برنامج راديانس

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

Radiance هي مجموعة أدوات لمحاكاة الإضاءة ، كتبها في الأصل جريج وارد. [ 1 ] تتضمن مُعالج عرض، بالإضافة إلى العديد من الأدوات الأخرى لقياس مستويات الإضاءة المُحاكاة. تستخدم تقنية تتبع الأشعة لإجراء جميع حسابات الإضاءة، مُسرّعةً باستخدام بنية بيانات ثمانية الأشجار . وقد رائدة مفهوم التصوير عالي النطاق الديناميكي ، حيث تكون مستويات الإضاءة (نظريًا) قيمًا مفتوحة النهاية بدلًا من كونها نسبة عشرية من قيمة قصوى (مثلًا من 0.0 إلى 1.0) أو كسرًا صحيحًا من قيمة قصوى (من 0 إلى 255 / 255). كما تُطبّق الإضاءة الشاملة باستخدام طريقة مونت كارلو لأخذ عينات من الضوء الساقط على نقطة.

بدأ غريغ وارد بتطوير برنامج راديانس عام ١٩٨٥ أثناء عمله في مختبر لورانس بيركلي الوطني . تم توزيع شفرة المصدر بموجب ترخيص يمنع إعادة توزيعها. وفي يناير ٢٠٠٢، أُعيد ترخيص راديانس ٣.٤ بموجب ترخيص أقل تقييدًا.

وجدت إحدى الدراسات أن برنامج Radiance هو حزمة البرامج الأكثر فائدة بشكل عام لمحاكاة الإضاءة المعمارية. كما أشارت الدراسة إلى أن Radiance غالباً ما يُستخدم كمحرك محاكاة أساسي للعديد من البرامج الأخرى. [ 2 ]

تنسيق صور HDR

عرّف برنامج Radiance تنسيقًا للصور لتخزين صور النطاق الديناميكي العالي (HDR)، يُعرف الآن بتنسيق صور RGBE . ولأنه كان أول تنسيق لصور النطاق الديناميكي العالي (HDR) (ولفترة طويلة كان التنسيق الوحيد)، فإن هذا التنسيق مدعوم من قبل العديد من حزم البرامج الأخرى.

يبدأ الملف بالتوقيع '#?RADIANCE'، ثم عدة أسطر تسرد الأوامر المستخدمة لإنشاء الصورة. تُمكّن هذه المعلومات برنامج العرض rpict من استكمال عملية عرض غير مكتملة (إما يدويًا أو باستخدام واجهة rad الأمامية). كما يتضمن الملف تعريفات للقيم الرئيسية ، بما في ذلك السطر 'FORMAT=32-bit_rle_rgbe'.

يلي ذلك سطر فارغ يشير إلى نهاية العنوان. يصف سطر واحد الدقة وترتيب البكسل. عند إنتاجها بواسطة أدوات Radiance، يكون هذا دائمًا على شكل " ارتفاع -Y + عرض X " . يلي هذا السطر بيانات البكسل الثنائية.

يحسب برنامج Radiance قيم الإضاءة كأعداد عشرية ثلاثية، واحدة لكل من الأحمر والأخضر والأزرق. لكن تخزين عدد عشري كامل مزدوج الدقة لكل قناة (8 بايت × 3 = 24 بايت) يُعد عبئًا حتى على الأنظمة الحديثة. لذا، تُستخدم مرحلتان لضغط بيانات الصورة. في المرحلة الأولى، تُحوّل قيم الأعداد العشرية الثلاث لتشترك في أسّ مشترك من 8 بت ، مُستمد من أسّ أشدّها سطوعًا. ثم تُقتطع كل قيمة إلى جزء كسري (مانتيسا) من 8 بت. والنتيجة هي أربعة بايتات، أي 32 بت، لكل بكسل. ينتج عن ذلك ضغط بنسبة 6:1، على حساب دقة الألوان.

تُجري المرحلة الثانية ترميز طول التشغيل على قيم البكسل ذات 32 بت. وهذا له تأثير محدود على حجم معظم الصور المعروضة، ولكنه سريع وبسيط.

تنسيق وصف المشهد

يتم إنشاء مشهد الإشعاع من ملف كائن واحد أو أكثر. صيغة .rad هي ملف نصي بسيط. يمكنها تحديد كائنات هندسية فردية، بالإضافة إلى استدعاء البرامج عن طريق بدء سطر بعلامة تعجب '!'. [ 4 ]

عند تحديد الهندسة، يكون السطر الأول هو

اسم نوع المعدِّل

تحتوي الأسطر الثلاثة التالية على معلمات تبدأ بعدد صحيح يحدد عدد المعلمات. لا يشترط أن تكون المعلمات على نفس السطر، بل يمكن وضعها على عدة أسطر لتسهيل القراءة.

