Graphics Reference
In-Depth Information
Abb. 9.63
Alle wesentlichen RayTracing-Elemente (Bedeutung der einzelnen Strahlen siehe
Text )
Bisher haben wir uns ausnahmslos mit triangularisierten Oberflächenmodellen
befasst, d. h., mit Szenen, die aus dreieckigen Facetten gebildet wurden. In einem
so einfachen Modell ist die Funktionalität von RayTracing sehr eingeschränkt. Mit
RayTracing können Grundobjekte analytisch sehr effektiv behandelt werden. So
kann z. B. eine Kugel exakt als einzelnes, selbständiges Objekt verarbeitet werden
ohne die Annäherung durch viele Facetten. Im Folgenden werden deshalb auch
Objekte wie Quader und Kugeln in die Betrachtungen einbezogen.
Das Prinzip
RayTracing arbeitet vollständig im Objektraum und projiziert auf eine virtuelle Pro-
jektionsfläche. Diese ist ein affines Abbild des Bildschirmfensters, in das hinein die
reale Darstellung erfolgen soll. Die Anzahl der „virtuellen“ Pixel ist damit vorge-
geben. Der äquidistante Pixelabstand (horizontal und vertikal) im Objektraum ist
in Grenzen einstellbar mit den geometrischen Abmessungen der Szene einerseits
und andererseits aus den Abständen der Projektionsfläche zum Beobachter bzw.
zur Szene. Diese beiden Abstände und der Beobachterstandort formen letztlich den
Blickwinkel und damit die Perspektive. Vorgelagerte Darstellungstransformationen
sind bei RayTracing an sich nicht erforderlich, gelegentlich aber doch zweckmäßig.
Im Folgenden wird der „Strahl“ als Universalbegriff missbraucht: im Berech-
nungsteil ist der Strahl einerseits ein rein geometrisches Objekt. Da das Ergebnis
von RayTracing aber ein Bild ist, transportiert der Strahl andererseits auch immer
Lichtintensität zur Ermittlung der Pixelfarbe. Was im Einzelfall gemeint ist, geht
zweifelsfrei aus dem Text hervor.
Alle wesentlichen Elemente, die bei RayTracing verwendet werden, sind in
Abb.
9.63
dargestellt; vgl. hierzu auch Abb.
9.21
. Alle vom Auge des Beobachters
ausgehenden Strahlen sind Primärstrahlen, alle reflektierten sind Sekundärstrahlen.
