Lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software.

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1 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software

2 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software ziele realistisch wirkende dreidimensionale bilder lichtquelle material

3 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software entwicklung drahtgittermodell liniendarstellung flächenfüllung mit definierten objektfarben farbverlauf (schattierungsalgorithmen) „...nun sahen kugeln wirklich wie kugeln aus, schienen objekte wirklich dreidimesional zu sein... „

4 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software beleuchtungsverfahren lokal global interaktion zwischen lichtquellen und oberflächen der körper schattenwurf und reflexion unberücksichtigt einfache, schnelle berechnung bsp: echtzeianwendungen (flugsimulatoren, virtuelle realität)

5 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software beleuchtungsverfahren lokal global realitätsnahe wiedergabe schattenwurf, tranzparenz und reflexion berücksichtigt zwei verschieden techniken: raytracing und radiosity

6 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software raytracing (strahlverfolgung) anfänge verfahren 1637 erstes virtuelles bild durch brechnung und spiegelung (rené descartes) begirff aus zweitem weltkrieg – radarverfolgung von flugzeugen heutzutage können zahllose „schicksale“ von millionen lichtstrahlen berechnet werden

7 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software raytracing (strahlverfolgung) anfänge verfahren simulation der lichtausbreitung durch verfolgen von lichtstrahlen nur photonen von interesse - umkehrung verfolgung der sehstrahlen, nicht der lichtstrahlen ausgesandter strahl wird berechnet trifft auf objekt – berechnung der pixelfarbe verschwindet in leere – hintergrundfarbe

8 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software radiosity (lichtenergiekalkül) anfänge verfahren 1940 moon und spencer berechnung einzelner flächenelemente (patches) per hand und schnitten papierschnipsel von munsell-farbtabelle aus – zu bild zusammengeklebt 1984 in computergrafik eingeführt durch mehr und mehr algorithmen

9 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software radiosity (lichtenergiekalkül) anfänge verfahren betrachtung von energieaustausch von flächenelementen lichtenergie von lichtquelle zu patches oberflächeneigenschaft bestimmt absorbtions- und reflektionsenergie reflektierende flächenelemente werden wie neue lichtquelle betrachtet so wird energiegrundmenge bis auf null reduziert

10 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity

11 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity vorteile: genaue berechnung direkter beleuchtung; schatten, spiegelnde reflexionen und transparenzeffekte speichereffizient

12 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity vorteile: genaue berechnung direkter beleuchtung; schatten, spiegelnde reflexionen und transparenzeffekte speichereffizient nachteile: rechenintensiv; die zeit, die benötigt wird um ein bild zu generieren ist stark von der anzahl der lichtquellen abhängig das bild muß für jeden blickwinkel neu berechnet werden (vom betrachter abhängig) beachtet nicht diffuse reflexion zwischen flächen

13 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity vorteile: berechnung diffuser reflexion zwischen den flächen für schnelle anzeige willkürlich gewähltem blickwinkel (vom betrachter unabhängig) schon am anfang der berechnung ist ein resultat erkennbar, das mit der zeit mehr und mehr an qualität gewinnt

14 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity vorteile: berechnung diffuser reflexion zwischen den flächen für schnelle anzeige willkürlich gewähltem blickwinkel (vom betrachter unabhängig) schon am anfang der berechnung ist ein resultat erkennbar, das mit der zeit mehr und mehr an qualität gewinnt nachteile: die 3d-daten benötigen mehr speicherplatz als das ursprüngliche modell beachtet nicht spiegelnde reflexionen oder transparenzeffekte

15 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software vergleich raytracing radiosity

16 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software softwarebeispiele lightscape cinema 4d

17 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software softwarebeispiele lightscape cinema 4d

18 lichtexprimente ls stadttechnik ws 02/03 marco bartsch marco laske lichtsimulation mit software www.photonensturm.de www.maxon.net radiosity on-line: a bibliography ian ashdown and eric haines reprinted from: computer graphics 28(4):277-279 (november) friedrich kittler: computergraphik. eine halbtechnische einführung (vortrag gehalten in basel, juni 1998) b.j. novitski (editor to a/e/c systems: the magazine of computer solutions) quellen