由于材质基于物理的特性（无论光照如何变化，材质特性保持不变），商业引擎也为此引入具有物理单位的灯光参数，游戏引擎使用基于物理的渲染和遵循真实光的传播，以全局光照为目标，而我们艺术家需要使用这些功能，帮我我们完成艺术创作；无论是摄影、影视、游戏，在打光的造诣方面都有异曲同工之处，讨论了什么是物理渲染和物理材质，本文将从什么是光开始，以及灯的物理单位，其中将通过摄影打光的方法映射到游戏引擎中，还会穿插游戏角色/场景如何打光，从而协助大家科学的使用游戏中的灯光，从灯光效果提升游戏品质。

 

    无论你创作的游戏是在移动端平台，还是PC或者主机端，灯光在游戏开发过程中都是必不可少的，为你的游戏设定好合适环境效果，取决于灯光的选择，灯光是你游戏世界中最有感召力的一部分，它可以给我带来视觉冲击，和故事引导甚至沉浸式体验。

 

  第一部分大自然的光 

 

      光虽然不难理解，但因为平常你很少主动留意它对物体的影响，所以这就要求你付出努力，有意识的进行观察，不过一旦你掌握了这些有光有关的知识，你将会发掘出这个世界新的一面，并因而强化你的视觉理解和审美敏感度。

         在游戏引擎中模拟了一个晴天午后的光传播的环境（你可以尝试下自己拍照，也是这个结果）

 

主光源来自模拟太阳（Directional Light），这种从小光源发出的白色光，会投射出清晰的边缘阴影。

 

次光源是天光(SkyLight)，来自模拟蓝色天空,是个极大的光源，因此它形成的阴影非常柔和，以至于在太阳的直接光下完全看不见。来自蓝色的光线具有很强的色彩特性，对场景种的一切都有影响。在风格化明显的项目中建议大胆的尝试。

 

总结下，一个完整的光的传播包含了：直接光（太阳，天光）+ 间接光（反弹） = 图形学种比较酷的概念：全局光照（Global Illumination），因为我们基于物理的渲染，才能使全局光照变得更真实，正因为全局光照，PBR材质在引擎中和全局光照是密不可分的存在。

 

第二部分引擎中的光

游戏引擎为我们提供了丰富的灯光类型，UE4和Unity都支持方向光，天光，点光，聚光灯

 

Directional Light中的Light shaft:通常称为God Ray,UE4中分两种实现：Occlusion和Bloom

 

面光在UE4中点光源和聚光灯除了颜色/衰减灯属性外，还有“Source Radius”和“Soft Source Radius”以及“Source Length”属性

 

这个三个属性是用于设置光源的半径，半径的软硬，和长度，会对高光形状产生影响

 

UE4和Unity还支持面光，可以模拟灯管灯，其中可以调整，面光的形状，以及模拟外部灯盒形效果

 

UE4中的天光作用是：自动获取远处的入射光信息，包括远景、天空盒、云雾等。它的实现方式是先将远处的入射光信息渲染到Cube Map中，即IBL。在Unity中也可以在Lighting设置中采用Sky Box作为环境光的输入，但是Unity没有将其作为单独可放入场景的光源。

 

UE4中的光源属性中Mobility的三种类型与Unity分别对应，用于标识灯光在运行时的状态，以及几种全局光照方案都与灯光的设置有关，分别是：

Static---Baked:运行时不可移动，可以用于烘焙全局光照，包含直接光，间接光，阴影，保存于Lightmap中

Stationary--Mixed：运行时不可移动，但可修改光照强度和颜色。其直接光照是实时计算，间接光照是预计算好的，阴影动态物体Shadow Map，静态物体则烘焙好。

Movable---Realtime:运行时可修改可以移动，但只包含直接光，和阴影，间接光预烘焙好,UE对这种光源ShadowMap进行了缓存，当光不动时，静态模型的ShadowMap被保存下一帧继续使用。

 

先了解一个概念色温：色温是一个可测量的物理计量单位，是指绝对黑体从绝对零度开始加温后呈现的颜色，计量单位为：K；UnrealEngine4在Directional Light中可以开启，Unity在HDRP中才能使用

游戏室外场景中，我们主要使用Directional Light和Sky Light,大自然中的主光源太阳，次光源天光。

 

物理单位

 

光通量（光源）lum图上黄色灯泡散发的各个角度的光的总和即为为光通量（注意这是一个能量概念），它的单位是流明lm(lumen)

光强（cd）：红色线条图示的是光强度（注意这是一个强度概念），是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量，它的单位是坎德拉cd(candela)

照度lux（被照物体的亮度）光照度是描述落在某个表面上的光的总和，surface承载的部分就是，它的单位是勒克斯lx(Lux)

亮度cd（每单位面积光源的亮度）亮度：单位光源面积在法线方向 上，单位立体角内所发出的光流；接收面上一平方表面的光反射的强度，指的是物体反射出来的强度。

DirectionalLight: lux

SkyLight: cd/m²

PointLigh/SpotLight/RectLight使用：lm,cd     

以上这些参数在我们生活中可以测量的，我们灯管的生产厂家也是以这些单位作为标准。

 

IES

UE4中的IES光源描述文件 是一条曲线。该曲线在一段弧线中定义了光源强度，并使得 聚光源 投射出的光照更加真实。形成灯具的反射表面、灯泡的外形和透镜之类的美妙效果，且无纹理开销。