Hauptseminar
Computergraphik
Radiosity
Andreas Böhm
22.01.1998
Abteilung Theoretische Informatik
Universität Ulm
WS 97/98
1 Einführung
1.1 Motivation
Durch das Raytracing-Verfahren [Wh80] generierte Bilder sind beeindruckend, trotzdem wirken sie surrealistisch und steril. Beispielsweise sind keine weichen Schatten möglich. Der Grund für die Mängel ist die Vernachlässigung eines wichtigen globalen Beleuchtungsphänomens, nämlich der diffusen Lichtausbreitung.
Deshalb wurde an der Cornell-University das Radiosity-Verfahren entwickelt [Go84]. Als Grundlage dienten dabei Prinzipien der Thermodynamik, insbesondere der Wärmeübertragungstheorie. Im Grunde genommen wird das Gegenteil von Raytracing durchgeführt: der Weg des Lichtes wird von den Quellen aus verfolgt. Während beim Raytracing das Licht in Form von Geraden modelliert wird, sieht das Radiosity-Verfahren Licht als kugelförmiges Feld an.
1.2 Grundlagen des Verfahrens
Der Radiosityprozeß berechnet nun die Lichtleistungsverteilung in einem abgeschlossenen System von Flächen A1,...,An, wobei die Ai Lambert’sche Oberflächen, also perfekt diffus sind. Der Prozeß endet, wenn ein Energiegleichgewicht eingetreten ist. Es wird deutlich, daß die Szene in Flächen aufgeteilt (diskretisiert) werden muß, falls sie nicht schon in dieser Form vorliegt. Diesen Vorgang nennt man Meshing.
Die Radiosity Bi ist die Leistung pro Fläche (Leistungsdichte), welche Ai aufgrund von Eigenemission Ei (im Falle einer Lichtquelle) und reflektierter Leistung, die von anderen Flächen Aj stammt, abstrahlt:
