Java 3D Carina Fleck Licht und Material.

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1 Java 3D Carina Fleck Licht und Material

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

3 Einordnung in Objekthierarchie

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

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

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

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

8 Reflektionstypen Ambiente Reflektion Diffuse Reflektion Glanzpunkt

9 Shading Modell Flat Shading Gouraud Shading

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

11 Licht Beispiel eines einfachen Programms:
1. Appearance createAppearance() { 2. Appearance appear = new Appearance(); 3. 4. //Material-Objekt instanziieren 5. Material material = new Material(); 6. 7. //Material-Eigenschaften der Appearance-Klasse zuweisen 8. appear.setMaterial(material); 9. 10. return appear; 11. }

12 Licht 13. BranchGroup createScene (){
14. BranchGroup scene = new BranchGroup(); 15. 16. //Normale wird bei Primitiven automatisch gesetzt 17. scene.addChild(new Sphere(0.5f, Sphere.GENERATE_NORMALS, 18. createAppearance())); 19. 20. //Ambiente Lichtquelle instanziieren 21. AmbientLight lightA = new AmbientLight(); 22. 23. //Einflußbereich des Lichts setzen 24. lightA.setInfluencingBounds(new BoundingSphere()); 25. 26. //Licht zur Szene hinzufügen 27. scene.addChild(lightA); 28. 29. return scene; }

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

14 Oberklasse Light 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

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

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

17 Gerichtetes Licht 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

18 Gerichtetes Licht 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)

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

20 Punktlicht PointLight() //Position (0,0,0), Attenuation (1,0,0)
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)

21 Spotlight 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

22 Spotlight 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)

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

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

25 Material 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

26 Material 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)

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

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

29 Schatten 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

30 Literaturverzeichnis
Java 3DTM API Tutorial