舞台灯光虚拟效果的设计要点及关键技术

　　摘    要：　在舞台表演中，舞台灯光的设计与调整对舞台表演效果有着重要的意义。通过对舞台灯光的设置与调控，提升舞台灯光虚拟效果，可以有效提升舞台表演的效果，增强舞台表演的真实感，引导观众的情绪，更好地感受舞台表演内容。在舞台灯光虚拟效果的设计中，需要考虑多种影响因素，对舞台灯光进行合理转换，才能有效保障舞台灯光虚拟效果的实现。

　　关键词：　舞台; 灯光; 虚拟效果; 设计;

　　一、引言

　　在舞台系统中，为保证舞台效果，通常会运用到成百上千个灯光，要确保灯光的稳定性，保证舞台灯光虚拟效果的真实性，可以采用OGRE引擎架构来提升舞台灯光虚拟效果，同时能够有效增强舞台的真实感。本文对舞台灯光虚拟效果的设计进行了探讨，以供参考。

　　二、舞台灯光虚拟效果设计要点

　　(一)提升舞台真实性

　　在舞台上应用虚拟灯光，可以让相应的物体以及所扮演的角色更加贴近真实生活中的场景与效果，通过对灯光和阴影的运用，可以有效实现相应的虚拟效果，结合相关科技手段，能够进一步增强舞台的真实感，提升舞台表演的效果。利用科技手段对舞台灯光进行有效控制，首先要保证舞台铺设足够灯光，技术人员通过不同灯光的合理操作，控制灯光变化，可以让舞台实现更好的灯光虚拟效果。
 

　　其次，为进一步提升对灯光变化的控制能力，还应当对舞台灯光进行合理的设计，充分考量多种影响因素，为满足舞台的真实性需要，利用灯光的虚拟性，提升舞台效果，这样在舞台表演过程中，演员可以更好的融入角色中。合理设计舞台灯光，增强舞台灯光控制能力，加强舞台灯光的渲染性，才能有效提升舞台的真实性，这是舞台灯光虚拟效果设计中需要重点改善和加强的环境。

　　(二)引导观众的情绪

　　在舞台虚拟效果设计过程中，如何应用虚拟灯光，保障虚拟效果的实现，还应当充分考虑观众的心理因素与欣赏水平。针对观众的心理因素，可以对灯光色彩进行研究，确定不同灯光色彩对观众的不同心理作用，比如灯光为红色，通常给人传递的是一种美好的感受，像老人大寿、年轻人的婚姻以及其他不同的喜事等，都会选择红色来烘托美好的事物，能够让人很直接地感受到一种喜庆感，对气氛烘托有着很好的作用。因此，在舞台灯光设计过程中，相应的设计人员就要充分考虑到当前环境中所流行的色彩。

　　在人物服装方面要确保其色彩贴近时代特征，才能有效实现一种与时俱进的效果，增强观众的沉浸感，更好地融入到舞台表演中。设计人员在设计舞台灯光时，还应当注意结合舞台表演中所要表达的主题和意境来调整和优化灯光虚拟效果。比如，舞台表演主题是悲伤与别离，那么在灯光色彩设计方面，就应当选择符合这一情绪的颜色，以实现对舞台主题的有效烘托或者是改变，这样才能更好地激发观众的感受力，让观众相信舞台表演的真实性，从而使得观众从心理和情感上更容易沉浸在舞台表演内容中。通过这种色彩的改变，可以有效增强舞台灯光虚拟的效果，充分调动观众情绪，进而更好地激发出观众的情感表达需要，提升舞台表演效果。

　　(三)空间与时间的合理转换

　　在舞台灯光选择方面，应当从光、影、色的角度出发，提升对舞台灯光的运用水平。在舞台中，通过对光、影、色的调度，可以有效增强舞台的空间感和时间感，能够做到时空转换的效果，相应的灯光应当注意与舞台表演的故事情节相统一，确保相应的时间与空间的转换能够结合剧情来进行改变。

　　同时，在舞台灯光处理方面一定要注意合理使用灯光，确保观众的观察过程中，给予观众一种独特的视觉影像，在一定程度上引导观众的情感变化。运用舞台灯光，一定要确保时间与空间的合理转换，才能让观众更好地欣赏舞台表演者的演出内容，体会表演内容中的情感。运用灯光虚拟效果，提升舞台的空间立体感，使舞台更具空间性，也是舞台灯光必须要做到的，舞台时间的变化，也需要利用舞台灯光色彩和光线的变化来展现。

　　三、系统架构

　　在一些大型的游戏或者是虚拟现实技术中，通常都会呈现出很复杂的虚拟场景，运用虚拟场景可以让画面所要呈现的内容更加真实，而实现这些虚拟场景的主要手段是3D建模工具，这一工具还能实时渲染输出虚拟场景。在舞台灯光设计方面，一般其场景文件基本是由3DMAX所支持，通过DOM接口可以有效解析场景文件，并能够导入与组织相应的场景和资源。然后，利用OGRE系统来渲染舞台灯光。

