Сияние (программное обеспечение)

Сияние

Разработчик(и)	Грег Уорд
Первоначальный выпуск	1985 год ( 1985 )
Стабильная версия	5.4 (2023-11-05) [±]
Предварительный выпуск	Не [±]
Написано в	С
Операционная система	Unix , Linux , OS X , Windows
Лицензия	для конкретного проекта Открытый исходный код
Веб-сайт	http://www.radiance-online.org

Radiance — это набор инструментов для моделирования освещения, первоначально написанный Грегом Уордом. Он включает в себя рендерер , а также множество других инструментов для измерения смоделированных уровней освещенности. Он использует трассировку лучей для выполнения всех расчетов освещения, ускоренных за счет использования структуры данных октодерева . Он был пионером концепции визуализации с расширенным динамическим диапазоном , где уровни освещенности представляют собой (теоретически) открытые значения вместо десятичной доли максимума (например, от 0,0 до 1,0) или целой доли максимума (от 0 до 255/255). . Он также реализует глобальное освещение, используя метод Монте-Карло для выборки света, падающего на точку.

Грег Уорд начал разработку Radiance в 1985 году, когда работал в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли . Исходный код распространялся по лицензии, запрещающей дальнейшее распространение. В январе 2002 года Radiance 3.4 была повторно лицензирована по менее строгой лицензии.

Одно исследование показало, что Radiance является наиболее полезным программным пакетом для моделирования архитектурного освещения. В исследовании также отмечается, что Radiance часто служит базовым механизмом моделирования для многих других пакетов.

Формат изображения HDR

HDR-изображение сияния

Расширение имени файла	.pic, .hdr, .rgbe, .xyze
Тип интернет-СМИ	изображение/vnd.radiance
Единый идентификатор типа (UTI)	общественное.сияние
Разработано	Рэндольф Фриц, Грег Уорд
Первоначальный выпуск	4 марта 2009 г ( 04.03.2009 )
Тип формата	Форматы файлов изображений
Стандартный	http://radsite.lbl.gov/radiance/refer/filefmts.pdf
Открытый формат ?	открытый исходный код
Веб-сайт	http://radsite.lbl.gov/radiance/

Radiance определила формат изображения для хранения изображений HDR, который теперь описывается как формат изображения RGBE . Поскольку это был первый (и долгое время единственный) формат изображения HDR, этот формат поддерживается многими другими. пакеты программного обеспечения.

Файл начинается с подписи «#?RADIANCE», а затем в нескольких строках перечислены команды, использованные для создания изображения. Эта информация позволяет средству рендеринга продолжить частично завершенный рендеринг (вручную или с использованием интерфейса . rad) Существуют также объявления «ключ = значение» , включая строку «FORMAT=32-bit_rle_rgbe».

После этого идет пустая строка, обозначающая конец заголовка. Одна строка описывает разрешение и порядок пикселей. Создаваемый инструментами Radiance, он всегда принимает форму «-Y высота + X ширина» . После этой строки следуют данные двоичных пикселей.

Radiance рассчитывает значения освещенности как тройки с плавающей запятой , по одному для красного, зеленого и синего. Но хранение полного числа двойной точности для каждого канала (8 байт × 3 = 24 байта) является обузой даже для современных систем. Для сжатия данных изображения используются два этапа. Первый масштабирует три значения с плавающей запятой, чтобы использовать общий 8-битный показатель степени , взятый из самого яркого из трех. Затем каждое значение усекается до 8-битной мантиссы (дробной части). В результате получается четыре байта по 32 бита на каждый пиксель. Это приводит к сжатию 6:1 за счет снижения точности цветопередачи.

Второй этап выполняет кодирование длины серии для 32-битных значений пикселей. Это оказывает ограниченное влияние на размер большинства визуализируемых изображений, но это быстро и просто.

Формат описания сцены

Сцена сияния создается из одного или нескольких объектных файлов. Формат .rad представляет собой простой текстовый файл. В нем можно указывать отдельные геометрические объекты, а также вызывать программы, начиная строку с восклицательного знака '!'.

При указании геометрии первая строка

modifier type name

Следующие три строки содержат параметры, начинающиеся с целого числа, указывающего количество параметров. Параметры не обязательно должны находиться в одной строке, их можно продолжать на нескольких строках для удобства чтения.

Модификаторы создают материалы и могут быть объединены в цепочку, изменяя один другой.

Например:

myball.rad

chrome sphere ball
0
0
4       0       0       10
       10

Затем это можно поместить в другой файл с помощью программы xform (описанной ниже):

сцена.рад

void metal chrome
0
0
5       0.8     0.8     0.8
        0.9     0.0

!xform -a 5 -t 20 0 0 myball.rad

Это создает хромированный материал и пять хромированных сфер, расположенных на расстоянии 20 единиц друг от друга по оси X.

