Справочная книга по светотехнике

СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В настоящее время па рынке имеется достаточно большой выбор программных продуктов, которые в той или иной степени моїут использоваться в качестве све­тотехнического программного обеспечения (СПО) при проектировании ОУ.

Всс разнообразие светотехнических программ мож­но условно разделить на три группы.

К первой группе относятся программы, которые предназначены для моделирования и фотореалистиче­ской визуализации грехмерных сиен. Алгоритмы таких программ базируются исключительно на методах глоба­льного освещения, что позволяет наиболее полно опи­сать исходные данные проекта, включая светораспреде - лепис СП. оптические и колориметрические свойства участвующих в перераспределении света поверхностей, их текстуры, дополнительные элементы сцены (мебель, деревья и т. п.) с учетом их затенения и экранирования. При оценке результатов работы таких программ на первое место выступают эстетические требования. Тру­дозатраты на создание сцены и ее визуализацию (рен­деринг) в таких программах достаточно велики и могут составлять часы и десятки часов даже па высокопроиз­водительных компьютерах.

Во вторую группу входят программы, которые так­же могут воспроизводить визуализацию грехмерных сцен, но используют при этом упрошенные алгоритмы гнобалыюго или локального освещения. Это позволяет су­щественно снизить трудозатраты на получение резуль­татов. Применяются эти проіраммьі. в основном, когда превалируют светотехнические требования к проекту.

Третью группу составляют программы, предназна­ченные в основном для расчета утилитарного освеще­ния (освещение дорог и улиц, освещение автотранс­портных туннелей, спортивное освещение, освещение открытых пространств, промышленное освещение и др.) с целью проверки удовлетворения принятых про­ектных решений нормативным требованиям. Эти про­граммы базируются на упрошенных методах расчета. Визуализация объекта в них не обязательна и если ис­пользуется, то как дополнительное средство визуально­го контроля правильности ориентации и расположения СП в установке. Трудозатраты на описание объекта здесь минимальны, а расчет выполняется практически мгновенно.

Попятно, что к проіраммам разных групп предъяв­ляются различные требования (табл. 8.5). При выборе программы необходимо учитывать следующие факторы:

- область применения программы: архитектурное или утилитарное освещение;

- характер использования программы: рабочее проектирование ОУ, дизайн-проект или средство для продвижения светотехнической продукции;

- ориентация БД СП: открытая для любых СП или ограниченная только номенклатурой одной фирмы;

- удобство и простота интерфейса, легкость осво­ения;

- время ввода исходных данных и получения ре­зультата;

- возможность многовариантных расчетов в поис­ках паилучшего решения;

- представление результатов (3D визуализация, двухмерные графики изолюкс, таблицы), скомпонован­ный отчет;

- наличие русскоязычных интерфейса, БД СП, справочника и отчета;

- доступность приобретения и стоимость про­граммы;

- необходимость, доступность и оперативность технической поддержки.

8.7.2. Рынок СПО

К настоящему времени рынок программных средств дія светотехнического проектирования достаточно раз­нообразен и имеет ряд специфических особенностей (табл. 8.6).

Учитывая, что программы групп L и II представляют сложные программные комплексы, их разработка осу­ществляется, как правило, крупными специализиро­ванными фирмами (например, Autodesk). В качестве разработчиков СПО группы 111 выступают как произ­водители СП (Philips Lighting), так и небольшие фир- мы-разработчики программного обеспечения, создавая продукт либо под заказ производителей СП (например, программа Faellite фирмы OxyTech для компании Facl Luce), либо для продажи на рынке (Lighting Reality. Ан­глия).

Из программ 1 и 11 групп наибольшую известность в мире получили такие программные продукты компа­нии Autodesk, как Lightscape. 3D Studio Мах и 3D Stu­dio Viz*. Кроме того, в ряде регионов имеют распро­странение и некоторые другие продукты:

- в Европе и России — программы DIALux и Relux;

— в Северной Америке — программа Radiance, раз­работанная в LBL (Lawrence Berkeley Laboratory), име­ющая встроенный язык и позволяющая при необходи­мости создавать собственные приложения [8.34];

— в Японии — программа lnspirer фирмы Integra, в разработке которой принимал участие институт при­кладной математики им. М. В. Келдыша РАН.

Из утилитарных программ 111 группы отметим сле­дующие:

- для освещения дорог и улип: Lighting Reality (одноименной фирмы, Англия), Calculux Road (Philips Lighting, Нидерланды), Light-in-Night Road (Свето - ссрвис, Россия) (здесь же отмстим программу DIALux 3.1, в которой предусмотрен режим расчета уличного освешения);

- для туннельного освещения: TULIP (Rayforge Services, Австралия);

— для наружного, м частности, спортивного осве­щения: Calculux Area (Philips Lighting) и Faellile (Fael Luce, Италия).

