专利名称：创建虚拟三维照明场景的模拟方法、程序和系统的制作方法
技术领域：
本发明提出一种用于建立由一个或多个照明器材(lighting fixture)照明(illuminate)的虚拟三维场景的模拟方法、模拟程序和模拟系统，并且特别用于实现变化照明场景(illuminated scene)的动态图像的重现。
背景技术：
已经提出了用于模拟三维照明场景而无需移动照明器材的方法。典型的方法为radiosity技术和laytrace技术，特别是利用目前可以容易获得的计算设备，这两者都依赖于十分复杂的算法，并且由此导致重现照明场景中的延迟。因为这种不足，上述方法实际上限于照明场景的一个静态图像的重现，且无法较好地适应于变化照明场景的动态图像的重现。
发明内容
考虑上述问题，实现了本发明，从而提供一种独特的用于模拟虚拟三维照明场景的方法、程序以及系统，其能够迅速重现变化的照明场景。本发明的模拟方法用于建立由至少一个照明器材照明的虚拟三维场景，且包括以下步骤获得有关将要以照明器材照明的三维目标的目标数据，指定照明器材并确定照明器材在三维目标空间中的位置，从而获得输出特性数据和照明器材的位置数据。随后将目标数据转换为分离元素的阵列，以便获取每个分离元素固有的目标色彩分量值。将目标色彩分量值分别分配给预定色彩空间中的色彩分量，用于指明每个分离元素的色彩。处理目标数据以及照明器材的输出特性数据和位置数据，从而获得供给每个分离元素的灯色彩分量值。将灯色彩分量值分别分配给色彩空间中的色彩分量，用于指明照明每一个预定分离元素的照明器材的色彩。基于上述处理，形成多个灯-元素表，每个灯-元素表与分离元素中的每一个相关，并且存储供给分离元素中每个对应分离元素的灯色彩分量值。随后，该方法改变照明器材的输出特性数据和位置数据中的至少一个，重新计算从照明器材给出的灯色彩分量值，从而获得更新的色彩分布。处理更新的色彩分布，用于为目标的三维场景的视图着色。
本发明的新颖特征在于，上述重新计算包括以下步骤确定将要由改变其输出特性数据和/或其位置数据的照明器材所照明的分离元素，参照仅仅与由此确定的分离元素相关的灯-元素表、并且将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为改变的输出特性数据和位置数据的函数进行修改，以及将修改的色彩分量值分配到每个对应的分离元素、并且将修改的色彩分量值与每个分离元素的目标色彩分量值结合起来，由此实现分离元素整个阵列上的更新的色彩分布。
由此，灯色彩分量值的重新计算能够仅仅限于被确定为受照明器材的输出特性和/或位置的改变所影响的分离元素，这极大地减小了计算负担，并且由此能够立刻响应照明器材的改变的输出特性和/或位置而迅速重现照明效果。因此，有可能容易地将目标的连续变化照明场景模拟为动态图像。
在优选实施例中，关于输出特性数据以及位置数据选择并指定两个或更多个照明器材。在此情况下，选择两个或更多个照明器材作为可变部件，并且改变照明器材的输出特性数据和位置数据中的至少一个，从而确定将要由选定作为可变部件的照明器材照明的分离元素。接着，参照仅仅与由此确定的分离元素相关的灯-元素表，从而修改存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值。其后，将每个所参照的灯-元素中的灯色彩分量值求和、从而给出与每个分离元素相关的合计灯色彩分量值，并且将合计灯色彩分量值分配到分离元素，由此实现分离元素阵列上的更新的色彩分布。
本发明还提供了一种用于实现上述方法的模拟程序。该程序存储在用于在计算机中执行的可记录介质中，并且包含输入模块，其提供了用于输入关于将要以照明器材照明的三维目标的目标数据的输入接口；灯设置模块，其提供了用于选择一个或多个照明器材并确定所选照明器材在三维目标空间内的位置的灯设置接口；以及照明数据处理模块，其响应在灯设置接口接收的照明器材及其位置的选择，给出所选照明器材的输出特性数据和位置数据。包含目标处理模块，用于将目标数据转换为分离元素的阵列，并且获得每个分离元素固有的目标色彩分量值。还包含参考数据产生模块，用于计算目标数据以及每个所选照明器材的输出特性数据和位置数据，从而获得供给每个分离元素的灯色彩分量值，并且提供多个灯-元素表，每个灯-元素表对应于分离元素中的每一个并且存储灯色彩分量值。