Thearender,像攝影師曝光那樣去渲染

1、THEA只需要真實(shí)的燈光

thea，是一個(gè)基于物理的渲染引擎。

那么我們首先來講一下，什么叫做基于物理的渲染引擎。英文的說法叫做，physical based rendering，那么我們簡(jiǎn)稱為PBR渲染引擎。基于物理的渲染引擎的工作方式就是，用真實(shí)的光線來照亮我們的場(chǎng)景。

也就是說，我們可以像攝影師那樣的設(shè)置物理的材質(zhì)、燈光和相機(jī)參數(shù)，我們不會(huì)像別的渲染器那樣去猜測(cè)，多次調(diào)整燈光參數(shù)，這樣會(huì)節(jié)約很多時(shí)間。

首先來看這樣的一個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景，房間里有一盞100瓦的燈泡，然而當(dāng)我們渲染時(shí)，發(fā)現(xiàn)畫面非常暗，這是什么原因呢？

那么很多人的第一感就是：太暗了，增加燈光亮度了吧。原來的渲染器都是這么做的，如果這兒你也這么做的話，那你就做錯(cuò)了。

為什么會(huì)這么暗呢？因?yàn)槲鱽喌哪J(rèn)參數(shù)設(shè)置，是為室外環(huán)境準(zhǔn)備的。而室外環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境，是完全不同的光照亮度。如果你是一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的攝影師，你就會(huì)知道，相機(jī)在室外的參數(shù)設(shè)置，肯定不能用于室內(nèi)拍攝。

現(xiàn)在來看一下，什么叫做陽光十六法則。如果在室外明亮的陽光下，相機(jī)的正確曝光是ISO設(shè)置100，快門速度100，然后光圈是16，這樣拍出來照片，就會(huì)有正常的曝光。

如果你用這樣的參數(shù)，在100瓦的燈光下攝影，那么拍出來照片肯定漆黑的一團(tuán)，正確參數(shù)是多少呢？

有經(jīng)驗(yàn)的攝影師都知道，100瓦的燈光環(huán)境下， ISO可能要設(shè)置到400-800，光圈我們可能會(huì)用到鏡頭的最大光圈，比如說2.8；這個(gè)時(shí)候的曝光時(shí)間的可能也只有1/30到1/50秒，最后用這個(gè)參數(shù)拍出來的照片，那么就會(huì)非常的明亮了。

那么同樣thea渲染，也是同樣的道理.

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圖01

左邊的圖是西婭在默認(rèn)曝光為外部場(chǎng)景的設(shè)置下，渲染的室內(nèi)暗室的圖；右邊的圖是室內(nèi)場(chǎng)景使用人工光源的情況下，曝光設(shè)置為：ISO為400，快門速度= 30和F制光圈值= 2.8。

我們看看圖1。左邊這個(gè)圖我們就是用的默認(rèn)的參數(shù)，渲染出來是漆黑一團(tuán)，右邊的圖片里，ISO 400,快門速度1/30秒，光圈2.8，這個(gè)時(shí)候最后結(jié)果出來圖片就非常漂亮了。

2、THEA需要真實(shí)的空間大小

除了我們要設(shè)置真實(shí)的相機(jī)參數(shù)之外，那么我們還需要注意一點(diǎn)，就是我們?cè)诮５臅r(shí)候需要真實(shí)的空間大小，比如說我們的房間一般是，長(zhǎng)和寬是三米x四米，然后高3米左右。如果說你把一個(gè)100瓦的燈放在一個(gè)三十米乘以四十米的房間里，那么很顯然，一個(gè)100瓦的燈泡是不可能照亮這么大的一個(gè)房間的。

