物理校正外观开发[照明环境/物理校正]
物理上正确的外观开发[1/2]-照明环境
Lookdev广泛应用于电影cg和游戏行业，其准确定义可以下谷歌。在游戏开发过程中，主要是美术制作物体和材质的时候，在标准的灯光环境下，对作品进行检查和调整，以符合要求(最常见的要求是照片写实)。
游戏开发中的Lookdev是从影视行业发展而来的，所以很多地方有继承，但也有一些地方可以简化。这部分首先讲lookdev的环境。
如俯视图所示，这是一个典型的lookdev环境，一个标准的室内照明环境，中间有物体，灰色球，铬球和旁边的彩板。
在物理上正确的流水线中，我们可以确保标准光照环境中的正确对象在最终渲染结果中也是正确的。
标准照明环境
所谓的标准照明环境就是用HDRI(高动态范围图像)来照明物体，物体照度的计算方法是IBL(基于图像的照明)，当然保证物理正确性。
与此同时，这个HDRI将在后台显示。
如果lookdev的物体材质在光照环境下非常真实，与背景非常匹配，那么是比较ok的情况；
标准照明环境一般具有以下特征：
让对象匹配背景(真实环境)
叠加游戏的典型案例
相称的
这里，物体为什么和背景很匹配？这是cg的。在电影中，cg渲染和实拍场景的结合经常出现。例如，冬季士兵的手臂被渲染。
渲染出来的物体是真实的，与场景相匹配，这一点非常重要。
另一个需要匹配的点是用来标定渲染器，把真实的灰球和chrome球放在真实场景中，然后用渲染器在相同环境下的渲染结果进行标定，这也是很重要的一部分；
典型案件
大多数情况下室外阳光充足，室外和室内多云。
然后根据游戏环境的类型，可以有针对特定场景和关卡的灯光环境
标准照明环境的生成
目前，使用相机拍摄，然后处理拍摄数据以生成hdri(高动态范围图像)更经济和普遍。
毕竟相机不是一个特殊的光度计(虽然它做的事情关系密切)，所以在生成准确的数据时，有很多点需要根据它的局限性来处理。
摄像机参数设置：
首先，相机有快门，iso，光圈，都是设定到标准量的：
Iso : 100，在这个值下，感光器不会增强或减弱信号，产生最早的最小值
光圈：f/8，是景深模糊最小的设定，然后可以根据需要调整快门曝光速度；这里有一个EV(曝光值)的公式：
(EV100指ISO100曝光时间(s)与光圈(n)的关系)；
相机拍照时，往往会有一些内部处理，包括内置的白平衡，应该去掉。毕竟我们要捕捉的是准确的数值，而不是好看的图片。
精度和范围
室外，场景亮度从夜晚到多云到晴天变化很大；
相机无法完全捕捉，因此采用多次曝光来获取不同亮度范围内的场景信息：
(捕获23ev)
相机本身带来的伪像处理
易操作部分：包括白平衡、色差和暗角
不易处理的零件：变形、透镜变形等。
一些注重结果的更正
这里最典型的是亮度校正；
就是不知道中间过程是否准确，每一步的误差有多大。
然后应该引入校正结果的步骤，例如整体亮度。
我们可以用仪器测试场景的亮度，然后计算HDRI的亮度。匹配的话就OK；
从照片信息到hdri信息的转换
使用dcraw工具将原始格式更改为线性16位tiff格式
做色差和暗角校正
将多级曝光的信息(之前23ev的信息)结合成HDR全景图
做白平衡和亮度校正
做一些后期处理。这里的后处理是指在这个过程中，一些信息仍然是丢失的(主要是来自阳光)，然后我们使用一些面向结果的校正方法来校正信息。
另一种是白平衡，有时候光线会有一些颜色倾向，会给我们lookdev中的颜色判断带来麻烦，最好使用纯色光线。
然后还要做一个白平衡：看色卡中间的灰色块，颜色还是灰色，那就更好了
参考：
[unity]SIG 16: url:https://blogs.unity3d.com/2016/08/28/59924/全景HDRI艺术家友好的工作流程
信号14，将冻伤转移到PBR，https://www.ea.com/frostbite/news/moving-frostbite-to-pb :
物理校正look dev[2/2]-物理校正
有了lookdev环境，下一步就是制作高质量的物体和材料；
这里我们可以由两部分来保证：
流程是正确的，用实物的材质来带动开发，尽可能保证整个流程的物理正确性
结果是正确的，这可以通过最终结果与真实对象的精确匹配来实现。然后在实际开发过程中，为了效率，可以在“过程结果”正确、物理正确的原则下，增加一些灵活性。
过程是正确的
简单来说，材料的制作要物理正确，关键属性要围绕材料本身的基本物理属性。
例如，在我们常用游戏的简化版迪士尼原理brdf模型中，粗糙度、反射率和金属性应该相对正确；
为了保证这一点，一个快速的方法是使用扫描方法；
方法有很多，包括megascan，摄影测量等等。基本流程是：
扫描真实物体，如用照相机拍摄
移除照明信息
使用照明模型(例如，megascan是disney principle brdf)计算材料信息并校正结果
然后，游戏使用自己的灯光模型(现在常用的简化迪士尼模型)进行渲染。因此，材料本身的信息是基于真实对象的，这是由照明模型生成和验证的。在此基础上，艺术加工两次会好很多；
正确流程的缺点
虽然流程看起来很好，但是很多地方都有缺点和错误。以游戏中的megascan素材渲染为例，包括但不限于：
在生成数据的过程中使用了迪士尼原理brdf，这个模型不够好，数学基础不够强
数据存储过程中存在错误
在游戏渲染中，照明模型用于进一步简化。虽然每一步简化都是合理的，但最后都有累积误差，需要引入结果修正来处理。
结果是正确的
forza horizon4的渲染效果可以说是非常真实，非常惊艳；
其过程的关键是引入基于物理的校准。
Forza会用这样的设备收集六个方向的材质的光照结果；
然后同样的，游戏内渲染也是六个方向渲染，然后测量光照结果；
相比之下，差距比较小的可以通过；
在这个过程中，非常好的一点就是可以兼容多种灯光模型(毕竟最后的结果是对的)。
但是缺点也很明显，就是要有这个实物，设备也比较贵；
条件完备的话就可以了，效率也挺高的，但是条件欠缺的话就麻烦了。
Forza开发者反复强调，需要避免人类感知验证，使用物理校正，但这里的成本和条件有限。在实践中，我们不得不做出一些妥协；
高效流程
在实际情况下，比如在很多cg公司，最后的验证过程都是由有经验、高标准的人来完成；
也就是说，在艺术的制作中，物理属性基本正确，最终结果是复习；在标准lookdev环境中由有经验的人来完成；
参考
来源知乎专栏：安博林gamedev
作者：安博林，腾讯科技(上海)有限公司客户端游戏开发工程师