舞台灯光虚拟效果的设计与实现

张燕梅

摘要：在舞台系统当中，对于制造不同的舞台效果，常常会用成百上千个灯光，为了保证灯光控制的稳定性，降低能耗和时间消耗，实现虚拟舞台灯光的实时展现，本文引用OGRE引擎架构来模拟实际舞台灯光的虚拟效果的同时，实现系统与用户之间实时交流的功能。通过OGRE渲染的舞台灯光，能够达到非常逼真的效果，实时交流功能能够便于用户增减灯光、调整灯光的色度、亮度，控制灯光旋转移动，对舞台效果的展现大有裨益。

关键词：舞台灯光；OGRE引擎；舞台效果

中图分类号：J814.4 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2018）06-0145-01

灯光无疑是创造一个高质量舞台效果的关键，利用灯光所打造出来的光影效果，配合舞台的故事情节发展，能够烘托舞台气氛，好的灯光甚至能够起到出其不意的效果。对于不同的舞台灯光，槽实际操作中难免会存在诸多的不确定因素，虚耗能源，浪费时间，还有可能造成灯光效果的不成功。针对上述问题，应用OGRE引擎能够起到可观的效果。OGRE引擎具有两项特有的能力——临场感、用户交流能力。这种能力能够使能够使得静态设计转化为动态的表现形式，不但如此，它还能及时捕捉并展现出设计者的构思和灵感。拥有一个成熟可控的虚拟设计系统，不管是对灯光师或者是演出导演来说，对于发挥他们真实的工作水平都能够起到有力的帮助。

一、舞台基本布置

具有OGRE引擎的系统结构可以分为3个层面，第一个是资源层、其次是接口层，第三是渲染层。系统所需要的资源储存在资源层中，由3DMAx通过Ofusion插件导出，导出的场景组织文件是XML格式，这些资源文件中记录着舞台的一些基本参数以及实体舞台方向信息。场景的节点是以树状形式设计，一个父节点下连接多个子节点，通过操作父节点，能够达到控制多个子节点同时移动、旋转的效果。

二、系统架构

类似于游戏场景的模拟，为了达到模拟现实的效果，许多虚拟的舞台场景都是对由3D建模工具生成的场景进行实时的渲染输出所形成的。3DMAX能够给舞台灯光设计提供最基础的场景文件，利用DOM借口进行分析，最终由OGRE进行场景渲染。

光照模型的类型多样，场景模拟当中需要分别展现他们的效果。同时，用户也需要在UI界面对模型进行操作控制。为实现对模型的操控，一套能够兼备数据处理功能与扩展性功能的总体实现架构是比不可少的。该系统可以分为以下几个层面，首先是资源层，由3DMAX和Ofusion插件导入生成系统所需要的资源文件。第二是接口层，这一层面的功能是将资源层产生的资源文件导入到场景当中。第三层是渲染层，这一层的公平那个能耐是对舞台灯光和舞台场景进行渲染，以及对系统资源进行管理和对用户交互时的响应等。

三、光照模拟效果与实现

想要在二维的屏幕上展现出三维的效果，将三维坐标转换为二维坐标是必经之路。首先创建一个三维的斜二轴测坐标系。在该坐标系当中显示的图形有以下几个特征：x轴和z轴方向上的长度和实际的图形长度相同，y轴的长度则为实际长度的1/2。在将三维坐标转化为屏幕上的二维坐标时，将坐标的原点设置为屏幕的左上角，向右的方向为x轴的这呢个方向，向下为y方向，运用轴测投影变换矩阵就能够得到转换公式。

要营造出良好的舞台氛围和适宜的虚拟效果，灯光设计十分关键。渲染OGRE引擎向用户提供了一些常用的灯光，但是，想要模拟出真实的舞台效果，仅仅有这些灯光还是远远不够。对于有特殊要求的舞台效果，可能需要结合其他技术以实现。例如体积光，想要实现这种光效，就不能缺少可编程渲染管线技术的配合。通畅，shader可以分为两种——顶点级和像素级。顶点级取代固定渲染关中的变换和光照的部分，用户可根据需求控制定点变换、光照等要素。而像素级则取代的是固定渲染管线中的光栅化部分。用户能够根据自己的概念控制像素颜色和纹理采样。若想要舞台效果更加具有真实感，3D光照方程进行的模拟计算是必不可少的。虽然这也仅仅是一种近似的算法，但在模拟效果和运行速度上面将会的到一定的提升。一般我們所说的光照模型有两种，一种是全局光照模型，另一种是直接光照模型。在本文所谈及的系统当中采用的则是全局光照模型。

全局光照模型具有能够真实模拟光照的特点，它具有能够分析光线照在物体表面时产生的反射折射效果以及物体相互间作用的光影效果的功能。因而想要运用全局光照模型，就必须对光的传播过程进行模拟。光的传播过程可以用以下公式计算：

四、结语

舞台灯光的设计是灯光设计师工作的重要组成部分，其中，舞台照明灯光所造成的能源消耗和时间消耗常是灯光师必须考虑的因素。数字时代的带来和信息技术的进步使得舞台灯光也朝着数字化方向而发展。用OGRE渲染引起构建的虚拟舞台，其优秀的临场感和交互能力能够及时的对用户的灵感和概念进行捕捉，用户能够更为方便的对舞台灯光进行调控，展现出预想的效果。