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建筑泛光照明设计现状及最新技术探析

发布时间:2018-12-25来源:西安五维光电科技有限公司

   随着我国城市化的进程持续加快,许多城市都已经成为了不夜城,流光溢彩的夜景,已经成为了一个城市繁荣发展的体现。以南京市为例,根据近年来的统计结果来看,南京市内在夜间采用夜间外部照明的建筑已经达到了约两百幢,这些建筑采用的外部照明措施虽有所不同,有使用外透照明的,也有使用投光灯照明的,但是无论使用哪种照明措施,泛光照明的效果都是重要的。许多时候同样的照明措施利用在不同的建筑上会呈现出完全不同的效果。所以对于泛光技术当前实际情况的掌握以及对新技术的了解是非常重要的。
  一.泛光照明设计的现况
  当前应用较为广泛的泛光照明设计方法包括以下几种。其一,是由设计师提供方案,电气工程师负责配电的方式,设计的重点主要包括几点。第一,在建筑已经具备了立面效果图的前提下,根据建筑自身的需求或委托方的需求,利用photoshop等软件来进行深加工。这样的设计方法是比较主观的,通常会与实际实施后的效果有很大差异,但是在方案设计阶段,这样的方法却具有很强的误导性,因为这样的设计方式特别注重的是视觉上的美感,但是实用性却不足。第二,另外还有一种设计方式,就是由设计相关人员以原先的模型作为参照,利用3D Studio等专业软件来对聚光灯与投光灯进行设置与渲染。这样的设计方法虽然较比前一种更具优势,但是由于3Dstudio等软件具有一定的性能限制,利用这些软件无法实现对于实际照明效果的模拟,所以还是要在Photoshop这类能够进行模拟的软件当中对其效果进行美化[1]。
  其二,是指由电气工程师来对泛光照明措施进行详细的规划与设计。一般来说,电气工程师会依据建筑的自身特点以及具体所处位置来对泛光照明的方案与实施的进度进行安排。而后再使用发光强度法或流明法等方式来对各项相关数值进行详细测算,并根据测算的结果来选择较为合适的灯具与光源进行布置。这样的设计方法是在泛光照明系统设计环节当中较常用的,但是由于其更重视计算与理论等方面,所以很多时候都只能够作为参考。将两种方法综合起来进行细致分析,这一方法甚至无法与第一种方法相比。
  二.泛光照明设计新技术分析
  (一)Lightscape的简介
  就当前我国建筑设计领域的发展趋势来看,国内多数建筑在设计过程中都已经考虑到了视觉因素,并且对于照明与视觉效果之间的关系也有了一定了解,但实际上照明设计环节却并没有很大的进步,如果照明设计方案的美观度与可行性高,建筑设计师便可以借助方案的信息进行整体规划与考察,例如建筑透视关系、
  建筑内部漫游效果以及其与景物间的相互关系等等。借助这些信息,电气工程师能够有效减少设计交流过程当中存在的阻碍,委托方可以随时看到设计的效果,甚至还可以提出相关的设计建议,有了详细的设计规划以及设计工具,我们可以随时对任何的情况进行设想与模拟,例如在建筑立面颜色产生一定变化的情况下,照明措施需要怎样变更?如果照明设施的光源颜色出现了变化,建筑会随着其变化呈现出怎样的效果?如果配光的曲线出现了变化,建筑又会呈现出怎样的视觉效果等等。所以,电气工程师十分需要具有模拟功能的,能够真实反映出不同情况环境下照明情况的软件,借助这类软件来对泛光照明的效果进行模拟,作为后续的设计工作提供辅助[2]。
  利用泛光照明设计的基础设计理论与当代新兴的设计工具相融合,进而对设计效果进行模拟,是当前在许多发达国家都较为盛行的照明设计方式,而且在许多国家其应用也已经十分成熟了。为了确保国内电气工程师能够学习到更多国际上的现今设计手法,以下将主要对在发达国家利用十分广泛的一种软件-Lirhtscape
  进行详细的介绍,该软件对于电气设计相关人员的工作有很大帮助。
  Lightscape是一种功能全面的渲染软件,其可以针对三维模型进行快捷的可视化设计以及准确的光照模拟。利用其对模型的受光情况进行模拟是非常便利的,借助渲染操作能够生成在不同环境下各类模型的光线折射情况模拟。利用这种软件进行渲染,将投射在物体上的光源折射到周遭环境及其他物体上,进而产生自然真实的投影效果。可见Lightscape的应用是非常便捷的。只需要依照现实当中的灯光分布情况来进行计算,即可得出较为真实的光反射效果。而不需要加入其他辅助元素[3]。
  利用Lightscape不但能够对太阳光进行计算,还能够计算出天空光、非自然光等光源的投射,只要在计算之前设置自然光源,在计算之后就能得出合理的投射效果。Lightscape不但能够对光影变化进行跟踪还能对场景中的光线投射进行跟踪,进而得出较为自然的光影反射效果。除此之外,在材质的体现上,也具有非常显著的优势,结合光影跟踪渲染技术,Lightscape能够以较快的速度计算出模型的具体光线信息,并将光线投射情况体现在模型当中,成为模型的一部分,使原本无光照效果的房屋模型变为交互式可移动的全渲染三维模型,省去了重新生成光线情况的步骤。
  (二)Lightscape的应用优势
  1.光照效果优秀
  Lightscape的光能传递功能,可以对模拟环境当中光源漫反射的光学性质进行精准的模拟。可以得出较为合理且细腻的光照效果,在模型表面形成的颜色之间的相互融合,柔和的阴影以及间接或直接的漫反射光照都会使形成的光照效果非常自然合理,这些都是其他渲染软件所无法比拟的。
  2.交互性优秀
  光能传递过程得出的结果不只是简单的一幅图像,而是在整体环境当中能够显示出光照分布的全三维模型。因为光能传递的计算已经事先完成了,生成某个角度的准确图像的过程较比传统的图像计算与生成技术要更加迅速。如果有了硬件加速的辅助,还能够在已经过渲染的环境当中进行实时的、交互性的实景漫游,对各个角度、各类环境的光照效果进行观察。进而生成高品质的专业漫游动画,利用Lightscape进行操作要比传统的动画系统更加迅速。
  3.能够进行逐层细化
  不同于其他类型的技术软件,Lightscape提出的光源方案通常都是可视的,而且是全3D的形式,视角不会受到限制,更加真实,而且在任何时间都能够随时对图像的质量进行调整。在任意一个光源处理阶段都能够对模型表面的光源数据以及材质进行整改,系统不需要重新开始计算便能够显示出新的更改结果,Lighrscape的逐层细化功能可以帮助设计人员依据实际的设计要求,对效果进行合理调节[4]。
  结语:
  以上的分析当中,我们对于当前建筑泛光照明设计的实际发展情况以及当今先进的设计技术进行了详细探讨,可以看出,我国的泛光照明设计正处于迅速发展的阶段,虽然还并不成熟,但是只要多借鉴发达国家的技术经验,并在后续的设计过程中积极应用,提升设计的水平与效率,我国的泛光照明设计技术将会有更好的发展前景。