舞臺燈光虛擬效果的設計與實現

張燕梅

摘要：在舞臺系統當中，對于制造不同的舞臺效果，常常會用成百上千個燈光，為了保證燈光控制的穩定性，降低能耗和時間消耗，實現虛擬舞臺燈光的實時展現，本文引用OGRE引擎架構來模擬實際舞臺燈光的虛擬效果的同時，實現系統與用戶之間實時交流的功能。通過OGRE渲染的舞臺燈光，能夠達到非常逼真的效果，實時交流功能能夠便于用戶增減燈光、調整燈光的色度、亮度，控制燈光旋轉移動，對舞臺效果的展現大有裨益。

關鍵詞：舞臺燈光；OGRE引擎；舞臺效果

中圖分類號：J814.4 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2018）06-0145-01

燈光無疑是創造一個高質量舞臺效果的關鍵，利用燈光所打造出來的光影效果，配合舞臺的故事情節發展，能夠烘托舞臺氣氛，好的燈光甚至能夠起到出其不意的效果。對于不同的舞臺燈光，槽實際操作中難免會存在諸多的不確定因素，虛耗能源，浪費時間，還有可能造成燈光效果的不成功。針對上述問題，應用OGRE引擎能夠起到可觀的效果。OGRE引擎具有兩項特有的能力——臨場感、用戶交流能力。這種能力能夠使能夠使得靜態設計轉化為動態的表現形式，不但如此，它還能及時捕捉并展現出設計者的構思和靈感。擁有一個成熟可控的虛擬設計系統，不管是對燈光師或者是演出導演來說，對于發揮他們真實的工作水平都能夠起到有力的幫助。

一、舞臺基本布置

具有OGRE引擎的系統結構可以分為3個層面，第一個是資源層、其次是接口層，第三是渲染層。系統所需要的資源儲存在資源層中，由3DMAx通過Ofusion插件導出，導出的場景組織文件是XML格式，這些資源文件中記錄著舞臺的一些基本參數以及實體舞臺方向信息。場景的節點是以樹狀形式設計，一個父節點下連接多個子節點，通過操作父節點，能夠達到控制多個子節點同時移動、旋轉的效果。

二、系統架構

類似于游戲場景的模擬，為了達到模擬現實的效果，許多虛擬的舞臺場景都是對由3D建模工具生成的場景進行實時的渲染輸出所形成的。3DMAX能夠給舞臺燈光設計提供最基礎的場景文件，利用DOM借口進行分析，最終由OGRE進行場景渲染。

光照模型的類型多樣，場景模擬當中需要分別展現他們的效果。同時，用戶也需要在UI界面對模型進行操作控制。為實現對模型的操控，一套能夠兼備數據處理功能與擴展性功能的總體實現架構是比不可少的。該系統可以分為以下幾個層面，首先是資源層，由3DMAX和Ofusion插件導入生成系統所需要的資源文件。第二是接口層，這一層面的功能是將資源層產生的資源文件導入到場景當中。第三層是渲染層，這一層的公平那個能耐是對舞臺燈光和舞臺場景進行渲染，以及對系統資源進行管理和對用戶交互時的響應等。

三、光照模擬效果與實現

想要在二維的屏幕上展現出三維的效果，將三維坐標轉換為二維坐標是必經之路。首先創建一個三維的斜二軸測坐標系。在該坐標系當中顯示的圖形有以下幾個特征：x軸和z軸方向上的長度和實際的圖形長度相同，y軸的長度則為實際長度的1/2。在將三維坐標轉化為屏幕上的二維坐標時，將坐標的原點設置為屏幕的左上角，向右的方向為x軸的這呢個方向，向下為y方向，運用軸測投影變換矩陣就能夠得到轉換公式。

要營造出良好的舞臺氛圍和適宜的虛擬效果，燈光設計十分關鍵。渲染OGRE引擎向用戶提供了一些常用的燈光，但是，想要模擬出真實的舞臺效果，僅僅有這些燈光還是遠遠不夠。對于有特殊要求的舞臺效果，可能需要結合其他技術以實現。例如體積光，想要實現這種光效，就不能缺少可編程渲染管線技術的配合。通暢，shader可以分為兩種——頂點級和像素級。頂點級取代固定渲染關中的變換和光照的部分，用戶可根據需求控制定點變換、光照等要素。而像素級則取代的是固定渲染管線中的光柵化部分。用戶能夠根據自己的概念控制像素顏色和紋理采樣。若想要舞臺效果更加具有真實感，3D光照方程進行的模擬計算是必不可少的。雖然這也僅僅是一種近似的算法，但在模擬效果和運行速度上面將會的到一定的提升。一般我們所說的光照模型有兩種，一種是全局光照模型，另一種是直接光照模型。在本文所談及的系統當中采用的則是全局光照模型。

全局光照模型具有能夠真實模擬光照的特點，它具有能夠分析光線照在物體表面時產生的反射折射效果以及物體相互間作用的光影效果的功能。因而想要運用全局光照模型，就必須對光的傳播過程進行模擬。光的傳播過程可以用以下公式計算：

四、結語

舞臺燈光的設計是燈光設計師工作的重要組成部分，其中，舞臺照明燈光所造成的能源消耗和時間消耗常是燈光師必須考慮的因素。數字時代的帶來和信息技術的進步使得舞臺燈光也朝著數字化方向而發展。用OGRE渲染引起構建的虛擬舞臺，其優秀的臨場感和交互能力能夠及時的對用戶的靈感和概念進行捕捉，用戶能夠更為方便的對舞臺燈光進行調控，展現出預想的效果。