CN105447181B - 用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，包括以下步骤：定义简化亮度系数表的表头部分；定义简化亮度系数表的分界部分；定义简化亮度系数表的数据部分；使用标准ascii码表编制简化亮度系数表，以独立的RT文件格式向用户透明开放。简化亮度系数文件组织结构清晰，表头定义和数据部分明确区分，相关表述字段和数据内容定义明确对应，便于用户后期调教修正。由于格式透明公开，还可以方便用户自己手动或者第三方工具软件的形式，实现对自己专属材质反射文件的编辑，以达到更加个性化的照明计算设计效果。
Description
技术领域
本发明属于在线光照设计计算平台技术领域，具体地涉及一种用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法。
背景技术
在进行计算机图形计算中，必须用数值的方法来描述不同材质对环境光的反射属性，以便在实施物体光照模拟计算的时候，能以最小的计算代价获得最接近真实物理条件下对光线反射能力的拟合计算结果。而反映物体对光线反射的能力，一般用简化亮度系数来描述，在受同等强度光照时，简化亮度系数越大的物体，明亮程度将会越高。在室外公共照明计算中，特别是公共LED照明计算中，该方法获得了普遍的应用。
按照相关照明规范定义，简化亮度表中横坐标为β的角度，纵坐标为tgγ数值，中间表数值为各对应数值处的材质表面简化亮度系数。其中，β、tgγ数值说明为：如图1所示，观察者所在点O在水平地面投影O‘，与观察点P连线为O‘P，光源S在水平地面投影Q，与观察点P连线为QP。从光源S发出一束光线SP，照到地面P点上后发生反射现象，产生反射光线PO至位于O点的观察者的眼睛里，从而产生在O点上对地面P点的视觉照明效果。在此处，β为O‘P与QP的夹角，γ为PS与QS的夹角。
在目前诸如dialux为代表的户外专业照明计算平台中，此类平台客户目标定位为专业设计人员的专业计算工具，因此以单机版专业软件的形式提供给用户使用。在传统照明设计环境中，由于更多设计计算要求仅限于城市道路工况中，材质共性化的因素影响远大于项目个性化的因素影响。因此，软件仅能对有代表性的材质进行光线反射计算，计算中暂时涉及的材质较为固定和单一，如将路面材质类型抽象，主要为混凝土和沥青，墙面类型为混凝土和石块等。
以dialux平台为例，在计算材质反射属性的时候，如图2所示，需要通过下拉菜单的形式，将不同材质选择确定后，才能进行下一步计算。从此过程中可以看出，相关材质类型和数据是以下拉菜单的形式向用户提供，是一个固定了类型、不能添加、不可以修改和校订的过程。在当今新材料、新工艺和个性化需求不断涌现的时代，这种以静态方案对动态需求、以少数数据对海量材质、以固定方案对个性需求的办法，越来越显现出现有方案的局限性。
在互联网时代，上述以静态数据表的形式将相关规范中的示例指标表引入计算过程的封闭的计算组织流程，导致了以下几个方面的不足：
一是反射数据不易更新。当前方案将规范提供的示例表在编制程序时固定到程序数据模块中，用户在日常使用中，不能进行更新和修改。
二是材质数量不能添加。由于规范中只提供了少数较为典型的材质反射数据，据此编制的计算软件没有提供新材质反射数据的添加和导入功能。
三是第三方不易交互。各个计算软件按照各自的计算方法和流程，编制了各自的反射属性数据组织方法，并不对第三方开放，更不能在新材质不断涌现的阶段，实现对用户当前使用数据的更新维护。
四是用户个性化数据不能建立。在新需求不断涌现的情况下，当用户需要根据工况实际建立更加符合实际材质反射属性的数据表时，现有如dialux等方案以其固化、封闭且保守的材质反射设置，将阻碍用户构建更加个性化的材质反射数据表库，也妨碍了各类设计用户进一步实现其照明设计的创意和意图。
发明内容
针对上述技术问题，本发明目的是：提供一种用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，基于互联网+的设计理念，通过在线光照设计计算平台的方式，可以向用户提供一个可在后台按需定制、动态更新、实施校准的材质反射属性文件组织方法。该方法充分考虑新材料和新工况下不同反射属性信息扩展的需要，预留了相关表述字段。简化亮度系数文件组织结构清晰，表头定义和数据部分明确区分，相关表述字段和数据内容定义明确对应，便于用户后期调教修正。由于格式透明公开，还可以方便用户自己手动或者第三方工具软件的形式，实现对自己专属材质反射文件的编辑，以达到更加个性化的照明计算设计效果。
本发明的技术方案是：
一种用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，包括以下步骤：
S01：定义简化亮度系数表的表头部分；
S02：定义简化亮度系数表的分界部分；
S03：定义简化亮度系数表的数据部分；
S04：使用标准ascii码表编制简化亮度系数表，以独立的RT文件格式向用户开放。
优选的，所述表头部分包括下述一种或多种属性：简化亮度系数表创建日期、设计人员、Q0值、材质类型及若干预留字段，每一种属性以独立一行表示。
优选的，所述表头部分还包括额外乘数，表示本表数值部分需乘以的额外乘数数值。
优选的，所述预留字段为十个，占据十行。
优选的，所述步骤S02包括以下步骤：
S11：在独立的一行定义本表数据的横坐标和纵坐标，所述横坐标和纵坐标有一定间隔；
S12：在独立的一行定义横坐标数值，数值之间有一定间隔；
S13：在独立的一行定义纵坐标数值，数值之间有一定间隔；
S14：在独立的一行定义结束标记。
优选的，所述步骤S03包括以下步骤：
S21：在独立的一行定义本表一个横坐标下的所有纵坐标对应下的数值，或者一个纵坐标下的所有横坐标对应下的数值，数值之间有一定间隔；
S22：重复上述步骤S21，直至定义完所有横坐标和所有纵坐标对应下的数值。
优选的，所述间隔为5个半角空格字符。