تُنشئ المُعدِّلات موادًا ويمكن ربطها معًا، بحيث يُعدِّل كل مُعدِّل المُعدِّل التالي.

على سبيل المثال:

myball.rad

كرة كروية من الكروم 0 0 4 0 0 10 10

ويمكن بعد ذلك ترتيب هذا في ملف آخر باستخدام برنامج xform (الموصوف لاحقًا):

scene.rad

كروم معدني فارغ 0 0 5 0.8 0.8 0.8 0.9 0.0 !xform -a 5 -t 20 0 0 myball.rad

ينتج عن ذلك مادة من الكروم وخمس كرات من الكروم متباعدة بمسافة 20 وحدة على طول المحور X.

قبل استخدام أي مشهد، يجب تحويله إلى ملف ثماني الأضلاع ('.oct') باستخدام أداة oconv . تستخدم معظم أدوات العرض (انظر أدناه) ملف ثماني الأضلاع كمدخل.

أدوات

تتضمن حزمة Radiance أكثر من 50 أداة. صُممت هذه الأدوات للاستخدام على أنظمة Unix والأنظمة الشبيهة بها. تعمل العديد من هذه الأدوات كمرشحات، حيث تستقبل المدخلات من المدخلات القياسية وترسل النتيجة المُعالجة إلى المخرجات القياسية . يمكن استخدام هذه الأدوات عبر سطر أوامر Unix وتوجيهها إلى ملف جديد، أو تضمينها في ملفات مشاهد Radiance ('.rad') نفسها، كما هو موضح أعلاه.

التلاعب بالهندسة

تقوم العديد من برامج Radiance بمعالجة بيانات مشهد Radiance عن طريق القراءة إما من ملف محدد أو من مدخلاتها القياسية، والكتابة إلى المخرجات القياسية.

  • تتيح أداة xform إجراء عدد غير محدود من التحويلات على ملف بامتداد '.rad'. تشمل هذه التحويلات الإزاحة، والتدوير (حول أي من المحاور الثلاثة)، وتغيير الحجم. كما يمكنها أيضًا إنشاء مصفوفات متعددة الأبعاد.
  • تقوم أداة replmarks باستبدال مثلثات معينة في مشهد ما بعناصر من ملف آخر. تُستخدم هذه الأداة لتبسيط المشهد عند تصميم النماذج ثلاثية الأبعاد.

مولدات كهربائية

تعمل المولدات على تبسيط مهمة نمذجة المشهد، فهي تنشئ أنواعًا معينة من الأشكال الهندسية من المعلمات المقدمة.

  • يقوم الأمر genbox بإنشاء صندوق.
  • يقوم برنامج genrprism ببثق مضلع ثنائي الأبعاد معين على طول المحور Z.
  • يقوم برنامج genrev بإنشاء سطح دوراني من دالة معينة.
  • يقوم برنامج genworm بإنشاء دودة بناءً على أربع وظائف - إحداثيات (x، y، z) للمسار، ونصف قطر الدودة.
  • تقوم دالة gensurf بإنشاء سطح مقسم إلى أجزاء من دالة معينة.
  • يقوم برنامج gensky بإنشاء وصف لتوزيع السماء القياسي CIE .

محولات الهندسة

يتضمن برنامج Radiance عددًا من البرامج لتحويل هندسة المشهد من تنسيقات أخرى. وتشمل هذه البرامج ما يلي:

  • يقوم برنامج nff2rad بتحويل كائنات NFF إلى هندسة Radiance.
  • يقوم برنامج obj2rad بتحويل ملفات Wavefront .obj إلى هندسة Radiance.
  • تقوم أداة obj2mesh بتحويل ملفات Wavefront بصيغة .obj إلى شبكة مُجمّعة باستخدام Radiance . يمكن بعد ذلك تضمين هذه الشبكة في مشهد باستخدام عنصر الشبكة الأساسي المُضاف حديثًا. هذه الطريقة أكثر كفاءة من استخدام obj2rad، وتتضمن إحداثيات النسيج.

