Основы моделирования освещения в программе Lightscape 3.2
прикрепленный файл: LessonLightscape.zip
к. т. н. Макаров Д.Н.
Программа Lightscape версии 3.2
Интерфейс программы Lightscape состоит из Графического окна, Панели слоев, Панели материалов, Панели блоков и Панели светильников. Графическое окно используется для отображения и редактирования рабочей сцены. По умолчанию она располагается в левой части экрана и занимает его большую часть. Четыре перечисленные панели собраны вместе в правой части экрана. Пользователь может по желанию изменить их расположение и размеры.
Доступ к командам редактирования осуществляется через панель инструмен-тов, главное меню и контекстному меню по щелчку правой мыши. Для некоторых команд редактирования появляется дополнительные всплывающие панели диалога.
Совет: Всплывающая подсказка возникает при установке курсора мыши на любой из клавиш и указывает на название клавиши.
Совет: Изменяйте размер окон в зависимости от удобства работы, но помните, что окон параметры и их размер сохраняется после выхода из программы.
Загрузка трехмерной сцены
Особенностью программы Lightscape является то, что она имеет ограниченный набор инструментов по работе и редактированию 3М-сцен. В основном она используется как инструмент по расчету осветительных установок на основе уже ранее созданных моделях в любом из 3М-редакторов. Программа понимает четыре формата данных: 3ds, Dwg, Dxf и Lightwave (*.lws), при этом после импорта модели в Lightscape, она преобразуется в свой собственный формат файла Lightscape Preparation (*.lp).
- Откройте папку Lightscape, находящейся в архиве LessonLightscape.zip.
- Загрузите файл в формате Lightscape Preparation – Test_Room.lp.
Lightscape выведет на экран изображение небольшой галереи искусств, с расположенными в ней источниками и картинами в рамках на стене.
Использование мыши
В программе Lightscape используется двухкнопочная мышь обусловленно это тем, что последняя доработка программы осуществлялась в 1999г. Левая кнопка мыши является командной, а правая кнопка вызывает контекстное меню. При перемещении нажатой левой кнопки мыши в Графическом окне реакция Lightscape зависит от режима:
- Режим выбора – выбор объектов в сцене.
- Режим запроса – по щелчку по объекту на информационной полосе появляется информация об этом объекте.
- Режим динамического обозрения – в зависимости от выбора инструмента управления отображением Orbit (Орбита) или Rotate (Поворот) буксировка мыши приводит к непрерывному изменению изображения сцены.
- Режим специального выбора – некоторые операции в Lightscape требуют специфических действий мыши: например, можно использовать режим указания (Pick mode) в Transformation dialog (Диалог преобразований) для нацеливания светильников. Режим специального выбора следует из диалога, связанного с выполняемой операцией.
Щелчок правой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, содержащего команды в соответствии с выбранным объектом или окном. Например, правый щелчок в Графическом окне при выбранной поверхности высвечивает команды операций работы с поверхностями.
Панель слоев – каждый объект в Lightscape принадлежит определенному слою, и Панель слоев высвечивает имена и состояние слоев. Установка флажка левым щелчком мыши слева от имени объекта приводит к тому, что слой и принадлежащие ему объекты отображаются в Графическом окне. Двойной щелчок мышью на имени слоя переключает его состояние. Правый щелчок на имени слоя высвечивает меню операций со слоем.
Панель материалов – список материалов доступных к использованию в данной сцене. Двойной щелчок на имени материала активизирует Диалог свойств материала, содержащий средства по их изменению. Контекстное меню по правому щелчку мыши содержит команды работы с выбранными материалами.
Панель блоков – список блоков, содержащихся в текущей сцене: блоком в Lightscape является группа поверхностей и/или других блоков, имеющих общее имя и точку общего центра. Двойной щелчок по имени блока выключает из сцены все поверхности и объекты кроме входящих в этот блок для изолированного отображения его на экране и редактирования.
Панель светильников – список светильников, содержащихся в текущей сцене: светильником в программе является специальный блок, характеризующийся распределением света в пространстве. Двойной щелчок по имени светильника выключает из сцены все поверхности и объекты кроме выбранного светильника для его изолированного отображения на экране и активизирует диалог редактирования его фотометрических характеристик.
