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天空

天空系統，分為“地理天空系統”和“HDR 照明系統”。

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地理天空

地理天空可以快速地為室內外場景提供自然光照。

快速調整

用鼠標拖動太陽角度控制桿，即可改變時間段和對應的太陽角度。隨著太陽角度的變化，天空的色彩也會相應動態變化，呈現出清晨、正午、黃昏等時間段應有的光照色彩。

精確模擬

地理天空系統可以準確地模擬真實的太陽光照角度，便于方案設計的推敲和預覽。

點擊“北向偏移”參數控件右側的 ? 按鈕，展開詳細參數面板：

地理天空的默認參數是江蘇省南京市（D5總部，東經118.8°，北緯32°）1月1日下午16:00的日照角度。

請根據自身方案的實際地理數據修改參數，方能得到準確的模擬結果：

北向偏移：修正場景的“指北針”方向。

拖動控件，太陽方位角會水平旋轉。控件默認值在中間，意味著不偏移。在頂視圖的方向下，向右拉動控件輸入正值，北向會沿著順時針方向旋轉。

D5渲染器會默認識別模型場景文件的某一個主坐標軸方向為正北方，例如：使用 SketchUp 建立的場景，其綠軸正方向，會被識別為北方。

在實際設計流程中，一般會優先讓建模軟件的軸線與建筑物的設計軸線重合，而不會按照地理正南北繪圖、建模。這意味著大部分場景文件的軸線與地理的北向會有夾角，使用“北向偏移”參數，就可以修正這個問題。

如果不確定D5渲染器的北方向在哪里，可以按照地理知識來做判斷，例如：把時間參數輸入正午12:00，北回歸線（北緯23.5°）以北的影子就會指向正北方。

時間：根據實際需要輸入。

這里唯一要注意的是：“夏時制”對時間參數的影響。夏時制是很多國家（如：美國，加拿大，歐洲大部分國家等）為了有效利用日照時間，在夏秋季節把時鐘顯示調快一小時的做法。這意味著一些照片資料記錄的拍攝時間，可能要比實際地理時間快一個小時。

例如：收集到某歐洲建筑的光影角度參考照片為夏季13:00拍攝，但是需要輸入D5渲染器的模擬時間，應該為12:00。

日期：根據實際需要輸入。

兩個常用的日期：大寒日：1月20日；冬至日：12月21-23日。

經緯度：輸入方案的真實經緯度坐標。

其中經度參數的正值表示東經E，負值表示西經W（參數范圍180°~-180°）。緯度參數的正值表示北緯N，負值表示南緯S（參數范圍90°~-90°）。

注意這里是十進制度數（Decimal Degree，縮寫為DD）的表示方法，有別于度分秒（Degree Minute Second，縮寫為DMS）的表示方法，精確到小數點后一位，在實際使用中要注意換算。其中1度=60分，1分=60秒，例如：東經35°30'要換算成東經35.5°，輸入經度一欄。

太陽亮度：地理天空系統支持調整太陽亮度，可按需調整。

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HDRI 外景

基礎知識

什么是HDRI？

HDRI 是 High Dynamic Range Image 的縮寫，意為“高動態范圍圖像”，常見的圖片格式有 hdr，exr 等。與之相對的概念叫做“LDRI（Low Dynamic Range Image，低動態范圍圖像）”，我們每天使用的 jpeg，png 格式的圖像，都屬于 LDRI。

HDRI 圖像是怎么來的？通常是使用攝影機以不同曝光檔位拍攝同一場景，得到若干張 LDR 圖片，使用軟件，把這些 LDR 信息合并成一張圖片，得到 HDR 圖片。在理想的情況下，HDR 圖片中的像素值，正比例于自然界真實的光照強度，同時記錄了非常亮和非常暗的信息，即所謂的“動態范圍”很高。