عرض

  • rpict هو برنامج العرض، الذي ينتج صورة Radiance على مخرجه القياسي.
  • rvu هو برنامج عرض تفاعلي، يفتح نافذة X11 لعرض عملية العرض الجارية، ويسمح بتغيير طريقة العرض.
  • rtrace أداة لتتبع أشعة محددة في المشهد. تقرأ معلمات هذه الأشعة من مدخلها القياسي، وتعيد قيمة الإضاءة من مخرجها القياسي. تُستخدم rtrace بواسطة أدوات أخرى، ويمكن استخدامها حتى لعرض الصور بشكل مستقل باستخدام برنامج vwray لتوليد أشعة العرض التي تُمرر إليها.
  • dayfact عبارة عن برنامج نصي تفاعلي لحساب قيم الإضاءة وعوامل ضوء النهار على شبكة.
  • يقوم برنامج findglare بأخذ صورة أو مشهد ويجد مصادر الضوء الساطعة التي من شأنها أن تسبب وهجًا مزعجًا في عيون الإنسان.
  • تأخذ دالة mkillum سطحًا (مثل نافذة أو غطاء مصباح) وتحسب مساهمة الإضاءة التي تمر عبره. ثم يستخدم مُعدِّل مادة illum هذه البيانات لجعل الإضاءة من هذه المصادر الثانوية أكثر دقة وكفاءة في الحساب.

معالجة الصور وتحليلها

  • تقوم دالة pfilt بتصفية الصورة. وتتمثل التقنية الشائعة للحصول على صور ذات حواف ناعمة في عرض الصورة بحجم أكبر بعدة مرات من الحجم المطلوب، ثم تصفيتها باستخدام دالة pfilt .
  • يقوم برنامج pcompos بتركيب الصور، إما باستخدام إحداثيات مرجعية أو عن طريق إضافة عدة صور فوق بعضها البعض.
  • صور ظروف pcond . يمكنها محاكاة عدد من تأثيرات الاستجابة البصرية البشرية، مثل عدم وضوح المناطق المظلمة، والحجب الناتج عن الوهج، وفقدان اللون بسبب الرؤية الشفقية أو الرؤية الليلية في الإضاءة المنخفضة.
  • تقوم دالة Pinterp بإجراء استيفاء بين صورتين بشرط أن تحتوي كلتاهما على مخزن بيانات العمق (z buffers ). وتستخدم دالة rtrace لملء الفراغات. تُستخدم هذه الدالة لتسريع عملية عرض الرسوم المتحركة البسيطة.
  • ximage هو برنامج لعرض صور HDR Radiance. يمكنه ضبط التعريض الضوئي المحاكى وتطبيق بعض التأثيرات البصرية البشرية لبرنامج pcond .

اندماج

  • rad هو واجهة أمامية تقرأ ملفًا بامتداد '.rif' يصف مشهدًا وعدة زوايا تصوير من الكاميرا. سابقًا، كان يُستخدم make وملف makefile للقيام بدور مماثل. يقوم rad بتنسيق عمل oconv و mkillum و rpict / rview وبرامج أخرى لعرض صورة (أو معاينة) من ملف (ملفات) المشهد المصدر.
  • trad هي واجهة رسومية أمامية لـ rad باستخدام Tcl/Tk .
  • ranimate هي واجهة أمامية تقوم بتنسيق العديد من البرامج لإنشاء رسوم متحركة افتراضية للتجول، أي أن الكاميرا تتحرك ولكن المشهد ثابت.

مراجع

  1. ↑ لوبكيمان، كريس؛ سيمونديتي، ألفيز (25-30 يونيو 2006)، "الممارسة 2006: مجموعة الأدوات 2020" ، الحوسبة الذكية في الهندسة المعمارية: ورشة عمل EG-ICE الثالثة عشرة ، سبرينغر، ص  442، ISBN 3-540-46246-5.
  2. ↑ جيفري ج. روي، دراسة مقارنة لحزم محاكاة الإضاءة المناسبة للاستخدام في التصميم المعماري، جامعة مردوخ، أكتوبر 2000
  3. ↑ "CGImageSource.SupportedTypes" . إضافة Claris FileMaker MBS . برنامج MonkeyBread.
  4. ↑ جيمس د. موراي؛ ويليام فان رايبر (أبريل 1996). موسوعة تنسيقات ملفات الرسومات، الطبعة الثانية . أورايلي . ISBN 1-56592-161-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-02-2014 .

مصادر

  • غريغ وارد لارسون وروب شكسبير، "الرسم بإشراق" ، مورغان كوفمان، 1998. ISBN 1-55860-499-5