燈光的布局對于HMI場景中車模的展示效果有著舉足輕重的地位。本篇內容將簡單介紹ES3.1的相關知識，再深入了解Unreal引擎中車模的燈光以及燈光架構。

一、關于ES3.1

1.1 什么是ES3.1

ES3.1這個概念對于美術的同學可能比較陌生，ES3.1指的是OpenGL ES3.1，這是移動設備和嵌入式系統常用的圖形API。我們可以理解為是一種渲染方式，或者是渲染算法，類似于換一個渲染器或者渲染管線。

Unreal引擎中啟用ES3.1之后，由于算法不同，燈光效果會發生改變，如圖1.1.1和圖1.1.2所示。

圖1.1.1 PC環境下的場景效果

圖1.1.2 ES3.1環境下的場景效果

1.2 為什么要用ES3.1

市場上的量產車型項目中，使用Unreal引擎時都會選擇OpenGL ES3.1（ES3.1）環境。主要是源于芯片算力限制、平臺兼容性、開發成本與車規級穩定性需求的綜合權衡，這個只需簡單了解，不必深究。

我們在制作Unreal 項目的時候，需要與市場上普遍應用的開發環境相適配，所以選擇ES 3.1作為開發環境進行項目制作。

1.3 怎么啟用ES3.1

在界面頂部找到：設置——預覽渲染級別——Android ES3.1，選擇即為啟用。待加載完成即可。

圖1.3.1 啟用ES 3.1

二、燈光的選擇

從項目落地的角度出發，我們需要控制性能開銷在一定的范圍內，并且要保證幀率、發熱量。燈光的使用會很大程度影響性能的開銷，所以我們必須保證開銷低的情況下去制作燈光架構。

2.1 可移動光源

一般工程里面會盡量避免使用可移動光源，可移動光源雖然效果好，但是需要以很大的性能開銷為代價，滿足不了性能的需求。可移動光源包括定向光源、點光源、聚光燈、矩形光源等多種光源的可移動模式，如圖2.1.1所示。

圖2.1.1 可移動光源

其中定向光源、點光源、聚光燈、矩形光源由于其光照的方向性或者衰減較強，如果不使用可移動性的話，只能通過靜態烘焙的方式制作燈光效果。靜態烘焙的燈光效果不在本篇燈光架構討論范圍內，所以本篇不會展開討論。

2.2 Skylight

Skylight通常作為環境光的整體照亮，即可以調整默認的天空環境去使用，也可以選擇HDRI之類的環境貼圖來處理光照。Skylight既有360°環繞光照，又具備開銷低的特性。非常適合在ES3.1的開發環境下使用。

圖2.2.1 切換立方體貼圖

2.3 HDRI Backdrop

HDRI Backdrop與使用HDRI貼圖的skylight類似，但區別在于skylight上的HDRI貼圖在環境中不可見。我們可以在設置——插件里面找到HDRI Backdrop，勾選啟用并重啟Unreal 引擎。

圖2.3.1 啟用HDRI Backdrop

啟用HDRI Backdrop之后，可以在光源集合里面找到新增了一個HDRI背景，直接將其拖入到場景中，便可以完成調用。

圖2.3.2 調用HDRI Backdrop

2.4 反射捕捉

反射捕捉有球體反射捕捉和盒體反射捕捉，兩者在使用上并沒有什么區別。反射捕捉并不屬于光源的類別，屬于視覺效果的類別中。所以它的性能開銷也是很小的。反射捕捉與skylight相同的是：都可以切換指定的立方體貼圖。所以我們可以通過HDRI貼圖去控制環境中的反射效果，也可以通過修改HDRI貼圖去強化類似腰線等結構的反射效果。

