李向紅

河北梆子劇院，河北　石家莊　050000

?

舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計探討

李向紅

河北梆子劇院，河北石家莊050000

舞臺燈光虛擬效果能夠通過3D引擎OGRE來實(shí)現(xiàn)。舞臺燈光的渲染是通過渲染引擎與虛擬建模來實(shí)現(xiàn)的，從而模擬出現(xiàn)實(shí)的燈光效果與舞臺效果。舞臺燈光虛擬效果具有著非常重要的作用，能夠借助舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計來實(shí)現(xiàn)舞臺上逼真的燈光。因此，文章對舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

舞臺；燈光；虛擬效果；設(shè)計

舞臺燈光的設(shè)計工作是非常重要的，通過對舞臺燈光模擬系統(tǒng)的開發(fā)來實(shí)現(xiàn)舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計。由于舞臺模型具有多樣性，這就需要在不同的舞臺上使用不同的燈光設(shè)計，模擬出適合舞臺的燈光效果。因此，這就需要對舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計進(jìn)行研究。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

在大型游戲或者虛擬現(xiàn)實(shí)中，具有非常復(fù)雜的虛擬場景，通過虛擬常見來將畫面表現(xiàn)的更加的逼真，3D建模工具是生成虛擬常見的主要手段，并對虛擬的場景進(jìn)行實(shí)時渲染輸出。對于舞臺燈光設(shè)計而言，其基本的場景文件主要是由3DMAX所提供的，并且借助于DOM接口對場景文件進(jìn)行解析，將資源與場景進(jìn)行導(dǎo)入與組織。最后通過OGRE系統(tǒng)對舞臺燈光進(jìn)行渲染。光照模型的種類非常的多，在舞臺表演中，需要將所以的光照模型在場景中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而將其效果充分的表現(xiàn)出來。此外，用戶還需要對系統(tǒng)進(jìn)行各種各樣的操作，主要利用的途徑就是UI截面。對于系統(tǒng)而言，其操作比較的復(fù)雜，并且具有較大的計算量與較強(qiáng)的擴(kuò)展性。為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)舞臺燈光虛擬效果，就需要進(jìn)行總體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的設(shè)計與建立，使得這個總體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)能夠具有數(shù)據(jù)處理、可擴(kuò)展性強(qiáng)、計算高效以及功能模塊松耦合強(qiáng)內(nèi)聚的特點(diǎn)。渲染層、接口層以及資源層等是系統(tǒng)的主要組成部分。系統(tǒng)所需的生成場景的貼圖、實(shí)體、材質(zhì)以及組織等資源文件都屬于資源層，并且這些都是由3DMAX+O fusion插件導(dǎo)出的。將資源文件導(dǎo)入場景中主要是由接口層完成的，而舞臺燈光與場景渲染的實(shí)現(xiàn)是由渲染層完成的，并且渲染層還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶交互的實(shí)時響應(yīng)與系統(tǒng)資源的管理。

二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

(一)場景的組織形成、三維坐標(biāo)變換

3DMAX+O fusion插件能夠?qū)⑾到y(tǒng)所需的資源文件導(dǎo)出，XML格式是場景組織文件導(dǎo)出的格式，并且該文件對每一個舞臺實(shí)體的朝向、位置以及舞臺的一些基本參數(shù)等信息都進(jìn)行了準(zhǔn)確的記錄。樹狀形式組織是場景節(jié)點(diǎn)的主要形式，每一個節(jié)點(diǎn)都會對應(yīng)一個相應(yīng)的父節(jié)點(diǎn)，在對多個子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)與移動時，能夠借助父節(jié)點(diǎn)對其進(jìn)行操作，并且操作非常的簡便。三維坐標(biāo)變換也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。想要在二維屏幕上進(jìn)行三維渲染結(jié)果的展示，就需要完成三維坐標(biāo)到平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。首先應(yīng)該將三維坐標(biāo)系建立好。建立一個三維斜二軸側(cè)坐標(biāo)系，水平向左的方向為x軸方向，豎直向上的方向為z軸方向，水平方向需要與y軸方向形成一個45o的角。將圖形顯示在該坐標(biāo)系中時，取圖形實(shí)際長度的為x軸與z軸方向的長度，而取圖形實(shí)際長度一半的為y軸方向的長度。之后通過一些列的方程與計算公式對軸測投影變換與矩陣進(jìn)行計算。

