Radiancia (software)

Radiance es un conjunto de herramientas para realizar simulaciones de iluminación escrito originalmente por Greg Ward. ^[1] Incluye un renderizador , así como muchas otras herramientas para medir los niveles de luz simulados. Utiliza el trazado de rayos para realizar todos los cálculos de iluminación, acelerados por el uso de una estructura de datos octree . Fue pionero en el concepto de imágenes de alto rango dinámico , donde los niveles de luz son (teóricamente) valores abiertos en lugar de una proporción decimal de un máximo (por ejemplo, 0,0 a 1,0) o una fracción entera de un máximo (0 a 255 / 255). También implementa la iluminación global utilizando el método de Monte Carlo para muestrear la luz que cae sobre un punto.

Greg Ward comenzó a desarrollar Radiance en 1985 mientras trabajaba en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . El código fuente se distribuyó bajo una licencia que prohibía su posterior redistribución. En enero de 2002, Radiance 3.4 fue reautorizado bajo una licencia menos restrictiva.

Un estudio concluyó que Radiance es el paquete de software más útil para la simulación de iluminación arquitectónica. El estudio también señaló que Radiance a menudo sirve como motor de simulación subyacente para muchos otros paquetes. ^[2]

Radiance definió un formato de imagen para almacenar imágenes HDR, ahora descrito como formato de imagen RGBE . Dado que fue el primer (y durante mucho tiempo el único) formato de imagen HDR, este formato es compatible con muchos otros ^{[ ¿cuáles? ]} paquetes de software. ^{[ cita requerida ]}

El archivo comienza con la firma '#?RADIANCE' y luego varias líneas que enumeran los comandos utilizados para generar la imagen. Esta información permite que el renderizador rpict continúe con un renderizado parcialmente completado (ya sea manualmente o utilizando el front-end rad ). También hay declaraciones de clave = valor , incluida la línea 'FORMAT=32-bit_rle_rgbe'.

Después de esto hay una línea en blanco que indica el final del encabezado. Una sola línea describe la resolución y el orden de los píxeles. Tal como lo generan las herramientas de Radiance, esto siempre toma la forma '-Y altura + X ancho' . Después de esta línea siguen los datos binarios de los píxeles.

Radiance calcula los valores de luz como tripletes de coma flotante , uno para el rojo, el verde y el azul. Pero almacenar un float de precisión doble completo para cada canal (8 bytes × 3 = 24 bytes) es una carga incluso para los sistemas modernos. Se utilizan dos etapas para comprimir los datos de la imagen. La primera escala los tres valores de coma flotante para compartir un exponente común de 8 bits , tomado del más brillante de los tres. Luego, cada valor se trunca a una mantisa de 8 bits (parte fraccionaria). El resultado son cuatro bytes, 32 bits, para cada píxel. Esto da como resultado una compresión de 6:1, a expensas de una fidelidad de color reducida.

La segunda etapa realiza la codificación de longitud de ejecución en los valores de píxeles de 32 bits. Esto tiene un impacto limitado en el tamaño de la mayoría de las imágenes renderizadas, pero es rápido y simple.

Una escena de resplandor se crea a partir de uno o más archivos de objetos. El formato .rad es un archivo de texto simple. Puede especificar objetos geométricos individuales, así como llamar programas iniciando una línea con un signo de exclamación '!'. ^[4]

Al especificar la geometría, la primera línea es

 nombre del tipo  modificador

Las tres líneas siguientes contienen parámetros que comienzan con un número entero que especifica la cantidad de parámetros. No es necesario que los parámetros estén en la misma línea, pueden continuar en varias líneas para facilitar la lectura.

Los modificadores crean materiales y se pueden encadenar entre sí, modificando uno al siguiente.

Por ejemplo:

mi bola.rad

bola esférica cromada
0
0
4 0 0 10
       10

Esto luego se puede colocar en otro archivo usando el programa xform (descrito más adelante):

escena.rad

metal cromado vacío
0
0
5 0,8 0,8 0,8
        0,9 0,0

!xform -a 5 -t 20 0 0 mibola.rad

Esto crea un material cromado y cinco esferas cromadas espaciadas 20 unidades a lo largo del eje X.

Antes de poder utilizar una escena, se la debe compilar en un archivo octree ('.oct') mediante la herramienta oconv . La mayoría de las herramientas de renderizado (ver a continuación) utilizan un archivo octree como entrada.

La suite Radiance incluye más de 50 herramientas. Fueron diseñadas para usarse en sistemas Unix y similares. Muchas de las herramientas actúan como filtros, tomando la entrada en la entrada estándar y enviando el resultado procesado a la salida estándar . Estas se pueden usar en la línea de comandos de Unix y canalizar a un nuevo archivo, o incluir en los mismos archivos de escena de Radiance ('.rad'), como se muestra arriba.

