Visualisierung - Computergrafik fur Ingenieure - page 209

Abb. 9.21 Lichtstrahl beim Auftreffen auf ein Medium
gen und ermöglichen dadurch die Farbwahrnehmung. Die Sehstäbchen sind zwar
farbblind, aber empfindlicher als die Sehzäpfchen und registrieren die Lichtstärke.
Auch entsprechen obige Wellenlängen ungefähr den Empfindungsmaxima der Seh-
zäpfchen. Das menschliche Auge ermöglicht somit eine additive Farbmischung.
In der Computergrafik wird Licht als „Lichtstrahl“ betrachtet wie in der geome-
trischen Optik. Dabei kann ein Strahl auf seinem Weg an oder durch ein Medium
vielfältig beeinflusst werden. In Abb. 9.21 trifft ein Strahl von links oben auf die
Oberfläche eines Mediums mit anderen Ausbreitungseigenschaften. Ein Teil der
Strahlung wird zum Lot hin gebrochen (transmittierter Teil), ein anderer reflektiert.
Die Reflexion an einer Grenzfläche erfolgt in der Regel nur teilweise (partielle Re-
flexion), der andere Teil wird transmittiert. Der Reflexionsgrad ist definiert als das
Verhältnis der reflektierten zur einfallenden Lichtintensität. Der restliche Anteil der
Welle breitet sich im zweiten Medium weiter aus. Durch den geänderten Wellen-
widerstand erfährt die Welle dabei eine Richtungs- (Brechung) und Geschwindig-
keitsänderung. Nachfolgend sind einige weitere Begriffe zusammengestellt.
Diffuse Reflexion : Die meisten Facetten haben eine raue und keine ideal spie-
gelnde Oberfläche, sodass einfallende Lichtstrahlen nicht nur in eine einzige,
sondern in alle Richtungen reflektiert werden.
Spiegelnde Reflexion : Facetten mit einer ideal spiegelnden Oberfläche reflek-
tieren einfallende Lichtstrahlen in genau eine Richtung ( D spekulare Reflexion).
Totalreflexion ist ein Spezialfall der Reflexion, bei der die Welle beim Einfall
auf ein Medium mit niedrigerem Wellenwiderstand vollständig an der Grenz-
fläche reflektiert wird. Genau betrachtet tritt dies nur bei ideal transparenten
Medien auf.
Interne Reflexion : ein Teil des Lichts wird innerhalb des Mediums reflektiert.
Transmission ist der Durchgang von Strahlung durch ein Medium. Der Trans-
missionsgrad beschreibt den Anteil des einfallenden Lichtstroms, der ein trans-
parentes Objekt komplett durchdringt. Ein weiteres Maß für die Beschreibung