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LightScape的特点和应用

类型:整理 | 来自:86CG | 时间:2007-12-4 |  点击:

   Lightscape何有如此能力,何有如此真美境界,成为Lightscape是目前世界上唯一同时拥有光影跟踪技术,光能传递技术和全息渲染技术的渲染软件。三大专有技术相辅相成,使其产生效果的精确、真实、美观程度是目前世界上没有任何软件可与之比美的。
  
 优势

 当与其它渲染技术相比,Lightscape 的优势主要在于光线,交互性,逐步优化等方面:

    光线

Lightscape的一大突出性能是能精确模拟漫射光线在环境中的传播,微细但非常重要的光线效果,直接和间接的漫射光线,柔和阴影以及表面间的颜色混合效果,这些效果是其它渲染技术不可能得到的。Lightscape可支持工来标准的光度测量格式和自然光。

    交互性

Lightscape光能计算的结果不仅仅是一幅图像,而且是模型环境中光线分布的全三维描述。由于光线已被完全渲染过模型的特定视图比用传统计算机图形技术显示要快得多,使用硬件加速,可以在被渲染的各种环境之间相互移动图形,进行实时动画漫游,使用其它专业动画系统,高质量的电影或视频漫游能在短时间内产生。

    逐步优化

Lightscape能提供即时的视频反馈,逐步不断改进质量。在处理在任一阶段,你可以改变表面的材料或光参数,系统会修改和显示新结果,而无需重新开始处理。Lightscape的逐步优化算法有助于精确地控制所需完成的设计或产生的图像质量。

    Lightscape的技术性能

Lightscape是目前世界上首次合并光影跟和光能传递技术来捕捉全范围的光照效果,并根据实际定义光线、材料和动感增强场景的可视质量。

    光影跟踪

在Lightscape中,光影跟踪可以精确地计算直接照明、阴影、镜面反射和经透明材料折射的全局照明特性,而传统的光影跟踪,只精确地计算从光源本身越境到达的光线。但是,如一个房屋那样,光线并不仅仅从光源(直接光照)出发到达一个表面,而且也从其它表面(间接光照)到达。如果我们跟踪桌子的光影,一个桌子底部是黑暗的,因为桌底没有从光源处得到直接光线,然而根据经验所知,这部分不会完全黑暗,因为可以从周围的墙和地板得到光。

在传统的光影跟踪中,这种间接照明被认为是环境光,这些环境光通过简单地增加与非直接光的自然现象无关,而且整个空间都是常值的一个任意值来考虑,因此,光影跟踪图像通常显得非常单调,缺乏层次感。这对于常常包含许多漫射表面的建筑环境来说尤其明显。

    光能传递

传统的渲染不计算间照光照(光线边界),图像因此显得平淡、单调,而Lightscape

光能传递计算表面光照,它包括从光源直接向表面发射的光线和在环境中从其它表面一次或多次反射之后到达此表面的光线的两种光照。

光能传递计算的是环境中离散点的强度。强度计算的实现,首先是光能传递处理过程产生一个简单的多边形网格,这些网格的节点上保存着从一个网格元素到另一个网格元素的光能分布的特定光能值,一旦计算完,你能从任意视点交互地显示模型,Lightscape能充分利用OpenGL加速卡进一步增强显示性能。高质量的图像或动画帧能用传统技术所需时间的一小部分时间生成。

光能传递与视图无关,因为在整个环境中的光分配已被预先计算,对于每个特定视图不需重复计算,而光影跟踪依赖视图的算法,因此对于每个视图都须重新计算。

Lightscape优化的光能传递处理可获得立即的视觉效果,也可继续运行处理以提高质量和精确度。在处理的任意时间,能交互改变模型的材料和光源,系统会快速地计算显示新结果。Lightscape可任意中断、继续处理,下次处理会从上次中断处继续。

    全息渲染(光能传递和光影跟踪)

