Graphics Reference
In-Depth Information
Abb. 9.22
Simulation vom Lichtquellen in der Computergrafik
Die Intensität gerichteten Lichts ist noch relativ leicht zu bestimmen, weil das
Licht ja parallel einfällt und somit der Winkel zwischen einfallendem Lichtstrahl
und Facettennormale nur von dieser bestimmt wird und nicht durch die Position
der Facette. Ist also für eine Facette die Beleuchtung berechnet, so kann diese für
jede gleich orientierte Facette, die sich an einem anderen Ort der Szene befindet,
übernommen werden.
Um Schattenbildung zu vermeiden, wird die Lichtquelle in diesem Fall immer
genau in die Position des Beobachters gesetzt. Dies bezeichnet man als „head
light“. Die mit der Entfernung abnehmende Beleuchtungsstärke simuliert man
durch Dämpfung der Intensität an der Facette. Dieses Verfahren wird als „depth
cueing“ bezeichnet.
Punktlichtquellen
sind im Raum platziert und infinitesimal klein. Die Punktför-
migkeit lässt sich rechnerisch allerdings nicht durchhalten, weil Strahlen praktisch
keine Chance haben, jemals eine
Punkt
-Lichtquelle zu treffen. Deshalb mutieren
die Punktlichtquellen zu
Kugellichtquellen
mit sehr kleinem Durchmesser. Punkt-
lichtquellen ergeben eine begrenzte Beleuchtung in der „Nähe“ der Lichtquelle.
Eine Punktlichtquelle wird charakterisiert durch den Punkt
P
p
,andemsielo-
kalisiert ist, und der Intensität
I
p
, die sie in alle Richtungen des Raumes abstrahlt.
Sie ist in ihrem Lichtkegel nicht beschränkt. Ihr Beleuchtungsanteil muss für jede
neue Richtung zu einem anderen Facettenelement neu berechnet werden. Mehre-
re Punktlichtquellen können nicht zu einer zusammengefasst werden, sondern ihre
jeweiligen Beiträge zur Beleuchtung überlagern sich, d. h., einzelne Beleuchtungs-
anteile müssen addiert werden.
Spotlichtquellen
sind eine Variation der Punktlichtquellen mit begrenztem
Lichtkegel. Dieser ist durch den Ausbreitungswinkel
'
festgelegt und ist rings um
die Hauptstrahlungsrichtung
L
S
der Spotlichtquelle lokalisiert. Mit dem
Konzen-
trationsexponent
c
S
wird die Intensität
I
p
des Strahlers variiert.
Spotlichtquellen haben in der Hauptstrahlungsrichtung die größte Intensität. In
Richtung der Ränder des Strahlungskegels wird geringere Intensität abgestrahlt.
Spotlichter erfordern einen höheren Aufwand, um mit lokalen Beleuchtungsmo-
dellen nachgebildet zu werden. Globale Beleuchtungsmodelle wie RayTracing und
Radiosity sind dagegen in der Lage, jede erdenkliche Lichtquellenart nachzubil-