3、照相機(jī)并不象眼睛一樣

西亞是一個(gè)物理的渲染器，他就像一個(gè)真實(shí)的數(shù)碼相機(jī)一樣。

如果我們對(duì)攝影術(shù)有更多的了解，更多的攝影知識(shí)可以讓你拍到更好的照片。

同樣的知識(shí)，也會(huì)讓你更快地和更多地了解THEA渲染器，這些攝影知識(shí)有利于你渲染出更好和更真實(shí)的圖片。

下面我們?cè)賮砜匆幌乱粋€(gè)比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)景：

白天，陽光通通過了窗戶照亮了室內(nèi)。

如果從我們的眼睛來看，我們既看得到室外的青山綠水，也可以看得到房間里的這個(gè)桌椅板凳。

但是，如果你是一個(gè)攝影師，你就會(huì)知道，一個(gè)照相機(jī)不可能像我們的眼睛那樣，既看到外面的場(chǎng)景，也看到室內(nèi)的景象。

                               圖02

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左邊的圖，我們針對(duì)外部場(chǎng)景設(shè)置正確曝光：ISO = 100正確，快門速度=250和F光圈數(shù)= 5.6。右邊的圖，為了得到一個(gè)好的內(nèi)部曝光，我們改變參數(shù)設(shè)置：ISO= 400，快門速度= 150和F光圈數(shù)= 5.6。這將導(dǎo)致外部過曝，但這是一個(gè)真正的相機(jī)捕獲的場(chǎng)景。

一個(gè)攝影師他拿起相機(jī)，就要有所取舍。

對(duì)于THEA渲染器來說，也是和相機(jī)一樣，如果把室外的場(chǎng)景，表現(xiàn)的很清楚，那么室內(nèi)就會(huì)很暗；如果把室內(nèi)的內(nèi)容渲染得很亮，室外的畫面就會(huì)過曝。

我們看一下上邊這個(gè)圖，左邊的這個(gè)圖就是針對(duì)外部的場(chǎng)景來設(shè)置的曝光的是ISO100快門250光圈5.6，房間里就顯得特別暗。

在右邊的圖里，我們就把ISO改成了400、快門150、光圈5.6，室內(nèi)曝光正常，外面的環(huán)境已經(jīng)過曝了。你可能會(huì)說這個(gè)渲染器不好，但這就是真實(shí)的相機(jī)曝光。真實(shí)的相機(jī)，也會(huì)得到這樣真實(shí)結(jié)果。

3、通過一次渲染，THEA可以重新布光

攝影師面對(duì)這樣的環(huán)境，有什么好的解決方法呢？

如果我是一個(gè)攝影師，我會(huì)用一個(gè)方法，可以把室內(nèi)的環(huán)境用光源來照亮，讓室內(nèi)和外邊有一個(gè)相近的強(qiáng)光線強(qiáng)度，就可能得到一個(gè)比較均衡的曝光。

那么西亞是怎么做的呢？

那么西亞有一個(gè)非常強(qiáng)大的功能，叫一個(gè)“重新布光”的功能。

在渲染過程中，或者完成后，西婭可以重新調(diào)整了每一個(gè)光源的強(qiáng)度，每一個(gè)燈光的顏色和他的的光照貢獻(xiàn)度，按自己的需求來進(jìn)行重新布光，而不用再次去渲染。

甚至在渲染完成以后，我們可以把渲染后的圖像保存。這個(gè)圖像允許你再次打開，然后再次調(diào)整曝光，甚至還可以繼續(xù)原來的渲染。

4、室內(nèi)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)渲染流程

我們看一下以前的標(biāo)準(zhǔn)流程：

我們可以在窗戶的位置使用一個(gè)面光源，它位于玻璃的里面，并且對(duì)鏡頭來說不可見。

他只可以投射陰影。

面光源放在玻璃窗的后面，照亮室內(nèi)的光線就不用穿過窗戶，也可以加快渲染的速度。

這個(gè)不可見面光源，我們用來模擬太陽光，設(shè)置為10萬瓦，色溫是6700。——個(gè)人感覺這個(gè)數(shù)值太大了。

然后我們把光源進(jìn)行了分組。這時(shí)候我們有三個(gè)光源：一個(gè)是太陽光，一個(gè)是天光，第三個(gè)是這個(gè)面光源。

所謂的“relight”,或者說“重新布光”，就是們?cè)阡秩就瓿梢院?，我們可以分別調(diào)整每一個(gè)光源的光功率和色彩等，這樣通過調(diào)整，我們就可以讓外部和內(nèi)部環(huán)境都有達(dá)到一個(gè)良好的曝光。

