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Licht und Material Java 3D Carina Fleck. Lighting Modell Shading Modell Licht Material Farbmodell von Java 3D Einflussbereich von Licht. Schatten Literaturverzeichnis.

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Präsentation zum Thema: "Licht und Material Java 3D Carina Fleck. Lighting Modell Shading Modell Licht Material Farbmodell von Java 3D Einflussbereich von Licht. Schatten Literaturverzeichnis."—  Präsentation transkript:

1 Licht und Material Java 3D Carina Fleck

2 Lighting Modell Shading Modell Licht Material Farbmodell von Java 3D Einflussbereich von Licht. Schatten Literaturverzeichnis Gliederung

3 Einordnung in Objekthierarchie

4 Versucht die Gegebenheiten der Natur nachzubilden. Vektoren des Lighting Modell Reflektionstypen Lighting Modell

5 Normalen-Vektor (N), Lichtrichtung (L) und Benutzerblickrichtung (E) Vektoren des Lighting Modell

6 Vorteile von Gerichtetem Licht (Directional Light) Vektoren des Lighting Modell Infinite Eye Local Eye

7 Oberflächen Normale (Surface Normals) –Primitive –Geometry-Objekt –GeometryInfo-Objekt Back Face Normal Problem bei variierenden Oberflächen Vektoren des Lighting Modell

8 Reflektionstypen Ambiente Reflektion Diffuse Reflektion Glanzpunkt

9 Flat Shading Gouraud Shading Shading Modell

10 Beleuchtung einer Szene: 1. Licht auswählen –Einflußbereich der Lichtquelle festlegen (Bounds) –Zum Szenengraph hinzufügen 2. visuelle Objekte –Normale berechnen (Voder-/Rückseite) –Materialeigenschaften zuweisen Licht

11 Beispiel eines einfachen Programms: 1. Appearance createAppearance() { 2. Appearance appear = new Appearance(); //Material-Objekt instanziieren 5. Material material = new Material(); //Material-Eigenschaften der Appearance-Klasse zuweisen 8. appear.setMaterial(material); return appear; 11. } Licht

12 13. BranchGroup createScene (){ 14. BranchGroup scene = new BranchGroup(); //Normale wird bei Primitiven automatisch gesetzt 17. scene.addChild(new Sphere(0.5f, Sphere.GENERATE_NORMALS, 18. createAppearance())); //Ambiente Lichtquelle instanziieren 21. AmbientLight lightA = new AmbientLight(); //Einflußbereich des Lichts setzen 24. lightA.setInfluencingBounds(new BoundingSphere()); //Licht zur Szene hinzufügen 27. scene.addChild(lightA); return scene; } Licht

13 Abstrakte Oberklasse Light Ambientes Licht (AmbientLight) Gerichtetes Licht (DirectionalLight) Punktlichtquelle (PointLight) SpotLight Vergleich der Licht-Typen Die Licht-Klassen

14 Alle Lichtarten von abstrakten Oberklasse "Light abgeleitet. Grundsätzliche Eigenschaften von Lichtquellen sind: Der Ein/Aus Status einer Lichtquelle: void setEnable(boolean state); //Default: TRUE Die Farbe des Lichts: void setColor(Color3f color); //Default: (1,1,1) Die Einflussregion des Lichts: void setInfluencingBounds(Bounds bounds) //Default: null Oberklasse Light

15 Indirkte Beleuchtung der visuellen Objekte Keine diffuse und specular Reflektion (Fehlen der Vektoren) -> Geometrie wird nicht beachtet Keine Richtung und keine Position Ambientes Licht

16 Konstruktoren: AmbientLight() Konstruktor, der die Default-Wert für Color und den Enable-Status festlegt AmbientLight(Color3f color) AmbientLight(boolean lightOn, Color3f color) Ambientes Licht

17 Weit entfernte Lichtquelle (Sonne) konstanter Lichtrichtungsvektor(L) -> Lichtrichtung an allen Stellen der Objekte gleich. Für diffuse und specular Reflektion genutzt -> Geometrie wird beachtet Keinen Ursprung -> keine Abschwächung Gerichtetes Licht

18 Konstruktoren: DirectionalLight() // Default:Direction (0, 0, -1) DirectionalLight(Color3f color, Vector3f direction) DirectionalLight(boolean lightOn, Color3f color, Vector3f direction) Metoden: void setDirection(Vector3f direction) void setDirection(float x, float y, float z) Gerichtetes Licht

19 Strahlt in alle Richtungen (Kerze, Glühbirne) Besitzt eine Position -> Lichtrichtungsvektor (L) nicht konstant Abschwächung: diffuse und specular Reflektion -> Geometrie Bewegung ändert Schattierung Punktlicht

