CN102461341A - 动态照明的效果驱动说明 - Google Patents

Abstract

公开了用于模拟在环境中实现照明效果的方法和设备。该方法可以接收环境数据、指示照明效果的用户输入以及指示存在什么可安装设备的数据。基于此，该方法可以针对每个照明效果产生至少一个实施选项，且针对每个照明效果选择一个实施选项。因此，能够产生基于环境数据和所选的实施选项的实现数据。用于模拟实现照明效果的模拟器适合于一方面与用户或者环境和照明效果数据的其他提供者通信，另一方面，与关于可安装硬件设备的信息源通信。模拟器可以在设计模式、实施模式、选择模式和实现模式中操作。

Description

动态照明的效果驱动说明

技术领域

本发明通常涉及尤其用于照明设计的设计工具领域。更确切而言，本发明涉及用于模拟在环境中实现照明效果的过程的计算机实施方法。这样，根据一般设计需求，实现过程可以包括对选自可用设备集的设备进行获取、安装和编程。

背景技术

用于计算机辅助照明设计的很多现有工具基本上组织为设备选用区（palettes），用户能够从该选用区浏览且选择将要购买/租赁且布置在环境中的照明设备（照明器）。这是DIAL GmbH开发的软件工具Dialux™如何组织的方式。一般地，选用区上布满了从特定照明设备供应商当前可获得的产品范围。这种面向设备的设计界面迫使用户在现有设备和它们的能力方面进行考虑，而不是在所期望的审美或功能方面进行考虑。在很大程度上，以面向设备的方式组织的设计工具把它们的效率和输出质量归功于用户对于设备选用区的熟悉度。然而，取得和维持对于从供应商可获得照明设备的足够熟悉度可能是挫败新用户的耗时过程。

发明内容

本发明的一个目的是克服前面部分中提出的多个问题中的一个或多个问题。因而，将希望提供一种设计工具，该设计工具不要求其用户具有可安装设备的综合先验知识。根据本发明的第一方面，提供一种用于模拟在环境中实现照明效果的方法。该方法有利的是计算机实施方法，该方法包括：

接收环境数据；

接收指示多个照明效果的用户输入；

接收指示用于提供照明效果的可安装设备的数据；

基于环境数据和指示可安装设备的数据针对每个照明效果产生至少一个实施选项；

针对具有一个以上实施选项的每个照明效果，选择一个实施选项；以及

基于环境数据和所选的实施选项产生实现数据。

根据本发明的第二方面，还提供一种在环境中实现多个照明效果的方法。

根据本发明的第三方面，提供一种用于模拟在环境中实现照明效果的过程的模拟器，该模拟器包括：

第一接收器，用于通过第一通信信道接收环境数据和指示多个照明效果的数据；以及

第二接收器，用于通过第二通信信道接收指示用于实现照明效果的可安装设备的数据。

第一和第二接收器可以实施在一个公共的接收器中。

该模拟器可以在若干模式中操作：

设计模式，其中模拟器适合于通过第一通信信道接收环境数据和照明效果数据；

实施模式，其中模拟器适合于基于通过第二通信信道接收的指示可安装设备的数据针对每个照明效果产生至少一个实施选项；

选择模式，其中模拟器适合于针对每个照明效果选择一个实施选项；以及

实现模式，其中模拟器适合于基于所选的实施选项产生实现数据。

最后，根据本发明的第四方面，一种备选光效果实现模拟器包括：

接收器，用于接收环境数据和照明效果数据；

实施发生器，用于基于指示可安装设备的数据针对每个照明效果产生至少一个实施选项；

选择器，用于针对每个照明效果选择一个实施选项；以及

实现发生器，用于基于所选的实施选项产生实现数据。

当在此使用时，术语“环境数据”包括但不限于对象的几何属性、对象的光学属性、音频数据、视频数据、指示对象之间机械交互的可见表现的数据（诸如物理模拟引擎的输入数据）以及涉及自然光源的数据。此外，“照明效果”可以表示但不限于光锥、光束、漫射光流、表面亮度、视频序列和任意时间可变的照明效果。“实施选项”包括指示至少一个硬件设备的数据、指示每个硬件设备相对于环境的空间布置的数据、指示安装设备（固定设施）的数据以及指示诸如与每个硬件设备相关的控制信号的操作参数值的数据。最后，术语“实现数据”包括但不限于指定能够实现照明效果的可安装设备集合的信息、电布线数据、指示每个设备相对于环境的布置的数据以及在操作或预编程期间将被提供到设备的机器可读控制数据。

