一個3D虛擬舞臺燈光系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著2008年北京奧運會和2010年上海世博會的臨近，圍繞著盛會的各種諸如慶典、開幕式、電視類綜合晚會等大型展示活動將會有很多。而大型開幕式的排練一般要數(shù)千人參加，實際操作過程需要花費大量的物力和財力。如果主創(chuàng)人員在正式制作、合成之前，能在一個虛擬的舞臺中預先觀看到場景的模擬仿真效果，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)的應用范圍被大大地擴展了。但將虛擬現(xiàn)實，特別是三

2、維設計、交互、展現(xiàn)的相關技術(shù)，應用在戲劇舞臺表演和大型活動布局設計領域，目前在國內(nèi)還不多見。針對這一現(xiàn)狀，本文以自主研發(fā)的VirStage虛擬舞臺原型系統(tǒng)為基礎，對舞臺燈光效果的實時展現(xiàn)進行了研究與實現(xiàn)。 本文設計實現(xiàn)了一個實時虛擬舞臺燈光系統(tǒng)，它能實時響應多用戶硬件設備下的人機交互，并能依據(jù)舞臺場景的特殊要求對場景進行實時繪制。 由于在舞臺排練系統(tǒng)中，經(jīng)常有數(shù)百個不同種類型的光源同時照亮一個場景的情況發(fā)生，而目前圖形硬

3、件內(nèi)置的光源模型單調(diào)，不能滿足舞臺燈光多樣性的需要。對此，本文設計了一個擴展的D-橢圓燈光模型。這個模型具有多個可控參數(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，針對目前硬件系統(tǒng)承載能力不足以應付舞臺場景中如此龐大的光源數(shù)量的問題，本文提出了實時動態(tài)優(yōu)先級排序更新算法，它能減少不必要的計算，動態(tài)地為每個物體選取場景中對它產(chǎn)生影響最大的最優(yōu)光源組，從而使得虛擬舞臺場景中的光源都能實時地發(fā)揮作用。通過應用該算法，本系統(tǒng)最多可支持30