Section 2.1 presents a brief survey of simulation software tools used for lighting design and other related research. Specifically, we discuss the advantages and disadvantages of such tools with respect to the problems we study in the rest of the paper. Section 2.2 overviews approaches to the design of advanced lighting control algorithms. Finally, Section 2.3 discusses methods by which such algorithms are typically validated.
2.1. Simulation tools for lighting design
Architects and lighting designers can choose from several different simulation programs to evaluate building envelope performance over various time scales and weather conditions [12–14]. Radiance, an open-source software package based on raytracing technology, is the most widely used lighting design tool, enabling lighting design, simulation, analysis, and pre-visualization [15]. A survey by Reinhart and Fitz [16] reported that among 42 daylight simulation tools used by participants, more than 50% were based on Radiance. The main disadvantages of using Radiance directly are its command-line interface and the effort required to describe the scenes of interest. Popular alternatives are the 3ds Max and Maya software packages by Autodesk, which enable the creation and visualization of detailed environmental models with complex texturing and lighting [17–19]. Rhinoceros (Rhino) is a similar 3 D simulation tool that is easy to use and provides photorealistic rendering [20]. Most of the models created in these commercial programs are cross-compatible. To create an image, each simulation tool requires a renderer, which models or approximates the interaction between synthetic light sources and three-dimensional geometry; the most common renderers are Mental Ray, V-Ray, and Beast. Renderers chiefly differ in the degree to which they can achieve photorealism and the time it takes to obtain an image. Some simulation tools support multiple renderers.
In spite of the development of a wide array of lighting simulation tools, there are several key issues that impede their use in academic or professional practice for lighting simulations, including visualization capability, geometry and material complexity, spatial and temporal dimensions of daylight, and real-time performance feedback [12,21]. Several simulation tools require extremely long computation times, especially those that use raytracing technology. Also, there is little agreement on the definitions of building and performance assessment methods, so the simulation platforms are isolated, which makes validation, benchmarking and collaboration difficult [13]. It is desirable for dynamic lighting simulation tools to include time-varying, climate-based performance analysis capabilities that encourage an interactive, highly visual, and creativity-promoting design exploration process [22]. Reinhart and Wienold [23] presented a design analysis based on simulation that considers annual daylight, energy use, and human visual comfort, whose results could be shown in a “daylighting dashboard” for non-experts. MIT’s Lightsolve supports interactive daylighting design that involves considerations of time and weather variations, though there is little variation in the tested daylighting systems [24,25].
Our framework is designed to be interactive (in the sense that the user can easily modify choices about lighting controller design), which is exactly the purpose of platforms for designing computer games. The Unity3D game engine is well-suited to changing environments, importing external data, measuring and controlling objects’ properties in real time, and human–machine interaction with scripting. In addition to its primary use for game design, Unity can be more broadly applied to research, design, and visualization of 3D environments. Wang et al. [26] proposed to use the Unity game engine as a virtual reality platform on a website for visitors to interactively view geographic information. Zyda [27] studied the trend of using visual simulation and games for interactive training and education. Indraparastha
มาตรา 2.1 ที่มีการสำรวจสั้น ๆ ของเครื่องมือซอฟต์แวร์จำลองที่ใช้สำหรับการออกแบบแสงและการวิจัยที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ โดยเฉพาะเราหารือเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของเครื่องมือดังกล่าวที่เกี่ยวกับปัญหาที่เราศึกษาในส่วนที่เหลือของกระดาษ มาตรา 2.2 ภาพรวมของวิธีการในการออกแบบขั้นตอนวิธีการควบคุมแสงขั้นสูง สุดท้ายมาตรา 2.3 กล่าวถึงวิธีการโดยที่ขั้นตอนวิธีการดังกล่าวจะถูกตรวจสอบโดยทั่วไป.
