Direkte Illumination entsteht, wenn eine Lichtquelle Objekte in einer Szene direkt beleuchtet. Indirekte Illumination hingegen tritt auf, wenn das von Objekten reflektierte oder transmittierte Licht andere Objekte beleuchtet. Globale Illumination ist die Technik zur Simulation der indirekten Beleuchtung. Es gibt Arten der globalen Illumination:
- Radiosity.
- Photonen Mapping.
- Caustics.
Der Radiosity-Algorithmus basiert auf Radiosity-Techniken, die in der Wärmetechnik verwendet werden und die die Erhaltung der Lichtenergie in einer geschlossenen Umgebung übernehmen. Die Radiosity einer Oberfläche ist definiert als die Energie pro Flächeninhalt, die pro Zeiteinheit übrig bleibt. In einer diskreten Umgebung sind alle Oberflächen in kleine Polygonmeshes unterteilt, die angegebene Anzahl von Malen berechnet und für jeden Node der Meshes werden Schattierungsinformationen gespeichert. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Rechenzeit proportional zur geometrischen Komplexität einer Szene ist. So kann man mit Radiosity keine schnelle Annäherung an die Lichtverhältnisse einer geometrisch komplexen Szene erstellen. Da es sich bei der Radiosity um diffuse Reflexion, nicht aber um spiegelnde Reflexion handelt, können Radiosity und Ray-Tracing zu fotorealistischen Bildern kombiniert werden.
Photonen Mapping ist ein Zwei-Pass-Rendering-Algorithmus, der sowohl diffuse als auch spiegelnde Reflexionen behandelt. Im ersten Durchgang werden Photonen aus dem Licht in die Szene geschossen. Sie werden umhergeschleudert und interagieren mit allen Oberflächen, denen Sie begegnen. Die Photonen werden in einer speziellen Datenstruktur gespeichert, die als Photonen-Map bezeichnet wird, für den späteren Gebrauch, wobei die Auflösung der Photonen-Map unabhängig von der Auflösung der Geometrie ist. Nur wenige tausend bis eine Millionen Photonen sind spärlich gespeichert und der Rest wird statistisch aus der Dichte der gespeicherten Photonen geschätzt. Nachdem alle Photonen in der Map gespeichert wurden, wird eine Schätzung der Beleuchtung an jedem Photon statistisch berechnet.
Im zweiten Durchgang wird die direkte Beleuchtung wie eine Strahlverfolgung berechnet und die indirekte Beleuchtung aus der Abfrage der gespeicherten Photonen in der Photonen Map. Kurz gesagt, Photonen-Mapping schießt Photonen aus dem Licht und verfolgt ihre Verteilung in der Szene. Es ist schnell, aber nicht so genau wie die Enderfassung.
Caustics ist ein visueller Effekt, der auftritt, wenn Licht von einer spiegelnden oder reflektierenden Oberfläche reflektiert oder durch eine refraktive Oberfläche fokussiert wird, so dass es indirekt andere Oberflächen mit fokussierten Lichtmustern beleuchtet. Photon Mapping wird für die Darstellung von Caustics verwendet.
Die endgültige Sammlung wird aus der Sicht der Lichtquelle berechnet, nicht wie beim Photonen-Mapping. Nachdem der Primärstrahl den Punkt auf einem Objekt erreicht hat, wird die Enderfassung aktiviert und schießt zusätzliche Strahlen in der Szene, die Farbinformationen um den Punkt sammeln, für den wir die Farbe berechnen. Jedes Objekt in der Szene wirkt wir eine Lichtquelle. Die Endabnahme erlaubt keine mehrfachen diffusen Lichtsprünge. Es berechnet Color Bleedings und diffuse Beiträge von der ersten Oberfläche, aber nicht von einer Sekundäroberfläche.
Wir hoffen, dass wir ihnen einen ersten kurzen Überblick über die globale Illumination verschaffen konnten. Falls Sie noch Anmerkungen oder Fragen haben sollten, hinterlassen Sie uns unten einen Kommentar.
Vielen Dank für ihren Besuch.
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