本发明代表优于现有设计工具的优势，这是因为它在实现所期望照明效果的过程中提供改善的支持。发明人意识到，基于硬件选用区的设计工具用户所经历挫折的重要部分并不是源于缺少与照明设备相关的信息；软件工具供应商能够容易地使得这些细节显示在用户界面内。缺失的能力而是在设备接近所期望照明效果方面的能力，或者换句话说将照明效果想法转换成硬件解决方案的能力。尤其是没有将硬件实现的步骤集成到其心理设计过程的新用户有时被引导为选择这样的硬件设备，即该硬件设备的效果不是新用户的第一选择，或降低为不智能的反复试验行为。另一方面，有经验的用户可以不跟踪发展且倾向于坚持其老的或熟悉的“工具箱”。

实现一个或更多照明效果可以包括选择可安装设备、提供布置和安装数据以及在需要时产生将被提供给这些设备的操作参数的值，例如机器可读控制数据。实现交互式照明效果附加地需要选择检测器且在用于激活和/或去激活照明效果的检测器信号方面定义触发条件。存在用于产生在特定硬件设备或特定设备预定布置中使用的控制数据和其他操作参数的特定步骤的软件工具；这种工具的实例包括用于对复杂光显示硬件进行编程的光显示编译器。

根据本发明的设计工具不仅可以帮助用户跨越照明效果及这些实现照明效果之间的缝隙，还可以模拟在环境中实施选项的部署。更准确地说，如果环境被编码为可能包括自然光源等的三维模型，则能够容易地向模型添加对应于实施选项的人工光源。通过从适当的视点检查所得的三维模型，用户能够主观地评估与意指照明效果的一致性且他或她对于实施选项的选择也正基于此。

本发明的优选实施例还包括计算机辅助地评估每个实施选项与旨在实现的照明效果一致性的步骤。可以表达为百分比或者用一致性度量表达的结果可以作为用户选择实施选项的指南。如果以最大化该一致性为目标而自动地执行实施选项的选择，则这种一致性度量也是有用的。

在本发明的其他实施例中，自动地执行所有或部分选择实施选项。执行这种自动选择的优选方式是通过根据质量指标将与一个照明效果相关的实施选项进行分级。质量指标可以基于视觉属性、一致性度量或其他属性。例如，质量指标可以是每单位时间的能耗（因而优化了操作成本）、购买价格（因而最小化了初始费用）、每个设备的期望使用寿命（因而最大化寿命）或交付期限（因而促进快速设立）。可以想到的是最小化各个设备寿命之间偏差的指标，使得整个设备可以在总剩余寿命尽可能小时在未来时间点退役，从经济的角度这是希望的。

注意本发明涉及权利要求书中记载特征的所有可能组合。

附图说明

现在将参考示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面。在附图中：

图1示出涉及用户交互和计算机辅助处理的连续实现阶段中的照明项目（project）的图形表达；

图2示出用于在照明项目内显示表征照明效果和实施选项的数据的第一实例性图形用户界面；

图3示出用于在照明项目内显示表征实施选项的数据的第二实例性图形用户界面；

图4示出包括交互式照明效果的照明项目的图形表达；

图5是根据本发明的实施例尤其适于在线实施的模拟器的信号图；

图6示出环境和选用区的实例性三维模型，照明效果可以从该选用区选择且部署在环境中；

图7是根据本发明一个实施例的模拟器的框图。

具体实施方式

图1是说明作为用于模拟在环境中实现照明效果的计算机实施方法的本发明实例性实施例。通过选择、询问、安装、编程和操作设备实现的n个照明效果的集合将在实现过程的所有阶段中都被称为“项目”。在实施该方法的计算机***的图形用户界面中，项目表达为第一树100。树100的叶子代表用户输入的照明效果，其被标记为效果1、效果2等。如下面参考图6进一步讨论，照明效果可以通过从图形用户界面中的效果选用区选择而输入。

在第一处理步骤110中，产生实施选项以实现照明效果。这种实施选项的产生是基于指示可安装硬件设备的数据。实施选项必须仅包括可安装设备。在第一处理步骤110之后，产生实施选项，且该实施选项在第二树120中表达为照明效果下的叶子。例如，能够通过实施选项1a、实施选项1b、实施选项1c或实施选项1d实施（或近似）效果1。能够通过实施选项2a或实施选项2b实施效果2。对于一些照明效果，诸如效果n，仅产生一个实施选项。有用实施选项的数目涉及可安装硬件范围的宽度，但是也能够通过评估与产生实施选项相关的一致性度量加以限制；一致性低于某一阈值的实施选项可以直接被丢弃。可以预先设置项目的最大硬件成本以消除不切实际的选项。在相同的叶脉中，为了限制用户考虑不同实施选项花费的时间，强加针对每个照明效果产生的实施选项的最大数目可能是有利的。