优选的，所述结束标记为6个“/”斜划线。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1．算法公开透明。本算法采用标准ascii码表编制编制，以独立的RT文件形式向用户透明开放。相比现有方案将算法固化隐藏在软件系统中的做法，本方案将以附加文件的形式供相关互联网+平台计算使用，整个算法逻辑流程清晰简介。
2．便于网络部署。基于本方案编制的数据文件，文件大小只有48行、652个字符、5K容量，文件组织结构短小精干，特别适合B/S架构的互联网环境中使用。特别是在移动计算和云计算逐步普及的当今，本方案特别适合2G/3G/4G、zigbee、蓝牙等无线通信环境使用。
3．易于扩展升级。为了方便程序识别和进一步处理，在本方案中，预留了10行保留字段，以供后续版本更新升级。特别是，在不同材质和不同工况下，因为物体表面反射属性变化悬殊，其简化亮度系数会发生较为显著的变化，发生反射的规律也将各式各样，因此本方案的良好扩展性，将很好的适应这些内在的要求。
4．计算效率高效。本方案字段之间以5个连续空格字符为标记区分，总共有4391个字符，字652个。其中，表头部分有字符206个，字19个；分界部分字符364个，字53个；数据部分共有字符3821个，字580个。因此，数据存储部分占总体积的约89%，辅助部分占表总体积的约11%，存储控件计算效率比较优秀。
5．方便用户扩展。由于本方案的公开透明，用户可以根据实际使用工况和测量数据，手动修订表内相关数据项目。而且，还能有针对性的编制第三方工具来订制更加个性化的材质简化亮度系数数据。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为β和γ空间角度关系示意图；
图2为dialux平台公共照明计算材质输入界面；
图3为本发明用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法的流程图；
图4为本发明用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法的水泥混凝土路面（Q0=0.10）简化亮度系数示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
本方案将基于方便用户升级矫正现有材质亮度系数、可以导入更多材质亮度系数和建立个性化的材质亮度系数库的目标，提出了一种可公开的材质简化亮度系数数据组织算法。
如图3所示，可以在TXT文本格式下编辑，本发明方法包括以下步骤：
S01：定义简化亮度系数表的表头部分；
S02：定义简化亮度系数表的分界部分；
S03：定义简化亮度系数表的数据部分；
S04：使用标准ascii码表编制简化亮度系数表，以独立的RT文件格式向用户透明开放。
该方案对简化亮度系数的描述分为表头、分界和数据等三部分。其中，表头描述了该表的创建日期、设计人员、Q0值、材质类型及若干预留项目。分界部分是表头和数据的分界线，用于边界的标识以及后续版本升级兼容。数据部分按照横纵坐标β和γ来标识，分别表示β和γ对应点的简化亮度系数值。
以水泥混凝土路面数据为示例，该方案整体示意如图4所示。
其中表头部分描述如下：
第一行（R_Table:2015-09-08）：“R_Table：”表示本表属性为专用于互联网+平台的简化亮度系数表，“2015-09-08”为该表建立日期；
第二行（[Designed By]:WJ）：“[Designed By]:”表示本表编制单位名称，“WJ”为该表具体建立单位名称；
第三行（[Tested By]:Q0 = 0.10）：“[Tested By]:”表示本表测试时的Q0数值，“Q0 = 0.10”为该表Q0具体数值；
第四行（[Category]:concrete）：“[Category]:”表示本表材质类型，“concrete”为该表材质类型为水泥混凝土；
第五行（[plus]:10-4）：“[plus]:”表示本表数值部分需乘以的额外乘数数值，“10-4”为该表额外乘数为10-4；
第六行（[Reserved]:1）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“1”表示该表第一预留字段；
第七行（[Reserved]:2）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“2”表示该表第二预留字段；
第八行（[Reserved]:3）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“3”表示该表第三预留字段；
第九行（[Reserved]:4）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“4”表示该表第四预留字段；
第十行（[Reserved]:5）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“5”表示该表第五预留字段；
第十一行（[Reserved]:6）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“6”表示该表第六预留字段；
第十二行（[Reserved]:7）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“7”表示该表第七预留字段；
第十三行（[Reserved]:8）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“8”表示该表第八预留字段；
第十四行（[Reserved]:9）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“9”表示该表第九预留字段；
第十五行（[Reserved]:10）：“[Reserved]:”表示本表预留字段，“10”表示该表第十预留字段；
上述第六行至第十五行的定义为后续版本预留相关字段标记，共有10行作为数据字段定义预留。
分界部分描述如下：
第十六行（β° tgγ）：“β° tgγ”表示本表数据的横坐标和纵坐标，“β°”为β角度度数，“”为5个半角空格字符，表示间隔，“tgγ”为γ角的正切值；
