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 Vol.56 2012/02/22
   1. 超级计算机云技术（TM）UC-win/ Road CG动画服务
   2. 培训和讲座
1.超级计算机云技术（TM）UC-win/Road CG动画服务
利用POV-Ray提供高清晰度视频动画文件
　创建高清晰度的VR动画
　超级计算机云技术(TM)「CG动画服务」是使用UC-win/Road，利用光线追踪法创建动画的服务。其中光线追踪引擎使用POV-Ray。

　光线追踪最大的优点是、能够正确的计算光和材料的外观，但可能需要几个小时到几天的时间来生成一个图像。为了生成高清晰度的静止图像，在POV-Ray的数据文件上将UC-win/Road的VR空间信息输出的功能已很早被利用，但由于渲染的时间过长，会产生创建的CG动画不能够使用的后果。
　
该服务在“FORUM8・超级计算机云技术神户研究室”中使用的超级计算机，可使渲染的时间大幅度缩短。

　在创建动画时，使用UC-win/Road创建内容，在渲染时必要的POV-Ray数据文件可作为每个视频帧进行输出。从而也可以渲染UC-win/Road中实时仿真的VR空间。

　此外，在发挥UC-win/Road 已装备空间的创建功能时，比起实时数据，高分辨率的3D空间和CG动画的创建也成为可能。
　动画创建服务流程
  在FORUM8，提供根据光线跟踪形成的动画创建服务，已经作为创建数据的一部分开始了(图1)。

  1. UC-win/Road的场景创建
  2. 从UC-win/Road输出试行的静止图像，确定POV-Ray的设定和特殊效果
  3. 进行动画内容的调整，根据需要写入脚本
  4. 在POV-Ray中，输入的动画帧和AVI、AVI帧图像，可大致确认完成后的AVI 在某些情况下3），4）可重复
  5. 将POV-Ray输出数据转送至神户研究所，在超级计算机上进行渲染
  6. 渲染后重新配置AVI文件，根据需要进行编辑
  7. 使用DVD光盘等，实行最终交付

■图1 CG动画服务的动画创建流程

　关于POV-Ray
　POV-Ray(Persistence of Vision Raytracer)是一种可产生逼真静态图像和免费3D图形的软件。
存在Windows、Unix、MacOS等各种平台用的引擎。创建一个图像时，需要在给定脚本形式的文本文件中创建多数的信息，使用POV-Ray进行渲染。

　POV-Ray的脚本形式，从POV-Ray的官方HP可取得信息和样本。其主要内容如下。
　1.物体形状　　2.表面特性　　3.大气效应　　4.光源　　5.摄像头位置

物体形状
  POV-Ray是物体表面的材质（纹理），材质的信息作为脚本大量的存在。例如，木材、岩石、金属等(图2)。以上直接使用默认信息就可以感受到真实效果，并且在编写脚本时也可自由的定义材质。 其中材质可更改清晰度，也可在位图文件中进行更改。

大理石 金属
■图2　表面材质的举例

大气效应
　POV-Ray可追加大气效应（雾的影响）。在整个场景中，也可设定街道照明灯和周围的晕影等。

光源
　POV-Ray可支持点光源、面光源、聚光灯(图3)。如果没有光源时变为黑暗状态。

大理石 金属
■图3　光源设定的举例

影追踪
光线追踪法：
  计算从摄像头位置开始的光的反射和折射，以决定图像像素的最终颜色的技术为标准。在渲染整个场景时，最重要的是光学跟踪，在POV-Ray中，一般的光学跟踪的方法都可支持光线追踪法(图4左)。

无线电城法：
  仅利用光线追踪法就可以感受到真实的效果了，但我们只是考虑了被光照射面的光的计算了，而没有考虑到在光源内测被反射到其它物体上的照射情况。给人一种比较生硬的感觉。
　
 
  为了淡化这种生硬的感觉我们采用了无线电城法。无线电城法可使光的照射面好像光源一样，放射出间接光中的柔和光的一种表现。在POV-Ray中也同样支持无线电城法(图4右)。
光线追踪法的举例 无线电城法的举例
■图4　影设定的举例

水的反射、波纹
　湖泊等可设置水面的反射和风等引起的波纹。
　与UC-win/Road的对应
　UC-win/Road中都使用插件进行AVI文件的输出，也支持POV-Ray的输出，但由于此次开始的CG动画服务，使其进行了修订。

AVI选项、POV-Ray选项综合为动画选项
  为了逐帧的使场景POV - Ray脚本输出，将AVI 选项和POV-Ray选项综合为动画选项。

  在AVI-Option选项画面上设置的尺码，为满足FPS的帧数向AVI输出帧的时候，逐帧的使场景POV - Ray脚本输出。在同一时间可向AVI的帧追加，POV-Ray输出以外，AVI帧的图像也同时可输出。利用AVI和AVI的帧图像能够确认动画内容的变化。此外，也支持同过去一样的场景中的 POV-Ray输出。

输出对象
　目前在UC-win/Ro中POV-ray输出对象如下：
　　・地形、天空、太阳、道路、3D模型、
　　・2D树木、3D树木、道路标识、
　　・MD3字符、湖泊、背景、旗帜