Появились новые формы распространения про­грамм. Программа DIALux предоставляется для сво­бодной (бесплатной) загрузки с сайта в Интернете. Рас­ходы разработчики возмещают за счет фирм-произво - дитслей СП, оплачивающих размещение в этой про­грамме баз данных своих СП. К концу 2004 г. список таких фирм (лицензиатов) состоял из более чем 40 наи­менований, включая такие известные, как Philips Ligh­ting. Sileco, Silvania и др. По такому же пути пошли разработчики программы Relux. Это послужило причи­ной отказа ряда фирм-производителей СП (например, Philips Lighting) разрабатывать собственные програм­мы. особенно для задач трехмерной визуализации.

Кроме того, практически все программы с откры­тыми БД СП позволяют загружать файлы с фотометри­ческими данными СП в стандартных форматах (1ES, 1.1)Т и др.). Многие фирмы-производители СП. с це­лью продвижения своей продукции на рынке, стали выставлять в Интернете БД производимых светильни­ков в указанных форматах для свободноой загрузки всеми желающими.

8.7.3. Обзор светотехнических программ в России

В данном обзоре, базирующемся в основном на публикациях [8.24| и [8.35], приведены сведения о наи­более известных в России светотехнических програм­мах по состоянию на конец 2004 г. Сводные данные о программах, предназначенных для освещения интерье­ров и экстерьеров зданий, т. е. с возможностью визуа­лизации. представлены в табл. 8.7, а для утилитарного наружною (уличною и спортивною) освещения — в габл. 8.8.

DIALux 3.1. Программа разработана германским институтом прикладной светотехники (DIAL). Распро­страняется свободно по сети Интернет. Позволяет за­гружать (п виде вспомогательных программ) базы дан­ных СП около 40 ведущих фирм-производителей све­товых приборов. Кроме тою, предоставляет возмож­ность загружать файлы с фотометрическими данными СП в форматах IES и LDT. Программа предназначена для проектирования освещения интерьеров, эксгерьс - ров и дорожного освещения. Она ориентирована на быстрый расчет, поэтому эффективно работает со сие-
мами, не переіружсшіьіми мелкими деталями. Основ­ным расчетным методом является метод излучательно­сти. Возможности проіраммьі но созданию фотореали­стических изображений в значительной степени рас­ширяются нри использовании дополнительного средст­ва POV-Ray, вспомогательной программы (трассиров­щика), алгоритм которой базируется на адаптивной трассировке лучей. Кроме основной, имеются версия _пя наружною освешения DIALux Ext и упрощенная версия DIALux Light для проведения типовых расчетов. Интерфейс программы русифицирован, имеется также руководство пользователя (Manual) на русском языке.

l. ightScape 3.2. Этот проіраммпьій продукт, производимый подразделением Discreet компании Autodesk, является одной из первых программ, в кото­рой удалось реализовать большинство имеющихся на сегодняшний день алгоритмов по расчету распределе­ния яркости в 3D сцепах и посгросния фотореалисти­ческих изображений. Алгоритм проіраммьі базируется на двух основных методах глобального освешения: из­лучательности и трассировки лучей. В отличие от дру­гих светотехнических программ Lightscape позволяет гибко изменять параметры настройки методов визуали­зации для достижения оптимального соотношения ка­чество/скорость, что ставит этот продукт в один ряд с мощнейшими программами в области 3D графики и визуализации. Имеется также богатый набор инсіру - ментов по работе с материалами и текстурами, встрое­на возможность моделирования и расчета естественно­го освещения. Программа поддерживает файлы с фото­метрическими данными СП в формате IES. К недо­статкам программы следует отнести слабый редактор по построению 3D объектов. Поэтому часто для этой цели используют болсс развитые в этом отношении программы, например, AutoCad, 3D Studio Мах или 3D Studio Viz, тем более, что они тесно связаны между со­бой и поддерживают форматы файлов друг друга. Это позволяет создавать 3D модели объектов сцены, напри­мер, в 3D Studio Мах, а затем импортировать их в Ligh - tscape для проведения светотехнического расчета и рен­деринга. Кроме того, в программе отсутствует возмож­ность вывода результатов в виде отчета. Интерфейс, справочник и сопроводительная документация па анг­лийском языке. В отличие от DIALux это платный про­дукт и достаточно дорогой.

3D Studio Viz 4. Разработанный компанией Autodesk, этот программный продукт па сегодняшний день является одной из лучших в своем классе про - ірамм но светотехническому расчету и визуализации сложных 3D сцен. Она, по существу, явилась синтезом программ Lightscape и 3D Studio Мах, предоставляя по­льзователю пе только мощный инструмент для свето­технического расчета, имея псе основные процедуры гіроіраммьі Lightscape, по и универсальный моделер. схожий по функциональности с моделсром программы 3D Studio Мах. Вместе с преимуществами своих прото­типов программа 3D Studio Viz перемяла и их недостат­ки: отсутствие выходного отчета, перусифицирован - пость. высокую стоимость.