灯-元素表位于此后将要参照的存储器中。另外，该程序包含照明控制模块，其提供照明控制接口，用于选择至少一个照明器材以及选择该照明器材的输出特性数据和位置数据中至少一个的改变。给出重新计算模块，用于确定将要由至少一个照明器材照明的分离元素，以及参照仅仅与由此确定的分离元素相关的灯-元素表。重新计算模块将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为改变的输出特性数据和位置数据的函数进行修改。在程序中还包含色彩分配模块，其将修改的色彩分量值分配到分离元素中的每个对应分离元素，并且将修改的色彩分量值与每个分离元素的目标色彩分量值结合起来，由此实现分离元素整个阵列上的更新的色彩分布。另外，包含图像产生模块，用于处理更新的色彩分布，以便对目标的三维照明场景的视图进行着色，并且产生用于在显示器上表现该视图的图像信号。
本发明还提供一种用于实现上述方法的模拟系统。该系统通过带有输入装置和显示器的计算机实现，并且包括输入接口，用于输入关于三维目标的目标数据；灯设置接口，用于选择一个或多个照明器材并确定所选照明器材的位置；以及照明数据处理单元，其响应照明器材及其位置的选择，给出所选照明器材的输出特性数据和位置数据。提供目标处理单元，用于将目标数据转换为分离元素的阵列，以及获得每个分离元素固有的目标色彩分量值。该系统中还包含参考数据产生单元，其计算目标数据以及每个所选照明器材的输出特性数据和位置数据，从而获得供给每个分离元素的灯色彩分量值，以及提供多个灯-元素表，每个灯-元素表对应于分离元素中的每一个并存储灯色彩分量值。该系统包含照明控制接口，用于选择至少一个照明器材以及选择该照明器材的输出特性数据和位置数据中至少一个的改变。
包含重新计算单元，用于参照仅仅与所确定的分离元素相关的灯-元素表，确定将要由照明器材照明的分离元素。接着，重新计算单元将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为改变的输出特性数据和位置数据的函数进行修改。该系统中还包含色彩分配单元，将修改的色彩分量值分配到分离元素中的每个对应分离元素，并且将修改的色彩分量值与每个分离元素的目标色彩分量值结合起来，由此实现分离元素整个阵列上的更新的色彩分布。另外，包含图像产生单元，用于处理更新的色彩分布，以便对目标的三维照明场景的视图进行着色，并且产生用于在显示器上表现视图的图像信号。
优选地，重新计算单元包括过滤器，其检索在灯设置接口选择的照明器材的输出特性数据和位置数据，并且确定分配哪个或哪些分离元素拥有每一个都具有大于阈值的足够水平的灯色彩分量值，并且定义由此确定的分离元素作为有效元素。由此，过滤器使得能够参照仅仅与有效元素相关的灯-元素表。
优选地，图像产生单元包含视点(viewpoint)选择器，其为目标的三维照明场景提供多个视点，并在产生用于在显示器上表现视图的图形信号时选择视点中的任何一个。此特征能够给出提高的预览能力，用于检查目标的照明效果。
另外，可以将图像产生单元设计成在重新计算单元每次运行以修改灯色彩分量值时产生目标的三维照明场景的视图，并顺序产生用于将视图表现为电影的图像信号。
在此连接中，该系统可以包含光栅存储器(raster memory)，其记录用于重放电影以便容易地确认照明效果的图像信号序列(sesries)。
该系统还可以包含具有控制输出接口的器材，用于与实际照明器材连接。控制输出接口处理记录在光栅存储器中的图像信号，从而与针对照明器材的输出特性数据和位置数据中至少一个进行的改变相一致地产生用于启动照明器材的控制信号。由此，易于与模拟的照明序列精确协调地控制实际的照明器材。
优选地，该系统可以包含照明数据输入接口，用于接收控制输入，该控制输入选择一个或多个照明器材，并且描述照明计划(schedule)，该照明计划指示预计用于所选照明器材的输出特性数据和位置数据中的至少一个的改变的时间序列。照明数据输入接口发送控制输入到重新计算单元中，用于根据这些改变的预定计划来修改灯色彩分量值。由于包含照明数据输入接口，易于模拟和确认在设计用于控制照明器材的专用照明控制板处做出的预期照明计划。
