【UE燈光•簡介】UE4光照型別和燈光引數

遊資網發表於2020-11-19

型別

我們UE4學習接下來這段時間我們瞭解下燈光。

開啟我們ue4來到我們燈光系統分別是定向光源點光源聚光燈矩形光源天光

靜態光源（Static）：

不能動態實時的新增，只能預先烘焙好效果，但是不能和動態物體進行整合
效能消耗最低，一個光源和1000個光源的效果是一樣的，只會影響烘焙時間
影子可以根據光照貼圖的解析度來調整銳利清晰程度

固定光源（Stationary）：

位置不變，但是亮度顏色可以發生變化，不過間接的反射光線的影響不會發生變化，只是預先烘焙好的
效能消耗中等
會將陰影資訊儲存到陰影貼圖中，所以只能同時允許4個固定光源產生重疊，如果超過，多餘的光源將會轉換使用動態陰影，增大消耗，可以通過ViewMode中的Stationary Light Overlap檢視進行檢視。
固定光源中的動態物體需要建立兩套陰影，一套是來自其他物體投射到動態上的引用，一套是動態物體本身產生的陰影，所以如果動態的物體數目不多的話，適合固定光源，如果固態物體足夠多，可以考慮移動光源。

移動光源（Moveable）:

可以動態新增，實時變化，
效能消耗高，取決於受該光源影響的網格數量和三角形數量。
不過照射的影子比較銳利，而且光線不能夠進行反射

定向光源

定向光源將模擬從無限遠的源頭處發出的光線。這意味著此光源投射出的陰影均為平行，因此適用於模擬太陽光。定向光源放置後，可對其移動性進行如下設定：

靜態——（左圖）即無法在遊戲中改變光源。這是速度最快的渲染方法，可用於已烘焙的光照。
靜止——（同見左圖）即光源通過 Lightmass 只烘焙靜態幾何體的投影和反射光照。其他則為動態光源。此設定還允許光源在遊戲中改變顏色和強度，但其並不會移動，且允許部分烘焙光照。
可移動——（左圖）即為完全動態光源，可進行動態投影。這是最慢的渲染方法，但在遊戲過程中擁有最高靈活性。

下圖展示了從開放屋頂照射進來的日光。

左圖只顯示了光照，右圖則啟用了陰影視錐，展現定向光源發出的平行光線。

光照方向（左圖所示）以箭頭指出了光線傳播的方向，以便使用者根據需要來放置光源的方向。

點光源

點光源的工作原理很像一個真實的燈泡，從燈泡的鎢絲向四面八方發出光。然而，為了效能考慮，點光源被簡化為從空間中的一個點均勻地向各個方向發射光。放置的點光源可以設定為三個移動設定之一：

靜態（Static） - （如左圖所示）它意味著，不能在遊戲中更改光源。這是最快的渲染方法，並且允許烘焙的光照。
靜止（Stationary） - （亦如左圖所示）它意味著，光源將僅有自己的陰影和來自全域性光照（Lightmass）烘焙的靜態幾何體的反射光照，所有其他光照都將為動態。該設定還允許光源在遊戲中更改顏色和強度，但它不會移動且允許區域性烘焙光照。
可移動（Moveable） - （如左圖所示）這意味著光是完全動態的，並考慮到了動態陰影。從渲染的角度看這是最慢的，但顧及到了遊戲程式中的最大靈活性。

下面是放置在關卡內的點光源的兩個例子。

左邊的影像是一個沒有顯示其半徑的點光源，而右邊的影像是顯示了半徑的同一光源，這給人一種光源將影響世界的良好印象。

雖然點光源只從空間中的該點發出，沒有形狀，但虛幻引擎4可以給點光源一個半徑和長度，用於反射和高光，讓點光源有更多的物理真實感。

聚光源

聚光源從圓錐形中的單個點發出光照。使用者可通過兩個圓錐形來塑造光源的形狀：內圓錐角和外圓錐角。在內圓錐角中，光照將達到完整亮度。從內半徑的範圍進入外圓錐角的範圍中時將發生衰減，形成一個半影，或在聚光源照明圓的周圍形成柔化效果。光照的半徑將定義圓錐的長度。簡單而言，它的工作原理類似於手電筒或舞臺照明燈。

和其他光源一樣，聚光源可設為以下3種移動性設定中的一種：

靜態——（左圖）即無法在遊戲中改變光源。這是最快的渲染方法，可用於已烘焙的光照。
靜止——（同見左圖）即光源通過Lightmass僅烘焙靜態幾何體的投影和反射光照。其他則為動態光源。此設定還會允許光源在遊戲中改變顏色和強度，但其不會移動並允許部分烘焙光照。
可移動——（左圖）即為完全動態光源，可進行動態投影。這是最慢的渲染方法，但在遊戲過程中擁有最高靈活性。

以下範例顯示的是放置在關卡中的聚光源，展示了光源範圍和椎體效應器的決定方式：

左側的聚光源未利用椎體顯示光源範圍，而右側的相同聚光源則以椎體效應器顯示了自身範圍。

天空光照

天空光照（Sky Light）採集關卡的遠處部分並將其作為光源應用於場景。這意味著，即使天空來自大氣層、天空盒頂部的雲層或者遠山，天空的外觀及其光照/反射也會匹配。您還可以手動指定要使用的立方體貼圖。

場景採集

天空光照將僅在某些情況下才採集場景：

對於靜態天空光照（Static Sky Lights），構建光照時會自動進行更新。
對於靜止（Stationary）或可移動天空光照（Movable Sky Lights），在載入時更新一次，只有呼叫重新採集天空（Recapture Sky）時才會進一步更新。這可以通過詳細資訊（Details）皮膚或通過遊戲中的藍圖呼叫執行。

