三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用思考

本文对三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用作了分析，并从三维灯光模拟技术国内外研究现状、水平和发展趋势、三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用意义与目标、具体内容与应用中拟解决的相关问题等四方面进行了介绍。

三维模拟技术可以模拟出很多自然现象，也可以模拟出一些虚幻场景，这在建筑设计、工业设计等领域有着广阔的应用前景。随着计算机硬件性能的提高，三维模拟的应用价值日益凸显。建筑空间灯光照明的模拟是三维模拟技术领域的一个重要研究热点。

三维灯光模拟技术国内外研究现状、水平和发展趋势

国外在三维模拟仿真技术方面，发展起步领先于国内。从1962年Morton Heilig发明了真实感全景仿真机开始，3D模拟仿真技术在国内外逐渐得到了研究者的广泛关注。美国的研究水平代表了国际3D模拟仿真的发展水平。北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行虚拟现实研究最早的大学之一，主要研究建筑仿真等。美国UCLA大学的城市仿真小组最为著名，从90年代中期开始虚拟城市仿真与显示的研究，致力于“虚拟洛杉矶”项目，至今已成功完成十多个城市的3D模拟仿真。

在国内，早年的室内设计表现都是以传统手绘的形式出现。一直到2000年左右，国内才开始将三维模拟技术运用到室内设计中，但当时由于计算机硬、软件发展的限制和制作者使用技术和经验的尚未成熟，三维模拟技术的应用水平普遍不高。随着计算机硬件和软件的发展，随着制作者经验的不断成熟，近年的室内设计表现几乎都成了三维模拟技术的天下，大量的专业三维软件不断更新，并出现了专门的效果图制作公司和三维场景动画制作公司。

目前，在室内设计专业领域中，三维模拟技术主要应用在三维效果图和三维场景动画两大方面，涉及模型、材质、照明、渲染、动态等多项技术。在对三维模拟技术的研究方面主要侧重于介绍基本工具的使用等，大多数研究人员是站在纯粹的软件技术的角度对三维表现进行研究，在研究过程中，强调的是软件技术本身的掌握和应用，但从室内空间照明与三维灯光渲染模拟技术的相互关系方面探讨较少，三维灯光渲染模拟技术在室内空间照明设计中的应用研究还是不够的。

三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用意义

意义在于利用室内空间三维模型进行灯光照明设计时，通过选择和设置灯光的照明参数，设计师可以在室内空间中进行不同灯光的渲染模拟和仿真教学。通过观察灯光模拟和仿真效果，设计师便可以直观地观察到灯光设计的最终效果，以便于对照明方式作出正确的选择。

三维灯光模拟技术在室内空间照明设计中的应用目标

节约灯光照明设计成本，方便进行更加直观的设计，能够在安装施工之前就查看到在室内空间中的照明效果。我们借助3dmax三维建模软件进行三维建筑空间的搭建，构建出逼真的空间场景，然后再将构建好的灯具三维模型导入到建筑空间中，为灯具填加照明的渲染模拟参数，进行渲染，让设计师可以更好的分析照明设计的三维效果。

具体内容与应用中拟解决的相关问题

1.具体内容

3dsmax、VRay三维灯光渲染模拟技术要点梳理；国内外室内建筑空间照明方式与灯光表现方式的分析运用；3dsmax、VRay三维灯光模拟在室内空间照明设计中的具体运用以及在灯光设计过程中遇到问题的处理方法。

2. 拟解决的相关问题

（1）室内建筑空间模型与灯具模型的优化问题

为了保证三维灯光渲染模拟的最终教学效果，必须借助3dsmax三维建模软件进行三维建筑空间的搭建与灯具模型的导入，并对其模型进行优化，构建出逼真的空间场景，为灯光渲染打下基础。

（2）灯光的模拟方式与室内建筑空间照明环境的匹配问题

光影效果是室内设计方案美感的灵魂。教学中在对灯光模拟方式进行选择时，既要考虑整体光照效果，也应注意与季节、时间、地域等环境因素的协调统一，同时还要注意颜色、亮度、投射角、衰减度、阴影等方面与整体建筑空间照明的匹配。

三维灯光的常用模拟方式主要有如下几种：3dsmax自带的Target Spot（目标射灯）和Omni（泛光灯）、光度学的光域网文件、VRay系统自带的VRayLight等。其中，Target Spot（目标射灯）与光度学的光域网文件具有明确的照射方向和照射范围，可以对物体进行选择性的重点照明，通常用来模拟石英射灯和金卤射灯的照射效果；Omni（泛光灯）是由一个点发散照亮周围物体，没有特定的照射方向，通常用来模拟基础照明；VRay系统自带的VRayLight主要是面照明，可以用于整体照明和暗藏灯带的装饰线型照明。教学中针对性地选用恰当的灯光模拟方式是室内建筑空间照明达到最终效果的关键所在。

（3）三维灯光渲染的设置与室内建筑空间家具模型材质颜色的色溢问题

三维灯光渲染最终效果除了与灯光本身光强度、倍增值等设置参数有关系之外，还与室内建筑空间家具本身的材质颜色、反光、肌理等要素相关。在教学渲染过程中，为了避免室内建筑空间色调出现整体偏色、色溢等刺激影响视觉的现象，必须结合材质编辑器里面家具材质反射值的调整来有效控制家具颜色的反射，从而达到视觉环保的目的。

（作者单位：重庆城市管理职业学院）

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