通过结合附图对本发明的优选实施例进行以下介绍，将使本发明的这些和其它有利特征更加清楚。
图1为根据本发明优选实施例的模拟系统的方框图；图2为说明上述实施例的模拟程序的方框图；
图3为说明上述系统的操作的流程图；图4为将要照明的三维目标的透视图；图5为说明被划分为分离元素的目标和分配给每个元素的灯-元素表的图表；图6为说明在上述系统中使用的表的数据结构的图表；图7和8为分别以不同照明条件模拟的场景的透视图；以及图9为说明在上述系统的显示器上的模拟图像的视图。
具体实施例方式
现在参照图1，其示出了根据本发明的模拟系统。模拟系统用于建立由一个或多个照明器材照明的虚拟三维场景，并且适用于但不限于使用多个照明器材进行的舞台照明。尽管仅仅为简便起见，所示实施例说明了具有五个(5)照明器材或灯L001至L005的系统，该系统不应被认为限于该数量的照明器材。该系统包含具有输入装置12以及显示器12的计算机10。对计算机编程从而给出如图1所示的功能单元和接口，用于模拟照明场景。在该系统内包含输入接口20，从而给出说明三维目标200——即将要照明的舞台构造——的目标数据，如图4所示。为此，将输入接口20安排为具有使用输入装置12——即键盘和鼠标——来逐步建立三维目标200的绘图能力。另外，可以将输入接口20设计为接受图像文件，从而将其内容转换为具有将要在系统中处理的适当格式的三维目标。
包含目标处理单元22，用于将三维目标200转换为分离元素的阵列，如图5所示，以及获得每个分离元素固有的目标色彩分量值。目标色彩分量值表示单个色彩分量——例如预定色彩空间的R、G和B分量——的强度，并且被结合从而指定每个分离元素的色彩。在本实施例中，将目标色彩分量(R、G、B)值设置在零(0)与(1)之间，并且将对应的色彩确定为单个色彩分量(R、G、B)的函数。将每个分离元素的目标色彩分量值与该元素的坐标一同记录在目标信息表32中，目标信息表32具有图6所示的数据结构，并且被装载到存储器30中。
该系统包括灯设置接口40，用于指定被利用来照明目标的一个或多个照明器材及其在三维目标的空间内的位置。为此，将灯设置接口40设计成提示用户通过其识别码或名称从那些预先设定的照明器材中选择照明器材。与灯设置接口40相关的是灯数据处理单元42，其从设置在存储器30中提供的输出特性数据表34中取出所选照明器材的输出特性数据，并将该数据转送至参考数据产生单元52以便进一步处理。输出特性数据表34存储对于每个照明器材的灯分量(R、G、B)值以及方向依赖参数，如图6所示。方向依赖参数是基于British Zonal Classification(英国区域分类)定义的，从而给出从假定照明器材所位于的单位球体中心照射到该单位球体表面上的特定点的光的强度(例如坎德拉发光强度单位(candela))的比率(百分比)。单位球体表面上的点通过单位球体的纬度和经度表示。由此，给出三维目标空间内照明器材的位置数据，因此易于计算在目标的任何点或任何元素上接收的来自所选照明器材的光的灯色彩分量值。该计算是基于照明数据处理单元42的输出而在参考数据产生单元52中进行的。简言之，照明数据处理单元42从灯输出特性数据表34取出所选照明器材的输出特性数据，并且将该数据与每个分离元素的坐标一起传送到参考数据产生单元52。
基于来自单元42的数据，参考数据产生单元52计算在目标200的每个分离元素处从每个所选照明器材接收的灯色彩分量(R、G、B)值，并为每个分离元素建立灯-元素表36。每个灯-元素表36列示出照明每个对应分离元素的单个照明器材的灯色彩分量(R、G、B)值、以及合计分量值，如图5和6所示。每个灯色彩分量值(Cp)通过以下等式计算。
Cp＝Lcd·cosθ/r2其中，Lcd为以candela为单位的色彩分量值的强度，cosθ为该元素的法线与从照明器材到该元素的矢量的内积，以及r为照明器材与分离元素之间的距离。色彩分量值可以被称作色彩分量功率或能量，用于表示色彩分量的数量。
