舞台灯光虚拟效果的设计探讨

李向红

河北梆子剧院，河北　石家庄　050000



舞台灯光虚拟效果的设计探讨

李向红

河北梆子剧院，河北石家庄050000

舞台灯光虚拟效果能够通过3D引擎OGRE来实现。舞台灯光的渲染是通过渲染引擎与虚拟建模来实现的，从而模拟出现实的灯光效果与舞台效果。舞台灯光虚拟效果具有着非常重要的作用，能够借助舞台灯光虚拟效果的设计来实现舞台上逼真的灯光。因此，文章对舞台灯光虚拟效果的设计进行了详细的探讨。

舞台；灯光；虚拟效果；设计

舞台灯光的设计工作是非常重要的，通过对舞台灯光模拟系统的开发来实现舞台灯光虚拟效果的设计。由于舞台模型具有多样性，这就需要在不同的舞台上使用不同的灯光设计，模拟出适合舞台的灯光效果。因此，这就需要对舞台灯光虚拟效果的设计进行研究。

一、系统架构

在大型游戏或者虚拟现实中，具有非常复杂的虚拟场景，通过虚拟常见来将画面表现的更加的逼真，3D建模工具是生成虚拟常见的主要手段，并对虚拟的场景进行实时渲染输出。对于舞台灯光设计而言，其基本的场景文件主要是由3DMAX所提供的，并且借助于DOM接口对场景文件进行解析，将资源与场景进行导入与组织。最后通过OGRE系统对舞台灯光进行渲染。光照模型的种类非常的多，在舞台表演中，需要将所以的光照模型在场景中进行实现，从而将其效果充分的表现出来。此外，用户还需要对系统进行各种各样的操作，主要利用的途径就是UI截面。对于系统而言，其操作比较的复杂，并且具有较大的计算量与较强的扩展性。为了能够更好的实现舞台灯光虚拟效果，就需要进行总体实现架构的设计与建立，使得这个总体实现架构能够具有数据处理、可扩展性强、计算高效以及功能模块松耦合强内聚的特点。渲染层、接口层以及资源层等是系统的主要组成部分。系统所需的生成场景的贴图、实体、材质以及组织等资源文件都属于资源层，并且这些都是由3DMAX+O fusion插件导出的。将资源文件导入场景中主要是由接口层完成的，而舞台灯光与场景渲染的实现是由渲染层完成的，并且渲染层还能够实现用户交互的实时响应与系统资源的管理。

二、系统实现的关键技术

(一)场景的组织形成、三维坐标变换

3DMAX+O fusion插件能够将系统所需的资源文件导出，XML格式是场景组织文件导出的格式，并且该文件对每一个舞台实体的朝向、位置以及舞台的一些基本参数等信息都进行了准确的记录。树状形式组织是场景节点的主要形式，每一个节点都会对应一个相应的父节点，在对多个子节点进行旋转与移动时，能够借助父节点对其进行操作，并且操作非常的简便。三维坐标变换也是系统实现的关键技术。想要在二维屏幕上进行三维渲染结果的展示，就需要完成三维坐标到平面坐标的转换。首先应该将三维坐标系建立好。建立一个三维斜二轴侧坐标系，水平向左的方向为x轴方向，竖直向上的方向为z轴方向，水平方向需要与y轴方向形成一个45o的角。将图形显示在该坐标系中时，取图形实际长度的为x轴与z轴方向的长度，而取图形实际长度一半的为y轴方向的长度。之后通过一些列的方程与计算公式对轴测投影变换与矩阵进行计算。

(二)粒子系统效果模拟

通过四边形来进行粒子的表示，粒子不仅具有方向、长宽、熟练、重量以及速率等属性，还具有颜色、材质、寿命等属性。粒子特效影响器与粒子发射器决定了粒子的属性。粒子的发射主要是由粒子发射器所决定的，为粒子附加发射时的属性，这些属性主要包括生命周期、颜色以及运动速率等。粒子从发射后到消亡这阶段中属性的改变主要是由粒子特效影响器所控制的，可以通过粒子特效影响器对颜色衰变、拉力以及重力效果等进行模拟。粒子不断的从粒子发射器中喷出时，就能够形成爆炸、火、烟等特效。粒子系统脚本语言能够通过OGRE所提供，粒子的各种属性能够在脚本中进行设置。

(三)光照效果模拟

舞台效果的关键因素就是光照，同时也是设计系统中的主要技术。常用的灯光能够通过渲染引擎所提供，例如聚光灯、方向光源以及点光源等。但是这些光照效果还不能够满足真实的舞台灯光效果的需求。在舞台灯光效果中，还需要应用一些特殊的灯光效果，例如体积光等。借助可编程渲染管线技术能够实现体积光的灯光效果。可编程渲染管线技术主要有两种，一种为定点级的，这种能够将固定渲染管线中的光照部分与变换部分进行替换，这就能够使得光照与顶点变换由程序员自行进行控制。顶点处理单元是硬件中处理顶点可编程渲染管线技术的单元。另一种则为像素级的，这种能够将固定渲染线中的光栅部分进行替换，这就能够使得纹理采样与像素颜色由程序员自行进行控制。像素处理单元是硬件中处理像素可编程渲染管线技术的单元。通过3D的光照方程对灯光的模拟进行计算，能够得到更加真实的灯光模拟效果。虽然这种算法为近似算法，但是却能够通过这种方式取得较快的运行速度与良好的模拟效果。直接光照模型与全局光照模型是比较常见的两种光照模型。真实感的光照模型能够通过全局光照模型进行很好的模拟，全局光照模型能够对光线照射到物体表面上产生的透射、折射、反射以及物体相互作用的光照效果进行同时考虑。

三、总结

综上所述，在舞台表演中，灯光虚拟效果的设计是非常重要的，对表演的效果有着直接的影响。照明设计时在进行设计时，所面临的主要问题就是舞台灯光设计。随着科学技术的不断发展，舞台灯光虚拟效果的设计也进入到了一个全面的数字化时代，能够通过系统对灯光效果进行设计。舞台灯光虚拟效果的设计需要对各种灯光模型进行考虑，同时还应该通过操作界面对灯光虚拟效果进行优化。

[1]沈萦华，方瑜骅，吕朝辉，李春红.舞台灯光虚拟效果的设计与实现[J].中国传媒大学学报(自然科学版)，2015(02)：50-53.

[2]许青.舞台灯光虚拟效果的设计与实现研究[J].戏剧之家，2014(16)：29.

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