Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng thực trong thiết kế chiếu sáng

Thiết kế một công trình chiếu sáng có hiệu quả tốt là một thách thức, tư vấn chọn lựa những thiết bị chiếu sáng đưa vào thiết kế làm sao cho tối ưu là thách thức hơn, giải thích cho chủ đầu tư hiểu rõ và chấp thuận các ý tưởng trong đồ án thiết kế là thách thức lớn hơn nữa, phương pháp tốt nhất là sử dụng hình ảnh bởi kỹ thuật mô phỏng thực để vượt qua những thách thức đó...

	Ảnh: Mô phỏng thực thiết kế chiếu sáng với việc sử dụng cột đèn nâng hạ và đèn pha Focus Metal Halide 1000W

Thiết kế chiếu sáng nội thất, chiếu sáng công cộng
     Mỗi công trình chiếu sáng thông thường là một công trình kiến trúc, không những đòi hỏi phải đạt được chức năng hiệu quả khi sử dụng về đêm mà còn phải đảm bảo được tính thẩm mỹ cả về ban ngày. Người chịu trách nhiệm về thiết kế có thể hiểu rất rõ về hệ thống chiếu sáng, chức năng của hệ thống, hiệu ứng của hệ thống đối với cảnh quan xung quanh… nhưng thực sự rất khó để giải thích cho chủ đầu tư hiểu được chất lượng của bản thiết kế đó một cách rõ ràng, ví dụ như độ sáng sẽ thấy là như thế nào? có đẹp không? hiệu ứng có ấn tượng không? cảnh ban ngày và ban đêm khi đèn bật sáng tương quan với cảnh quan xung quanh công trình ra sao?...
                                
     Do vậy để tăng tính thuyết phục của đồ án thiết kế, người ta sử dụng thêm các hình vẽ phối cảnh có tô bóng để cho dễ hình dung. Và điều bất ngờ xẩy ra là rất dễ dàng có sự chấp thuận của chủ đầu tư sau khi kiểm tra các hình ảnh vẽ phối cảnh công trình. Tuy nhiên, rất nhiều trường hợp sau khi thiết kế được thông qua, chủ đầu tư cho tiến hành đầu tư lắp đặt và đưa vào sử dụng thì công trình không đạt được hiệu quả như mong muốn...
                              
     Vấn đề ở chỗ là các hình vẽ phối cảnh tô bóng chỉ mang tính mô phỏng chứ không thể hiện được hiệu ứng ánh sáng thực, hiệu ứng ánh sáng được thực hiện bởi chủ quan của người làm đồ hoạ bằng những công cụ thông dụng, khi thực hiện người làm đồ hoạ chỉ cố gắng kỹ năng đồ hoạ tối đa để làm sao cho bức ảnh đẹp và hấp dẫn là đạt yêu cầu mà hầu như không quan tâm gì đến đặc tính kỹ thuật quang học của bộ đèn chiếu sáng.
                                      
     Thậm chí đối với những nhà thiết kế chiếu sáng chuyên nghiệp hơn, các kỹ sư thiết kế thường sử dụng những phần mềm chuyên dụng để tính toán thiết kế chiếu sáng, tiếp theo sử dụng phần mềm thiết kế 3D dựng hình mô phỏng công trình, bố trí đèn chiếu sáng theo đúng phương án đã tính toán thiết kế sau đó tô bóng để tạo hiệu ứng hình ảnh. Tuy nhiên phương pháp này cũng chỉ là mô phỏng ước lệ, vì việc điều chỉnh cường độ sáng của đèn, góc chiếu rộng hẹp, màu sắc ánh sáng… chỉ cần một cách đơn giản là kéo chuột điều chỉnh đặc tính nguồn sáng có sẵn trên các công cụ có sẵn của phần mềm để có được hình ảnh đẹp và hấp dẫn hơn. 
                                                    
