在虚幻引擎4中模拟区域光源

在真实世界里，光源具有各种各样的形状和大小，例如日光灯、传统灯泡、卷曲灯泡、车头灯、篝火以及天空光照等。

在专业摄影技术中，光照有多种不同的控制方式。彩色透明滤光板可用于给光源着色，镜头挡光板能改变投射光的形状及图案。其中，柔光镜尤其值得关注，像柔光箱和摄影伞，它们可用于重定向、传播及柔化光线。

在现代离线渲染解决方案中，区域光源是一项典型的强大功能。其工作原理与现实世界中摄影师使用的柔光箱漫射器极为相似，即从一个较大的表面发射大量光照，用漫反射光照填充空间。这样可以降低场景中阴影和高光的粗糙度，通常能以更理想的方式渲染表面。

截至本文撰写时，虚幻引擎4尚不支持区域光源。不过，借助一些基本的几何体、简单的材质以及标准的虚幻引擎聚光源，我们可以创建自己的实时漫射器，以令人信服且易于控制的方式模拟区域光源。

步骤1：场景搭建

最初，在我们的简单场景中，有一个类似房子的建筑物，里面设有窗子、门以及天空光源。同时，还有一个定向光源充当太阳。此外，还放置了几个专用的Actor：

• 三个球体反射捕获Actor，用于辅助精确渲染反射表面。
• 一个Lightmass重要体积，用于指导Lightmass进行光照烘焙的位置。
• 一个后期处理体积，用于通过各种视觉特效调整最终渲染效果。

在编辑器中运行时，我们会发现该建筑物的内部非常黑暗。我们的目标是模拟光照通过窗子和门从外面涌入的效果，让光子进入建筑物。这些光子会在场景中来回反射，照亮它们接触到的表面，最终产生更真实、更令人满意的效果。

步骤2：添加光源

我们首先要做的是在建筑物外面，大致每个入口中间的位置添加光源。同时，打开Inner Cone Angle（内锥角）和Outer Cone Angles（外锥角），以最大化传播每个聚光灯的光线，具体参数设置如下：

• Inner Cone Angle（内锥角）：80.0
• Outer Cone Angle（外锥角）：85.0

构建光照后在编辑器中运行，效果有所改善，我们至少能看到室内场景了。但需要注意的是，此时光照和阴影都非常刺眼。通过组合剩余的Bounce Cards（反光板），我们可以获得与建筑可视化渲染相关的更高质量的区域光照。

步骤3：漫射光线

我们的反光板由简单的平面组成，将这些平面缩放至适当大小，并放置在每个门口的外面，且位于每个聚光灯稍远处。每个平面都应用了一个白色材质，并调整其朝向，使其朝向建筑物内部。

为了给反光板提供恰好足够的覆盖量，需要减小光源本身的衰减半径。不同的场景可能需要不同的值。同时，旋转光源使其朝外，远离建筑物内部，并直接射向刚刚放置的平面，衰减半径设置为：

• Attenuation Radius（衰减半径） = 200.0

高级技巧

如果不需要反光板产生的发光外部世界效果，可以选择所有反光板，从详细信息面板中启用Actor的“Hidden In Game（在游戏中隐藏）”复选框。

脚注说明

LIGHTMASS 设置

Lightmass工具执行光照烘焙过程，并将结果编码到每个对象的光照贴图中。通过增加关键参数，可以提升场景中静态光照的最终质量。该项目的调整参数如下：

• Static Mesh Lightmap resolution（静态网格物体光照贴图分辨率） = 512
• Num Indirect Lighting Bounces（间接光照反弹次数） = 25
• Indirect Lighting Quality（间接光照质量） = 8.0
• Use Ambient Occlusion（使用环境遮挡） = True
• Compress Lightmaps（压缩光照贴图） = False

增加这些值会提升最终的光照质量，但代价是光照烘焙时间会增加，这取决于可用的处理能力。建议先使用较低的值进行迭代，“勾勒”出场景的一般效果和色调，待达到期望效果后，再提升这些值以获得最终效果。

后期处理

后期处理特效是非常强大的功能，能够动态影响渲染器的最终输出效果。即使是少量的后期处理特效也会有很大帮助，例如一些光溢出、颜色校正和少许对比度调整，都能为场景增色不少。具体参数设置如下：

场景颜色

• Fringe Intensity（边缘强度） = 0.575221
• Grain Intensity（颗粒强度） = 0.150442

自动曝光

• Min Brightness（最小亮度） = 1.0
• Max Brightness（最大亮度） = 1.0

镜头眩光

• Intensity（强度） = 0.0
• Unbound（未绑定） = False

边缘及颗粒设置添加了照相失真的暗示。这里，自动曝光和镜头眩光设置有效地禁用了这些效果。Unbound（未绑定）使得后期处理体积可以在整个场景上全局性地生效。

反光板材质

主要的反光板材质非常简单：使用Vector3作为底色，通过Scalar标量将该颜色与自发光通道相乘。材质实例版本增加了亮度，亮度设置为：

• 亮度 = 13.0

需要注意的是，材质的自发光质量没有设置为真正地发射光照到场景并列入Lightmass计算，在这种情况下，这纯粹是一种审美选择。

Master Material | Material Instance