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教程用到了網上一個常見的歐式古建模型,我覺得這樣可能比較好說明問題。只用自然光照明是表現這個場景的前提,不打算借助人造光或額外的補光。希望可以只用少量的參數調試來達到比較真實自然的效果。先來看看只打開天光(強度2),分別用線性和指數的渲染效果。


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除了各自曝光方式特點鮮明之外,可以看到兩張圖都有一個共同缺點:走廊太黑暗,看不清內容。從模擬寫實的角度上說這並不合理。雖然走廊不直接受光但仍有一定採光面,會有部分光線能夠散射進來,所以不應出現幾乎死黑的效果。人眼也很少能看到死黑。人往昏暗背光的地方看時,瞳孔會自動擴大,使眼睛能接收到更多光線,從而也可以看清暗處的東西。所以說圖中走廊過黑的現象,現實中不會存在。

至於為什麼渲染會出現這樣的現象,客觀上有渲染器原理局限的原因也有軟硬體處理圖像顯示方式上的原因。但這裡不說那些晦澀的東西,只講怎麼解決它。一個好的解決辦法就是使用LWFLWF的好處在於可以平衡畫面的明暗,避免出現暗部死黑和亮部曝光的問題,圖面效果更接近人眼的視覺,也就更符合寫實照片級的要求。下面就來看看保持原參數不變,僅使用了LWF後的渲染效果。


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可以看到整個場景的照明已經變得均勻,貼圖細節也看得更清楚。最大的改善在於走廊,已經不再死黑而是可以看見裡面牆壁的紋理了。在滿足場景基本照明的前提下也沒有出現曝光和純線性下的色彩過重(色溢)的現象。所以個人認為,使用LWF在表現需要符合真實光影效果的圖紙時,是很有幫助的。在渲染模型結構採光不好的場景時意義更加明顯。接下來就開始說明實現LWF的設置方法,和配合VR陽光系統與物理相機表現該場景在晴天效果下的製作流程。



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教程開頭即說到希望用少量的參數測試來達到想要的效果,後面的操作也將保持這個初衷。打開max,點擊功能表列的自訂——首選項——GammaLUT選項卡,如圖設置。這樣就完成了LWF的第一步設置。


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打開歐式古建場景模型。這個模型在教程的最後會上傳。已經附帶材質並給好。


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設置測試渲染參數。切換成VR後調整圖像大小。這個靈活掌握,只是建議縱橫比為0.85左右。


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如圖設置。固定抗鋸齒便於快速預覽。


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這是實現LWF的第二步設置也是最後一步。按圖設置即可。


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按圖設置。便於快速預覽。
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同上。
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參數設置完成後,在場景中創建物理相機然後調整到合適的位置。不需要改太多參數,只要把焦距改成常用的28並去掉光暈和關閉白平衡就可以了。


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創建一個VR太陽然後調整到合適位置。max詢問是否同時創建VR天空時點擊確定。暫不需要改動這兩者的任何參數,直接渲染即可。


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可以看到經過正確設置了LWF後,接近預設的物理相機和陽光系統參數下就已經可以得到一個比較合理的效果了。


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最後再稍微調整下使圖看著更順眼。陽光有點曝,就提高些快門。顏色比較淡,就在後處理里加大點飽和度。(同時把陽光尺寸改成1.5,陰影細分改成15。因截圖有限沒有放出來。)渲染後發現圖確實更順眼了點。那基本上這樣就可以出大圖了。出大圖前可以把抗鋸齒、發光貼圖和燈光緩存參數都調高一點。


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大圖渲染完成。走廊黑暗的情況已經不復存在了,整個光影比較協調。
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換個走廊裡角度看看。細節還是看的清楚的。


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從外近看走廊。


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為了方便對比,再來看看關閉LWF後分別用線性和指數的渲染效果。其中線性的暗部倍增已經給到2。問題依舊。

教程到這裡差不多就結束了。希望教程提供的方法可以給大家帶來一定的參考作用,包括LWF對於商業製圖上的利用價值。因為視覺習慣的問題,應該會有不少人在初次接觸LWF後,覺得LWF的圖比較灰,色彩比較淡,光影對比不強。其實只要不是設置方法錯誤(比如無意中進行了二次校正),這些不足都可以輕易的通過PS來修正和彌補。畢竟沒有任何一張大圖是不需要PS就可以達到完美的,LWF的圖也不例外。如果個人更喜歡明暗對比和顏色對比都比較強烈,更偏向寫意風格的光影絢麗的圖,就不建議使用LWF,因為那是LWF的弱項。

附加的一些說明:

1、如果使用了物理相機,覺得燈光的強度不合適,可以考慮只調整物理相機裡的光圈、快門或者ISO值來達到要求。原理上講這比較符合人眼對光線的適應方式。本教程只調整了快門速度而沒有動陽光強度,也是基於這點來考慮。而對商業作圖中的實際意義在於,當相機角度比較多時,VR有時某些燈光的明暗度在各個相機角度裡看起來並不統一。為某個相機角度再去單獨調整燈光就比較繁瑣了,特別是需要批量渲染時。而VR物理相機有自己的那些獨立控制明暗的參數,因此可以很好的解決這個問題。

2、在彩色貼圖卷展欄裡勾上“子圖元貼圖”和“鉗制輸出”後,會丟失一些顏色資訊,但能保證過於曝光的圖元區不會出現錯誤的計算結果。我們平時保存的圖紙格式大多為jpgtiftga格式,丟失顏色資訊的影響對這個並不緊要,所以建議選上。

3、務必使用VR的幀緩衝器來出LWF圖,這個是合理化的LWF流程所必需的。礙於控制篇幅這裡不再詳細說明。

4、關於LWF的原理介紹和更多的資訊技巧,可以查找鵬帆版主和凡子前輩,zhoulores前輩的相關帖子進行瞭解。本教程關於LWF的理解均得益於這些帖子的講授,在此表示感謝。

最後附上惡搞一張。。教程結束。


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教程發佈後一段時間裡還是有一些朋友問到LWF中這樣調或那樣調的原因,那這裡就再做一次補充說明,解釋下之前教程中沒有說詳細的地方,算是對這個教程的完善。雖然我已盡可能的嘗試說得通俗易懂,但仍無法避免篇幅過長。希望各位包涵。。

1、什麼是LWF

LWF全稱Linear Workflow,中文翻譯為線性工作流。“工作流”在這裡可以當作工作流程來理解。LWF就是一種通過調整圖像Gamma值,來使得圖像得到線性化顯示的技術流程。而線性化的本意就是讓圖像得到正確的顯示結果。設置LWF後會使圖像明亮,這個明亮即是正確的顯示結果,是線性化的結果。

2、為什麼原來的結果不正確?為什麼要用LWF

教程開頭的例子中提到,全域光渲染器在常規作圖流程下得到的圖像會比較暗(尤其是暗部)。而本來,這個圖像是不應該這麼暗的,不應該在我們作圖調高燈光亮度時,亮處都幾近曝光了場景的某些暗部還是亮不起來(即不應該明暗差距過大)。這個過暗問題,最主要的客觀原因是因為顯示器錯誤的顯示了圖像,使得本來不暗的圖像,被顯示器給顯示暗了(也就是非線性化了)。所以我們要用LWF,通過調整Gamma,來讓圖像回到正確的線性化顯示效果(即讓它變亮),使得圖像的明暗看起來更有真實感,更符合人眼視覺和現實中真正的光影感,而不是像原本那樣的明暗差距過大。

3、為什麼顯示器會顯示得過暗?什麼是Gamma?為什麼要設置2.2這個值?

為什麼顯示器顯示出來的結果會過暗,這個問題涉及到電路電氣知識,本人也不是太清楚。所以在這裡簡短引用下火星論壇凡子前輩的解釋,希望可以大致明白一下:

首先,顯示器的亮度變化,是因為它的輸入電壓發生變化。
而輸入電壓的變化函數,和顯示器的亮度變化關係不成正比,無法合理對應。
所以導致了顯示器顯示失真,導致了不正確的顯示結果(即暗的結果,非線性的結果)。

Gamma就是表示這個失真程度的參數。值越大,失真越大,圖像也就越暗。而1則意味著圖像不失真,會正常顯示。
大多數顯示器的失真程度,即它的Gamma值,是2.2。所以我們在用LWF來校正圖像失真時,才有了2.2這個參照數值。

4LWF的設置流程怎麼理解?

實現LWF的手段,說白了就是修改兩個地方,即A+B

A:修改max自身的Gamma
B:修改影像檔輸入輸出時的Gamma



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這兩個修改都在max“首選項”的“Gamma LUT”選項卡中進行。但是要弄清楚:

A設置為2.2,並不是指修改影像檔的Gamma。而是告訴max,當前顯示器的Gamma值是2.2,所以max顯示圖像時要按照這個前提來自我調整。當max得知顯示器的Gamma2.2時,它就讓圖像顯示得亮些,以抵消顯示器自身過暗的顯示效果。A設置相當於是調整max自身全域Gamma環境的設置。