2.1 เครื่องมือการจำลองสำหรับการออกแบบแสงสถาปนิกและนักออกแบบแสงสามารถเลือกจากโปรแกรมจำลองที่แตกต่างกันในการประเมินประสิทธิภาพการทำงานของเปลือกอาคารในช่วงเวลาต่างๆเครื่องชั่งน้ำหนักและสภาพอากาศ [12-14]
Radiance, แพคเกจซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สบนพื้นฐานของเทคโนโลยี raytracing เป็นใช้กันอย่างแพร่หลายเครื่องมือการออกแบบแสงที่ช่วยให้การออกแบบแสง, การจำลองการวิเคราะห์และการสร้างภาพก่อน [15] จากการสำรวจ Reinhart และฟิทซ์ [16] รายงานว่าในหมู่เครื่องมือจำลองกลางวัน 42 ที่ใช้โดยผู้เข้าร่วมมากกว่า 50% ขึ้นอยู่กับ Radiance ข้อเสียที่สำคัญของการใช้ Radiance โดยตรงอินเตอร์เฟซบรรทัดคำสั่งและความพยายามที่จำเป็นต้องใช้ในการอธิบายฉากที่น่าสนใจ ทางเลือกที่ได้รับความนิยมเป็น 3ds Max และแพคเกจซอฟต์แวร์ Autodesk Maya โดยที่ช่วยให้การสร้างและการสร้างภาพของรูปแบบสิ่งแวดล้อมรายละเอียดที่มีพื้นผิวที่มีความซับซ้อนและแสง [17-19] แรด (แรด) เป็นที่คล้ายกัน 3 D จำลองเครื่องมือที่ใช้งานง่ายและมีการแสดงผลเหมือนจริง [20] ส่วนใหญ่ของรูปแบบที่สร้างขึ้นในโปรแกรมเชิงพาณิชย์เหล่านี้จะข้ามได้ เพื่อสร้างภาพ, การจำลองแต่ละต้องมีการแสดงผลที่หรือใกล้เคียงกับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงสังเคราะห์และเรขาคณิตสามมิตินั้น renderers ที่พบมากที่สุดที่มีจิตเรย์ V-Ray และสัตว์ renderers ส่วนใหญ่แตกต่างกันในระดับที่พวกเขาสามารถบรรลุสมจริงและเวลาที่ใช้ในการได้รับภาพ บางเครื่องมือจำลองสนับสนุนหลาย renderers.
ทั้งๆที่มีการพัฒนาความหลากหลายของเครื่องมือการจำลองแสงที่มีประเด็นสำคัญหลายประการที่เป็นอุปสรรคต่อการใช้งานของพวกเขาในการปฏิบัติทางวิชาการหรือวิชาชีพสำหรับการจำลองแสงรวมทั้งความสามารถในการสร้างภาพเรขาคณิตและความซับซ้อนของวัสดุเชิงพื้นที่และ ขนาดชั่วคราวเป็นเวลากลางวันและเวลาจริงข้อเสนอแนะผลการดำเนินงาน [12,21] เครื่องมือการจำลองหลายครั้งต้องใช้การคำนวณที่ยาวมากโดยเฉพาะผู้ที่ใช้เทคโนโลยี raytracing นอกจากนี้ยังมีข้อตกลงเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับคำจำกัดความของการสร้างและวิธีการประเมินผลการปฏิบัติงานเพื่อให้แพลตฟอร์มการจำลองจะแยกซึ่งจะทำให้การตรวจสอบเปรียบเทียบและความร่วมมือยาก [13] เป็นที่พึงประสงค์สำหรับเครื่องมือการจำลองแสงแบบไดนามิกที่จะรวมเวลาที่แตกต่างกันสามารถในการวิเคราะห์ผลการดำเนินงานตามสภาพภูมิอากาศที่ส่งเสริมให้เกิดการโต้ตอบและภาพสูงและความคิดสร้างสรรค์ส่งเสริมกระบวนการการตรวจสอบข้อเท็จจริงการออกแบบ [22] Reinhart และ Wienold [23] นำเสนอการวิเคราะห์การออกแบบบนพื้นฐานของการจำลองที่จะพิจารณาในเวลากลางวันประจำปีการใช้พลังงานและความสะดวกสบายภาพของมนุษย์ที่มีผลอาจจะมีการแสดงใน "แผงควบคุมแสงธรรมชาติ" สำหรับผู้เชี่ยวชาญที่ไม่ใช่ Lightsolve เอ็มไอทีสนับสนุนการออกแบบแสงธรรมชาติแบบโต้ตอบที่เกี่ยวข้องกับการพิจารณาของเวลาและการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ในการทดสอบระบบแสงธรรมชาติ [24,25].
กรอบของเราถูกออกแบบมาให้การโต้ตอบ (ในแง่ที่ว่าผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนทางเลือกที่เกี่ยวกับ การออกแบบตัวควบคุมแสง) ซึ่งอยู่ตรงจุดประสงค์ของแพลตฟอร์มสำหรับการออกแบบเกมคอมพิวเตอร์ เครื่องยนต์เกม Unity3D เป็นอย่างดีเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงการนำเข้าข้อมูลภายนอกวัดและการควบคุมคุณสมบัติวัตถุในเวลาจริงและการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรที่มีการเขียนสคริปต์ นอกเหนือจากการใช้หลักของการออกแบบเกม Unity สามารถนำไปใช้ในวงกว้างมากขึ้นเพื่อการวิจัยการออกแบบและการสร้างภาพ 3 มิติของสภาพแวดล้อม วัง et al, [26] เสนอให้ใช้เครื่องยนต์เกม Unity เป็นแพลตฟอร์มเสมือนจริงบนเว็บไซต์สำหรับผู้เข้าชมการโต้ตอบดูข้อมูลทางภูมิศาสตร์ Zyda [27] การศึกษาแนวโน้มของการใช้การจำลองภาพและเกมสำหรับการฝึกอบรมการโต้ตอบและการศึกษา Indraparastha
การแปล กรุณารอสักครู่..