注意，在此连接中，参考数据产生单元52指明了给出任何一个都大于预定阈值的灯色彩分量值的照明器材，使得每个灯-元素表36仅仅列出由此指明的照明器材的识别码以及灯色彩分量值。为此，参考数据产生单元52具有过滤器，该过滤器比较到达分离元素的所选照明器材的灯色彩分量与各个阈值，并在其所有的灯色彩值都小于对应阈值时，忽略该照明器材作为非影响器材(non-influencing fixture)。在针对特定的分离元素确定了照明器材从而给出全部都小于对应阈值的灯色彩分量值时，就判断该特定的分离元素不受该照明器材影响或照明，并给出无记录的灯-元素表36。按此方式，为每个分离元素建立灯-元素表36。按照与将在下面参照色彩分配单元72和图像产生单元80介绍的方式相同的方式，将由此获得的灯-元素表36结合起来从而给出参考数据，该参考数据与存储在目标信息表32中的目标色彩分量值结合起来，定义目标的初始照明条件——即元素的整个阵列上的色彩分布。
在该系统内包含照明控制接口60，用于接收选择照明器材的指令以及输出特性数据和/或位置数据中的相关改变。照明控制接口60在显示器14上提供表(form)，该表提示用户通过键盘和/或鼠标输入指令，以便指定用户预期的照明控制。输入指令的时间序列，从而给出用于相对于时间改变输出特性数据和/或位置数据的照明控制计划，用于模拟目标上的变化照明效果。这种照明控制计划可以按适合的格式记录在外部记录器90中，并将其作为控制输入经照明数据输入接口62从这里传送到照明控制接口60。照明控制计划可以从用于启动照明器材L001至L005的专用照明控制板92给出。
每次给出指令时，重新计算单元70做出响应，从灯输出特性数据表34和目标信息表32中取出所选照明器材的输出特性数据和位置数据，从而确定分离元素中的哪个或哪些受所选照明器材所影响。即，在特定分离元素处接收的灯色彩分量值中的任何一个超出对应阈值时，就确定该分离元素受所选照明器材影响或照明。以下，将由此确定受特定照明器材影响的特定分离元素简单称作有效元素(active element)，并且将分配给它的照明器材简单称作影响器材(influencing fixture)，无论何时都视作是适合的。
随后，重新计算单元70仅仅参照与有效元素相关的灯-元素表36，并将灯色彩分量值作为输出特性数据和位置数据的函数进行修改。该修改通过使用上述等式(1)对每个色彩分量(R、G、B)值进行。由此，重新计算单元70仅仅参照与有效元素相关的灯-元素表36，进行用于修改仅仅与影响器材相关的色彩分量值的算法运算，并且给出单个有效器材的每个色彩分量值的合计。
例如，在控制特定的照明器材移动或改变其投射角时，重新计算单元70首先参照目标信息表32和灯输出特性数据表34确定将要由照明器材——即影响器材——照明的有效元素，同时确定不再由此特定的照明器材照明的无效元素。随后，重新计算单元70参照仅仅与有效元素相关的灯-元素表36，从而修改与影响器材相关的记录中的灯色彩分量值，同时参照仅仅与无效元素相关的相同表36，从而修改或取消与影响器材相关的记录。在增加特定的照明器材时，重新计算单元70确定将要由照明器材照明的有效元素，并且参照仅仅与有效元素相关的灯-元素表36，从而在每个表36中增加指示影响器材的识别码以及每个目标元素特定的灯色彩分量值的记录。在删除特定的照明器材时，重新计算单元70确定无效元素，并且参照仅仅与无效元素相关的灯-元素表36，从而取消该照明器材相关的表中的记录。为在说明书和权利要求中提供对本发明本质的一致和简洁说明的目的，对于色彩分量值用术语“修改”，包括通常意义的“增加”或“无效”。
随后，将由此从每个灯-元素表36获得的每个色彩分量值的合计提供给色彩分配单元72，色彩分配单元72参照目标信息表32并将该合计与有效元素中每个对应元素的目标色彩分量值结合起来，从而给出指示分离元素颜色的色彩码。例如，色彩码通过使用以下已知的RGB函数获得。
色彩码＝RGB(exp1，exp2，exp3)其中，exp1为红色色彩分量值乘以255，exp2为绿色色彩分量值乘以255，以及exp3为蓝色色彩分量值乘以255。