B設置為2.2,就是指調整影像檔自己的Gamma了(輸入Gamma常對應於貼圖檔調用,輸出Gamma常對應於渲好圖後保存。都是影像檔)。我們知道若僅設置了A,就相當於是max把自身Gamma環境給全域修改了,包括影像檔。而結果就是渲出來的圖會整體過亮發白,顯得不正常。這並不對。因為影像檔和顯示器不一樣,影像檔本身的Gamma就是正常的,是1,而不是顯示器的非正常的2.2,因此不能當作和處理顯示器的問題那樣對待。所以要在輸入輸出的Gamma裡設置2.2,讓圖片反過來顯示得暗一些,來抵消僅設置A後導致的整體過亮。這樣的話,最終圖像就顯得協調了。既讓A設置發揮了作用,也借由B設置保證了影像檔不變亮,回復它本來應有的色彩效果。

B設置是全域設置,不能單獨針對某個影像檔在輸入或輸出時來調整。如果個人有這個需要,可以把B設置恢復為1,然後在調用或保存圖片時,單獨從各自相應的對話方塊裡設置Gamma2.2。在調整圖像輸入方面時除此之外還有第3個方法,就是借助顏色校正外掛程式。這個外掛程式可以在鵬帆版主早先的LWF介紹貼中查詢,這裡就不細說了。如果使用的是max2009max2009已經自帶一種叫顏色修正的貼圖類型,作用和該外掛程式很相近,直接用它即可,就不用再單獨安裝外掛程式了。至於LWF後產生的RGB值改變,或者適應改變後的效果,或者使用顏色校正外掛程式都可以。

5、為什麼還要在VRay的顏色貼圖(Color mapping)卷展欄裡設置2.2?它和maxGamma設置有什麼聯繫?

通常VRay在計算暗部角落區域的時候,因為那裡出現的內容少,有效的圖元少,或者說需要表現的細節少,所以VRay不會在那些地方過多的去採樣和計算以節約時間。這就帶來一個問題:如果僅僅通過上述max自身的Gamma設置,完成了LWF,校正了圖的Gamma使之變亮,那圖中那些原本偏暗的地方在被強行校正提亮後,就會因為暗部採樣樣本少而出現很多雜點。這就和在PS中把一個原本灰暗的圖一下子調得太亮而導致暗部出現許多雜點的效果一樣。要避免這個問題,來實現一個能保證品質的LWF流程,就需要在VRay的顏色貼圖中,把曝光模式的Gamma設置為2.2。這樣VRay就可以保證圖中的暗處也有足夠的採樣計算了(因為VRay也知道了顯示器的Gamma2.2而自發做了調整)。它和max裡上面提到A設置,意思是一樣的。但因為唯一不同的是VRay的有了暗部採樣計算的過程,所以品質效果更好。

同時為了保證圖的色彩還原真實度,和考慮到調節的便捷性,建議盡可能的只用線性曝光方式來渲染LWF圖。

6、怎樣區別對待這兩處的Gamma?為什麼LWF下要務必使用VRay的渲染視窗?

首先要說的是,max裡的2.2,和VRay2.2,如果兩者都同時設置了的話,預設會得到一個錯誤的結果。因為這就相當於圖在渲染出來後,Gamma被校正了兩次,而變得過於白亮和不正常。而兩者若只改其一,渲染後當然就可以得到對的效果,但仍然有問題:

只改max2.2,也就是上述的A設置,會造成暗部採樣不足,導致產生很多雜點,圖像品質不高;
只改VRay2.2maxGamma全域環境沒有得到調整,渲出來的材質效果和從材質編輯器裡看到的效果不一樣,給作圖造成不便。(因為沒有設置A,只設置了B,貼圖會顯非常暗。如果AB都不設置,則圖像會受VRay2.2影響而發白。)

為了能夠保證品質和方便調節,我們當然是希望兩者能夠共存的。所以要達到合理化的LWF設置流程,最好的選擇就是使用VRay的渲染視窗(也就是VR幀緩衝器/Frame buffer)。在之前的教程正文中也提到務必使用VRay的渲染視窗。因為max的全域Gamma設置正好是對這個東西不起作用的,它既可以正確支持VRayGamma2.2,又不會受到maxA設置的影響。兩處地方同時設置為2.2也不會產生因二次校正後導致的圖像發白的錯誤效果。這也就完美的解決了共存問題。但要說明的是,在VRay渲染視窗渲染完圖像保存的時候,按Gamma值為1的原則保存即可。也就是說不用在maxGamma輸出設置中設置為2.2而是保持默認的1。否則還是會產生二次校正。


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希望上面提到的6點解釋,涵蓋了大多數正在瞭解LWF的朋友對LWF的迷惑之處。如果仍有不明白的朋友歡迎交流。同時也希望有對LWF更為瞭解的朋友對本教程中可能存在的訛誤之處進行指出,幫助進步,在此感謝!

 

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