1、PDF外文：http:/ 2327 字 基于 OGRE 的舞台灯光模拟实现 Dr. Leon Gaillard, Mr. Andreas Schroeter 摘要 ： 采用三维实时仿真技术 ， 三维舞台场景和灯光环境可以很容易地模拟。舞台灯光在本文中，实现了基于 OGRE 仿真的建议。照明是虚拟阶段的最关键因素。 OGRE 提供了一些有用的光照模型本身，而他们无法模拟如追光灯和柔和的光线等模型 ， 这些在舞台效果中都非常有用 。 我们的系统正确地解决了这些问题 ，并提出不同种类的舞台和逼真的灯光效果 。 所有灯光效果可以很容易地被灵活的用户界面框架控制 。 此外 ，
2、动画效果也作了介绍 ， 这使得虚拟的舞台更加生动。在我们的系统中，设计人员可以调整各种照明参数，设计舞台照明环境，并轻松地添加各种舞台效果。 关键词 ：分量；舞台灯光；三维模拟； OGRE 1 引言 舞台灯光效果丰富多彩，有很多的不确定性。设计师需要设计和选择灯光的类型，场地照明安排，调整光的参数等，这需要大量的精力和时间投入。 采用 3D 实时仿真技术，三维的舞台场景和灯光环境可以很方便的模拟，并采用先进的虚拟化技术 ， 随着存在和能力互动 ， 设计师的创意和设计有可能转化成三维舞台仿真 ， 这是一个更真实的再现 。 其强大的互动功能还可以方
3、便设计师，表演的指挥者和操作者 ， 从而使设计师的创新性和创造性的想法可以随时被捕捉 和展开1。 在下一节中，我们将讨论逻辑结构。在第三节中场景组件，光模拟，动画，UI 组件将被谈论，其结果包括照明效果和贴图效果，这是在第四节介绍的。结论在第五节给出。 2 系统结构 交互式三维的共同框架的仿真分为三个层次，从下到上分别是：应用层，逻辑层和多媒体仿真演示层 。 应用层是负责处理加载资源和包装硬件资源的 。 逻辑层主要处理逻辑仿真和状态过渡 。 多媒体演示层将提供最终的仿真结果显示给用户 2。 基于公共建筑的系统，主要是三部分组成：主框架，场景控制
4、，舞台模拟的元素。主框架负责资源加载和处理系统的底部。现场控制层负责控制所有舞台的效果 ， 元素和动画 。 最后 ， 还有各种舞台元素的一个具体实现 。 该仿真带有丰富的效果和与用户互动 ， 是实时的和现实的 。 以至于让舞台设计师可以更舒适地控制所有的元素 3。 主框架如图 1 所示： 灯光 现场监测 场景模拟 仿真现场控制 效果 用户界面 资源 CEGUI 3 系统关键技术 A.场景模拟 &nbs
5、p;图 1 系统结构 第一阶段的资源文件应该由 3DMAX 和 Ofusion 插件导入 。 该组织的文件收集舞台里所有的渲染对象 。 如方向 ， 位置 ， 方向等参数将被记录 。 解析元素的信息后， OGRE 根据现场、每一个节点、实体、摄像机和组织有序的灯光的树形结构层次划分空间 4。 整个结构如下所示： 图 2 舞台场景的组织结构图 只有一个根在现场，这是整个组织的中心。其他节点相对于父母的位置和旋转存储 。 所有实体 、 灯光和其他活动对象必须附加到相应的场景节点 ， 以便进行渲染。 B.光效模拟 灯光是系统
6、中的最关键的因素 ， 也是最重要的技术。 ORGE 提供了一些有用的光照本身的模型 ， 包括点光源 、 定向光和聚光灯 。 虽然他们只能显示特定的舞台灯光效果，当涉及到实际效果时仍有大的差距。他们不能模拟一些特殊效果， 如体积光、柔和光线、闪光灯等 5。 为了模拟这种效果，系统选择可编程渲染管线（着色器）与模型相结合的技术 。 有两种类型的着色器 ， 顶点着色器和像素着色器 ， 顶点着色器主要是写入控制顶点变换和光照，而像素着色器主要用于控制像素的颜色和纹理采样。在顶点和像素着色器处理之后 ， 该材料最终将与来模拟逼真的舞台灯光效果的光投影模型组合。 在着色器的编写期间
7、，三维照明方程也可以用来使模拟更真实。考虑到有效地运行和系统的需求 ， 应该找到在模拟效果和运行速度之间的一个平衡 。 系统选择了使用近似算法来实现它。 假设 uAttenuation 是 光 的 衰 减 ， uLightPosition 是 像 素 位 置 ，uLightFarClipDistance 光缩减距离， iUV 是 UV 输入值， uCookieMap 是光材料。 公式（ 1）计算输入纹理： Cookie=tex2D (uCookieMap ,iUV,xy )（ 1）公式（ 2）和（ 3）分别计算像素的衰减： Length_=length(iPositionuLightPosition)/uLightFarClipDistance （ 2 ）atten=0.25 +1/(length_*length _) （ 3）公式（ 4）计算各自像素的颜色： oColor=Cookie.rgb*Cookie.a* atten*uAttenuation （ 4） C.场景动画 为了模拟如追光灯、移动机器人等效果，动画也是舞台模拟中非常重要的阶段。 OGRE 定义关键帧 ， 它可以代表国家和关键帧驱动物体的相应时间 ， 从而使