Thiết kế chiếu sáng với kỹ thuật mô phỏng ước lệ hoặc vẽ phối cảnh...
     Thực tế phương pháp mô phỏng ước lệ luôn có độ xác thực cao hơn phương pháp vẽ phối cảnh tô bóng. Với phương án mô phỏng ước lệ, các kỹ sư đồng thời đệ trình luôn cả kết quả tính toán thiết kế chiếu sáng với sự tư vấn lựa chọn những thiết bị chiếu sáng rất cụ thể, tuy nhiên có một điểm không may mắn là các kết quả tính toán đó là những con số kỹ thuật khô khan và phải là những người có chuyên môn mới hiểu một cách rõ ràng. Vì vậy, do sự hấp dẫn bởi hình ảnh đẹp của hai phương pháp mô phỏng này nên chủ đầu tư khá dễ dãi với sự lựa chọn thiết bị chiếu sáng khi quyết định đầu tư cho công trình. Kết quả là nhiều trường hợp hiệu quả đầu tư không đạt được như mong muốn, đối với các công trình chiếu sáng nội thất thì việc khắc phục có thể nằm trong phạm vi điều chỉnh được, tuy nhiên đối với các công trình chiếu sáng bên ngoài, đặc biệt là chiếu sáng công cộng thì sự dễ dãi trong việc chọn lựa thiết bị chiếu sáng mà xem nhẹ kết quả tính toán của tư vấn thiết kế thì nhiều khi sẽ dẫn đến sự lãng phí lớn, do tính chất của công trình công cộng việc khắc phục đòi hỏi nhiều thủ tục và chi phí thường là khá cao…
    
Thiết kế chiếu sáng với kỹ thuật mô phỏng thực...
     Do tính hạn chế của hai phương pháp đã nêu trên, nên trong những năm gần đây các nhà tư vấn thiết kế chiếu sáng chuyên nghiệp đã chuyển sang ứng dụng kỹ thuật mô phỏng thực trong thiết kế chiếu sáng. Theo kỹ thuật này, ban đầu các kỹ sư sử dụng các phần mềm chuyên dụng để phân tích tính toán thiết kế chiếu sáng, tiếp theo dùng một phần mềm thiết kế 3D để dựng hình mô phỏng công trình và đặt các thiết bị chiếu sáng theo đúng các vị trí đã tính toán thiết kế. Điểm đặc biệt ở đây là phần mềm 3D mới cho phép tích hợp luôn cả file dữ liệu (thường là dạng file *.ies) đặc tính quang học của bộ đèn chiếu sáng được lựa chọn cụ thể vào trong ứng dụng, vì vậy khi thực hiện tô bóng (render), hình ảnh được mô phỏng chiếu sáng một cách trung thực nhất. Trên cơ sở đó, căn cứ vào cả lẫn dữ liệu tính toán thiết kế và hình ảnh mô phỏng thực, các kỹ sư dễ dàng hiệu chỉnh lại để đảm bảo cho bản thiết kế có chất lượng tối ưu. Sự mô phỏng thực này được thực hiện ở nhiều góc quan sát khác nhau và có sự nhấn mạnh về việc lựa chọn thiết bị chiếu sáng trong bản thiết kế nên chủ đầu tư và đơn vị thi công luôn có sự cẩn trọng trong việc lựa chọn vật liệu thiết bị đưa vào công trình. Tuy nhiên phương pháp này hiện nay vẫn có những điểm hạn chế, một mặt nguồn dữ liệu đặc tính quang học của những bộ đèn chiếu sáng thông dụng trên thị trường trong nước không có nhiều (ví dụ như đèn chiếu sáng công cộng thì chỉ có một số đèn thông dụng như Rainbow, Vega, Master… đáp ứng được tiêu chí này) do vậy nó hạn chế tính phong phú trong việc lựa chọn thiết bị chiếu sáng khi tư vấn thiết kế để đưa vào công trình, mặt khác phương pháp này đòi hỏi cả thời gian và chi phí thiết kế lớn hơn, nên nó chỉ được các kỹ sư thiết kế áp dụng khi thực hiện những công trình chiếu sáng lớn, đòi hỏi chất lượng cao.
                         
( Nguồn Center Consult & Design Lighting of Litec.,JSC)
                                        

Ảnh: Quá trình dựng hình 3D mô phỏng công trình thiết kế chiếu sáng sử dụng cột đèn nâng hạ và đèn pha Focus Mtil 1000W...			Ảnh: Quá trình gán vật liệu vào hình mô phỏng dự án chiếu sáng, nhập dữ liệu đặc tính quang học của đèn đã được bộ trí vào phần mềm xử lý...