Relux Professional. Разработанный компанией Relux lnformatik AG (Швейцария) продукт представля­ет мошнмй инструмент расчета освещенности при ра­боте с грехмерными объектами. Программа содержит большую базу данных, включающую фотометрические данные светильников около пятидесяти производите­лей, а также обеспечивает возможность подгружать

данные і) форматах IES и LDT. Имеется широкий на­бор материалов и текстур, что позволяет представить изображение объекта н максимально реалистичном виде. Программа формирует отчет, в котором выводят­ся па печать результаты расчетов и трехмерное изобра­жение помещения (в OpcnGL). Предусмотрены средст­ва для сохранения в базе данных любого желаемою вила объекта оснещения вместе с расчетными данны­ми. Кроме расчета освещенности Relux позволяет рас­считывать показаіель дискомфорта UGR каклля поме­щения. так и для конкретной точки наблюдения. При этом можно вывести таблицу UGR для каждого све­тильника. Существенным недостатком программы яв­ляется отсугствие удобных средств работы с фотомет­рическими данными. Для каждого проекта необходимо создавать базу данных используемых СП, что затрудня­ет и замедляет работу с Relux. Программа является платной.

Calc u lux. Программа фирмы Philips Lighting су­ществует в трех модификациях (INDOOR — для инте­рьеров. AREA — для открытых площадок и ROAD — для дорог). Хотя основным форматом данных Calculux является Philips Phillum, программа позволяет вводить и другие фотометрические форматы (IES, LDT, ТМ14 и др.). Calculux дает возможность рассчитывать освещен­ность на прямоугольных поверхностях в любой плоско­сти, определяемой пользователем. В проіраммс можно самостоятельно задавать количество расчетных точек, создавать группы светильников и при этом ориентиро­вать как отдельный светильник, так и целую их группу. В программе AREA задано большое количество стан­дартных спортивных площадок, что очень удобно при расчете закрытых и открытых сооружений. Есть воз­можность выбора языка для интерфейса и отчета. Про­грамма предоставляется для свободного скачивания с сайта компании Philips Lighting.

Faellitc 6.0. Программа разработана компанией OxyTech (Италия) по заказу компании Fael Luce (Ита­лия) для расчета ос не щеп пости и яркости в помещени­ях, на открытых площадках и ла улице. Программа по­зволяет рассчитать горизонтальную, вертикальную и ііолуцилиндрическую освещенность, яркость поверх­ности и коэффициент дискомфорта. Для спортивных объектов и концертных залов программа обеспечивает расчет вертикальной освещенности по направлению к главной и вспомогательным телекамерам. Имеется воз­можность преобразования фотометрических данных светильников из своего внутреннего формата в другие, наиболее распространенные — ТМ14, LDT. Кроме того, Faellitc 6.0 позволяет при создании сцепы исполь­зовать созданные в AutoCAD трехмерные модели мебе­ли (в формате DXF). Результаты светотехнических рас­четов могут быть представлены в отчете в ірафическом, табличном или трехмерном виде. Имеется дружествен­ный интерфейс па английском и других европейских языках и возможность вывода отчета па русском языке. Программа распространяется бесплатно.

Win ELSO 5.3. Программа разработана Россий­ской Промышленной Компанией, занимающейся раз­работкой программного и аппаратного обеспечения для систем автоматизированного проектирования (САПР). Программа входит в состав пакета WinELSO, который представляет собой комплекс программ для проектирования и расчета систем силового электрообо­рудования и электроосвещения. Пакет внедряется как отдельное выпадающее меню в главном меню програм­мы AutoCAD 2002-2005. В основе светотехнического модуля пакета алгоритмов лежат упрошенные методы расчета: точечный метод для заданной горизонтальной или вертикальной поверхности и метод коэффициента использования для расчета средней освещенности вы­пуклых помещений или числа СП при их равномерной расстановке в таких помещениях. Фотометрические данные СП формируются и хранятся в формате mdb (Access). Поддержка форматов файлов 1ES или LDT от­сутствует. Программный комплекс является полностью русскоязычным и позволяет получать документацию, соответствующую российским стандартам. Выходные документы формируются в формате программ Auto­CAD и Excel. Программа платная и достаточно доро­гая, имеется система скидок при покупке вместе с про­граммой AutoCAD 2002-2005.

Light-in-Night Road 2.0. Разработанная рос­сийской компанией ЗАО НПСП «Светосервис» про­грамма является специализированным продуктом для расчета уличного и паркового освещения. Программа имеет закрытую БД СП. содержащую номенклатуру уличных и парковых светильников. Программа базиру­ется на российской методологии расчета и отечествен­ных нормах, а также принятых в России фотометриче­ских характеристиках дорожных покрытий. Кроме основных расчетных параметров (распределение ярко­сти и освещенности в графическом и табличном виде) программа позволяет определить другие нормируемые показатели: общий и продольный коэффициенты рав­номерности, показатель ослеплснности. полуцилиндри - ческую освещенность. Программа, естественно, имеет русскоязычные интерфейс, справку и отчет и обеспечи­вается оперативной технической поддержкой. Распро­страняется проірамма бесплатно с сайта www. light-in - night. com или на CD-ROM через ГД «Светотехника».