一個(gè)3D虛擬舞臺(tái)燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的臨近，圍繞著盛會(huì)的各種諸如慶典、開幕式、電視類綜合晚會(huì)等大型展示活動(dòng)將會(huì)有很多。而大型開幕式的排練一般要數(shù)千人參加，實(shí)際操作過程需要花費(fèi)大量的物力和財(cái)力。如果主創(chuàng)人員在正式制作、合成之前，能在一個(gè)虛擬的舞臺(tái)中預(yù)先觀看到場(chǎng)景的模擬仿真效果，將能極大地提高效率，節(jié)約成本開支。另一方面，隨著性價(jià)比越來越高的高性能圖形顯示芯片的出現(xiàn)，三維圖形圖像技術(shù)的應(yīng)用范圍被大大地?cái)U(kuò)展了。但將虛擬現(xiàn)實(shí)，特別是三

2、維設(shè)計(jì)、交互、展現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)，應(yīng)用在戲劇舞臺(tái)表演和大型活動(dòng)布局設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目前在國(guó)內(nèi)還不多見。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文以自主研發(fā)的VirStage虛擬舞臺(tái)原型系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)舞臺(tái)燈光效果的實(shí)時(shí)展現(xiàn)進(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)。 本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)實(shí)時(shí)虛擬舞臺(tái)燈光系統(tǒng)，它能實(shí)時(shí)響應(yīng)多用戶硬件設(shè)備下的人機(jī)交互，并能依據(jù)舞臺(tái)場(chǎng)景的特殊要求對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制。 由于在舞臺(tái)排練系統(tǒng)中，經(jīng)常有數(shù)百個(gè)不同種類型的光源同時(shí)照亮一個(gè)場(chǎng)景的情況發(fā)生，而目前圖形硬

3、件內(nèi)置的光源模型單調(diào)，不能滿足舞臺(tái)燈光多樣性的需要。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)擴(kuò)展的D-橢圓燈光模型。這個(gè)模型具有多個(gè)可控參數(shù)，能夠靈活地調(diào)節(jié)產(chǎn)生出不同種類型的燈光效果。同時(shí)，針對(duì)目前硬件系統(tǒng)承載能力不足以應(yīng)付舞臺(tái)場(chǎng)景中如此龐大的光源數(shù)量的問題，本文提出了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)排序更新算法，它能減少不必要的計(jì)算，動(dòng)態(tài)地為每個(gè)物體選取場(chǎng)景中對(duì)它產(chǎn)生影響最大的最優(yōu)光源組，從而使得虛擬舞臺(tái)場(chǎng)景中的光源都能實(shí)時(shí)地發(fā)揮作用。通過應(yīng)用該算法，本系統(tǒng)最多可支持30