5、使用HDRI圖片照明技術(shù)

對(duì)于一個(gè)攝影師來說，還有一個(gè)好的辦法就是，等外部的光線強(qiáng)度降下來后，再進(jìn)行拍攝。他可以等到日落時(shí)分，那時(shí)候太陽在地平線的位置，光線強(qiáng)度很弱了，這時(shí)候再打開房間里的所有燈光，室外和室內(nèi)光線就達(dá)到一個(gè)平衡。這樣拍攝出來的照片，就會(huì)里外都很亮堂。

在THEA渲染器里，我們可以怎么做呢？我們?cè)?/font>thea里，還可以通過這種日落時(shí)分的HDRI圖片，來模擬日落時(shí)分的照明。

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我們看看這個(gè)圖片，用了一個(gè)HDRI的圖片來做照明。這是一張HDR格式的全景圖，還可以旋轉(zhuǎn)方向，這個(gè)圖片在這里的強(qiáng)度是0.3，最后我們得到這樣一個(gè)室外和室內(nèi)曝光比較充分的圖片。

6、32位的多通道輸出圖像

在我們的攝影中，所有的圖像，都必須要經(jīng)過后期處理一樣。THEA渲染的圖像，也要經(jīng)過后期的處理，但它的圖像比普通數(shù)碼相機(jī)的照片更有優(yōu)勢(shì)，這是為什么呢？

因?yàn)樗秩镜膱D像是32位的hdri格式的圖像。他比普通相機(jī)的8位圖像，儲(chǔ)存了更多的數(shù)據(jù)信息，我們可以通過后期調(diào)整來找回更多的細(xì)節(jié)。

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我們來看一看這張圖，我們渲染時(shí)使用ISO400、快門150、光圈5.6，我們發(fā)現(xiàn)外面是已經(jīng)過曝了。

因?yàn)殇秩镜膱D像是32位的HDR圖像，比如EXR格式。我們可以通過圖像處理軟件，對(duì)圖像進(jìn)行后期處理后，最后輸出的畫面，可以看到室外圖像有了更多的細(xì)節(jié)。

7、攝影基礎(chǔ) 等效曝光

最后我們?cè)賮砥占跋孪鄼C(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，我來講一講什么叫做等效曝光。

在了解等效曝光之前，我們首先講講相機(jī)曝光的三個(gè)基本參數(shù)。這三個(gè)參數(shù)叫做光圈，快門和ISO。

光圈

光圈實(shí)際上就是，鏡頭的通光量的大小。

光線是通過鏡頭光孔到達(dá)我們的CCD,或者說膠片，完成了最后的曝光。

光孔的大小，決定了進(jìn)光量大小。

光圈是一個(gè)倒數(shù)，數(shù)字越大，水圈越小。

我們也可以把光圈可以看出是一個(gè)進(jìn)光的窗戶，光圈越大的話，通過的光線就越多，光圈越小，通過的光線越少。

我們來看一下他是怎么回事？f1、f1.4、f2、f2.8、f4、f5.6、f8。每一個(gè)數(shù)值是前邊一個(gè)數(shù)值的一半。大家可能會(huì)問，后邊那個(gè)數(shù)并不是前邊的一倍呢，這是因?yàn)檫M(jìn)光量是面積關(guān)系。一個(gè)小孔的直徑如果是另一個(gè)的一半，那么它的能光量是前邊的4分之1。你需要記住的是，這些數(shù)值，我們稱為一檔，每一檔是前邊的一半。

那么f2.8是f2的一半，f4是f2.8的一半。F8是f4的4分之1， F16是f4的16分之1，理解了嗎？

快門

下面我們?cè)賮砜匆幌驴扉T，快門好象一個(gè)百葉窗簾，窗簾拉開之后，讓光線照進(jìn)來，讓膠片感光；當(dāng)這個(gè)簾子拉上，光線就不再照射到膠片上。