随后，色彩分配单元72给出分离元素整个阵列上的更新的色彩分布，并将其传送到图像处理单元80。图像处理单元80包含图像着色部分82，用于处理更新的色彩分布以便对目标的三维照明场景的视图着色，并且产生用于在显示器14上表现视图的图像信号。着色是基于本领域熟知的适当三维建模技术进行的，不再详述。在图像处理单元80中包含视点选择接口84，用于选择各个视点中之一，并且指示图像着色部分84从所选视点给出照明目标的图像。根据照明控制计划连续更新视图的图像信号，从而在显示器14上给出一系列视图，即视图的动态图像。同时，图像信号在光栅存储器86中积累，从而使能重放功能。另外，该系统包含控制输出接口86，用于与外部记录器90连接从而记录图像信号，并且还与照明控制板92连接从而以精确的方式按照模拟结果启动实际的照明器材L001至L005。
图2示出了用于实现上述模拟的程序的结构。该程序是用现有技术编程语言中之一编写的，并且被存储在诸如CD-ROM或磁盘等将被安装在计算机中且被执行的可记录介质中。程序包括实施参照图1的系统述及的特定任务的各个模块。输入模块120用于在显示器14上建立输入接口20，以便提示用户输入说明如图4所示的三维目标200的目标数据。目标处理模块122用于实现目标处理单元22，以便处理目标从而建立目标信息表32。灯设置模块140用于建立灯设置接口40，而照明数据处理模块142实现了照明处理单元42，除了从目标信息表32中收集分离元素的坐标以外，照明处理单元42从在存储器30中提供的灯输出特性数据表34中收集所选照明器材的输出特性数据和位置数据。参考数据产生模块152用于实现参考数据产生单元52，以便建立灯-元素表36。照明控制模块160提供照明控制接口60，其提示用户设置用于模拟对目标进行照明的效果的照明控制计划。重新计算模块170实现重新计算单元72，从而关于影响器材修改有效元素的灯色彩分量值，并且对来自所有影响器材的灯色彩分量值求和。色彩分配模块172实现色彩分配单元72从而获得更新的色彩分布，该色彩分布在实现图像着色部分82的图象着色模块182中处理从而产生图像信号。还包含视点选择模块184，从而建立用于从所选视点给出所得照明目标的视图的视点选择接口84。
将再次参照图3的流程图简单说明上述系统和程序的操作。在目标数据输入和灯设置(步骤1和2)完成后，进行目标处理和照明数据处理，从而获得有关目标的分离元素的坐标信息以及所选照明器材的输出特性数据和位置数据(步骤3和4)。随后，进行参考数据处理从而分配灯色彩分量值到每个分离元素，相对于每个分离元素建立灯-元素表36，如图5所示，并且结合灯色彩分量值与目标色彩分量值从而实现照明场景的参考或初始视图，如图7所示。随后连续更新初始视图，如图8所示，从而通过重复执行照明控制、灯色彩分量值的重新计算、色彩分配以及图像处理(步骤6至9)的循环而给出模拟的动态图像。在图7与8的视图之间进行比较，改变照明效果是通过改变目标各部分的亮度来表现的，尽管实际图像表现为彩色。
本发明的系统还包含包迹绘图器(envelop drawer)85，其通过参照照明器材的输出特性数据和位置数据以及有效元素的坐标来确定从每个所选照明器材发射的光束的投射圆锥，并通过线条或阴影绘制投射圆锥的包迹208，从而强调目标200的照明的视觉效果，如图9所示。包迹绘图器85还通过程序的对应模块实现，并给出用户接口108，用户通过用户接口108能够选择性地强调单个照明器材中的每一个。
权利要求
1.一种模拟方法，用于建立由至少一个照明器材照明的虚拟三维场景，所述方法包括步骤a)获得关于将要以所述照明器材照明的三维目标的目标数据；b)指定所述照明器材，并确定所述照明器材在所述三维目标空间中的位置，从而获得所述照明器材的输出特性数据和位置数据；c)将所述目标数据转换为分离元素的阵列，并获取每个分离元素固有的目标色彩分量值，所述目标色彩分量值被分配给预定色彩空间中的各个色彩分量，以便指明每个分离元素的色彩；d)处理所述目标数据以及所述照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据，从而获得提供给每个所述分离元素的灯色彩分量值，所述灯色彩分量值被分配给所述色彩空间中的各个色彩分量，以便指明照明分离元素中每个特定分离元素的所述照明器材的色彩；e)提供多个灯-元素表，每个灯-元素表与每个所述分离元素相关，每个所述灯-元素表存储灯色彩分量值；f)改变所述照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中的至少一个；g)确定将要由所述照明器材照明的分离元素；h)参照仅仅与由此确定的分离元素相关的所述灯-元素表，并将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为变化的所述输出特性数据和所述位置数据的函数进行修改；i)分配所述修改的色彩分量数据到每个对应的分离元素，并将修改的色彩分量值与每个分离元素的所述目标色彩分量值结合起来，从而实现所述分离元素的整个阵列上的更新的色彩分布；以及j)处理所述更新的色彩分布，以便对所述目标的三维照明场景的视图着色。