Отображение сцены
Пользователь имеет полный контроль над отображением сцены на экране в Графическом окне: управление режимом отображения, видом и проекцией. Включение всех инструментальных панелей осуществляется следующим образом:
- Главное меню -> Tools -> Toolbars – появится диалог управления инструментальными панелями.
- Двойным щелчком мыши установите флажки напротив имени всех инструментальных панелей.
- Нажмите Close.
Полное отображение сцены в различных проекциях
Часто при работе с программой бывает желание отобразить в Графическом окне сразу всю сцену. Для этого в программе имеются следующие средства:
- Главное меню -> Display -> Show Axis – в левом нижнем углу Графического окна отобразятся оси системы координат.
- Главное меню -> View -> Projection -> Perspective или нажать на клавишу Perspective в панели инструментов.
- Главное меню -> View -> Extents или нажать на клавишу View Extents – при отображении в центральной проекции (перспектива) View Extents расположит сцену в соответствии с видом спереди.
- Кроме центральной проекции пользователь может отобразить модель в одной из шести ортогональных проекции: например, View -> Projection -> Top или нажатие по клавише Top отображает сцену в виде плана или сверху.
- Для возврата к центральной проекции нажмите снова клавишу Perspective.
Совет: При ортогональной проекции операция View Extents просто масштабирует сцену для наилучшего отображения в Графическом окне.
Интерактивное управление отображением сцены
- Главное меню -> View -> Interactive -> Orbit или нажмите клавишу Orbit – возможно только в режиме центральной проекции.
- Расположите курсор мыши в произвольном месте Графического окна, нажмите левую кнопку мыши и буксируйте курсор сначала по вертикали, затем по горизонтали. Обратите внимание на изменение изображения сцены на экране в соответствии с вашими действиями. Такое изменение принято называть орбитальным перемещением центра проекции (Orbiting).
Установка режима отображения сцены
- Главное меню -> Display -> Wireframe или нажмите на кнопку Wireframe (Каркас) – каркасное представление сцены является наиболее быстрым, однако в случае сложных сцен она трудна для восприятия. Другие режимы более наглядны, но требуют значительных ресурсов компьютера, что может привести к «подергиваниям».
- Главное меню -> Display -> Solid или нажмите на кнопку Solid (Сплошной режим).
- Проведите орбитальное (Orbit) преобразование сцены – режим очень наглядный, однако все преобразования сцены происходят значительно медленнее.
- Для большой наглядности сцены выберите Display -> Outlined или нажмите на кнопку Outlined (Оконтуривание) – результат похож на сплошной режим, но все ребра в сцене выделены.
- Нажмите на кнопку Solid.
- Можно улучшить отображение, как в сплошном режиме, так и при оконтуривании, добавив тонирование. Эффект аналогичен тому, что сцена освещается фарой, установленной на Вашей камере.
- Главное меню -> Display -> Enhanced или нажмите на кнопку Enhanced – эта опция может быть включена всегда.
- Нажмите на кнопку Enhanced для выключения режима тонирования.
- Отметьте, что при орбитальном преобразовании сцены некоторые поверхности периодически то исчезают, то появляются. Эта процедура называется выбраковкой нелицевых граней: поверхности ориентированные против Вашего взгляда удаляются с дисплея.
- Главное меню -> Display -> Culling или нажмите на кнопку Culling для отключения фоновой выбраковки.
- Нажмите на кнопку Culling для включения выбраковки снова.
- Главное меню -> View -> Display Original View для открытия исходного изображения.
Интерактивные средства управления дисплеем
- Панорамирование:
- Главное меню -> View -> Interactive -> Pan или нажмите на кнопку Pan.
- Поместите курсор в произвольное место Графического окна и буксируйте курсор сначала горизонтально, а потом вертикально. Отметьте изменения вида, которые принято называть панорамированием.
- Наилучший способ активизации различных функций управления экраном держать нажатой на клавиатуре некоторую клавишу и буксировать курсор мыши.