使用 HDRI（High-Dynamic Range Image 高動態范圍圖像）不僅可作為背景，還可以照亮整個場景。

為什么要使用HDRI？

這里使用一個直觀的例子來演示 HDRI 的優勢，在 Photoshop 中打開同一張圖片的低動態和高動態版本，并置在一起（HDR 圖片來源：Sunflowers HDRI ? Poly Haven）

其中，上方圖片為 jpeg 格式，位深度：8位/通道。下方圖片為 hdr 格式，位深度：32 位/通道。

在默認情況下，兩張圖片在屏幕上看起來是一樣的，這是因為屏幕顯示的位深度也是 8 位/通道，超出這個范圍的信息，會在屏幕上呈現“過曝”的純白色，或者嚴重曝光不足帶來的純黑色。

我們給兩張圖片都添加“曝光度”調整圖層，并且把曝光檔位同樣壓低3檔：

差距顯現了：下方的 HDR 圖片中，原本過曝變白的區域，顯示出了更多的內容：云的細節，藍天，太陽等。而上方的 LDR 圖片的過曝區域，只是從純白色變成了暗淡的灰色，因為這些過曝區域中本來就沒記錄任何細節信息。

我們使用這兩張圖片，作為天空環境背景，來渲染模型，差距也是顯著的：

天空細節的區別：

反射細節的區別：

關鍵的，HDRI 中的太陽，可以渲染出投影： 

挑選HDRI的時候要注意什么？

D5 渲染器所使用的 HDRI 天空環境圖片，是“球形（spherical）投影的全景圖”，除此之外，常見的全景圖投影方式還有六面體（cubic），鏡子球（mirror ball）等。球形投影的全景圖的特征一般為：

1. 圖片寬高比為2:1

2. 地平線通常在畫面中間高度。

3. 畫面內容可以完整涵蓋攝影機周邊所有的角度

以下是一張典型的適于 D5 渲染器使用的 HDRI 圖的外觀（為網頁顯示需要，已經壓縮成低動態圖片），我們要使用這種類型的圖片作為天空環境：

HDR 圖片來源：Sunflowers HDRI ? Poly Haven

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參數詳解

點擊“HDRI”標簽頁，參數面板如下：

內置HDRI

D5 渲染器內置了9種不同的HDR全景環境圖，適用于不同的氛圍。

需要注意的是“Pure White（純白）”HDRI 背景在開啟自動曝光選項后，會被自動曝光調整為灰色，如果想要得到“純白”背景，則需要手動控制曝光。

自定義HDRI

在下拉菜單中點擊“+自定義HDR”，加載 hdr 文件（目前hdr 、exr 格式的文件均可支持）。注意：這里也允許加載低動態范圍的 jpg 格式的圖片文件，LDR 圖片當然也可以提供背景反射環境和一定的光照，只是不如 HDR 真實。

自定義導入的 HDR 文件，會被默認保存到 D5 渲染器安裝路徑下的“customhdr”文件夾中，點擊文件夾圖標可以快速訪問這個路徑，管理自定義 HDR 文件：

在下拉菜單中可以切換“內置”和“自定義”分類。

調整參數

亮度：整體控制 HDRI 圖片的亮度，從而影響場景的光照。注意：如果此時開啟了自動曝光功能，則自動曝光會時刻補償整體亮度的變化，使得此參數調整效果不明顯。

點擊亮度控件右側的按鈕，分別調整天空光照的亮度和背景畫面的亮度：

天空亮度：單獨調整光照和材質漫反射的照明效果。不影響材質反射。

背景亮度：單獨調整背景畫面的明暗，會影響材質反射。

旋轉：水平旋轉 HDRI 天空環境圖，此操作會影響背景內容、材質反射環境以及太陽方位角。

色溫：影響天空光照的色彩傾向，會影響漫反射的照明效果，不會影響背景畫面和反射。默認值是6500K，色溫越低，漫反射越偏黃，色溫越高，漫反射越偏藍。

太陽

在講解具體的參數之前，我們首先要理解為什么要為 HDRI 板塊設置一個“太陽”的功能。主要原因是：不是每一張 HDRI 全景圖中的太陽都足夠明亮，足以產生真實的投影。

