照明设计软件：Radiance二次开发_Radiance渲染与光照模拟.docx

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Radiance渲染与光照模拟

在上一节中，我们已经介绍了如何安装和配置Radiance软件，确保其能够在您的计算机上正常运行。接下来，我们将深入探讨Radiance的渲染与光照模拟功能，这是照明设计软件中最核心的部分之一。通过本节的学习，您将掌握如何使用Radiance进行高质量的光照模拟，以及如何通过二次开发来优化和扩展其功能。

1.Radiance的基本原理

Radiance是一款基于光线追踪技术的高级光照模拟软件，能够精确模拟光线在复杂环境中的传播和反射。其核心算法是蒙特卡洛光线追踪（MonteCarloraytracing），通过大量的随机光线样本，计算出场景中的光照分布。Radiance的渲染引擎能够处理各种光源类型，包括点光源、线光源和面光源，以及复杂材料的光学属性，如漫反射、镜面反射和透射。

1.1光线追踪算法

光线追踪是一种通过模拟光线从光源出发，经过场景中的物体表面反射、折射和吸收，最终到达观察者眼睛的算法。Radiance使用的是蒙特卡洛光线追踪方法，其基本步骤如下：

生成光线样本：从光源出发，生成大量的随机光线。

追踪光线：计算每条光线在场景中的路径，包括与物体表面的交点。

计算光照：在每个交点处，根据物体的光学属性计算其对光线的影响，如反射、折射和吸收。

积分结果：将所有光线样本的结果积分，得到最终的光照分布。

1.2光源类型

Radiance支持多种光源类型，包括：

点光源（PointSource）：模拟单个点发出的光。

线光源（LineSource）：模拟一条线上均匀分布的光。

面光源（AreaSource）：模拟一个面上均匀分布的光。

天空光源（SkySource）：模拟太阳和天空的自然光照。

1.3材料属性

Radiance中的材料属性通过定义反射、透射和吸收系数来描述。常见的材料属性包括：

漫反射（DiffuseReflection）：光线在物体表面均匀散射。

镜面反射（SpecularReflection）：光线在物体表面按镜面反射定律反射。

透射（Transmission）：光线通过物体表面时发生折射和吸收。

光泽反射（GlossyReflection）：介于漫反射和镜面反射之间的反射类型。

2.基本渲染流程

使用Radiance进行渲染的基本流程包括以下几个步骤：

定义场景：创建场景文件，描述场景中的几何体、光源和材料。

生成场景：使用oconv命令将场景文件转换为Radiance的场景数据库。

设置光源：定义光源的位置、强度和类型。

设置视图：定义观察者的视图位置和方向。

渲染图像：使用rtrace或rpict命令生成最终的渲染图像。

2.1定义场景

Radiance使用一系列文本文件来定义场景。这些文件包括几何文件（.rad）、材料文件（.mat）和光源文件（.lights）。以下是一个简单的场景定义示例：

几何文件（.rad）

#定义一个简单的房间

voidplasticwall_material

0

0

510.80.80.80.50.0

wall_materialwall_north

0

0

4005100000010

wall_materialwall_south

0

0

4000100005010

wall_materialwall_east

0

0

4100010050010

wall_materialwall_west

0

0

4001005100510

voidglasswindow_material

0

0

30.80.80.8

window_materialwindow

0

0

450055505500

材料文件（.mat）

#定义材料属性

voidplasticwall_material

0

0

510.80.80.80.50.0

voidglasswindow_material

0

0

30.80.80.8

光源文件（.lights）

#定义一个天空光源

voidskyfuncsky

0

0

4111180

skysourcenorth_wall

0

0

4005100000010

2.2生成场景

使用oconv命令将上述文件转换为Radiance的场景数据库：

oconv-oroom.octroom.radmaterials.matlights.lights

2.3设置视图

使用rvu命令设置视图并预览场景：

rvu-vp555-vd0