处理内容
　在逐帧的POV-Ray脚本输出前，预先将静态对象的POV-Ray脚本输出。在逐帧输出时，静态对象的位置、角度信息作为各帧的信息来设置。脚本、交通流、在促成有利环境的同时移动摄像头，将被照射在摄像头内的对象的实例信息进行输出。设置时时刻刻变化的对象的位置、角度信息，来描绘当时的场景。(图5)。

　另外，MD3字符通过皮肤，将预先使用的各模型的动画的帧坐标信息输出，在实际的场景输出时，对应着设置帧的序号。这将减少每帧输出的时间。此外，由于对应着景观模型的显示、绘图选项的绘图设置，所以依据动画时的设置进行的转换也反映在POV-Ray 脚本上。

　另外，帧的输出也可在AVI文件上使用帧图像的同一时间进行。

■图5　POV-Ray项目文件的举例

操作顺序
　读取数据后，按照以下顺序输出每帧的POV-Ray脚本。
  a 读取数据
  b 街灯，车辆前灯等的设定
  c 图像尺寸，FPS的设定
  d POV-Ray全体的设定
  e 输出源，输出对象的指定
  f 静态物体的输出
  g AVI输出开始
  h AVI输出结束
  
操作的内容
AVI选项
　图像的大小、设置每秒的帧数（FPS）。

POV-Ray选项
　无线电城法的使用、最大跟踪级别、对象输出范围、模糊对应等，实施POV-Ray全体的设置。

Movie选项
　AVI、AVI帧图像、设置POV-Ray脚本数据的输出位置的文件夹。在未设置的情况下将变成<用户数据文件夹>\Movie。另外，在这个画面上的以上3个数据的基础上，可以设置任何输出，并可以核对输出对象。
■图7　Movie选项画面

静态选项的输出
 「Tools｣－「Export Static Models to POV-ray」使静态样本的信息、动态样本的部分样本的信息输出。在这个时候帧序号将被重置。

动画输出开始
　一旦选择「Tools」－「Start AVI recording」，便开始输出各帧的信息，并追加每帧至文件夹中。

动画输出结束
  在「Tools」－「Stop AVI recording」上结束输出。一度确认AVI文件。在AVI中为帧序号的开始与结束添加名称，这样看起来比较容易明白。在这种状态下再次选择「Start AVI recording」时，则帧序号将从这一时刻开始作成。

关于传统的POV-Ray输出
  在菜单中选择「Tools」－「Export To POV-Ray」，静态对象的输出->Frame1的输出连续进行，作为结果的POV-Ray输出同步进行。渲染后的图像，变得与传统的图像一样。

内部文件夹结构
　在Movie Option画面上设置输出位置时，将构成以下文件夹。各文件夹所规定的文件将被输出。
AVI：
输出AVI文件
　　帧的开始、结束成为AVI文件名。

AVIBmp：
　　在AVI文件中被使用的各帧图像作为帧序号.bmp被输出。
　　利用这个图像和上面的动画，可以把握POVRay的结果AVI的概要。

Base：
　　POV-Ray数据中，静态项目信息作为脚本输出。

FrameNNNNNN(N为6位整数)：
　　包含在各帧序号中的POV-ray项目信息的动态数据作为脚本输出。
■图8　文件夹构造

■图9　POV-Ray渲染的结果
　今后的发展
　目前可应用于Ver5.02.00的POV-Ray输出。计划在今后，未应用的对象(FBX对象、3DText对象...)实现应用。另外，完善UC-win/Road的设置可直接在POV-Ray上反映出来的计划。

2.培训和讲座

免费的软件培训按以下时间表定期在上海、北京和韩国召开。

上海 - Shanghai Seminar room (FORUM8 Technology Development(Shanghai) Co., Ltd.)
北京 - FORUM8 Technology Development(Shanghai) Co., Ltd(Beijing Office)

Seminar Date City
UC-win/Road VR May 19, 2012 Shanghai, Beijing
UC-win/Road SDK February 23, 2012
UC-win/Road for Civil 3D/12d December 22, 2011
Traffic analysis/ VR simulation NEW ! March 16, 2012
Govermment, Local authority/VR-Cloud(R) May 16, 2012
Dynamic analysis/F3D March 13, 2012
Allplan April 18, 2012
UC-1 Series
 April 27, 2012
EXODUS/SMARTFIRE February 28, 2012
May 23, 2012
Engineer's Studio(R),
Engineer's Studio(R)(2D))		 December 1, 2011 Shanghai, Beijing
December 2, 2011 Seoul
April 11, 2012 Shanghai, Beijing
xpswmm December 8, 2011 Shanghai, Beijing
May 30, 2012
Design Builder December 15, 2011 Shanghai, Beijing
December 16, 2011 Seoul
March 22, 2012 Shanghai, Beijing
Designing Retaining wall Ver.2/Temporary Sheathing Work Design Ver.2 December 9, 2011 Seoul
High Performance Computing on Cloud Services TM trial March 8, 2012 Shanghai, Beijing
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