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nerhalb einer Szene. Als man 1986 anfing, komplexere Szenen mit diesem deutlich
höheren Aufwand zu berechnen, waren stundenlange Rechenzeiten der Normalfall.
Für das gleiche Beispiel benötigen heutige Rechner nur noch ca. 1=50 000 der frü-
heren Rechenzeit. Für Echtzeitanwendungen mit größere Szenerien und einem der
globalen Beleuchtungsmodelle sind Rechner mit höchster Leistungsfähigkeit erfor-
derlich, um die Vielzahl der Einzelbilder zu berechnen [ 4 , 5 ].
Bei den globalen Beleuchtungsmodellen sind eigentlich nur zwei Verfahren von
Interesse: Das Strahlungsverfahren Radiosity und das Strahlverfolgungsverfahren
RayTracing mit weiteren daraus abgeleiteten Varianten. Beide berücksichtigen
nicht nur emittierende Lichtquellen, sondern beziehen auch reflektiertes und trans-
mittiertes Licht mit ein.
Ergänzend erwähnt sei noch, dass neben diesen beiden großen Techniken, vor
allem in der Filmtechnik, Varianten des REYES -Systems (renders everything you
ever saw) zum Einsatz kommen. Er wurde in den 1980-er Jahren von der Lucas-
films Computer Graphics Research Group - heute Pixar - entwickelt und erstmals
für den Kinofilm Star Trek II „Der Zorn des Khan“ eingesetzt [„REYES (Compu-
tergrafik)“/Wiki]; [ 6 ].
9.6.5.1 Radiosity
Methode zur Visualisierung von 3D-Modellen bei Einbeziehung einer Beleuch-
tungssimulation, die insbesondere die diffuse Reflexion berücksichtigt. [Lexi]
In der Bildsynthese ist Radiosity eines der beiden gängigen Verfahren. Es basiert
auf dem Energieerhaltungssatz, denn alle Energie bzw. Strahlung, die eine Facet-
te empfängt und nicht absorbiert, muss sie wieder emittieren. Zusätzlich kann sie
selbst - als lokale Beleuchtung - auch Strahlung abgeben [ 7 , 8 ].
Das Verfahren ermittelt, wie sich die lokale Energiedichte einer Facette (engl.
Patch) auf die Nachbarfacetten verteilt; genaugenommen auf jede andere Facette
der Szene, auch auf die für den Beobachter unsichtbaren. Diese Verteilungswerte
werden Formfaktoren genannt und sind dimensionslos. Die weitere Vorgehensweise
ist ähnlich der bekannten Finite-Elemente-Methode (FEM). Genau wie dort wird
mit den Facettendaten, gleichbedeutend den Elementen in der FEM, ein lineares
Gleichungssystems (LGS) der Verteilungswerte aufgebaut. Für die von mehr oder
weniger vielen Facetten als Beleuchtung abgegebene Energie ist das LGS zu lösen.
Als Ergebnis erhält man die Energieverteilung - die Radiosity - in der Szene, die
später für jede Facettenecke gebraucht wird für die farbliche Darstellung.
Die Energieverteilung ist ganz unabhängig vom Standort des Beobachters, der
für die weitere Betrachtung keine Rolle spielt. Dieser Umstand ist besonders vorteil-
haft, wenn man einen statischen von einem dynamischen Anteil der Szene trennen
kann. So berechnet man zunächst nur einmal die Lichtverteilung in der statischen
Szene und überlagert dieses Ergebnis - gegebenenfalls mehrfach - mit unterschied-
lichen Ansichten und/oder dynamischen Elementen. Die einmal berechnete Licht-
verteilung gilt für jeden Beobachterstandort. Verändert der Beobachter diesen, dann
muss lediglich die Projektion (mit Verdeckung) neu berechnet werden. Die interne
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