NOTE(注意事項)

如果您更改了天空盒使用的紋理，天空盒不會自動知道要進行更新。您需要使用上述方法之一為其進行更新。

應使用天空光照而不是環境立方體貼圖來表示天空的光照，因為天空光照支援區域性陰影，區域性陰影可以防止室內區域被天空照亮。

移動性

與其他光源型別類似，天空光照可以設定為以下移動性之一：

靜態（Static）遊戲中不能更改光照。這是最快的渲染方法，並且允許烘焙的光照。
靜止（Stationary）構建光照時，將僅從靜態幾何體採集陰影和光照反射。所有其他光照都將為動態。該設定還允許光線在遊戲中更改顏色、強度和立方體貼圖，但它不會移動且允許區域性烘焙光照。
可移動（Movable）可以根據需要在遊戲中移動和更改光照。

靜態天空光照

設定為靜態（Static）的天空光照將被完全烘焙到關卡中的靜態物件的光照圖中，因此不需要任何成本。在對該光源的屬性進行編輯後，所做的更改將不可見，直至為關卡重新構建了光照。

對於移動開發，這是唯一一種受支援的天空光照。

注意事項

使用靜態天空光照時，將僅採集關卡中移動性設定為靜態（Static）或靜止（Stationary）的Actor和光源，並且將僅使用它們進行照明。此外，為了避免反饋迴圈，  使用靜態天空光照時，只能採集材質的自發光貢獻部分。因此，請確保任何天空盒具有設定為無光照（Unlit）的材質。

靜止天空光照

與設定為靜態（Static）的天空光照一樣，設定為靜止（Stationary）的天空光照從全域性光照獲得烘焙陰影。您在關卡中放置了靜止天空光照後，  您必須至少重新構建光照一次，才能生成和顯示烘焙陰影。

與其他靜止光源一樣，一些屬性可以在執行時通過藍圖（Blueprint）或 Sequencer 進行更改。這意味著，您可以調整此天空光照的強度（Intensity）或顏色（Color），而無需重新構建整個關卡的照明。然而，間接光照將被烘焙到光照圖中，並且無法在執行時進行修改。間接光照量  可以使用間接光照強度（Indirect Lighting Intensity）來控制。

注意事項

使用靜止天空光照時，將僅採集關卡中移動性設定為靜態（Static）或靜止（Stationary）的Actor和光源，並且將僅使用它們進行照明。此外，為了避免反饋迴圈，  使用靜止（Stationary）天空光照時，只能採集材質的自發光貢獻部分。因此，請確保任何天空盒具有設定為無光照（Unlit）的材質。

可移動天空光照

設定為可移動（Movable）的天空光照不使用任何形式的預計算。當設定為採集場景時，它採集具有任何移動性的元件和光源。

距離場環境遮擋

該功能在預設情況下未開啟，但可使用距離場功能啟用。

可移動天空光照的陰影由距離場環境遮擋從每個剛性物件周圍生成的有向距離場體積提供。距離場環境遮擋支援剛性網格體可以移動或隱藏的動態場景變化，同時它會影響遮擋。

預計算天空光照

使用烘焙光照和靜態或靜止天空光照時，照明和陰影資料將儲存在光照圖中。下面幾個小節將討論全域性光照支援的一些功能。

增強型靜態天空光照方向性

在虛幻引擎4.18之前，靜態天光通常用帶3階球諧（3rd Order Spherical Harmonic）的全域性光照來表示，它無法採集日出或日落時可能出現的細節。現在使用經過過濾的立方體貼圖，預設情況下會得到更高的解析度。全域性光照還會基於最終聚集光線的大小選擇相應的立方體貼圖MIP ，以避免任何失真。

要檢視此類互動的示例，請前往引擎內容（Engine Content） > 貼圖模板（MapTemplates） > 天空（Sky），並選擇 SunsetAmbientCubemap，因為它將顯示一個很好的示例。

使用Epic的 Robo Recall 中的起始辦公室關卡進行改進的示例

最大的區別可以在具有大量亮度和顏色變化之天空光照立方體貼圖的嚴重遮擋場景中看到。

暗箱

隨著靜態天空光照的方向性增強，現在可以利用一個足夠小的開口重新建立針孔相機效果(暗箱 )。開口越小，天空光照就越有方向性。

靜止天空光照的環境法線

對於各個光照分開烘焙的靜止天空光照，全域性光照烘焙的陰影將方向遮擋資訊儲存在所謂的環境法線（Bent Normal）中。這是從紋素到最不被遮擋方向的方向。大部分被遮擋的區域將此方向而非表面法線用於天空光照，這樣便提高了縫隙的質量。

多次反射

通過在世界場景設定（World Settings） > 全域性光照（Lightmass）中調整天空光照反射次數（Num Sky Lighting Bounces）設定，即可支援多次反射全域性光照的間接光線。

設定要使用的天空光照反射次數。

為了使天空光照的多次反射明顯可見，在大多數情況下，您的材質需要具備高漫反射值。例如，如果漫射值為.18（18%灰色），第二次的天空光照反射將僅貢獻 18^3 = 0.006的光發射能量，這很難為肉眼所察覺。如果漫射值為0.5，第二次的天空光照反射將貢獻0.125的光發射能量，並且顯而易見。

warning

每增加一次反射都會增加非分散式的構建時間，因此當未使用密集（Swarm）分佈時要謹慎使用。

天光拾取周圍環境和自定義hdri