2.如权利要求1所述的模拟方法，其中相对于所述输出特性数据以及所述位置数据来选择并指定两个或更多照明器材，所述方法包括步骤i.选择两个或更多所述照明器材作为可变部件，并且改变所述照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中的至少一个，从而确定将要由选定作为可变部件的所述照明器材照明的分离元素；ii.参照仅仅与由此确定的分离元素相关的所述灯-元素表，并针对所述照明器材修改存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值；以及iii.将每个所参照的灯-元素中的灯色彩分量值求和，从而给出与每个所述分离元素相关的合计灯色彩分量值，并且分配该合计灯色彩分量值到所述分离元素，由此实现分离元素阵列上更新的色彩分布。
3.一种模拟程序，用于建立由多个照明器材照明的虚拟三维场景，所述程序适用于存储在用于在计算机中执行的可记录介质中，并且包括a)输入模块，提供输入接口，用于输入关于将要以所述照明器材照明的三维目标的目标数据；b)灯设置模块，提供灯设置接口，用于选择一个或多个所述照明器材并确定所述所选照明器材在所述三维目标空间内的位置；c)照明数据处理模块，响应于在所述灯设置接口中接收的所述照明器材及其位置的选择，给出所述所选照明器材的输出特性数据和位置数据；d)目标处理模块，将所述目标数据转换为分离元素阵列，并且获得每个分离元素固有的目标色彩分量值，所述目标色彩分量值被分配给预定色彩空间中的各个色彩分量，以便指定每个分离元素的色彩；e)参考数据产生模块，计算所述目标数据以及每个所述所选照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据，从而获得提供给每个所述分离元素的灯色彩分量值，所述灯分量值被分配给所述色彩空间中的各个色彩分量，以便指明照明分离元素中每个特定分离元素的所述照明器材的色彩，所述参考数据产生模块提供多个灯-元素表，每个灯-元素表对应于所述分离元素中的每一个并存储灯色彩分量值；f)照明控制模块，提供照明控制接口，用于选择至少一个所述照明器材以及选择该照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中至少一个的改变；g)重新计算模块，确定将要由所述至少一个照明器材照明的分离元素，并且参照仅仅与由此确定的分离元素相关的所述灯-元素表，所述重新计算模块将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为改变的所述输出特性数据和所述位置数据的函数进行修改；h)色彩分配模块，分配所述修改的色彩分量值到所述分离元素的每个对应分离元素，并将修改的色彩分量值与每个分离元素的所述目标色彩分量值结合起来，由此实现所述分离元素整个阵列上的更新色彩分布；以及i)图像产生模块，处理所述更新的色彩分布，以便对所述目标的三维照明场景的视图着色，并且产生用于在显示器上表现所述视图的图像信号。