Varios programas de Radiance manipulan datos de escenas de Radiance leyendo desde un archivo específico o su entrada estándar y escribiendo en la salida estándar.

• xform permite realizar una cantidad arbitraria de transformaciones en un archivo '.rad'. Las transformaciones incluyen traslación, rotación (alrededor de cualquiera de los tres ejes) y escalado. También puede realizar matrices multidimensionales.
• replmarks reemplaza ciertos triángulos de una escena con objetos de otro archivo. Se utiliza para simplificar una escena al modelarla en un modelador 3D.

Los generadores simplifican la tarea de modelar una escena, crean ciertos tipos de geometría a partir de los parámetros suministrados.

• genbox crea una caja.
• genrprism extruye un polígono 2D dado a lo largo del eje Z.
• genrev crea una superficie de revolución a partir de una función dada.
• genworm crea un gusano a partir de cuatro funciones: las coordenadas (x, y, z) de la ruta y el radio del gusano.
• gensurf crea una superficie teselada a partir de una función dada.
• gensky crea una descripción para una distribución de cielo estándar CIE .

Radiance incluye una serie de programas para convertir la geometría de la escena desde otros formatos. Entre ellos se incluyen:

• nff2rad convierte objetos NFF a geometría Radiance.
• obj2rad convierte archivos Wavefront .obj a geometría Radiance.
• obj2mesh convierte archivos .obj de Wavefront en una malla compilada de Radiance . Esto se puede incluir en una escena utilizando la primitiva de malla agregada recientemente . Es más eficiente que usar obj2rad e incluye coordenadas de textura.

• rpict es el renderizador, que produce una imagen Radiance en su salida estándar.
• rvu es un renderizador interactivo que abre una ventana X11 para mostrar el renderizado en progreso y permite modificar la vista.
• rtrace es una herramienta para trazar rayos específicos en una escena. Lee los parámetros de estos rayos en su entrada estándar y devuelve el valor de la luz en la salida estándar. rtrace es utilizado por otras herramientas e incluso puede utilizarse para renderizar imágenes por sí mismo utilizando el programa vwray para generar rayos de visualización que se le enviarán.
• dayfact es un script interactivo para calcular valores de luminancia y factores de luz diurna en una cuadrícula.
• findglare toma una imagen o escena y encuentra fuentes brillantes que podrían causar un reflejo incómodo en los ojos humanos.
• mkillum toma una superficie (por ejemplo, una ventana o la pantalla de una lámpara) y calcula la contribución de la iluminación que pasa a través de ella. Luego, el modificador de material illum utiliza estos datos para que la iluminación proveniente de estas fuentes secundarias sea más precisa y eficiente de calcular.

• pfilt filtra una imagen. La técnica habitual para lograr imágenes suavizadas consiste en renderizarlas varias veces más grandes que el tamaño deseado y luego filtrar la imagen hacia abajo utilizando pfilt .
• pcompos compone imágenes, ya sea con coordenadas de anclaje o agregando varias imágenes encima de otra.
• Imágenes en condiciones de segundo plano . Puede simular una serie de efectos de la respuesta visual humana, por ejemplo, desenfoque de áreas oscuras, velos debidos al deslumbramiento y pérdida de color debido a la visión mesópica o escotópica en condiciones de poca luz.
• pinterp interpola entre dos imágenes siempre que ambas tengan buffers z . Utiliza rtrace para rellenar espacios vacíos. Se utiliza para acelerar la velocidad de renderizado de animaciones simples.
• ximage es un visualizador de imágenes para ver imágenes HDR Radiance. Puede ajustar la exposición simulada y aplicar algunos de los efectos visuales humanos de pcond .

• rad es un front-end que lee un archivo '.rif' que describe una escena y varias vistas de cámara. Anteriormente, se utilizaban make y un makefile con una función similar. rad coordina oconv , mkillum , rpict / rview y otros programas para renderizar una imagen (o vista previa) a partir de los archivos de la escena de origen.
• trad es una interfaz gráfica de usuario para rad que utiliza Tcl/Tk .
• ranimate es un front-end que coordina muchos programas para generar animaciones de recorridos virtuales, es decir, la cámara se mueve pero la escena es estática.

• Greg Ward Larson y Rob Shakespeare, Representación con resplandor , Morgan Kaufmann, 1998. ISBN 1-55860-499-5 

• Página de inicio de Radiance
• Radiance en línea
• Renderizado con Radiance en línea
• Anyhere Software: la empresa consultora de Greg Ward