　　在舞台灯光设计中，可以选择的光照模型有很多，可以在舞台表演中，运用多种光照模型来渲染场景，充分发挥相应的虚拟效果，结合具体需要采用最合适的光照模型，并进行合理分析和组织。对于用户来说，可以利用UI截面对相应的系统进行多种操作。

　　这一系统的操作相对比较复杂，且其有着很大的扩展性和计算量。因此，为更好地展现出舞台灯光虚拟效果，就需要从整体上对相应的架构进行设计和建立，这样就能确保相应的整体架构更好的处理数据，同时还有着计算高效、可扩展性强以及功能模块松耦合强内聚等优点。

　　在这一系统的组成中，其主要的部分是渲染层、接口层和资源层等。在系统应用过程中，所产生的场景贴图、材质、实体以及组织等资源文件属于资源层，且这些资源内容可以通过3DMAX+0 fusion插件进行导出。通过接口层，将资源文件导入场景中，渲染层可以完成对舞台灯光与场景的渲染，同时，渲染层还可以对用户交互进行实时的响应和系统资源的管理。

　　四、舞台灯光虚拟效果实现的关键技术

　　(一)场景的组织形成、三维坐标变换

　　系统所需的资源文件需要通过3DMAX+0 fusion插件进行导出，所导出的场景文件格式为XML格式，同时，相应的文件能够准确记录舞台实力的位置、朝向以及其他的一些基本参数信息。其中，所记录的场景节点，采用的主要形式是树状形式组织方式，各个节点都会与一个父节点相对应，这样在旋转和移动多个子节点时，只需要对父节点进行操作就可以实现，大大提升了操作的便利性。

　　在系统运行中，为实现相应的要求，需要运用一个关键的技术，三维坐标变换。如果要在二维屏幕上很好地展现出三维渲染结果，就需要对相应的三维坐标转换为平面坐标。首先要建立一个三维斜二轴测坐标系，其中x轴方向为水平向左方向，竖直向上为z轴方面，y轴方向与水平方向成45°的角。采用这一坐标系来展现狭隘难改观图形时，其中x轴与z轴方向所呈现的是图形的实际长度，而y轴方向所呈现的则应当为图形实际长度的一半。然后采用一系列方程与计算公式等来计算轴侧投影变换与矩阵。

　　(二)粒子系统效果模拟

　　通过四边形来表示粒子，将粒子相应的方向、长宽、重量、数量以及速率等属性表示出来。此外，粒子还具备材质、颜色以及寿命等属性。粒子相应的属性主要由粒子发射器与粒子特效影响器所决定。粒子发射器决定了粒子的发射，同时在粒子发射过程中会附加相应的属性，相关属性包括粒子的颜色、运动速率以及生命周期等。

　　从发射到消亡的过程中，粒子属性的改变则受到粒子特效影响器的控制，粒子特效影响器能够模拟粒子颜色衰变、拉力以及重力效果等。采用粒子发射器，喷出粒子时就可以形成相应的火、烟以及爆炸等特效。粒子系统的脚本语言主要由OGRE系统所提供，相应的粒子属性可以在脚本中根据具体情况进行设置。

　　(三)光照效果模拟

　　光照是影响舞台效果的关键因素，同时也是在舞台灯光系统设计中需要重点关注的主要技术。通常，舞台灯光主要由相应的渲染引擎所提供，比如方向光源、点光源以及聚光灯等。但这些光照效果并不能够有效满足舞台灯光对效果对真实性的需要。

　　因此，在舞台灯光效果中还应当采用一些较为特殊的灯光效果，比如体积光等，应用可编程渲染管线技术来实现相应的体积光效果，可以有效提升舞台灯光虚拟效果，增强舞台的真实感。可编程渲染管线技术主要有两种，其中一种是定点级，这一种方式可以替换固定渲染管线中的光照部分与变换部分，这样相应的程序员就能够有效控制光照与顶点的变换。(顶点处理单元指的是硬件当中可编程渲染管线技术处理顶点的单元。)另一种为像素级，这一种方式可以替换固定渲染管线中的光栅部分，这样相应的程序员就能够有效控制器纹理的采样与像素的颜色。(像素处理单元是硬件中可编程渲染管线技术处理像素的单元。)应用3D光照方程，能够有效模拟灯光并进行计算，进而保障灯光模拟效果的真实性。

　　虽然是近似算法，但这一算法可以有效提升运行速度，并取得良好的模拟效果。通常，舞台灯光光照模型主要选择直接光照模型与全局光照模型，其中，全局光照模型能够有效提升模型的真实感。全局光照模型可以有效分析光线照射到物体表面时的投射、折射、反射以及与物体相互作用形成的光照效果，进而确保舞台效果的有效提升。

　　五、结束语

　　在舞台表演过程中，灯光虚拟效果设计有着非常重要的作用，对舞台表演的效果有着直接的影响。灯光设计师在设计舞台灯光时，需要充分考虑灯光能源消耗与时间消耗问题。随着数字化时代的来临，借助数字手段，比如OGRE来渲染相应的虚拟舞台，进一步提升舞台灯光设计水平，增强舞台的真实感，进而更加充分地展现出舞台表演的预想效果。

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