20 Konstruktoren: PointLight() //Position (0,0,0), Attenuation (1,0,0) PointLight(Color3f color, Point3f position, Point3f attenuation) PointLight(boolean lightOn, Color3f color, Point3f position, Point3f attenuation) Methoden: void setAttenuation(Point3f attenuation) void setAttenuation(float constant, float linear, float quadratic) void setPosition(Point3f position) void setPosition(float x, float y, float z) Punktlicht

21 Unterklasse von Punktlicht Strahlt in bestimmte Richtung (Linsen, etc.) Besitzt Position -> Abschwächung Öffnungswinkel, Konzentration, Richtung Kann auch Teil von Objekt beleuchten diffuse und specular Reflektion -> Geometrie Bewegung ändert Schattierung Spotlight

22 Konstruktoren: SpotLight() //direction (0, 0, -1), concentration 0.0, spreadAngle PI (180 degrees) SpotLight(Color3f color, Point3f position, Point3f attenuation, Vector3f direction, float spreadAngle, float concentration) SpotLight(boolean lightOn, Color3f color, Point3f position, Point3f attenuation, Vector3f direction, float spreadAngle, float concentration) Methoden: Zusätzliche Methoden zu Punktlicht void setConcentration(float concentration) void setDirection(float x, float y, float z) void setDirection(Vector3f direction) void setSpreadAngle(float spreadAngle) Spotlight

23 Ambientes Licht: keine Geometrie, keine Abschwächung Gerichtetes Licht: Geometrie, keine Abschwächung Punktlicht: Geometrie, Abschwächung SpotLight: Geometrie, Abschwächung, Öffnungswinkel... Ambientes Licht < Gerichtetes Licht < Punktlicht < Spotlight Vergleich der Lichttypen

24 Max. 8 Lichtquellen pro Objekt (OpenGL) So wenig Licht wie möglich Meist reichen 2 Lichtquellen Vorzugsweise ambient und directional Licht Licht

25 Materialeigenschaften nur, wenn Objekt beleuchtet ist. Wird über eine Referenz in der Appearance- Klasse genutzt. Attribute: Ambiente Color Diffuse Color Specular Color Emmisive color (Glow in the dark-Effekt) Shininess Material

26 Ambiente Farbe(Ambient Color): void setAmbientColor(Color3f color) void setAmbientColor(float r, float g, float b) Diffuse Farbe ( Diffuse Color) : void setDiffuseColor(Color3f color) void setDiffuseColor(float r, float g, float b) void setDiffuseColor(float r, float g, float b, float a) //alpha Spekuläre Farbe( Specular Color): void setSpecularColor(Color3f color) void setSpecularColor(float r, float g, float b) Emittierte Farbe( Emissive Color): void setEmissiveColor(Color3f color) void setEmissiveColor(float r, float g, float b) Glanz-Faktor (Shininess) : void setShininess(float shininess) Material

27 Orientiert sich nicht an Realität RGB -> additives Farbsystem Farben: ColoringAttributs von Appearance-Klasse Farben der Material-Klasse Per-vertex color der Geometry-Klasse Farbmodell in Java 3D

28 Bounds-Objekt –Dem Licht-Objekt hinzugefügt BoundingLeaf-Objekt: – dem Szenengraph hinzugefügt Scoping –Einflussbereich des Lichts nur auf Teil des Szenengraphen Einflussbereich von Licht

29 Wird nicht durch Lighting-Modell unterstützt Sehr komplex: Einfluss aller Objekte einer Szene zu beachten. Realisierung: –Schatten-Polygone colored shadow polygon Shaded shadow polygon –Schatten-Texturen Schatten

30 Java 3DTM API Tutorial hagenberg.ac.at/staff/haller/mmp5_ /08java3d_1.pdfhttp://webster.fhs- hagenberg.ac.at/staff/haller/mmp5_ /08java3d_1.pdf muenchen.de/~vrmlsem/old/1999wi/Vortraege/Farbmodelle/Farbm odelle.htmlhttp://www.mathematik.uni- muenchen.de/~vrmlsem/old/1999wi/Vortraege/Farbmodelle/Farbm odelle.html augsburg.de/lehre/ss02/MMVL/Folien/Bild&Graphik-4-IV.pdfhttp://multimedia.informatik.uni- augsburg.de/lehre/ss02/MMVL/Folien/Bild&Graphik-4-IV.pdf Seminar/Moeller/index.htmhttp://www.fh-wedel.de/~ko/Galerie/2000-WS- Seminar/Moeller/index.htm mlhttp://escience.anu.edu.au/lecture/cg/IlluminationJ3D/index.en.ht mlLiteraturverzeichnis


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