(二)粒子系統(tǒng)效果模擬

通過四邊形來進(jìn)行粒子的表示，粒子不僅具有方向、長寬、熟練、重量以及速率等屬性，還具有顏色、材質(zhì)、壽命等屬性。粒子特效影響器與粒子發(fā)射器決定了粒子的屬性。粒子的發(fā)射主要是由粒子發(fā)射器所決定的，為粒子附加發(fā)射時的屬性，這些屬性主要包括生命周期、顏色以及運(yùn)動速率等。粒子從發(fā)射后到消亡這階段中屬性的改變主要是由粒子特效影響器所控制的，可以通過粒子特效影響器對顏色衰變、拉力以及重力效果等進(jìn)行模擬。粒子不斷的從粒子發(fā)射器中噴出時，就能夠形成爆炸、火、煙等特效。粒子系統(tǒng)腳本語言能夠通過OGRE所提供，粒子的各種屬性能夠在腳本中進(jìn)行設(shè)置。

(三)光照效果模擬

舞臺效果的關(guān)鍵因素就是光照，同時也是設(shè)計系統(tǒng)中的主要技術(shù)。常用的燈光能夠通過渲染引擎所提供，例如聚光燈、方向光源以及點(diǎn)光源等。但是這些光照效果還不能夠滿足真實(shí)的舞臺燈光效果的需求。在舞臺燈光效果中，還需要應(yīng)用一些特殊的燈光效果，例如體積光等。借助可編程渲染管線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)體積光的燈光效果。可編程渲染管線技術(shù)主要有兩種，一種為定點(diǎn)級的，這種能夠?qū)⒐潭ㄤ秩竟芫€中的光照部分與變換部分進(jìn)行替換，這就能夠使得光照與頂點(diǎn)變換由程序員自行進(jìn)行控制。頂點(diǎn)處理單元是硬件中處理頂點(diǎn)可編程渲染管線技術(shù)的單元。另一種則為像素級的，這種能夠?qū)⒐潭ㄤ秩揪€中的光柵部分進(jìn)行替換，這就能夠使得紋理采樣與像素顏色由程序員自行進(jìn)行控制。像素處理單元是硬件中處理像素可編程渲染管線技術(shù)的單元。通過3D的光照方程對燈光的模擬進(jìn)行計算，能夠得到更加真實(shí)的燈光模擬效果。雖然這種算法為近似算法，但是卻能夠通過這種方式取得較快的運(yùn)行速度與良好的模擬效果。直接光照模型與全局光照模型是比較常見的兩種光照模型。真實(shí)感的光照模型能夠通過全局光照模型進(jìn)行很好的模擬，全局光照模型能夠?qū)饩€照射到物體表面上產(chǎn)生的透射、折射、反射以及物體相互作用的光照效果進(jìn)行同時考慮。

三、總結(jié)

綜上所述，在舞臺表演中，燈光虛擬效果的設(shè)計是非常重要的，對表演的效果有著直接的影響。照明設(shè)計時在進(jìn)行設(shè)計時，所面臨的主要問題就是舞臺燈光設(shè)計。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計也進(jìn)入到了一個全面的數(shù)字化時代，能夠通過系統(tǒng)對燈光效果進(jìn)行設(shè)計。舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計需要對各種燈光模型進(jìn)行考慮，同時還應(yīng)該通過操作界面對燈光虛擬效果進(jìn)行優(yōu)化。

[1]沈縈華，方瑜驊，呂朝輝，李春紅.舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].中國傳媒大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015(02)：50-53.

[2]許青.舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究[J].戲劇之家，2014(16)：29.

J814.4

A

1006-0049-(2016)15-0162-01