- Значения некоторых ключей:
- O – Orbit R – Rotate Z – Zoom P – Pan
- D – Dolly (тележка) S – Scroll T – Till (наклон)
- Режим включается только при нажатой клавише, при ее отпускании программа возвращается к исходному перед нажатием режиму. Выбранный режим можно включить постоянно, нажимая Shift клавишу на клавиатуре.
- Нажмите Shift+O для выбора режима Orbit.
- По завершению экспериментирования вернитесь к исходному изображению Главное меню -> View -> Display Original View.
- Масштабирование сцены Zoom Window (Наезд) работает другим образом:
- Главное меню -> View -> Interactive -> Zoom Window или нажмите на кнопку Zoom Window.
- Нарисуйте в графическом окне прямоугольник Zoom.
- Для восстановления предыдущего изображения выберите View -> Interactive -> Undo Zoom Window или нажмите на кнопку Undo Zoom Window.
Работа с материалами
Поскольку Lightscape базируется на точном моделировании процессов перераспределения излучения света, то определение свойств материалов является важнейшим этапом в создании трехмерной сцены.
- Создание нового материала:
- Правый щелчок на Панели материалов и выбрать Create: в панели добавится еще один материал новый материал, названный (Item17). Далее можно ввести имя для материала.
- Введите FLOOR_WOOD и нажмите Enter.
- Дважды щелкните по материалу FLOOR_WOOD – появится диалог определения характеристик материала. С помощью появившейся Фотометрической (Physics) панели пользователь может определить различные характеристики материалов. Начать лучше всего с выбора Шаблона (template), который наиболее полно отобразит свойства определяемого материала и поможет установить значения интересующих Вас параметров.
- Выберите Wood Varnished (Лакированная древесина) из списка шаблонов. Сразу изменятся Блеск (Shininess) и Показатель преломления (Refractive Index). Вдоль ползунков (sliders) изменения различных параметров материала проведены красные и зеленые линии: зеленая линия отмечает реальный диапазон изменения соответствующего параметра.
- Нажмите на закладку Color. Ползунок Величина (Value) определяет средний и максимальный коэффициент отражения материала. Зеленая и красная линии определяют диапазон изменения коэффициента отражения для лакированной древесины. Отметим, что ползунки изменения Тона (H, Hue) и Насыщенности (S, Saturation) не имеют цветных линий. Это означает, что возможно их произвольное значение.
- Перемещайте ползунок Value и проанализируйте, как изменяется коэффициент отражения: для поверхности однородного цвета среднее и максимальное значения совпадают.
- Многие материалы имеют текстуру. Деревянный пол является хорошим примером такого материала. Для определения текстуры необходимо задать соответствующий растровый файл (практически любой графический файл).
- Выберите закладку Texture.
- Нажмите Browse (Просмотр).
- Дважды щелкните на Woodfloor.jpg в списке имен файлов (File Name) для загрузки текстуры.
- Ползунок Brightness (Яркость) определяет среднюю и максимальную величину отражения. Поскольку Brightness выбранной текстуры вне рекомендованного диапазона значений, то среднее отражение материала (выводимое внизу панели диалога) находится в красной зоне. Установите Brightness значение 0.25, так что Avg. Reflectance (Среднее отражение) будет около 0.21, а Max Reflectance около 0.25. Для карты текстур среднее и максимальное значения могут различаться, более важным является среднее значение.
- Включите Fixed Size и введите значение – 3(метры) для обоих измерений Width (Ширина) и Height (высота).
- Выберите закладку Color. При использовании текстуры коэффициент отражения материала устанавливается по яркости текстуры, иначе по значению Value цвета. Отметим, что если загружена карта текстур для ползунка Value отсутствуют зеленые и красные линии. Если пользователь отключит отображение текстуры на сцене, то поверхность, которая использует этот материал будет отображаться со средним цветом текстуры.
- Нажмите кнопку Texture Average (Средняя текстура), чтобы установить цвет материала среднему цвету используемой текстуры.
- Выберите закладку Physics.
- Установите ползунок Shininess на значение 0.90. Это определяет величину блеска пола при трассировке лучей.
- Нажмите OK для установки новых параметров материала. Материал FLOOR_WOOD будет использован позднее.