這個(gè)數(shù)字是一個(gè)分?jǐn)?shù)，比如說1/1000，1/500,1/250.1/125,1/60,1/30,后邊的時(shí)間，是前邊的時(shí)間的一倍，我們也稱為一檔。增加一檔曝光，就是增加一倍時(shí)間，如果增加三檔曝光，就是增加8倍曝光時(shí)間。如果減少一檔曝光，就是時(shí)間為原來的一半，如果減少4檔曝光，時(shí)間就需要調(diào)整為原來的16分之1。

所謂等效曝光的意思是這樣的：如果你的光圈增大了一倍，同時(shí)么你的快門時(shí)間減少一倍，這樣的曝光參數(shù)就與原來的曝光等效。如果光圈變?yōu)樵瓉淼?/font>8分之1，但同時(shí)你的快門時(shí)間延長(zhǎng)了8倍，這種情況也是等效曝光。

好比我們給池子放水，你需要將池子里的水放滿，你可以用大水量，在很短的時(shí)間里將水注滿，也可以用很小的水量，用很長(zhǎng)的時(shí)間將水也注滿。

這兩種不同的方法，結(jié)果都是一樣的。當(dāng)然，什么才是水池正好滿，這個(gè)概念，我需要再?gòu)?qiáng)調(diào)一下。一個(gè)畫面，到底需要多亮才是正確的曝光，對(duì)于不同的拍攝對(duì)象來說，要求并不一樣。

比如說前邊的室內(nèi)和室外的大光比環(huán)境，你需要表現(xiàn)的主體是什么，如果你的主體在室外，你就需要對(duì)室外正確曝光。如果你需要表現(xiàn)的對(duì)象在室內(nèi)，你就需要把室內(nèi)曝光正常。

再說一個(gè)情況，如果你是在拍攝風(fēng)光，你需要讓天空的層次不過曝，如果你是在拍攝人像，你只需要人的面部曝光正常就可以了。

在現(xiàn)實(shí)的物理相機(jī)之中，我們知道，光圈值除了控制曝光之外，它還有一個(gè)功能，控制景深，越大的光圈，景深越淺，越長(zhǎng)的焦距，景深也越淺。

那么在西婭里，你需要記住一點(diǎn)。我們?cè)诎凳依镌O(shè)置的光圈參數(shù)，它不會(huì)影響景深，我們只能在相機(jī)設(shè)置里面，光圈的參數(shù)才影響景深。

同樣的道理，在現(xiàn)實(shí)的相機(jī)的快門速度，它除了影響曝光，它還會(huì)影響動(dòng)態(tài)模糊。

一個(gè)物體的模糊程度，除了與快門速度有關(guān)，還與它的角速度有關(guān)。

凝固空中的飛鳥需要什么速度，拍攝雨滴需要什么速度，拍攝舞臺(tái)的動(dòng)感又需要什么速度，把車流拉成燈光的線條，又需要什么快門速度。

如果你是一個(gè)攝影師，如果你對(duì)這些有所了解。你的這些攝影知識(shí)，都會(huì)在THEA渲染器里派上用場(chǎng)。

我們要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在西亞渲染器中，他控制動(dòng)態(tài)模糊的，是相機(jī)的快門速度。

在暗室里面的快門速度，它不會(huì)影響動(dòng)態(tài)模糊，只影響曝光。

ISO

在講究等效曝光時(shí)，如果你了解快門和光圈了，還有一個(gè)參數(shù)，ISO，我們來要探討下。

這個(gè)ISO是什么意思呢？通俗一點(diǎn)說，就是一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，那么在攝影術(shù)中，代表了一個(gè)膠片的感光速度。

這個(gè)數(shù)字越大，代表膠片的感光速度越快，我們稱之為快速膠片。比如說ISO200，他感光速度，就是ISO100的兩倍。ISO800的膠片，它所需要的正確明曝光的時(shí)間，是ISO200的膠片的1/4。ISO1600以上，我們稱為超高速膠片。它為我們帶來便捷的同時(shí)，也帶來了更多的膠片顆粒。

