2019年4月，巴黎标志性的建筑圣母院突发毁灭性的火灾。火势始于建筑的屋檐下方，迅速吞噬了尖塔和大部分木质屋顶，燃烧持续了一整夜，直至次日清晨结束。
随之展开的是一项史诗难度级别的修复工程，超过1200人历时五年，通过艰苦卓绝的努力，合作修复了受损建筑。
包括采石工人、木匠、灰泥匠和石匠大师在内的能工巧匠受雇使用与12世纪建造大教堂时相同的材料和技术进行重建。
2024年12月，大教堂在一场盛大的重新开放仪式中浴火重生，该仪式在黄金时段通过电视直播向全国播出。
为了全方位展示该建筑修复后的光彩，法国电视台聘请了视频映射公司Cosmo AV，而该公司则邀请了投影映射专家Antoine Bourgouin为活动制作壮观的建筑光照效果。
Image courtesy of Cosmo AV
使用虚幻引擎进行投影映射
早在2010年，Antoine Bourgouin就对使用建筑物作为画布，创造巨型Trompe-l'œil视觉效果产生兴趣。
Trompe-l'œil（法语意为“欺骗眼睛”）是一个艺术术语，指在二维表面上创造视觉错觉，呈现高度逼真的三维空间和物体。
它最常用于描述一种绘画技法，即欺骗观看者，使其误以为画中的物体或空间是真实存在的。
早期，市场上没有任何工具可以实现这种效果。如果想创造出能够缩放并与建筑物轮廓相匹配的视觉效果，必须自行构建计算机程序。
如今，Bourgouin可依靠使用Modulo Player软件（功能类似于视频投影仪控制器）的专业人员，在墙面或建筑表面播放复杂的视频投影，并精确扭曲和调整视频，以适应每个表面。
他在这个过程中引入了实时技术，将投影映射艺术推向了新高度。
传统的视频映射需要投射事先录制的视频，而Bourgouin通常使用虚幻引擎开发视觉效果，然后实时投射到建筑物上。
正是这种创新促使他提出了一个申请到MegaGrant资助的想法：制作规模宏大的电子游戏，让玩家使用智能手机充当游戏手柄。他以此为契机，认识了Cosmo Av的首席执行官兼IntensCity的联合创始人Pierre-Yves Toulot。
Image courtesy of Cosmo AV
将光照映射到3D模型上
Cosmo Av应法国电视台（法国的国营公共电视广播机构）的邀请，为圣母院的重新开放制作投影映射视觉效果。
其中一项要求是制作精美的灯光秀，展示大教堂的立面。
Toulot和Bourgouin之前曾在类似的项目中合作过，并在需要特别优雅的效果时，借助了才华横溢的传统建筑灯光设计师Jean-François Touchard的技能。
因此，Toulot顺理成章地邀请了Bourgouin和Touchard参与圣母院项目。
首先，Bourgouin将圣母院的3D扫描模型导入虚幻引擎，这个过程就像导入一个FBX文件一样简单。
“借助虚幻引擎和Nanite技术，我不再需要关注导入网格体的多边形密度。”Bourgouin说，“圣母院模型是一个包含四百万个三角形的网格体，如今在虚幻引擎中处理这种数量的多边形非常容易！”
Nanite是虚幻引擎5的虚拟化几何体系统，可创建由海量多边形组成的高度精细的3D模型，同时将对性能的影响降到最低。这个系统被用来渲染极其精确的大教堂网格体，即使是最小的细节也能做到精准重现。
团队在3D模型上布置了500处光源，包括全向光源、聚光源和矩形光源，以强调该古迹的所有细节。这些光源需要在强度、色温和颜色上协调一致。
“在这个项目中，最大的挑战是操控如此多的光源，”Bourgouin解释说，“但通过使用实时创建的蓝图，并将光源Actor标记为不同的组，我能够非常顺利地工作。”
Pierre-Yves担任艺术总监，而Jean-François则为实现大教堂细节的光照提供了专业知识。
对于每座雕像，团队都放置了两到三处聚光源，通过精心调控阴影，突出雕塑的形状和尺寸。
他们使用照明工程协会（IES）的光源描述文件，确保其3D光照与现实世界中的光源精确匹配，以凸显每个拱门、阳台和其他建筑元素的细节。他们还通过调节光源色温增强了景深效果。
团队将光照设置渲染成了图像，然后通过30台高亮度Panasonic视频投影仪，并配合使用Modulo Player系统，将其投射到了圣母院上。
利用MegaLights和Lumen
在圣母院项目中，团队将在大教堂上投射预先录制的视觉效果，但在设计光照时，实时技术带来了许多优势。
为了测试光照在真实建筑上的效果，团队可以在现场实时更新虚幻引擎中的3D模型，从而即时看到大教堂上的效果，并根据需要进行调整。
Bourgouin指出，光照系统与Nanite结合的力量是使用虚幻引擎完成这项工作的关键原因。
“它能够以所见即所得的方式流畅处理具有大量光源的高多边形网格体。”Bourgouin说，“不需要像在传统3D建模软件中那样，想象渲染的结果。”
他还称赞了UE 5.5最近发布的一项强大新功能MegaLights。
MegaLights是一款实验性工具，让美术师能够为场景添加数百个动态投影光源。它可以与虚幻引擎的动态全局光照和反射功能Lumen结合使用，实现超逼真的灯光效果。
“MegaLights是最有用的功能之一，”Bourgouin说，“我能够在不影响阴影质量的情况下，实时操作数百处光源。这项绝佳功能与Lumen相辅相成。”
重现圣母院辉煌
Bourgouin的光照设计，以及Toulot与Touchard的努力，为巴黎这座最负盛名的地标建筑的重生典礼做出了重要贡献。
在虚幻引擎的帮助下，团队照亮了修复人员卓越的工作成果，展示了圣母院的全部辉煌。
“巴黎圣母院是从事投影映射工作时的理想建筑物，”Bourgouin说，“能够贡献一份力量，我深感荣幸。”