圖2.4.1 視覺效果

三、燈光的搭配

3.1 反射捕捉+HDRI Backdrop

反射捕捉用來提供車身的高光反射。我們將反射捕捉放入場景中，調整大小到比車模稍大兩三倍即可。

圖3.1.1 調整反射捕捉的大小

然后在HDRI上畫出和車身腰線匹配的高光弧線，以此構建車身的基礎反射和腰線高光，如圖3.1.2。

圖3.1.2 繪制HDRI的高光

將HDRI填充進反射捕捉中，我們可以看到車身上已經有了不錯的反射效果。但是車身的基礎照亮還沒有處理，所以看上去的效果還不是很正確。

圖3.1.3 反射捕捉的照明效果

HDRI Backdrop用來提供車身的基礎亮度和可視化背景，可以看到圖3.1.3里面，天空背景的顏色都是黑色，和車身上的反射效果并不匹配。在我們給場景添加HDRI Backdrop，給上和反射捕捉相匹配的HDRI，車身上的基礎照亮和天空的可視化背景也得到了完善。

圖3.1.4 添加HDRI Backdrop

3.2 反射捕捉+Skylight+球體背景

如果我們需要將可視化背景和車身基礎亮度的照射分開的話，就需要使用Skylight去提供車身的基礎照明，另外通過制作背景模型去提供背景的可視化。需要注意的是，背景不能提供任何光照以及反射效果，如圖3.2.1所示，僅啟用背景模型時，車模上不會有任何被照亮或反射的效果。

圖3.2.1 可視化背景不參與光照

反射捕捉和3.1所提及的內容相同，不再贅述。圖3.2.2是僅開啟反射捕捉的效果，相比圖3.1.3的示例去掉了湖面等環境元素，但車身上的反射效果是一致的。

圖3.2.2 僅反射捕捉

Skylight可以直接拖入場景當中，填充對應的HDRI即可滿足基礎的底色光照。對比圖3.2.2與圖3.2.3，很明顯可以看出車身上的輪胎，塑膠件和車漆底色的照明效果發生了改變。

圖3.2.3 添加Skylight

背景模型的使用需要看具體情況來選擇，如果旋轉的視角限制在很小的角度，或者固定視角，那背景可以使用一個面片填充貼圖，用最簡單的方式即可滿足開發需求。當需要360°旋轉甚至俯仰角度的旋轉時，就需要一個球形的模型來作為背景支撐。與球形UV相對應的，不管是制作的漸變背景還是天空背景，我們的貼圖樣式都需要與HDRI的展開方式一致。

首先制作一個巨大的球形，并將其材質的著色模型修改成無光照，并勾選雙面選項，這樣我們從內部才能看到球形的背景模型。

圖3.2.4 修改材質類型

然后我們將準備好的HDRI背景貼圖導入材質編輯器，右鍵將紋理節點轉換成參數，如圖3.2.5所示。

圖3.2.5 貼圖轉化為參數

在貼圖參數的前面簡單鏈接上幾個節點控制HDRI貼圖的旋轉即可，如圖3.2.6。

圖3.2.6 控制HDRI旋轉

我們也可以再增加多一些參數，結合上簡單的運算，比如對比度、強度、亮度等，如圖3.2.7所示，可以方便在Unreal 引擎中直接調整貼圖展示的最終效果。

圖3.2.7 簡單的參數運算

圖3.2.8 加上模型背景

3.3 添加地面反射

在完成了燈光制作之后，可能最終效果還稍顯瑕疵，這時候我們可以通過添加地面反射的方式，為場景添加一些層次。如圖3.2.8中，模型背景的效果比較素，車模與場景拉不開空間感。這時候就可以在地面增加對車模的反射，提升車模與場景的融合度，增加層次感，如圖3.3.1。

圖3.3.1 增加地面反射

本篇筆記說明了Unreal 引擎中選擇ES3.1環境進行項目制作的緣由，介紹了Unreal引擎中各種燈光在ES3.1環境下的適配情況，并介紹兩種燈光架構制作場景的打光。如果想了解更多關于Unreal HMI 3D解決方案的信息，歡迎發送郵件至mkt@eptcom.com聯系我們。