Visualisierung - Computergrafik fur Ingenieure - page 222

Abb. 9.31 Modell von Warn: Punktlicht als
Spotlight mit definiertem Strahlungswinkel

Lichtquelle I P beleuchtet dabei mittels einer gerichteten Reflexion über einen ima-
ginären Reflektor die Szene. Zusätzlich zum Ort der Lichtquelle wird die Normale
f l 0 g der Reflektorebene definiert (Abb. 9.31 ).
Mit der Beleuchtungsgleichung von Phong kann man die Intensität einer imagi-
nären Lichtquelle im Reflektor bei L in Abhängigkeit vom Winkel • zwischen f l 0 g
und {l} berechnen, d. h., • fungiert als Einstellwinkel des Reflektors zur Beleuch-
tung von P. Wenn dieser nur gerichtetes Licht reflektiert und der Reflexionskoeffi-
zient 1 ist, beträgt die Intensität des Lichts an einem Punkt P auf der Facette:

I P cos a .•/ D. l / f l 0 g

.•/ mit cos

Ein großer Exponent a simuliert einen stark gerichteten Spot, kleines a ein dif-
fuses Flutlicht. Bei a D 0 ergibt sich eine gleichförmig strahlende punktförmige
Lichtquelle. Diesen Term kann man nun als zusätzliche Lichtquelle in die Beleuch-
tungsgleichungen einbauen. Man erhält damit die Möglichkeit, der Lichtquelle eine
Richtung und einen Strahlungswinkel zu geben. Der Streuungskegel, der die Größe
des Glanzlichtes festlegt, wird bei Phong durch den Winkel ® , bei Warn durch den
Winkel • gebildet.

Das Cook-Torrance-Modell
Das Cook-Torrance-Beleuchtungsmodell ist ebenfalls ein lokales Beleuchtungsmo-
dell. Es basiert auf physikalischen Überlegungen im Gegensatz zu den weitge-
hend empirischen Phong-Modellen. Bei den „physikalischen“ Beleuchtungsmodel-
len trifft man Annahmen über die Oberflächenbeschaffenheit und ihr Reflexions-
vermögen [ 2 ].
Ausgehend von der beim Phong-Modell entwickelten Gleichung für die Intensi-

tät

I D k a I a C f . e / I P Œ k d cos .™ 0 / C k s cos a .®/

geht es imCook-Torrance-Modell darum, nur den letzten Term k s cos a ,derjadie

spiegelnde Reflexion beschreibt, durch eine bessere, physikalisch basierte Lösung
zu ersetzen. Die ambiente und die diffuse Reflexion sind hiervon nicht betroffen und
werden unverändert übernommen. Mit den gleich noch zu erläuternden Parametern
ist die neue Gleichung für die Intensität:

.®/

I D k a I a C f . e / I P Œ k d cos .™ 0 / C k s D G F =.. n / f v g/