在第二处理步骤130中，发生针对每个照明效果的一个实施选项的选择。选择是基于计算机***应用的客观标准或通过用户的详细审查，可能由从部署有不同实施选项的环境的模拟三维模型中获得的主观印象加以支持。模拟的三维模型可以是交互的或静态的。模拟的三维模型可以直接被输入到授权工具，或者现有模型可以从诸如AutoCAD™, Sketchup™或3D Studio™的模型包导入。在该步骤130之后，项目可以表达为具有与照明效果的初始数目相同数目的所选实施选项作为其叶子的第三树140。为了实现效果1，选择实施选项1c；为了实现效果2，选择实施选项2b；为了实现效果3，选择实施选项3a等。必须地，通过实施选项n-a实现效果n。

用户可以在模拟的三维模型中检查所有所选实施选项的总印象，且可以重新考虑他或她的选择。实际上，如果在项目的实现阶段之间保持足够的数据，例如未被选择的实施选项，则可以以相反方向执行处理步骤中的每一个步骤。当达到满意的结果时，用户能够促使计算机***执行第三处理步骤150，其中基于所选实施选项，使用环境数据产生实现数据。在该步骤150之后，项目可以表达为第四树160，包括用于实现项目的照明效果的实现数据：所需硬件设备的记录、电布线数据、用于在环境中安装和连接设备的指令、用于控制操作中的设备的命令或设置等。有利地，为了加速调试和安装过程，各种实现数据不是根据它们旨在实现的照明效果来组织，而是根据不同的任务来组织：设备的购买、安装、布线、编程和操作。

图2示出用于显示与照明效果和实施选项相关的细节的实例性图形用户界面。适当地，这种细节源于硬件供应商提供的数据。树节点200代表标记为效果2的照明效果。当实施方法的计算机***用户将指示设备光标202放置在节点200上时，出现用于显示与照明效果相关信息的窗口201。在该实例中，窗口201包括以下参数的值：照明效果的类型、其源点、方向、宽度、孔径角度、颜色和强度。为了描述诸如照射水平集合的其他类型的照明效果，可以应用参数的不同集合。

其他两个节点210、220分别代表实施选项2a和2b。类似的窗口211、221能够靠近光标创建以显示表征实施选项的细节。细节可以包括购买价格、能耗、制造商、交付期限和安装所需的人工。为了向用户给出实施选项的复杂度的概念，可以指示光源的数目和检测器的数目（用于交互式效果）。附加细节可以存储在存储器中但是不被显示，以限制将被用户考虑的信息量。例如，可能针对用户隐藏光锥的几何属性，该光锥的几何属性能够由形成部分实施选项的设备产生，尽管这种几何属性在产生实施选项的过程中可能具有决定性作用。同样，尽管与实现数据一同输出，设备的精确模型名称和产品号可以从用户界面省略以达到清晰目的。

此外，细节包括表达实施选项匹配所期望照明效果的程度的一致性度量，其中值100％表示完全理想一致性，0％表示没有关联。在这种情况中，一致性度量可以基于照明效果参数（诸如原点、方向、宽度、孔径角度、颜色和强度）相对于实施选项的相应参数的直接比较。为了考虑更复杂的实例，所期望的照明效果是在细长表面上某一种颜色和强度的恒定照射，这种效果是不可能使用一个光源照射的。这种效果能够借助于天花板安装或墙壁安装、荧光或基于硅的不同种类光源的布置获得。在产生实施选项中，该方法然后尝试混合若干可安装设备且在照明方面确定其集体行为。后续的一致性检查能够基于光的恒定程度，换句话说基于强度波动的幅度；一般地，如果部署较大数量的光源，这种波动较不明显。此外，如果用户指示表面上的期望入射角，则这一点可以在评估一致性时被考虑。整体一致性可以计算为加权平均。该参数可以通过使用机器学习来确定，其中用户训练***关于相应参数的重要性。备选地，类似于在H. ter Horst, M. van Doorn, W. ten Kate, N. Kravtsova 和 D. Siahaan, “Context-aware Music Selection Using the Semantic Web” ，Proceedings of the 14th Belgium-Netherlands Conference on Artificial Intelligence, 卢维思, 比利时, 2002年十月, 第131–138页中描述的场景/节拍预处理（beat precondition）检查过程，可以构建分级函数。

