光度学光源（IES）

概述

在基于 daNetGame 的项目中，除了聚光灯或泛光灯等传统光源外，您还可以使用 IES 格式添加光度学光源。

IES 文件实质上是一个文本文件，它根据 3D 空间中的角度定义来自源的光强度分布。格式规范可以在这里找到。

您可以从 Internet 下载现成的 IES 文件，因为大多数照明制造商都为其产品提供 IES 配置文件。此外，还有大量的 IES 库可用，其中包含数千个适合各种可视化需求的配置文件。

或者，您可以使用各种编辑器手动创建 IES 配置文件。我用过这个 IES 生成器，它使用起来很简单：你可以用鼠标在垂直平面上绘制光线轮廓。然后，生成的轮廓将围绕垂直轴“旋转”（类似于 3ds Max* 中的 Lathe 修改器，它从样条线创建 3D 对象）。但是，此工具无法沿两个轴创建非对称 IES 剖面，这意味着墙壁和地板上的光分布不能同时变化。

Photometric Light Sources

如果需要更复杂的 IES 配置文件，则必须查找并测试其他软件，或搜索现有的 IES 文件。对于更简单的任务，此工具就足够了。本文末尾提供了示例。

在基于 daNetGame 的项目中集成 IES 文件

下载或创建 IES 文件后，将其放在以下目录中：

/<project_name>/develop/assets/manmade_common/textures/ies

全局 foled.blk 文件中的以下块处理 IES 文件的处理：

virtual_res_blk{
  find:t="^(.*)\.ies$"
  className:t="tex"
  contents{
    addrU:t="clamp"; addrV:t="clamp"
    convert:b=yes
    buildIES:b=yes
    textureWidth:i=128
    textureHeight:i=128
  }
}

这意味着在构建过程中，每个 IES 文件都会转换为 L8 格式的简单 128x128 像素纹理。

有关引擎实现的详细信息，请参阅 Photometry部分。

在光源中使用 IES 文件

要将特定的 IES 文件用作光源，只需在模板的 light.texture_name 变量下指定其名称并编译 vroms。

基于 daNetGame 的项目的轻量级模板位于：

/<project_name>/prog/gameBase/content/common/gamedata/templates/_lights.blk

例如，带有两个灯的壁灯将如下所示：

light_sconce_medium{
  _extends:t="omni_light"
  light.max_radius:r=3.5
  light.offset:p3=0, 0, 0
  light.color:c=255, 152, 70, 255
  light.brightness:r=2.5
  light.contact_shadows:b=false
  light.texture_name:t="ies_doublelamp_sconce_a"
}

关于 IES 和 Omni 灯的重要说明

光度学灯光只能应用于泛光灯，这意味着它们不会投射阴影。因此，它们不适合在灯、聚光灯或类似光源中使用。相反，它们应该保留用于艺术照明效果。

IES 使用示例

以下是一些示例 IES 配置文件（从左到右：Asset Viewer、在 IESGen 4 生成器中查看，并在游戏中查看）：

ies_doublelamp_sconce_a

ies_multilamp_sconce_a

ies_singlelamp_sconce_a

ies_singlelamp_sconce_b

ies_hand_lantern_a （最初用于煤油灯，但最终用于紧急出口标志）。

在其中一个示例中，为了在天花板上获得不均匀的照明，我只需将光源水平旋转 90 度即可。

ies_monitor_a

如上一个示例所示，即使在表格下方也有光，因为泛光灯不会投射阴影。但是，结果是可以接受的——肯定比将带有刺眼阴影的聚光灯放在那里要好。

IES 的局限性

请务必了解，单个 IES 配置文件无法完美地重现多源或基于表面的灯光的复杂灯光模式。光线总是从单个点辐射，而不是从多个光源或一个区域辐射。例如，使用单个 IES 配置文件表示具有许多小灯泡的壁灯始终是一种折衷方案。您会注意到光线是从中心发出的，而不是从每个单独的灯泡发出的。尽管如此，结果在视觉上仍然是可以接受的。

Limitations of IES

光度法

基于 daNetGame 的项目支持光度学文件来描述泛光灯的光分布。本文介绍了如何使用它们。

支持的文件类型

IES
- 格式: ANSI/IES LM-63-19
- 文件详情: Lifewire 关于 .ies 文件的文章

文件放置

光度法文件应放置在适当文件夹下的 develop/assets/ 目录中。要导出这些资源，请将以下块添加到.folder.blk中：

virtual_res_blk{
  find:t="^(.*)\.ies$"
  className:t="tex"
  contents{
    convert:b=yes
    buildIES:b=yes
    textureWidth:i=128
    textureHeight:i=128
    blurRadius:r=3
    phiMin:r=0
    phiMax:r=360
    thetaMin:r=0
    thetaMax:r=180
    edgeFadeout:r=-1
  }
}

确保资产名称具有 ies_ 前缀。没有它，它们将无法在游戏中被识别为光度纹理。

textureWidth 和 textureHeight组件全局定义生成的纹理的分辨率。虽然可以导出不同分辨率的光度法纹理，但游戏将无法加载它们。如果创建其他块来解析 ‘.ies’ 文件或稍后添加其他类型，请确保所有光度法纹理保持相同的分辨率。