Прежде чем сцену можно будет использовать, ее необходимо скомпилировать в файл октодерева ('.oct') с помощью инструмента oconv . Большинство инструментов рендеринга (см. ниже) используют в качестве входных данных файл октодерева.

Инструменты

Пакет Radiance включает более 50 инструментов. Они были разработаны для использования в Unix и Unix-подобных системах. Многие инструменты действуют как фильтры, принимая входные данные со стандартного ввода и отправляя обработанный результат на стандартный вывод . Их можно использовать в командной строке Unix и передать в новый файл или включить в сами файлы сцен Radiance («.rad»), как показано выше.

Манипулирование геометрией

Некоторые программы Radiance манипулируют данными сцены Radiance, считывая их из указанного файла или их стандартного ввода и записывая в стандартный вывод.

• xform позволяет выполнять произвольное количество преобразований в файле «.rad». Преобразования включают перемещение, вращение (вокруг любой из трех осей) и масштабирование. Он также может выполнять многомерное массивирование.
• replmarks заменяет определенные треугольники в сцене объектами из другого файла. Используется для упрощения сцены при моделировании в программе 3D-моделирования.

Генераторы

Генераторы упрощают задачу моделирования сцены, они создают определенные типы геометрии из заданных параметров.

• genbox создает ящик.
• genrprism выдавливает заданный 2D-многоугольник вдоль оси Z.
• жанрев создает поверхность революции из заданной функции.
• genworm создает червяка с учетом четырех функций — координат (x, y, z) пути и радиуса червя.
• gensurf создает мозаичную поверхность из заданной функции.
• gensky создает описание стандартного распределения неба CIE .

Конвертеры геометрии

Radiance включает в себя ряд программ для конвертации геометрии сцены из других форматов. К ним относятся:

• nff2rad преобразует объекты NFF в геометрию Radiance.
• obj2rad конвертирует файлы Wavefront .obj в геометрию Radiance.
• obj2mesh преобразует файлы Wavefront .obj Radiance в скомпилированную сетку . Затем его можно включить в сцену, используя недавно добавленный примитив сетки . Более эффективен, чем использование obj2rad , и включает координаты текстуры.

Рендеринг

• rpict — это средство рендеринга, создающее изображение Radiance на стандартном выходе.
• rvu — это интерактивный модуль рендеринга, открывающий окно X11 для отображения процесса рендеринга и позволяющий изменять вид.
• rtrace — инструмент для трассировки определенных лучей в сцене. Он считывает параметры этих лучей на своем стандартном вводе и возвращает значение освещенности на стандартном выходе. rtrace используется другими инструментами и даже может использоваться для самостоятельного рендеринга изображений с помощью программы vwray для генерации лучей просмотра, которые затем передаются в него.
• dayfact — это интерактивный скрипт для расчета значений яркости и коэффициентов дневного света по сетке.
• findglare берет изображение или сцену и находит яркие источники, которые могут вызывать неприятные блики в глазах человека.
• mkillum берет поверхность (например, окно или абажур) и вычисляет долю освещения, проходящего через нее. Эти данные затем используются модификатором материала освещения , чтобы сделать освещение из этих вторичных источников более точным и эффективным для расчета.

Манипулирование и анализ изображений

• pfilt фильтрует изображение. Обычный метод получения сглаженных изображений — это рендеринг в несколько раз большего размера, чем желаемый, а затем фильтрация изображения с помощью pfilt .
• pcompos объединяет изображения либо с координатами привязки, либо путем добавления нескольких изображений поверх другого.
• pcond условия изображения. Может имитировать ряд эффектов зрительной реакции человека, например, расфокусировку темных областей, затухание из-за яркого света и потерю цвета из-за мезопического или скотопического зрения при слабом освещении.
• pinterp интерполирует между двумя изображениями, если они оба имеют z-буферы . Использует rtrace для заполнения пробелов. Используется для ускорения скорости рендеринга простых анимаций.
• ximage — программа просмотра изображений HDR Radiance. Он может регулировать моделируемую экспозицию и применять некоторые визуальные эффекты pcond для человека .

Интеграция

• rad — это интерфейс, который читает файл «.rif», описывающий сцену и виды с нескольких камер. Раньше make и make-файл использовались в аналогичной роли. rad координаты oconv , mkillum , rpict / rview и других программ для рендеринга изображения (или предварительного просмотра) из исходного файла(ов) сцены.
• trad — это графический интерфейс для rad, использующий Tcl/Tk .
• ranimate — это интерфейс, который координирует работу многих программ для создания виртуальной анимации прохождения , т. е. камера движется, но сцена статична.

Источники

• Грег Уорд Ларсон и Роб Шекспир, «Рендеринг с сиянием» , Морган Кауфманн, 1998. ISBN   1-55860-499-5

Внешние ссылки

• Домашняя страница сияния
• Сияние онлайн
• Рендеринг с помощью Radiance онлайн
• Anyhere Software — консалтинговая фирма Грега Уорда.