4.一种模拟系统，用于建立由一个或多个照明器材照明的虚拟三维场景，所述系统包括a)输入接口，用于输入关于将要以所述照明器材照明的三维目标的目标数据；b)灯设置接口，用于选择一个或多个所述照明器材，并确定所述所选照明器材在所述三维目标空间内的位置；c)照明数据处理单元，响应于在所述灯设置接口中接收的所述照明器材及其位置的选择，给出所述所选照明器材的输出特性数据和位置数据；d)目标处理单元，将所述目标数据转换为分离元素阵列，并且获得每个分离元素固有的目标色彩分量值，所述目标色彩分量值被分配给预定色彩空间中的各个色彩分量，以便指定每个分离元素的色彩；e)参考数据产生单元，计算所述目标数据以及每个所述所选照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据，从而获得提供给每个所述分离元素的灯色彩分量值，所述灯分量值被分配给所述色彩空间中的各个色彩分量，以便指明照明分离元素中每个特定分离元素的所述照明器材的色彩；f)存储器，提供多个灯-元素表，每个灯-元素表对应于所述分离元素中的每一个并存储灯色彩分量值；g)照明控制接口，用于选择至少一个所述照明器材，并且选择该照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中至少一个的改变；h)重新计算单元，确定将要由所述至少一个照明器材照明的分离元素，并且参照仅仅与由此确定的分离元素相关的所述灯-元素表，所述重新计算单元将存储在所参照的灯-元素表中的灯色彩分量值作为改变的所述输出特性数据和所述位置数据的函数进行修改；i)色彩分配单元，分配所述修改的色彩分量值到所述分离元素的每个对应分离元素，并将修改的色彩分量值与每个分离元素的所述目标色彩分量值结合起来，由此实现所述分离元素整个阵列上的更新的色彩分布；和j)图像产生单元，处理所述更新的色彩分布，以便对所述目标的三维照明场景的视图着色，并且产生用于在显示器上表现所述视图的图像信号。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述重新计算单元包括过滤器，过滤器检索在所述灯设置接口选择的照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据，确定分配哪个或哪些所述分离元素拥有每一个都具有大于阈值的足够水平的灯色彩分量值，并且定义由此确定的分离元素作为有效元素，所述过滤器使能所述重新计算单元参照仅仅与有效元素相关的所述灯-元素表。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述图像产生单元包含视点选择器，视点选择器为所述目标的所述三维照明场景提供多个视点，并在产生用于在显示器上表现所述视图的所述图形信号时选择所述视点中的任何一个。
7.如权利要求4所述的系统，其中所述图像产生单元在所述重新计算单元每次运行以修改灯色彩分量值时产生所述目标的三维照明场景的视图，并顺序产生用于将所述视图表现为电影的图像信号。
8.如权利要求6所述的系统，还包含光栅存储器，记录用于重放所述电影的所述图像信号序列。
9.如权利要求8所述的系统，还包含控制输出接口，用于与实际照明器材连接，所述控制输出接口处理记录在所述光栅存储器中的所述图像信号，从而与针对在所述照明控制接口中选择的所述照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中至少一个进行的改变相一致地、产生用于启动该照明器材的控制信号。
10.如权利要求4所述的系统，还包含照明数据输入接口，用于接收控制输入，该控制输入选择一个或多个照明器材，并且描述照明计划，该照明计划指示预计用于所选照明器材的所述输出特性数据和所述位置数据中至少一个的改变的时间序列，所述照明数据输入接口发送所述控制输入到所述重新计算单元中，用于根据照明计划来修改灯色彩分量值。
全文摘要
进行一种快速模拟，利用简化的算法计算预期的色彩变化效果，来建立目标的照明场景。以照明器材照明的目标被划分为分离元素，每一个分离元素具有灯－元素表，该表定义了每个影响照明器材的灯色彩分量值。根据照明器材的输出特性和/或位置的改变，确定这种改变影响哪个或哪些分离元素。接着，仅仅拾取与由此确定的元素相关的灯－元素表，从而将色彩分量值作为影响照明器材的变化输出特性和位置的函数进行修改。随后处理每个分离元素的所得色彩分量，从而提供元素阵列上的色彩分布，用于对照明场景的视图着色。
文档编号H05B37/02GK1706228SQ20048000123
公开日2005年12月7日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月26日
发明者柴野伸之 申请人:松下电工株式会社