Lightscape何有如此能力,何有如此真美境界,成為Lightscape是目前世界上唯一同時擁有光影跟蹤技術,光能傳遞技術和全息渲染技術的渲染軟件。三大專有技術相輔相成,使其產生效果的精確、真實、美觀程度是目前世界上沒有任何軟件可與之比美的。
優勢
當與其它渲染技術相比,Lightscape 的優勢主要在於光線,交互性,逐步優化等方麵:
光線
Lightscape的一大突出性能是能精確模擬漫射光線在環境中的傳播,微細但非常重要的光線效果,直接和間接的漫射光線,柔和陰影以及表麵間的顏色混合效果,這些效果是其它渲染技術不可能得到的。Lightscape可支持工來標準的光度測量格式和自然光。
交互性
Lightscape光能計算的結果不僅僅是一幅圖像,而且是模型環境中光線分布的全三維描述。由於光線已被完全渲染過模型的特定視圖比用傳統計算機圖形技術顯示要快得多,使用硬件加速,可以在被渲染的各種環境之間相互移動圖形,進行實時動畫漫遊,使用其它專業動畫係統,高質量的電影或視頻漫遊能在短時間內產生。
逐步優化
Lightscape能提供即時的視頻反饋,逐步不斷改進質量。在處理在任一階段,你可以改變表麵的材料或光參數,係統會修改和顯示新結果,而無需重新開始處理。Lightscape的逐步優化算法有助於精確地控製所需完成的設計或產生的圖像質量。
Lightscape的技術性能
Lightscape是目前世界上首次合並光影跟和光能傳遞技術來捕捉全範圍的光照效果,並根據實際定義光線、材料和動感增強場景的可視質量。
光影跟蹤
在Lightscape中,光影跟蹤可以精確地計算直接照明、陰影、鏡麵反射和經透明材料折射的全局照明特性,而傳統的光影跟蹤,隻精確地計算從光源本身越境到達的光線。但是,如一個房屋那樣,光線並不僅僅從光源(直接光照)出發到達一個表麵,而且也從其它表麵(間接光照)到達。如果我們跟蹤桌子的光影,一個桌子底部是黑暗的,因為桌底沒有從光源處得到直接光線,然而根據經驗所知,這部分不會完全黑暗,因為可以從周圍的牆和地板得到光。
在傳統的光影跟蹤中,這種間接照明被認為是環境光,這些環境光通過簡單地增加與非直接光的自然現象無關,而且整個空間都是常值的一個任意值來考慮,因此,光影跟蹤圖像通常顯得非常單調,缺乏層次感。這對於常常包含許多漫射表麵的建築環境來說尤其明顯。
光能傳遞
傳統的渲染不計算間照光照(光線邊界),圖像因此顯得平淡、單調,而Lightscape
光能傳遞計算表麵光照,它包括從光源直接向表麵發射的光線和在環境中從其它表麵一次或多次反射之後到達此表麵的光線的兩種光照。
光能傳遞計算的是環境中離散點的強度。強度計算的實現,首先是光能傳遞處理過程產生一個簡單的多邊形網格,這些網格的節點上保存著從一個網格元素到另一個網格元素的光能分布的特定光能值,一旦計算完,你能從任意視點交互地顯示模型,Lightscape能充分利用OpenGL加速卡進一步增強顯示性能。高質量的圖像或動畫幀能用傳統技術所需時間的一小部分時間生成。
光能傳遞與視圖無關,因為在整個環境中的光分配已被預先計算,對於每個特定視圖不需重複計算,而光影跟蹤依賴視圖的算法,因此對於每個視圖都須重新計算。
Lightscape優化的光能傳遞處理可獲得立即的視覺效果,也可繼續運行處理以提高質量和精確度。在處理的任意時間,能交互改變模型的材料和光源,係統會快速地計算顯示新結果。Lightscape可任意中斷、繼續處理,下次處理會從上次中斷處繼續。
全息渲染(光能傳遞和光影跟蹤)
光能傳遞擅長多次漫反射,光影跟蹤則擅長渲染鏡麵反射。在Lightscape可以將光影跟蹤後處理過程與光能傳遞計算結果得到的特定視圖結合起來,以增加反射和透明效果