应当强调，用户的选择不必基于诸如图2所示的信息。用户还可以通过检查环境中相关实施选项的外观来支持他或她的选择，由此获得其适宜性的主观印象。

图3示出有助于实现照明效果的实施选项选择的备选用户界面。与图2所示界面相比在更大程度上，该备选界面图形地编码信息，由此避免了用户使用文本的麻烦。此处，照明效果表达为具有2个叶子301、302的树节点300，每个叶子代表一个实施选项。当通过光标303激活叶子302时，创建细节窗口304。信息被显示为部分填充的颜色条，其指示与所期望照明效果（表达为颜***真度和几何逼真度）的一致性以及该选项的经济性能（诸如与用于该照明效果的实施选项的平均成本相关的全部生命周期成本）的指示。为了允许用户在选择过程中跟踪数值量，第二窗口310显示至此所涉及的总成本的信息、平均逼真度（照明效果与所选实施选项之间的一致性）和选择过程的进展程度。

图4示出代表包括交互式照明效果的项目的树400。在实现程度方面，树400与图1中的第一树100是可比较的。此处，交互性通过分别在相应照明效果叶子402、405上***的两个触发节点401、404图形地指示。第三叶子403代表非交互式照明效果，诸如时间不变效果、周期性效果或在固定或随机时间点将被激励的效果。触发节点用符号表现触发条件，这确定了照明效果的激活和/或去激活。例如，如果仅当有人在时照射房屋，则合适的触发条件可以是在房屋中的预定表面接收了高于阈值强度的红外辐射时激活光源。阈值强度应当选择为使得它对应于一个人的存在。类似效果的更复杂的条件可以规定红外辐射的最小变化幅度以检查一个或更多人的移动。相应地，除了光源之外，用于实现该实例的交互式照明效果的每一个实施选项包括红外检测器。用于实现交互式效果的实施选项还可以包括用于控制光源所需的适当的致动器（应用作为安装的一部分而定义的阈值）、电连接等。就象用户能够检查规则照明效果的视觉印象一样，他或她能够模拟交互式效果的功能且从三维模型中检查它。

需要注意，上面仅是用于控制交互式效果的编码条件的一种方式。使用用于可视化照明效果执行的时间线可能是方便的。如本领域已知，过渡、Z顺序、优先级等可以包含在这种基于时间线的界面中。

图5是说明根据本发明一个实施例的模拟器501操作的信号图，本实施例尤其适于通过诸如因特网的通信网络的在线实施。模拟器501适合于通过第一通信信道向/从用户500发送和接收数据，且通过第二通信信道向/从硬件提供商502发送和接收数据。备选地，单个接收器可以处理两个信道上的通信。通过信道发射的通信反映了通过该方法执行的实现过程的进展。第一通信510向模拟器501提供环境数据和照明效果数据。（如果在线地实施模拟器且通过网络界面输入照明效果，则用户与网络界面的交互可以被认为是用于本公开目的的第一通信510的一部分。）在本实施例中，指示可安装硬件设备的数据不是存储在模拟器501中，而是在需要时通过在第二通信信道上发送硬件询问511从硬件供应商502请求。请求的硬件数据512从硬件供应商502发送且使得模拟器501能够产生实施选项。包含实施选项的通信513被发射到用户500，该用户在另一通信514中做出实施选项的有意识的选择（由模拟提供的一致性度量来支持，也可能由视觉模拟支持）或者返回用于模拟器501的请求以自动选择它们。所需硬件设备的确切数量可以在完成选择过程之后确定。在本实施例中，因为这可能影响购买价格（通过量化折扣和类似效果）且因为在产生硬件数据通信512之后可获得性可能改变，模拟器501向硬件供应商502发送用于更新的硬件信息的请求515且在后续的通信516中接收该信息。模拟器501使用更新的硬件信息来最后确定之后发送给用户500的实现数据517的产生。如果用户500发现实现数据令人满意，他或她可以直接地或经由模拟器501向硬件供应商502发送硬件订单518。

可以意识到，模拟器501以连续模式操作以实现照明项目。在设计模式中，模拟器501接收指示所期望照明效果的数据。在实施模式中，模拟器501产生实施选项（在询问相关硬件之后）且将这些提供给用户。在选择模式中，模拟器501接收针对每个照明效果的一个实施选项的用户500选择。最后，在实现模式中，模拟器501基于所选的实施选项产生实现数据且将这些发送给用户500。

