一种布光技术在客车渲染设计中的应用

陈东洋

(郑州宇通客车股份有限公司， 郑州 450061)

目前在客车产品开发过程中，数字化虚拟渲染作为一种可以实时展示车辆最终状态的技术手段，已被越来越多地应用。目前在汽车渲染设计领域，主流渲染软件有：RTT DeltaGen、C4D、Autodesk Vred。其中Autodesk Vred以其照片级的真实质感、出众的数据交换和模型组装维护能力而一枝独秀，而HDR Light Studio作为一款独立的布光软件能以插件的形式与Autodesk Vred实现无缝对接，其相关数据如布光工程和最终HDRI输出均被保存在Vred场景中，无需单独操作，为Vred渲染中模拟影棚布光效果带来极大便利[1-5]。

1 HDR布光技术简介

HDR Light Studio是一款专业级高动态范围HDR制作软件，能够帮助设计师快速设计、创建、调整HDRI高动态范围的照明图和反射图，并根据用户的三维数据需求，产生高品质的HDRI环境底图，能够和传统的摄影媲美，广泛适用于产品的广告和市场推广。HDR Light Studio可实时创建和编辑HDRI环境底图。在设计自定义HDRI底图时，可以在Vred场景中实时查看其照明效果，使用HDR Light Studio将“实时”连接到Vred应用程序中。照明设计可以包含合成灯或图片灯，并可以在渐变背景或HDR背景图像上创建和完善已有HDR背景图灯光细节。HDR Light Studio不仅仅是一种HDR编辑器，它更是一种革命性的新型照明工具。

HDR Light Studio在Vred渲染软件中的应用流程如图1所示。

图1 应用流程图

2 HDR在客车渲染设计中的应用

2.1 模型添加材质及启动布光软件

为Vred中客车的模型添加材质、添加底板背景，在材质编辑器中，对环境材质应用默认Studio环境，如图2所示。由“材质编辑器”到“环境材质”点击HDR Light Studio中的“编辑和加载设置”项启动布光软件，软件启动后Vred中默认的Studio环境会被HDR Light Studio中环境替换。

图2 Vred添加材质及HDR软件启动

2.2 应用HDR默认及预设灯光布光

HDR软件启动后，在灯光工具栏中会有默认的灯光类型，可以运用默认及预设灯光添加灯光，添加的灯光会在HDR Light Studio软件左侧以列表形式显示，可以单击选择其中一种灯光进行灯光位置、大小、亮度等属性的修改，通过不同类型灯光在不同位置进行叠加，形成初版布光效果，如图3所示。实时显示的效果会在Vred中体现，所以建议用双屏使用该软件，做到实时调整，实时显示。做布光设计时还可以勾选Vred环境材质中HDR Light Studio—“light paint”选项，配合shift键和鼠标左键，可以做到布光位置的随意指定。按照初步设计的灯光对Vred中模型照亮，显示效果如图4所示，已基本满足设计师对形体和细节表现的要求[6-7]。

HDR软件中还可以添加环境光作为主光源，照亮模型后再增加局部布光，完善环境光细节的照亮效果。

图3 HDR布光软件启动后界面

图4 初步布光后的显示效果

需要注意的是HDR Light Studio布光需要在Vred软件中“光线追踪”实时开启下进行，能更好地体现最终的整车效果。布光完成后通过“材质编辑器”—“环境材质”—“HDR Light Studio保存设置”，布光方案将以HDR底图形式保存在Vred文件中。

HDR Light Studio布光完成后还可以以HDR图像形式渲染输出文件，形成独立的HDR底图，加载在Vred或者别的渲染软件中，作为球形灯光使用。

2.3 渲染出图

保存HDR Light Studio布光设置，在Vred软件中同时开启光线追踪和抗锯齿，设置好渲染参数出图。其中默认Studio效果如图5(a)所示[8]，运用HDR Light Studio布光设计后最终效果如图5(b)所示。经过布光设计后，图5(b)所示的车辆在光感、体积感和细节均有更好的表现，特别是对于侧围腰线的受光面，由于客车的侧围较为平直，常用的办法很难表现侧围的光影细节，而通过运用HDR Light Studio布光设计后，侧围的腰线可以有选择性地着重关注，从而得以很好的表现。而用默认环境的图5(a)则缺失很多细节。

(a) 默认Studio效果

(b) 布光后的最终出图效果

3 结束语

通过实际案例的运用可见，运用HDR Light Studio布光技术后Vred渲染模型所呈现的影棚效果非常完美，通过虚拟化的手段可以很好地表现任何细节，不是整车实拍后修图效果可以比拟的。整车数字化渲染自带的任意角度、任意场景、任意配置更换、照片级的渲染效果，完全可以支撑客车产品的渲染设计。