這種情況下,光能傳遞用精確的間接光照代替在許多程序中不精確的固定環境光,這樣會產生更*真的圖像。另外,由於直接光照已經在光能傳遞中計算,池影跟蹤不需投射陰影,隻需投射陰影反射或折射光線,大大減少光影跟蹤一幅圖象所需的時間。通過兩種技術的綜合,從快速交互的進行光效研究到綜合光能傳遞和光影跟蹤時特別品質和*真的圖像,Lightscape都可以提供全麵的視圖渲染結果。
光照特性
精確模擬現實光效,是Lightscape最突出的特點,它是建立在模擬光線在環境中的傳播基礎之上的,所得到的結果不僅是*真的渲染圖,而且也進行精確光分配。
使用Lightscape,能方便地生成模型的任何人工或自然光照情況。Lightscape光源的亮度是用基於實際量度說明的,可從生產廠家那裏得到各種燈和光源的這些值,簡單設置光源,無需特別技術,自然光可通過簡單指明位置、日期、時間和去覆蓋程度設置。
Lightscape使用光域網編輯完全控製生成一個所要光源的任意分布,你能用來改變一個光源的光強度分布和使用一些工業標準的光學格式輸入光學數據。
Lightscape支持多種工業標準格式,如IES,CIBS等等。
還有,Lightscape提供一套強大的分析工具,方便定量估計算模型的光照特性。其色彩,灰度及網格點形式顯示模型空間的光照量,直觀明了。
總之,Lightscape強大的光線製作工具能使繁瑣頭疼的光線問題變得輕而易舉,且其產生的效果足以以假亂真。
Lightscape實體
Lightscape模型是表麵、圖塊、光源三大實體組成。
表麵和材料
表麵關聯它的材料組成和其它屬性可以通過設置材料控製表麵外觀,對於一些特別貼圖,例如壁畫、地毯等,可采用紋理貼圖。Lightscape還可讓表麵呈非常變化,如凹凸不平或波形等顯示,可以對材料的顏色、反射、透明、折射、光滑度等特性進行修改。
圖塊和光源
圖塊是準備模型的一種很重量的實體,它由表麵或其它圖塊組成,它能被多次引用,且其它變化,能被所有引例繼承。
Lightscape光源是關聯光學屬性的特殊圖塊,也就是說,光源由圖塊定義而來。模型中的所有建築燈必須用圖塊定義的光源定義,Lightscape支持三種基本光源:點光源、線形光源、矩形光源。每個光源都有一個光照強度分布(LID),描述不同離開方向的發射光線的擴展。Lightscape提供多種特別特性的燈,如熒光燈、白熾燈、氙燈、水銀、高低壓鈉燈等。還提供三種設置光源強度或明度的方式和四種設置光源強度分布的辦法。
Lightscape使用光域網表現總的光照強度分布。能用此應用生成分布,或從一些標準光源光學文件格式輸入它,你能在Lightscape支持的三種光源類型定義上使用分布。光學數據文件可由生產廠家提供,直接深入到光學定義上或使用光域網編輯器編輯它。
Lightscape處理
目前,Lightscape3.2是最新版本,它處理*作簡易,界麵友好,處理過程分為三個階段:
準備階段
輸入幾何模型。Lightscape接受DXF、3DS和Lightwave的格式文件。最主要的是能直接輸入DWG文件。
定義組成表麵的材料。Lightscape模擬模型中表麵間光的互相作用,精確的描述表麵確保模型中各表麵具有合理的定向。一些模型係統允許建立極薄的表麵,因為Lightscape是建立在光模擬係統上的,指明這種表麵的哪個麵為我們希望處理的麵是很重要的。
定義模型中所有光源的光學特性。Lightscape根據光源的物理參數值定義三維模型中的人照光和自然光,增加、刪除、移動實體和光源。Lightscape提供一套極有限的工具,使得在光能傳遞的解決階段之前,對模型進行適當的編輯。Lightscape在此階段會以LP格式存為一個準備模型。
解決階段
在解決階段,你能用光能傳遞求解一個已在準備階段作好的幾何圖形。首先,初始化幾何圖形。模型被減化為一組能夠優化光能傳遞處理過程的表麵,一旦被初始化,你就不能夠再處理幾何模型。
定義處理參數。定義全局處理參數和任何所要的局部處理參數(應用於指定的表麵)。處理參數控製著光能傳遞最終解決結果的質量,對處理參數的設置是一種協調行為,好的設置值會產生更精確和高質量的圖像,當然也就需要更多的時間和內存。