聚光灯和特殊选项

对于聚光灯，光线集中在中心周围，从而提高纹理质量。IES 导出器支持将光强度限制为围绕视图方向的特定角度（例如，180 度以将光限制为向前方向）。

如何使用

此选项必须单独应用于灯光：

将.ies 文件放在适当的目录中（带有相应的.folder.blk进行处理）。
打开Asset Viewer并选择 IES 资源。
- 检查右侧面板中的光度信息。
- 前三个值（模糊半径、缩放、旋转）显示当前配置。
- 底部的两个值表示计算出的最优值。
创建一个虚拟资产.blk文件，例如ies_flashlight_a.tex.blk代表 ies_flashlight_a.ies。
使用最佳值指定 iesScale:r 和 iesRotation:b 属性。（目前，此过程不是自动化的。

How to Use

rotation 值还会隐式调整缩放比例。这些指定的值应接近 Asset Viewer 中显示的最佳值。如果值太低，导致纹理质量下降，则 daBuild 将显示警告并建议最佳值。如果缩放无法正确存储纹理，则 daBuild 将产生错误。

模糊

模糊有助于减少光照中的像素化或锯齿。blurRadius 以度为单位指定，而不是以像素为单位，并应用于整个球体以确保纹理边缘无缝对齐。

用法

在 .folder.blk 或虚拟资产 .blk 文件中定义 blurRadius:r 参数，如示例中所示。默认值为 3。

角度限制

光源的内容可以限制为两个轴上的特定角度范围。相关选项包括：

phiMin:r=0
phiMax:r=360
thetaMin:r=0
thetaMax:r=180
edgeFadeout:r=-1

phiMin-phiMax范围定义围绕前进方向的限制。
thetaMin-thetaMax定义从向前(theta=0) 到向后 (theta=180)的限制。

光强度完全保留在指定区域内。在此区域之外，它会根据edgeFadeout淡出。默认情况下，edgeFadeout:r=-1会计算一个自动淡出，以确保光线不会在纹理上渗出多个像素（取决于分辨率）。如果 edgeFadeout >= 0，则将其视为度值，与纹理分辨率无关。

示例:

为防止背光透过墙壁泄漏，请使用thetaMin:r=0 和 thetaMax:r=93的垂直限制。您必须在 .folder.blk 中使用这些参数创建新的虚拟资源（例如<project-name>/develop/assets/manmade_common/textures/ies/.folder.blk)。

为 Omni Light 设置 Photometric

要设置泛光灯的光度计：

将.ies文件添加到资产文件夹。
在贴图的.blk 文件中定义泛光灯的光度计：

entity{
  _template:t="omni_light"
  light.direction:p3=0, 1, 0
  light.texture_name:t="asset_name"
  ...
}

自定义纹理注意事项

任何纹理都可以用作light.texture_name中的光度纹理，但对于自定义纹理（不是由 IES 转换器生成），请记住以下几点：
- 红色通道用于着色器。
- 分辨率必须与.folder.blk中指定的光度分辨率匹配。
- 布局必须与映射算法（球面或八面体）匹配。
- 如果分辨率较低，则在光线强度下可能会看到折叠线。这可以通过模糊折叠线处的像素对以具有相似的值来缓解：
  - Spherical mapping: 左侧和右侧 (0, y) ↔ (w-1, y)
  - Octahedral mapping: 每侧的两半折叠在一起，例如，对于顶部： (x, 0) ↔ (w-x-1, 0)
- 不建议将自定义纹理用于测试以外的目的，因为与分辨率和布局更改相关的维护开销。
游戏将根据 ies_前缀加载资产。
此外，由于光度测量不均匀，因此必须指定光源方向。默认情况下，光线指向下方，但这可能与 .ies文件中的光度法方向不匹配。虽然这适用于测试文件，但没有规则保证.ies文件中的特定方向。
为了获得更好的性能，光源不存储完整的方向，并且可以围绕其方向自由旋转。以下是如何处理光源方向的确切细节：
- 光的方向对应于其 Y 轴。对光度数据进行采样时，此方向由theta = 0 表示，而phi在 [0, 2*pi]范围内变化。这通常反映了测量过程中光线指向的方向。
- X 轴 是 (1, 0, 0) 或 (0, 0, 1) — 无论哪个选项都会产生垂直于光线方向的向量。沿光源方向的 parallel 分量将被删除，以确保这种垂直度。选择离光源方向较远的轴。
如果未找到纹理，游戏将发出警告并继续，而不应用光度纹理。
在未指定或定位光度法纹理的情况下，灯光将像以前一样使用完全强度。

Mapping

.ies 文件通常包含有限数量的非均匀间距样本。这些贴图使用以下两种映射方法之一转换为纹理：

Octahedral Mapping （默认）：提供更好的样本分布。
Spherical Mapping: 虽然实现了，但由于性能稍差且样本分布不均匀（两极密集，侧面稀疏），因此未使用。

更改映射算法

要启用球形映射：

在 <engine_root>/prog/gameLibs/publicInclude/render/renderLights.hlsl中，注释或取消注释该行：

#define USE_OCTAHEDRAL_MAPPING

在 prog/tools/sceneTools/assetExp/exporters/texExp.cpp中，修改以下内容：

IesReader::ImageData img = ies.generateOctahedral(width, height);
// IesReader::ImageData img = ies.generateSpherical(width, height)

生成的纹理的技术细节

格式： L8 （8-bit，单通道）
文件类型： .DDSX
Spherical Mapping: 第一个和最后一个像素列几乎相同，以避免在折叠线处出现插值问题（冗余： h 像素)。
Octahedral Mapping: 边缘像素与相应的折叠像素几乎匹配（冗余： h + w 像素)。

示例:

测试文件: photometry_file_test2.ies

真实数据: photometry_file_t8_06nw.ies

光度学光源 （IES）

概述