成熟完整的虚拟设计系统平台是灯光设计师、演出导演、灯光控制操作人员、灯光艺术教学、灯光效果演示的非常专业实用的设计工具和得力助手。实时便捷的交互功能使系统更具实时性和可操作性。系统提供实时交互的操作环境,满足用户的需求。
一、系统架构
逻辑架构
无论是游戏还是虚拟现实,为了表现其逼真度,虚拟场景大多是复杂的,所以虚拟场景的创建大多是通过3D建模工具生成,然后实时渲染输出场景.3DMAX提供舞台灯光设计的基础场景文件,通过DOM(Document Object Model)接口解析,导入资源,组织场景。最终进入 OGRE
系统呈现。
光照模型多种多样,它们的效果需要在场景中单独实现。同时,用户也应该能够通过UI界面进行各种操作。该系统要求操作复杂度高、计算量大、可扩展性强。需要设计和建立一个数据处理和计算效率高、可扩展性强、功能模块内聚性强的整体实现架构(如图1所示)。系统分为资源层、接口层、渲染层。
资源层:由3DMAX+Ofusion插件导出,生成场景组织、材质、实体、贴图等系统所需的资源文件。
接口层:负责将这些资源文件导入到场景中。
渲染层:实现舞台场景和灯光的渲染、系统资源的管理、用户交互的实时响应等。
2.系统实现关键技术研究
灯光效果模拟
灯光是舞台效果的关键因素,也是这个设计体系的核心技术。渲染引擎提供了几种常用的光源,例如点光源、定向光源和聚光灯。但对于逼真的舞台灯光效果模拟,这些还不够。对于一些特殊的舞台灯光效果,比如体积光等,需要通过可编程渲染管线技术(shader)来实现。着色器有两种,一种是顶点级的,称为顶点着色器(OpenGL称为ve spit程序),它代替了固定渲染管线的变换和光照部分,程序员可以自己控制顶点变换、光照等。硬件中处理顶点着色器的单元称为顶点着色器处理器(vertex processing unit)。一种是像素级的,称为像素着色器(OpenGL中称为片段程序),它代替了固定渲染管线中的光栅化部分,程序员可以自己控制像素颜色和纹理采样。硬件中处理像素着色器的单元称为像素着色器处理器(pixel processing unit)
总结:
舞台灯光 设计已经成为灯光设计师的一大课题。他们经常不得不面对如此高成本、高能耗和耗时的问题。随着信息产业的蓬勃发展,专业舞台灯光领域也进入了全面数字化时代。系统采用0-GRE染色引擎建立虚拟舞台,实时呈现舞台灯光设计与调整。接下来,系统需要进一步丰富舞台的灯光模型,可以模拟多种灯光,如: 柔光, 闪, 跟灯等。用户界面也需要进一步优化,提高用户友好性。
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