《钢铁侠》等电影中的image based lighting和physical shading
http://renderwonk.com/publications/s2010-shading-course/snow/sigg2010_physhadcourse_ILM_slides.compressed.pdf
http://renderwonk.com/publications/s2010-shading-course/snow/sigg2010_physhadcourse_ILM.pdf
siggraph10上面physically based lighting course里的文章。
由Industrial Light and Magic带来，原来的标题是《钢铁侠》和《终结者》中的image based lighting和physical shading,但是实际上这个paper覆盖了IML多年的积累，包括《珍珠港》,《绿巨人》等电影。
同时里面的很多做法，对realtime graphics也非常的有指导意义。
film reality
一点需要澄清的是，cg开发者的终极目标是film reality，不是真实的人眼可见的那种reality，这个限制来源于存储介质是LDR，所以在这个限制下，很多东西要考虑到这些因素。
90年代
在90年代的时候，是捕捉一个LDR的环境贴图(当时是LDR的，后来是HDR），来作image based lighting，当时使用cook torrence来做specular公式。
一些hack：比较典型的是一些ambient的光照，这个没法非常准确的进行capture，并生成shadow信息，会使用大量的spotlight来模拟：
（简直就是irradiance volume）
《珍珠港》
michael bay（《勇闯夺命岛》《珍珠港》《变形金刚》的导演）挑战IML说要一个比以往电影中cg渲染的飞机要更真实的效果，IML一顿捣鼓，结果大家都看到了，不说还以为是真实拍的飞机呢，如同战争比10所大学更能推进技术进步，需求真的是技术进步最好的助燃剂。
到了90年代晚期，raytracing（光线追踪）技术已经比较成熟，但是IML还是没有使用，源于在如此复杂的场景中使用不太现实，而且他们习惯使用的软件（renderman）中还没有这个功能（嗯，不错的实战经验），所以继续他们的image based lighting。
在珍珠港中，添加了
- reflection occlusion，从image中读取的光照信息，加一个occlusion，防止在犄角旮旯的地方，应该比较暗，还很明亮的反射环境
- ambient environment
《绿巨人》（<hulk>)
到了绿巨人这里有了一个进展，就是环境贴图改成hdr的了，并且分辨率也进一步加大。
《钢铁侠》
到了《钢铁侠》这里主要是处理的材质上的事情，在环境贴图等image based lighting上面的工作已经比较成熟了（稳定的使用高分辨率的HDR环境贴图），但是在钢铁侠中的对材质高要求带来了新的挑战，很快项目组发现材质上的BRDF不够好。
这里必须要提的几个是：可见做一个很棒的最后结果，中间有多少积累工作需要做，他们很多的工作甚至不会再最终产品中露头
- 在《变形金刚》中，ILM已经成功的做了不少的适用于车上的材质，这为钢铁侠中的工作铺垫了不少
- ILM使用BRDF探测器（记录材质如何对光进行反射，bungie在halo上也做过这样的事情），
- 但是发现chrome合金部分过于复杂，以至于没法收集足够的信息。
- 收集的信息很棒，但是美术想做点改动就非常的难（估计一大票莫名参数直接眩晕了）
- 最后探测BRDF工作没有使用，但是却帮助项目组更好的理解了材质的BRDF
各向异性的brdf的研究也比较多了，ILM用的是在一些矢量方向上使用不同的specular exponent。
使用brickmap来做ray traced reflection surface caching。
ILM在钢铁侠开发期间也遇到了不少问题，其中一个就是很多参数（影响的factor），这些有些过于复杂，美术一顿调之后存在个人之间很不同，同时也会出现不真实的情况，简化等问题在后面的《终结者》的开发中有了很多进步。
这里ILM说的一个挺不错：ambient和diffuse其实是一个东西，reflectance和specular其实是一个东西。
《终结者》
到了《终结者：救赎》，ILM希望能够解决在之前项目开发中的一些头痛问题（比如太多参数调节的窘境），并迎接新的挑战（终结者中的一些场景的变化更加剧烈等）。
ILM采用更加基于物理的材质光照系统（physically based lighting）来：
- 达到一个更加简单，更加直观，更物理正确的光照渲染系统
- 这里包括：
- 能量守恒的材质
- normalized specular
- more physically plausible specular falloff
- more heavily image based
- importance sampled raytracing
normalized Importance sample raytracing
importance sample就是通过去采样主要的部分来尽可能有效的去采样场景。
这个让我想起ue3的塞玛利亚人里面的反射就只反射霓虹灯，而建筑物什么的一概不管的这种，这应该也算是一种importance sample。
实际应用的时候，importance sample包括：
- 主要采样image中比较亮的点
- 在粗糙表面的时候，会对反射的方向做一些改变，指向最有效的部分
- 对生产的影响，ILM在开发的同时也在制作电影，于是就沿用原先的系统来做原先系统可以处理的很好的部分，比如里面的摩托车机器人，然后在系统开发好之后，在做有挑战的部分，比如骷髅机器人
- 开始技术的改变也导致了工具的效率问题（如果到游戏上还得加上bug和crash），开始做好的工具效率颇低（相比于原来）
- 习惯于原先hack的美术们，对这个新系统的使用也颇有不习惯，ILM内部甚至引发了一场“圣战”，简而言之，费了好多力气才把新的系统（energy conservation, normalized specular等）推行下去
- 不过到了后面的项目（《钢铁侠2》）的时候，痛楚期过去，全线转入新的物理材质光照系统，品质和开发效率都更加的高
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