第十七行（0 2 5 10 15 20 25 30 3540 45 60 75 90 105 120 135 150 165180）：本行定义为本表数据的横纵坐标β°的数值；
第十八行（0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.752 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 77.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12）：本行定义为本表数据的横纵坐标tgγ的数值；
第十九行（//////）：本行为6个“/”斜划线，定义为分界部分结束标记，也是数据部分开始标记；
以上为分界部分各行含义，在不同的版本中将会有所差异，比如步进的数值，不同材质对应不同反射性能的情况下，会有所区别，以达到最接近真实效果的拟合计算。
数据部分描述如下：
第二十行（770 770 770 770 770 770 770 770770 770 770 770 770 770 770 770 770 770770 770）：本行为tgγ取值第十八行第一个数值时（在本版本中tgγ=0）时，β°对应的数值；
第二十一行（710 708 703 710 712 710 708708 707 704 702 708 698 702 704 714 708724 719 723）：本行为tgγ取值第十八行第二个数值时（在本版本中tgγ=0.25）时，β°对应的数值；
第二十二行（586 582 587 581 581 576 570567 564 556 548 541 531 544 546 562 566587 581 589）：本行为tgγ取值第十八行第三个数值时（在本版本中tgγ=0.5）时，β°对应的数值；
第二十三行（468 467 465 455 457 445 430420 410 399 390 383 373 384 391 412 419437 438 445）：本行为tgγ取值第十八行第四个数值时（在本版本中tgγ=0.75）时，β°对应的数值；
第二十四行（378 372 373 363 347 331 314299 285 273 263 260 250 265 278 295 305318 323 329）：本行为tgγ取值第十八行第五个数值时（在本版本中tgγ=1）时，β°对应的数值；
第二十五行（308 304 305 285 270 244 218203 193 185 179 173 173 183 194 207 224237 238 245）：本行为tgγ取值第十八行第六个数值时（在本版本中tgγ=1.25）时，β°对应的数值；
第二十六行（258 254 251 229 203 178 157143 134 128 124 120 120 132 140 155 163177 179 184）：本行为tgγ取值第十八行第七个数值时（在本版本中tgγ=1.5）时，β°对应的数值；
第二十七行（217 214 205 182 153 129 110100 95 90 87 84 88 98 103 116 123 134137 138）：本行为tgγ取值第十八行第八个数值时（在本版本中tgγ=1.75）时，β°对应的数值；
第二十八行（188 183 174 142 116 95 80 7369 64 62 64 64 72 78 88 95 105 108109）：本行为tgγ取值第十八行第九个数值时（在本版本中tgγ=2）时，β°对应的数值；
第二十九行（145 136 121 90 66 53 46 4139 37 36 36 39 44 50 55 60 66 6971）：本行为tgγ取值第十八行第十个数值时（在本版本中tgγ=2.5）时，β°对应的数值；
第三十行（118 108 87 57 41 32 28 26 2523 22 23 25 28 31 37 41 45 47 51）：本行为tgγ取值第十八行第十一个数值时（在本版本中tgγ=3）时，β°对应的数值；
第三十一行（97 87 64 39 26 20 18 17 1615 15 16 17 19 23 27 30 33 35 37）：本行为tgγ取值第十八行第十二个数值时（在本版本中tgγ=3.5）时，β°对应的数值；
第三十二行（80 69 50 29 17 14 13 12 1111 11 11 13 15 17 19 22 26 27 29）：本行为tgγ取值第十八行第十三个数值时（在本版本中tgγ=4）时，β°对应的数值；
第三十三行（70 58 37 21 13 10 9 8 88 8 9 10 12 14 16 17 20 21 22）：本行为tgγ取值第十八行第十四个数值时（在本版本中tgγ=4.5）时，β°对应的数值；
第三十四行（60 51 29 15 9 7 7 6 66 6 7 7 9 10 12 14 17 17 18）：本行为tgγ取值第十八行第十五个数值时（在本版本中tgγ=5）时，β°对应的数值；
第三十五行（52 41 23 12 7 6 6 6 54 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第十六个数值时（在本版本中tgγ=5.5）时，β°对应的数值；
第三十六行（48 36 19 8 6 5 5 5 5 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第十七个数值时（在本版本中tgγ=6）时，β°对应的数值；
第三十七行（44 32 17 7 6 5 5 5 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第十八个数值时（在本版本中tgγ=6.5）时，β°对应的数值；