在膠片時(shí)代，當(dāng)一卷膠卷沒拍完之前，不可能把它從相機(jī)里取出來，所以，在膠片時(shí)代，這個(gè)ISO值是一個(gè)定值，攝影師不會(huì)去調(diào)整它。

到了數(shù)碼相機(jī)時(shí)代，相機(jī)也不用裝膠卷了，這個(gè)ISO變得可調(diào)。

ISO主要用在什么時(shí)候呢，我們知道，有一個(gè)說法是，如果你想拍攝一張清晰的照片，你就需要穩(wěn)定你的相機(jī)。如果你是50MM的鏡頭，至少你的快門速度要達(dá)到50分之一秒。如果是200mm的長(zhǎng)焦，那么很多人就端不穩(wěn)了。想提高快門速度，在光圈不能提高的情況下，唯一的辦法就是提高感光度。這讓我們把問題從拍不拍得好的問題變?yōu)?，拍不拍得到的問題。

我們犧牲了一定的畫質(zhì)，但是讓我們拍的到?；蛩^的畫質(zhì)是什么呢？就是說我們的圖片的細(xì)膩度，也有色彩噪點(diǎn)。在膠片時(shí)代，那么高感光度的膠片肯定顆粒更多，那么對(duì)于數(shù)碼相機(jī)也同樣是這樣。

目前比較好的相機(jī)，它的感光度已經(jīng)達(dá)到6400到12800。當(dāng)然更好的相機(jī)甚至可以允許25600甚至100000。

等效曝光

當(dāng)ISO變成可調(diào)時(shí)，我們?cè)僦v下等效曝光。

比如說，我要達(dá)到同樣的曝光，如果說增加了曝光時(shí)間，那么我們可減小光圈，和原來的曝光是相同的。如果我們提高了快門速度，同時(shí)增加了ISO值，這時(shí)候曝光也不會(huì)變。

這三個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)系，作為一個(gè)攝影師，它是必須了解的理論基礎(chǔ)。如果你要想學(xué)習(xí)THEA渲染器，這三者之間的關(guān)系，你也一定要弄明白。

在THEA渲染器里，三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，與攝影術(shù)里是完全一樣的。

只是要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：在THEA里，如果你調(diào)高ISO值，它并不會(huì)增噪點(diǎn)。也就是說，這個(gè)ISO值，可以被我們盡情地使用。

你可以象一個(gè)攝影師那樣，去追求一個(gè)真實(shí)的曝光，一個(gè)好的攝影師，他總是盡量的不去升高ISO值。如果你是一個(gè)“thea渲染師”，你可以創(chuàng)意地去運(yùn)用ISO值。

怎么理解這句話呢，我還是從等效曝光講起。

我們看一下普通的室外曝光與室內(nèi)曝光。室外的參數(shù)：ISO 100,快門1/250秒、光圈5.6。

室內(nèi)的參數(shù)ISO400，光圈2.8、快門1/30秒。我們看一下這兩者之間，曝光相差了多少倍。

快門式從1/250到1/30增加了8倍，感光度是增加了4倍，然后光圈從2.8到5.6，增加了四倍。那么就是4倍乘4倍再乘以8倍，那么一共是128倍。

也就是說，從室外到室內(nèi)，我們的曝光增加了100多倍。

一個(gè)專業(yè)的攝影師，他從室外到室內(nèi)，需要調(diào)整三個(gè)參數(shù)，讓相機(jī)增加128倍的曝光。一個(gè)THEA的渲染師，他可以討一個(gè)巧，不用調(diào)整三個(gè)參數(shù)，只需要把一個(gè)參數(shù)ISO值，調(diào)整128倍，就達(dá)到同樣的曝光了。

就這么簡(jiǎn)單！

真心感謝樓主分享如此詳細(xì)的教程  謝謝

樓主你高手啊

這個(gè)要認(rèn)真學(xué)習(xí)了！

講的不錯(cuò)，收益了！

謝謝大師，學(xué)習(xí)了

受益匪淺?。。。。。。。。。?！感謝?。。。。。。。。。。。。?！