是一样的,这是因为屏幕显示的位深度也是 8 位/通道,超出这个范围的信息,会在屏幕上呈现“过曝”的纯白色,或者严重曝光不足带来的纯黑色。

我们给两张图片都添加“曝光度”调整图层,并且把曝光档位同样压低3档:

差距显现了:下方的 HDR 图片中,原本过曝变白的区域,显示出了更多的内容:云的细节,蓝天,太阳等。而上方的 LDR 图片的过曝区域,只是从纯白色变成了暗淡的灰色,因为这些过曝区域中本来就没记录任何细节信息。

我们使用这两张图片,作为天空环境背景,来渲染模型,差距也是显著的。

天空细节的区别:

反射细节的区别:

需要注意HDRI 中的太阳,可以渲染出投影:

挑选HDRI的时候要注意什么?

D5 渲染器所使用的 HDRI 天空环境图片,是“球形(spherical)投影的全景图”,除此之外,常见的全景图投影方式还有六面体(cubic),镜子球(mirror ball)等。球形投影的全景图的特征有以下几点:

1. 图片宽高比为2:1

2. 地平线通常在画面中间高度。

3. 画面内容可以完整涵盖摄影机周边所有的角度

以下是一张典型的适于 D5 渲染器使用的 HDRI 图的外观(为网页显示需要,已经压缩成低动态图片),我们要使用这种类型的图片作为天空环境:

如何在在建筑渲染中使用 HDRI?

D5 渲染器内置了9种不同的HDR全景环境图,适用于不同的氛围。

需要注意的是“Pure White(纯白)”HDRI 背景在开启自动曝光选项后,会被自动曝光调整为灰色,如果想要得到“纯白”背景,则需要手动控制曝光。

自定义HDRI

在下拉菜单中点击“+自定义HDR”,加载 hdr 文件(目前hdr 、exr 格式的文件均可支持)。注意:这里也允许加载低动态范围的 jpg 格式的图片文件,LDR 图片当然也可以提供背景反射环境和一定的光照,只是不如 HDR 真实。

自定义导入的 HDR 文件,会被默认保存到 D5 渲染器安装路径下的“customhdr”文件夹中,点击文件夹图标可以快速访问这个路径,管理自定义 HDR 文件:

在下拉菜单中可以切换“内置”和“自定义”分类。

调整参数

亮度

整体控制 HDRI 图片的亮度,从而影响场景的光照。

注意:如果此时开启了自动曝光功能,则自动曝光会时刻补偿整体亮度的变化,使得此参数调整效果不明显。

点击亮度控件右侧的按钮,分别调整天空光照的亮度和背景画面的亮度:

天空亮度:单独调整光照和材质漫反射的照明效果。不影响材质反射。

背景亮度:单独调整背景画面的明暗,会影响材质反射。

旋转

水平旋转 HDRI 天空环境图,此操作会影响背景内容、材质反射环境以及太阳方位角。

色温

影响天空光照的色彩倾向,会影响漫反射的照明效果,不会影响背景画面和反射。默认值是6500K,色温越低,漫反射越偏黄,色温越高,漫反射越偏蓝。

翻转

支持用户导入的HDRI图片翻转功能

为了使下载的高质量HDRI贴图在画面场景渲染中发挥最佳效果,推荐使用D5渲染器。D5拥有自主研发的全局照明技术D5 GI,能够准确表现光照和阴影效果,让渲染更加高效。D5内置了高质量的HDRI调节工具,方便用户快速调整天空光照和地理天空系统,以达到真实世界的自然光照效果。

这样,即使在快节奏的工作中,也能够保证渲染出的照明和阴影效果都能够满足要求,让你的作品更具艺术性和专业性。

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