第三十八行（41 26 14 6 5 4 4 4 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第十九个数值时（在本版本中tgγ=7）时，β°对应的数值；
第三十九行（37 26 12 6 4 3 3 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十个数值时（在本版本中tgγ=7.5）时，β°对应的数值；
第四十行（34 23 11 5 4 3 3 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十一个数值时（在本版本中tgγ=8）时，β°对应的数值；
第四十一行（32 21 9 5 4 3 3 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十二个数值时（在本版本中tgγ=8.5）时，β°对应的数值；
第四十二行（29 19 8 4 3 3 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十三个数值时（在本版本中tgγ=9）时，β°对应的数值；
第四十三行（27 17 7 4 3 3 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十四个数值时（在本版本中tgγ=9.5）时，β°对应的数值；
第四十四行（26 16 6 3 3 3 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十五个数值时（在本版本中tgγ=10）时，β°对应的数值；
第四十五行（25 16 6 3 2 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十六个数值时（在本版本中tgγ=10.5）时，β°对应的数值；
第四十六行（23 15 6 3 2 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十七个数值时（在本版本中tgγ=11）时，β°对应的数值；
第四十七行（22 14 6 3 2 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第二十八个数值时（在本版本中tgγ=11.5）时，β°对应的数值；
第四十八行（21 14 5 3 2 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0）：本行为tgγ取值第十八行第三十个数值时（在本版本中tgγ=12）时，β°对应的数值；
在本方案中，数值之间以5个半角空格字符为标记区分，当然也可以为4、3或者其他个空格，或者其他标记等等作为间隔，便于程序识别读取。初版的整个算法表共有48行，在后续的版本中，当数据量有增减的时候，相应的表行数将会有一定的变化。
该表内容，采用标准ascii码表编制，可用各类文本查看器打开阅读。该表体积小，方便在互联网传输，涉及的读取和存储操作简便，可以在移动端、PC和工作站之间跨平台参与实时计算，很好的适应了互联网+平台的应用特点。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述材质简化亮度系数表用于光照设计计算平台，计算材质反射属性时，通过后台向用户提供一个简化亮度系数文件，以附加文件的形式供光照设计计算平台计算使用，在TXT文本格式下编辑材质简化亮度系数表；所述简化亮度系数表的建立包括以下步骤：
S01：建立简化亮度系数表的表头部分；
S02：建立简化亮度系数表的分界部分，所述分界部分用于边界的标识，包括数据部分的数据的横纵坐标标识；所述数据部分的数据的横纵坐标标识的建立包括以下步骤：
S11：在独立的一行定义本表数据的横坐标和纵坐标，所述横坐标和纵坐标有一定间隔；
S12：在独立的一行定义横坐标数值，数值之间有一定间隔；
S13：在独立的一行定义纵坐标数值，数值之间有一定间隔；
S14：在独立的一行定义结束标记；
S03：建立简化亮度系数表的数据部分；所述数据部分包括根据分界部分的横纵坐标标识的数据；
S04：采用标准ascii码表编制简化亮度系数表，以独立的RT文件格式向用户开放。
2.根据权利要求1所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述表头部分包括下述一种或多种属性：简化亮度系数表创建日期、设计人员、Q0值、材质类型及若干预留字段，每一种属性以独立一行表示。
3.根据权利要求2所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述表头部分还包括额外乘数，表示本表数值部分需乘以的额外乘数数值。
4.根据权利要求2所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述预留字段为十个，占据十行。
5.根据权利要求2所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述步骤S03包括以下步骤：
S21：在独立的一行定义本表一个横坐标下的所有纵坐标对应下的数值，或者一个纵坐标下的所有横坐标对应下的数值，数值之间有一定间隔；
S22：重复上述步骤S21，直至定义完所有横坐标和所有纵坐标对应下的数值。
6.根据权利要求1或5所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述间隔为5个半角空格字符。
7.根据权利要求1所述的用于光照设计计算平台的材质简化亮度系数数据组织方法，其特征在于，所述结束标记为6个“/”斜划线。
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2015
- 2015-12-15 CN CN201510929331.8A patent/CN105447181B/zh active Active
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