图6示出允许用户指定照明效果的图形用户界面。界面包括三维模型600和照明效果的附随选用区620。模型600代表包括墙壁、门道、窗户、显示对象和植物的环境。用户能够从选用区620选择下述照明效果：平行光束621、锥形光束622、视频图像（例如将通过投影或背光屏实现）623、动画照明效果624、表面上的预定恒定亮度625等。在该实施例中，用户使用指示设备光标630选择和布置照明效果。若干照明效果已经部署在环境的模型600中：两个恒定亮度表面610、611，三个锥形光束612、613、614和视频投影615。所选照明效果610-615不仅能够在模型600中看见，而且还以类似于图1中示出的树100可视化为树视图表达中的叶子。

图7是备选模拟器700的框图。模拟器700包括用于接收环境数据和指示照明效果的数据的接收器710。实施发生器711适合于处理来自接收器710的数据，且基于这些数据和基于指示可安装设备的数据产生实施选项－针对每个照明效果产生至少一个实施选项。此外，模拟器700包括用于针对每个照明效果选择一个实施选项的选择器712。所选的实施选项被馈入到实现发生器713，该实现发生器713产生和输出用于该所选的实施选项的实现数据。在能够用作图5中示出的模拟器501的此模拟器700的备选实施例中，选择器712适合于接收指示用于每个照明效果的所期望实施选项的用户输入。否则，选择器712可以根据某些质量指标对于实施进行分级且做出自动选择。

本领域技术人员应当认识到，本发明绝不限制于上述优选实施例。相反，所附权利要求书范围内的很多修改和变型是可行的。例如，用于存储和显示照明效果和实施选项的树结构只是一种可能的表达。

通过研究附图、说明书以及所附权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明时可以理解和实现所披露实施例的其它变形。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求书中记载的若干项功能。在互不相同的从属权利要求中记载的某些措施这一纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光存储介质或与其他硬件一同提供或作为其他硬件部分提供的固态介质，但是也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线远程通信***。权利要求书中的任意参考符号不应解读为限制了范围。

Claims (10)

1.一种用于模拟在环境中实现照明效果的计算机实施方法，该方法包括以下步骤：

接收环境数据；

接收指示多个照明效果的用户输入；

接收指示用于提供照明效果的可安装设备的数据；

基于环境数据和指示可安装设备的数据针对每个照明效果产生至少一个实施选项；

针对具有一个以上实施选项的每个照明效果，选择一个实施选项；以及

基于环境数据和所选的实施选项产生实现数据。

2.根据权利要求1所述的计算机实施方法，还包括：

针对每个实施选项，评估其与相应照明效果的一致性。

3.根据权利要求1或2所述的计算机实施方法，其中实现数据包括以下至少之一：

所需可安装设备的说明；

电布线数据；

指示每个设备相对于环境的布置的数据；以及

用于控制至少一个设备的机器可读数据。

4.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施方法，其中至少一个照明效果响应于可检测的物理现象是可变化的，其中相应实施选项中的每一个包括适合于检测所述物理现象的至少一个检测器。

5.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实施方法，其中所述选择一个实施选项的步骤包括：

接收指示所期望实施选项的用户输入；以及

选择所期望实施选项。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的计算机实施方法，其中所述选择一个实施选项的步骤包括：

相对于预定质量指标对实施选项进行分级；以及

根据分级选择最佳实施选项。

7.根据权利要求6所述的计算机实施方法，其中质量指标是以下至少之一：

每单位时间的能耗；

购买价格；

照明效果和实施选项之间的一致性；

期望的使用寿命；以及

交付期限。

8.一种用于在环境中实现多个照明效果的方法，该方法包括以下步骤：

以计算机可读格式提供指示环境的数据；

以计算机可读格式提供指示可安装设备的数据；

基于环境数据和指示可安装设备的数据，执行根据权利要求1-7中任一项所述的计算机实施方法；

基于该方法返回的实现数据，在环境中安装设备；以及

根据实现数据操作设备。

9.一种存储指令的计算机可读介质，该指令使得处理器能够执行根据权利要求1的方法。

10.一种用于模拟在环境中实现照明效果的过程的模拟器，该模拟器包括：

第一接收器，用于通过第一通信信道接收环境数据和指示多个照明效果的数据；以及

第二接收器，用于通过第二通信信道接收指示用于实现照明效果的可安装设备的数据，

该模拟器可在以下模式中操作：

设计模式，其中模拟器适合于通过第一通信信道接收环境数据和照明效果数据；

实施模式，其中模拟器适合于基于通过第二通信信道接收的指示可安装设备的数据针对每个照明效果产生至少一个实施选项；

选择模式，其中模拟器适合于针对每个照明效果选择一个实施选项；以及

实现模式，其中模拟器适合于基于所选的实施选项产生实现数据。

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