光能传递擅长多次漫反射,光影跟踪则擅长渲染镜面反射。在Lightscape可以将光影跟踪后处理过程与光能传递计算结果得到的特定视图结合起来,以增加反射和透明效果

这种情况下,光能传递用精确的间接光照代替在许多程序中不精确的固定环境光,这样会产生更*真的图像。另外,由于直接光照已经在光能传递中计算,池影跟踪不需投射阴影,只需投射阴影反射或折射光线,大大减少光影跟踪一幅图象所需的时间。通过两种技术的综合,从快速交互的进行光效研究到综合光能传递和光影跟踪时特别品质和*真的图像,Lightscape都可以提供全面的视图渲染结果。

    光照特性

精确模拟现实光效,是Lightscape最突出的特点,它是建立在模拟光线在环境中的传播基础之上的,所得到的结果不仅是*真的渲染图,而且也进行精确光分配。

使用Lightscape,能方便地生成模型的任何人工或自然光照情况。Lightscape光源的亮度是用基于实际量度说明的,可从生产厂家那里得到各种灯和光源的这些值,简单设置光源,无需特别技术,自然光可通过简单指明位置、日期、时间和去覆盖程度设置。

Lightscape使用光域网编辑完全控制生成一个所要光源的任意分布,你能用来改变一个光源的光强度分布和使用一些工业标准的光学格式输入光学数据。

Lightscape支持多种工业标准格式,如IES,CIBS等等。

还有,Lightscape提供一套强大的分析工具,方便定量估计算模型的光照特性。其色彩,灰度及网格点形式显示模型空间的光照量,直观明了。

总之,Lightscape强大的光线制作工具能使繁琐头疼的光线问题变得轻而易举,且其产生的效果足以以假乱真。

    Lightscape实体

Lightscape模型是表面、图块、光源三大实体组成。

    表面和材料

表面关联它的材料组成和其它属性可以通过设置材料控制表面外观,对于一些特别贴图,例如壁画、地毯等,可采用纹理贴图。Lightscape还可让表面呈非常变化,如凹凸不平或波形等显示,可以对材料的颜色、反射、透明、折射、光滑度等特性进行修改。

    图块和光源

图块是准备模型的一种很重量的实体,它由表面或其它图块组成,它能被多次引用,且其它变化,能被所有引例继承。

Lightscape光源是关联光学属性的特殊图块,也就是说,光源由图块定义而来。模型中的所有建筑灯必须用图块定义的光源定义,Lightscape支持三种基本光源:点光源、线形光源、矩形光源。每个光源都有一个光照强度分布(LID),描述不同离开方向的发射光线的扩展。Lightscape提供多种特别特性的灯,如荧光灯、白炽灯、氙灯、水银、高低压钠灯等。还提供三种设置光源强度或明度的方式和四种设置光源强度分布的办法。

Lightscape使用 光域网表现总的光照强度分布。能用此应用生成分布,或从一些标准光源光学文件格式输入它,你能在Lightscape支持的三种光源类型定义上使用分布。光学数据文件可由生产厂家提供,直接深入到光学定义上或使用光域网编辑器编辑它。

      

    Lightscape处理

目前,Lightscape3.2是最新版本,它处理*作简易,界面友好,处理过程分为三个阶段:

准备阶段

输入几何模型。Lightscape接受DXF、3DS和Lightwave的格式文件。最主要的是能直接输入DWG文件。

定义组成表面的材料。Lightscape模拟模型中表面间光的互相作用,精确的描述表面确保模型中各表面具有合理的定向。一些模型系统允许建立极薄的表面,因为Lightscape是建立在光模拟系统上的,指明这种表面的哪个面为我们希望处理的面是很重要的。

定义模型中所有光源的光学特性。Lightscape根据光源的物理参数值定义三维模型中的人照光和自然光,增加、删除、移动实体和光源。Lightscape提供一套极有限的工具,使得在光能传递的解决阶段之前,对模型进行适当的编辑。Lightscape在此阶段会以LP格式存为一个准备模型。

解决阶段

在解决阶段,你能用光能传递求解一个已在准备阶段作好的几何图形。首先,初始化几何图形。模型被减化为一组能够优化光能传递处理过程的表面,一旦被初始化,你就不能够再处理几何模型。

定义处理参数。定义全局处理参数和任何所要的局部处理参数(应用于指定的表面)。处理参数控制着光能传递最终解决结果的质量,对处理参数的设置是一种协调行为,好的设置值会产生更精确和高质量的图像,当然也就需要更多的时间和内存。

