概念页
日光与大气透视
Daylight & Aerial Perspective
搭建动机与 cheat 见 Birn 环境与建筑布光(第 3 版 Ch4);本页偏 Dinur 真实感/大气侧。
Dinur Ch6:太阳因极远而在地球上近似平行光;大气通过吸收/反射、Rayleigh 与 Mie 散射改写日光颜色与天空;大气透视 (aerial perspective) 是距离感的根基。本页给户外 Look Dev 检查项;体积散射算法与 UE 天空系统见图形学/UE5 链出页。
太阳作为光源
太阳本身像巨大发光球向四面辐射,但日地距离使到达地球的光线束极窄,实用上可当平行光(严格说因日轮张角约半度并非绝对平行,视觉上可忽略)。含义:室外主光方向高度一致;阴影方向在同一时刻应统一。
大气如何改写日光
光子进入大气后:被吸收/反射回太空、直达地面成直射日光,或被分子/粒子散射成多向天空光。质量主要集中在近地表约 11 km 内;水汽、尘埃、污染改变散射外观。
Rayleigh vs Mie(制作语义)
- Rayleigh:光子撞上小于波长的空气分子;短波(蓝/紫)散射远强于红/黄 → 晴空蓝、直射光偏黄;日出日落光程更长 → 更多短波被散射掉 → 日光偏橙红。
- Mie:光子撞上大于波长的水滴/尘/烟等;几乎不选波长 → 云在中天偏白/灰;日落时被 Rayleigh 染过的日光再经 Mie,低空云霾偏橙红。Mie 多发生在低层,故地平线往往比天顶更亮、更「白浊」。
大气透视 (aerial perspective)
月球照片远近几乎同清晰同对比,是因为没有地球大气深度线索——也因此常被误当成布景。空气、水滴、霾等随距离累积:远景对比下降、色偏向大气主导色(常见偏蓝/偏白浊)、细节溶解。Dinur 指出名称里的「air」并不是唯一因子;雾滴与霾同样关键。
户外假感常见原因:远山仍保持近景级对比与饱和;或只用统一灰雾没有与太阳角度/散射色联动。
体积光 (volumetric light) 直觉
光束可见是因为路径上有可散射粒子(尘、雾)。「上帝光」不是平行光纹理贴图本身,而是参与介质里的散射;过干净的空气里硬加光柱会假。
Look Dev 快问
- 定向光是否近似平行且阴影方向一致?
- 天空色与太阳色是否随高度角变化(中午偏白黄、早晚偏橙)?
- 地平线是否相对天顶更亮/更浊(Mie)?
- 远景是否降对比、染大气色,而非只加一层灰?
- 体积光是否有「介质」理由?
出处
- Ch06 · Daylight
- The Complete Guide to Photorealism(章节文本)
- The Complete Guide to Photorealism for Visual Effects, Visualization, and Games (Eran Dinur).epub
- Eran Dinur 第 2 版 Ch6
相关页面
游戏美术光的本质:衰减、直接间接与环境光Light Essentials for PhotorealismDinur Ch4:波/粒子双重描述只为建立直觉;制作上关键是反平方衰减、直接 vs 间接照明,以及澄清「环境光 (ambient light)」在数字艺术里常被误解成一种独立均匀光源——其实多为无数间接贡献的总和。与 Birn「光的品质」页互补:Birn 谈软硬/throw 设计语言,本页谈物理语义与检查项。游戏美术环境与建筑布光Lighting Environments & Architecture第 3 版 Ch4 讲自然环境与建筑布光:日光(太阳+天空+spill+间接)、室内自然光、practical lights、夜景、用明暗分区表现距离与深度。本页侧重 Birn 的动机 / cheat / 搭建套路;大气公式与感知清单见 Dinur 页,不在此重复。游戏美术PBR 灯光与渲染策略PBR Lighting StrategiesDinur Ch11:从扫描线到路径追踪的语境下,给出 PBR 灯光实用策略——尺度、日景/室内、天空色、人造光、IBL/光度学灯等。Ch12 BRDF 模块与 RTR4 重叠处只保留制作结论并双向链接图形学 PBS。游戏美术夜景与人工照明Nighttime & Artificial Lighting搭建动机与 cheat 见 Birn 环境与建筑布光(第 3 版 Ch4);本页偏 Dinur 真实感/大气侧。 Dinur Ch7:夜晚并非「把白天曝光拉暗」;自然夜光(月光、星空、城市光穹)与人工光源的色温、强度、灯具类型与遮光附件共同决定夜景可信度。含 Purkinje 效应等感知要点。与 Birn 色温表/三点光互补。图形学参与介质与体积散射Participating Media & Volumetric Scattering参与介质是充满粒子、通过吸收和散射参与光传输的体积,如空气、水、雾、烟、云;皮肤、蜡等致密材质也有强烈散射——"一切都是散射"。实时渲染主要考虑单次散射:沿视线积分透射率衰减后的内散射光,内散射由相位函数和对光源的可见性(不透明阴影 × 体积阴影)决定。通用实时方案把介质材质和散射结果体素化到相机视锥体素 (froxel) 中逐片累积(RTR4 14.1、14.3、14.8 节)。图形学雾与简易体积光照Fog & Simple Volumetric Lighting这类"老派"技巧依赖经验模型,但至今仍然好用:深度雾、高度雾和局部雾体积用透射率混合雾色;光柱可用拉伸的面向相机粒子、单次散射的解析积分、平面切片,或屏幕空间径向模糊实现(RTR4 14.2 节)。游戏开发 · UE5天空大气与体积云Sky Atmosphere & Volumetric Clouds天空大气 (Sky Atmosphere) 组件是基于物理的天空与大气渲染:模拟瑞利散射 (Rayleigh)、米氏散射 (Mie) 和臭氧吸收,天色随太阳高度变化,并提供带行星曲率的空气透视,可以从地面平滑过渡到外太空。体积云 (Volumetric Cloud) 组件用材质驱动的三维体积纹理做光线步进,多次散射用若干「八度」近似,云的阴影可以用光线步进或 Beer 阴影贴图。图形学基于图像的光照Image-Based Lighting用纹理数据(通常是相机拍摄的 360° HDR 全景)照明场景称为基于图像的光照。实时引擎常用预滤波的高光立方体贴图(配合 split-sum 近似)处理高光,用辐照度环境贴图或球谐系数处理漫反射。它们只依赖少量光照图元而不需要知道场景其他表面,因此仍属局部光照。