只有高質量的，采集了足夠曝光檔位的 HDRI 全景圖，才包含足夠的太陽亮度信息，可以產生清晰真實的投影，達到“拖拽進場景即可使用”的效果，隨著大家使用需求的提高，越來越多的 HDRI 全景圖資源達到了這個水平。

但是，仍然有相當多的 HDRI 中的太陽，達不到所需的亮度，此時渲染場景的光照效果會比較像“多云”或者“陰天”，太陽與藍天的光照比例嚴重偏低，投影不明顯。

而此時，我們開啟“太陽”開關，D5 渲染器就會自動識別 HDRI 全景圖中最明亮的點（通常就是太陽），并在此方向添加一個太陽光源，這樣一來，場景中增加了主光源，場景明亮了，陰影也清晰了：

太陽亮度：控制太陽光源的亮度。

太陽半徑：控制太陽光源的半徑，進而影響物體投影邊緣的虛實程度。

陽光色溫：影響太陽的色溫，默認值6500K；色溫越低，陽光越偏黃，清晨、黃昏時分的陽光可以適當偏黃一點；色溫越高，陽光越偏藍。

太陽方向

• 跟隨HDRI：自動識別 HDRI 中最亮的點（通常是太陽），并在對應的位置添加太陽光源。優點是通常能夠比較完美地配合 HDRI 環境，缺點是不能調整太陽高度角，如果想調整太陽方位角，則需要旋轉 HDRI。

• 自定義：斷開太陽光源與 HDRI 的關聯，優點是能夠自由調整太陽的高度角和方位角。缺點是在特定情況下，有可能出現“重影”，因為原來的 HDRI 中已經有一個太陽了。

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天氣

在右側邊欄“環境”面板的第二項中，包含三項關于天氣的設置，分別是云、霧和風。

云

參數云系統配合地理天空系統使用，自由控制天空中云的效果。

云量

控制天空中云的面積和體積，控件數值越大，云量越多，云層越厚。

速度

控制云的移動速度，注意要在視圖右上角“顯示模式”中開啟“實時”，就可以預覽云的運動。

控件數值越大，云速度越快：

方向

自由控制云的前進方向，控件數值范圍是0°-360°，預覽時請確保云有一定的初始移動速度，并開啟“實時”顯示模式

云參數不支持視頻鏡頭關鍵幀，每段視頻片段中，云效果始終按照最后更新的鏡頭中的云參數設置。

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霧

控制場景中的霧氣效果，為場景增加真實感和層次感。

顏色

點擊顏色槽，打開顏色選擇器，更改霧氣的顏色。偏暖色時，會產生類似沙漠、霧霾的效果。偏冷色時，會產生類似水蒸氣效果。

密度

控制霧氣效果的疏密程度。控件數值越高，霧氣越濃重。

丁達爾效應

光被空氣中的顆粒散射，使得光的通路可以被看到的現象。丁達爾效應也常被稱為“上帝之光”。

散射

控制體積光散射效果的分布情況。默認值 0 霧氣亮度均勻，調整為 1 會使來自于光源方向的霧氣更明亮 。

開啟“丁達爾效應”選項后會增加顯存占用。

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風

風力

影響植物風動的效果的強弱。數值越大，風動效果越明顯。

風向?

自由改變風向，控件數值范圍是 0°-360°。

請在顯示模式中開啟“實時”來預覽風動效果。

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降水

降水功能包含雨、雪兩種天氣，支持調整雨雪強度和地面積水效果。

雨、雪參數

通過調節參數直接切換天氣效果變化和過渡狀態。同時，數值越偏向兩端，降水的粒子速度越大。

強度

用來同時控制天空中雨滴或雪花的大小和密度，可模擬從小雨到大雨、雨夾雪、小雪到大雪的過程。

積水

可調整地面受降水影響的程度。值為0表示地面沒有積水或積雪效果，值越大地面的積水或積雪程度越大。

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