全景类有关论文范文资料,与HDR全景贴图在三维场景中的应用流程相关毕业论文格式模板范文

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[摘 要] HDR全景贴图在三维场景中的应用非常广泛,本文结合在学习和制作过程中的体验,对HDR全景贴图在三维场景中的应用和制作流程进行了描述.包括如何用按一定曝光差拍摄的系列曝光照片制作HDR图片、如何制作全景HDR贴图以及三维动画场景制作中如何运用HDR贴图作为灯光和反射环境等方面的内容.

[关 键 词 ] HDR 全景贴图 三维场景 流程

1.HDR贴图含义及在三维动画中的用途

HDR是High-Dynamic Range的缩写,即高动态范围.高动态范围是指设备在不损失暗部和高光部分细节的情况下,记录的场景从黑暗到最亮之间的接近真实的亮度范围.普通的图形文件是8位,每个象素只有0 － 255的灰度范围,图片亮度等级在256个灰度单位以内.比如,一张普通的照片中如果有太阳和白云,那么太阳和白云在照片中呈现的是同样的亮度――纯白色,而太阳和白云的实际亮度差别是非常大的.可见,普通的图形文件格式,远远没有纪录到现实场景真实的亮度关系.而HDR图片则是通过对场景的同一角度按一定的曝光差进行多次曝光,得到的各个分段的亮度图像信息,经过合成软件合成后得到的32位宽动态范围图像,它的每一个像素除了普通的RGB信息,还有该点的实际亮度信息,亮度等级是2的32次方即几十亿,需要调整Exposure（曝光）值,才能看到整个图的各个断的细节.所记录的细节信息量接近于人的眼睛所能看到的真实景象,这是普通图像所无法企及的.因此,将其应用于三维动画和三维游戏、影视、广告等领域作为渲染三维场景环境和光照的贴图,大大的提高了场景的细节真实度,也大大减轻了三维场景设计的工作量,缩减了制作成本,应用前景极广.

2.制作HDR贴图

2.1 拍摄原始照片素材

为了尽可能保留场景中丰富的细节,制作一张HDR贴图最好拍摄5到7张同样场景、不同曝光的照片进行合成.至于调整曝光的方法,如果采用调整光圈的方法,景深就会有变化；如果调整ISO,高ISO又会产生很多噪点.所以应该选择改变快门速度的方法调整曝光.调整快门速度,有两种方法：第一种可以调到快门优先模式下,使用自动包围曝光；第二种是进入手动控制模式,就不必进入菜单进行各种设置,可以更快更准.以1 EV曝光差拍摄5张至7张.手动对焦,可以防止焦点改变.将ISO设置到最低,同时将光圈调到最大.使用三脚架并且用快门线或无线遥控拍摄,可以保证合成时不错位.格式用RAW,这样可以记录更完整的细节.

要制作一张全景的HDR贴图,需要在拍摄点将周围360度范围分成8个等份,向8个方向用鱼眼镜头分别拍摄5张至7张以1 EV曝光差曝光的RAW格式的全景照片.

2.2 合成HDR图片

得到不同曝光的图片以后,再用制作HDR的专业软件合成,这类软件大致有十几款,如Artizen HDR、Dynamic-Photo HDR、easyHDR、Essential HDR、HDR Darkroom、HDR PhotoStudio、HDRShop、Photomatix Pro、Photoshop等等,通常比较流行的是用Photomatix和Photoshop这两款软件来合成HDR图像,经过比较,觉得还是Photoshop的效果最好.下面分别介绍一下这两个软件的合成步骤：

2.2.1 Photomatix合成步骤：

打开软件后,先点击Generate HDR image（生成HDR图像）导入RAW图片,勾选Align source images(对齐多张图片),一般选择“By matching features(通过匹配特征)”.这样会使多张照片根据特征对齐,但是如果是手持拍摄的照片,使用这个功能对齐后的效果并不理想,远不如Photoshop的对齐效果完美. “Reduce chromatic aberrations（减少色差）”与“Reduce Noise（减少噪点）”如果是使用RAW格式照片,则不需要勾选.

接下来的部分是“Attempt to reduce ghosting artifacts(尝试减少人造拖影)”,如果场景中有移动的物体可以勾选这个选项,如果没有,不要勾选,否则图像会过分锐化.剩下的选项保持默认就可以,然后点击面板上的“OK”, Photomatix就会把RAW文件处理为32位HDR图像.得到HDR图像后,在一般的显示器上并不能观看,因为一般的显示器不能显示32位的HDR图像,所以要借助像HDRView这样的专门的HDR浏览器来观看HDR图像的效果.

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2.2.2 Photoshop合成步骤：

打开Photoshop,在“文件”菜单中,点击“自动”→“合并到HDR等”,导入RAW图片,将左下角“尝试自动对齐源图像”勾选上,

点击“确定”即得到32位HDR图像.点击“图层”面板下方的“创建新的填充或调整图层”按钮,在弹出的下拉面板中依次选择“曝光度”和“照片滤镜”对图像进行微调,在“照片滤镜”中,可以选择“加温滤镜”或“冷却滤镜”,或使用HDR调色板选择颜色对整体色调进行调整.调整完成后,保存为HDR格式.这样,依次将8个方向拍摄的8套（每套5至7张）RAW图片合成为8张HDR图像.

2.3 制作HDR全景贴图

打开HDRshop,在“文件”菜单中打开合成的HDR图像,在“图像”菜单中点击“全景”→“全景转化”,在“目标图像”的格式栏,选择“纬度/经度”,设置好宽和高.单击“OK”,这样就得到了一张长方形展开的HDR图像.分别将另外7张HDR图像作同样处理,得到8张8个方向的展开的HDR图像.将这8张HDR图像在photoshop中进行对位拼接,并利用“调整图层”中的“曝光度”和“照片滤镜”对图像进行微调.最终得到一张全景的HDR贴图.

3.HDR全景贴图在三维动画场景制作中的运用

3.1 建立HDR贴图照明环境

打开Maya,以金属球的渲染为例,创建一个NURBS球体模型,在“渲染设置”中切换到mental ray渲染,在Final Gathering中勾选Final Gathering.在Environment中,点击Image Based Lighting后边的Create按钮,在创建的环境球的图像文件夹中导入“全景HDR贴图”.在Render Options中,取消“普通灯光照明”的勾选.这样就建立了基于图像的灯光照明环境.

3.2 为模型创建材质.

在Hypershade中创建blinn材质球,将其赋给金属物体.将其Raflectivity值调至最大,Diffuse调为0,此时渲染,可见金属对环境的反射已经基本建立.

3.3 调整渲染.

试着在“渲染设置”面板中Final Gathering下的Accuracy值增大为400,Point Interpolation的值增大为20.在Final Gat