進行光能傳遞解決。Lightscape計算模型中漫射光能的分布,它將包括直接和間接的漫射光能。
優化光能傳遞解決。你能隨時中斷光能傳遞的處理過程,來改變或優化模型的外觀。不能改變幾何模型,但可改變材料特性和光源的光特性。一旦作了一些改變,你可從中斷處繼續處理或重新開始處理光能傳遞的效果。
Lightscape將光能傳遞計算結果保存到一個以LS格式的解決文件中。
輸出階段
在輸出階段,你能使用OpenGL渲染法很快從光能傳遞階段的求解結果進行渲染或使用Lightscape光影跟蹤,給最終圖像加上鏡麵反射和透明效果(OpenGL是一種工業用於繪製三維圖象的應用程序的接口),也可以通過光影跟蹤直接光源。
有很多方法可以使用光能傳遞解決的結果,Lightscape提供多種輸出選項支持這種使用。
最常見的幾種使用方法:動畫、單幀圖像、虛擬現實、光照分析:
動畫
運用Lightscape動畫工具,能夠建立一個相機路徑,用於光能傳遞結果生成漫遊動畫,此外,又使用光能傳遞解決,也能保持最快速的顯示率。
如果使用OpenGL渲染,能很快地生成高質量的反鋸齒圖像。
如果你想增加鏡麵反射和精確的透明效果,可以對每幀使用光影跟蹤來渲染。雖然光影跟蹤增加了生成每幀畫麵的時間,但在生成動畫時,並不意味著它是一個不實際的選項。如果你要對動畫各幀進行光影跟蹤,你應該使用Lightscape提供的光影跟蹤批處理程序渲染它們,這會大大提高渲染處理的效率。
b.單幀圖像
單張圖像要求高水準的質量,Lightscape有能力產生任何分辨率的圖像,而且,如果你隻是想由一個光能傳遞計算結果得到圖像,你能用OpenGL渲染很快地生成。
為了得到更精確的結果,須對圖像進行進一步的光影跟蹤,可以確定對部分或全部的光源進行光影跟蹤,這樣特別說明的結果將產生更精確的陰影和光照效果,以及最高品質的圖像。
c.虛擬現實
如果你的目標是產生一個實時漫洲和交互的虛擬現實環境,就不能使用光影跟蹤。虛擬現實支持OpenGL紋理貼圖,但是隻是在提供硬件支持的平台上才能實時顯示帶紋理投影的環境。Lightscape
Lightscape的光能傳遞計算結果能輸出為invenfor格式,該格式的數據將用於特定顯示和虛擬現實的應用中。
d.光照分析
如果你的主要目的是分析光線。Lightscape提供了多種用於顯示包含在光能傳遞計算結果中的光線數據的工具。總之,用於光照分析的光能傳遞計算結果可以比用於生成圖像的粗糙一些(當然會快一些)。
Lightscape最後產生的效果圖可以多種工業標準格式輸出,如BMP、TGA、RGB、JPG、GIF、EPS等,這些格式的圖像可被所有的平麵設計軟件如photoshop、Coreldraw、photosty Lor進行處理和輸出打印。
應用領域
任何應用Lightscape的領域都會從Lightscape可視係統的特性和優點中受益。建築和室內設計:
能交互輸出、分析和無限製地交流光線和材料的合並,檢驗設計,表達思想。
產品設計
生成虛擬模型,縮短設計周期,並大大降低實際成本。
燈光設計:
直觀的界麵,快速設置和驗證改變的光照配置,支持IES、CTLI和CIBSE光學格式,強大的分析工具。
電影和廣播業:
產生因有現實的數值集:方便保持動畫和現實的光照效果,交互調整光照和材料,快速獲得所得的精確外觀。使用Lightscape生成的虛擬環境,能由實時或脫線方式的傳統動畫關鍵幀或活動的英尺長組成。
交互性遊戲:
Lightscape使交互性遊戲達到虛擬質量新階段,虛擬現實和更高的可視圖質量。
基於網上虛擬世界:
全光照的三維環境,能轉換為VRML格式,以致能使用標準瀏覽的交互觀看。
總之,Lightscape的出現,無疑帶給渲染動畫領域強烈衝擊。革命的驚喜撲麵而來,事半功倍,輕鬆自得,何樂而不為......