Graphics Reference
In-Depth Information
das man nur den Einfluss aller emittierenden Lichtquellen in die Szene mit einbe-
zieht. Es werden also Objekte, die Licht reflektieren, nicht als eigene Lichtquellen
behandelt, was man bei genauer Einhaltung der physikalischen Gesetze eigentlich
tun müsste. Überhaupt werden diese oft nicht streng eingehalten, teils um die Be-
rechnungen zu vereinfachen, teils um die Laufzeiten zu verkürzen - oder beides.
Allen Beleuchtungsmodellen ist daher gemeinsam, dass sie die unterschiedlichs-
ten Effekte mit mehr oder weniger gut interpretierbaren Parametern abbilden, die
zumeist empirisch ermittelt wurden.
Beleuchtungsmodelle legen die Farbe einer Fläche an einem bestimmten Punkt
fest. Sie sind letztlich verantwortlich dafür, wie realitätsnah eine Szene dargestellt
wird. Dabei werden Materialeigenschaften der Oberflächen, Farbe und Helligkeit
der Lichtquellen, Position von Szene, Lichtquellen und Beobachter berücksichtigt.
In ein Beleuchtungsmodell fließen daher alle Komponenten ein, die zur Berechnung
der Lichtverteilung gebraucht werden. Das sind:
Licht und Farben (siehe auch Kap.
4
),
Lichtquellen, mit denen bestimmte Lichtverhältnisse erst eingerichtet werden
und
Oberflächen, die etwas aussagen über Reflexions-, Absorptions- und Brechungs-
verhalten; die glatt oder rau sind und ggf. auch strukturiert.
Mit einer
Beleuchtungsgleichung
, deren Variablen dem jeweiligen Punkt auf der
Oberfläche der Facette zugeordnet sind, wird ein Beleuchtungsmodell beschrieben.
Die Auswertung der Beleuchtungsgleichung an einem oder mehreren Punkten einer
Facette nennt man
Beleuchten
der Facette.
9.6.1 Licht und Farbe
Das für Menschen sichtbare Licht ist nur ein schmaler Bereich der elektromagne-
tischen Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 380 bis 780 nm. Eine scharfe
Abgrenzung gibt es nicht, da die Empfindlichkeit des menschlichen Auges an den
Wahrnehmungsgrenzen nicht abrupt, sondern allmählich abnimmt. Angrenzend an
das sichtbare Licht liegen die Bereiche der Infrarot- und Ultraviolettstrahlung, die
allerdings in der Computergrafik keine Rolle spielen.
Das uns umgebende Licht besitzt unterschiedliche Wellenlängen. Durch ein op-
tisches Gitter oder ein Prisma kann man dieses mehrfarbige Licht in seine einfar-
bigen Bestandteile zerlegen. Fällt Licht mit einer geeigneten spektralen Verteilung
(beispielsweise Tageslicht) durch ein Prisma, so werden Strahlungsanteile unter-
schiedlicher Wellenlängen verschieden stark abgelenkt (Abb.
9.20
). Kurzwelliges
blaues Licht wird stärker gebrochen als langwelliges rotes. Da die Brechzahl des
Prismenglases von der Wellenlänge abhängt, tritt das Licht je nach Wellenlänge un-
ter einem anderen Winkel aus dem Prisma aus. In der Skizze ist das ganze Spektrum