进行光能传递解决。Lightscape计算模型中漫射光能的分布,它将包括直接和间接的漫射光能。

优化光能传递解决。你能随时中断光能传递的处理过程,来改变或优化模型的外观。不能改变几何模型,但可改变材料特性和光源的光特性。一旦作了一些改变,你可从中断处继续处理或重新开始处理光能传递的效果。

Lightscape将光能传递计算结果保存到一个以LS格式的解决文件中。

输出阶段

在输出阶段,你能使用OpenGL渲染法很快从光能传递阶段的求解结果进行渲染或使用Lightscape光影跟踪,给最终图像加上镜面反射和透明效果(OpenGL是一种工业用于绘制三维图象的应用程序的接口),也可以通过光影跟踪直接光源。

有很多方法可以使用光能传递解决的结果,Lightscape提供多种输出选项支持这种使用。

最常见的几种使用方法:动画、单帧图像、虚拟现实、光照分析:

动画

运用Lightscape动画工具,能够建立一个相机路径,用于光能传递结果生成漫游动画,此外,又使用光能传递解决,也能保持最快速的显示率。

如果使用OpenGL渲染,能很快地生成高质量的反锯齿图像。

如果你想增加镜面反射和精确的透明效果,可以对每帧使用光影跟踪来渲染。虽然光影跟踪增加了生成每帧画面的时间,但在生成动画时,并不意味着它是一个不实际的选项。如果你要对动画各帧进行光影跟踪,你应该使用Lightscape提供的光影跟踪批处理程序渲染它们,这会大大提高渲染处理的效率。

b.单帧图像

单张图像要求高水准的质量,Lightscape有能力产生任何分辨率的图像,而且,如果你只是想由一个光能传递计算结果得到图像,你能用OpenGL渲染很快地生成。

为了得到更精确的结果,须对图像进行进一步的光影跟踪,可以确定对部分或全部的光源进行光影跟踪,这样特别说明的结果将产生更精确的阴影和光照效果,以及最高品质的图像。

c.虚拟现实

如果你的目标是产生一个实时漫洲和交互的虚拟现实环境,就不能使用光影跟踪。虚拟现实支持OpenGL纹理贴图,但是只是在提供硬件支持的平台上才能实时显示带纹理投影的环境。Lightscape

Lightscape的光能传递计算结果能输出为invenfor格式,该格式的数据将用于特定显示和虚拟现实的应用中。

d.光照分析

如果你的主要目的是分析光线。Lightscape提供了多种用于显示包含在光能传递计算结果中的光线数据的工具。总之,用于光照分析的光能传递计算结果可以比用于生成图像的粗糙一些(当然会快一些)。

Lightscape最后产生的效果图可以多种工业标准格式输出,如BMP、TGA、RGB、JPG、GIF、EPS等,这些格式的图像可被所有的平面设计软件如photoshop、Coreldraw、photosty Lor进行处理和输出打印。

应用领域

任何应用Lightscape的领域都会从Lightscape可视系统的特性和优点中受益。建筑和室内设计:

能交互输出、分析和无限制地交流光线和材料的合并,检验设计,表达思想。

产品设计

生成虚拟模型,缩短设计周期,并大大降低实际成本。

灯光设计:

直观的界面,快速设置和验证改变的光照配置,支持IES、CTLI和CIBSE光学格式,强大的分析工具。

电影和广播业:

产生因有现实的数值集:方便保持动画和现实的光照效果,交互调整光照和材料,快速获得所得的精确外观。使用Lightscape生成的虚拟环境,能由实时或脱线方式的传统动画关键帧或活动的英尺长组成。

交互性游戏:

Lightscape使交互性游戏达到虚拟质量新阶段,虚拟现实和更高的可视图质量。

基于网上虚拟世界:

全光照的三维环境,能转换为VRML格式,以致能使用标准浏览的交互观看。

    总之,Lightscape的出现,无疑带给渲染动画领域强烈冲击。革命的惊喜扑面而来,事半功倍,轻松自得,何乐而不为......


 

(完)
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