Ja, guten Tag zusammen. Bevor wir uns mit dem
heutigen Thema weiter beschäftigen, mit dem Fotorealismus,
möchte ich noch etwas ankündigen für das kommende Ja,
Sie haben ja alle vor am Ende dieses Semesters zu diesem Modul eine Prüfung zu machen.
Und dazu müssen wir Ihnen entsprechend Prüfungstermine anbieten.
Und ich möchte Ihnen gerne die Termine verraten,
zu denen ich am Ende dieses Semesters für Prüfungen zur
Verfügung stehe
Musik Musik Musik . So, das wären dann die Termine.
Im Februar, am 19.20. und 21. jeweils fünf Prüfungen.
Vormittags 2 und nachmittags 3. Und das Gleiche nochmal im März
am 19.20. und 21. auch 5 Prüfungen.
Und bei mir gibt es nur Einzelprüfungen, ich mache keine Gruppenprüfungen.
Diese Prüfungstermine gebe ich auch an das Studienbüro weiter.
Dann können Sie sich also von jetzt an,
das heißt nachher,
nach der Vorlesung werde ich das an das Studienbüro geben und
dann werden da irgendwann die Anmeldungen zu den Prüfungen möglich sein,
dann können sie sich also ihren Termin da aussuchen und zu ihrer Prüfung anmelden.
So, das zum Organisatorischen. Nun möchte ich noch einmal auf,
ja, es ist auch, dass es jetzt für Leonie auch Prüfungstermine gibt.
Bestimmt. Also. Ja, natürlich. Also es zählt auch trotzdem,
wenn ich jetzt, man muss sich beide überlegen.
So. Also Prüfungen, diese Jetzt weiß ich nicht,
ob ich sie falsch oder richtig verstanden habe.
Zu diesen Prüfungen prüfe ich über die gesamte Vorlesung dieses Semesters.
Das heißt also, auch über den Stoff von Leonie Gräfler
Fischer und mein eigenes Stoff. Und die Prüfungstermine,
die Leonie Gräfler Fischer noch zur Ververlügung stellen wird,
werden dann auch Prüfungstermine sein,
zu denen sie dann jeweils zum gesamten Stoff des Semesters Prüfungen abnehmen wird.
Also wir prüfen jeweils immer über alles.
Noch Fragen zu den Prüfungen
Okay, dann kehren wir zurück zu unserer Vorlesung.
Wir waren in der vergangenen Woche eingestiegen in das Kapitel Fotorealismus. Fotorealismus ist also in der Computergrafik,
die das Gebiet, in dem man sich damit beschäftigt,
Bilder zu generieren von modellierten Objekten und Szenen,
die so aussehen,
als hätten diese Objekte in der Realität existiert und seien dort
mit einer präzisen Kamera fotografiert worden und man betrachte dann die Fotografie einer solchen Real existierenden Szene.
Wir haben ja gehört, gesehen,
wie man und in den Übungen natürlich auch schon praktiziert,
wie man Objekte und Szenen modellieren kann.
Das heißt also, mathematische Modelle von solchen Objekten und Szenen
herstellen kann
Dann ist es natürlich in einem nächsten Schritt interessant,
zu sehen, wie man von diesen Modellen,
die man da angefertigt hat,
dann wiederum Bilder generieren kann, die so aussehen,
als seien es Fotografien von real existierenden Szenen und nicht von mathematischen Modellen.
Und dieser Fotorealismus, der sollte möglichst weit
die Gegebenheiten der natürlichen Umgebung wiederspiegeln können.
Da haben wir den Begriff schon drin,
In der Natur und vor allen Dingen,
in der auch technisch geprägten Umwelt um uns herum,
gibt es sehr viele Effekte, Lichteffekte, die recht komplex sind.
Zum Beispiel spiegelnde Effekte, besonders aber Effekte,
bei denen Spiegelungen in Spiegelungen auftreten und so weiter.
Ein schönes Beispiel, hatte ich innen hier in der vergangenen
Woche mit dieser Skulptur von Annes Capur aus Indien gezeigt,
dass im Google Heimmuseum in Bill Bau oder vor
dem Guckenheimmuseum in Bill Bau
Und den schönen Titel Tor Tree and DI trägt.
Und das besteht also aus schönen, präzise, spiegelnden,
großen Stahlgoogeln. Wir sind also teilweise wirklich gewaltig groß,
die so aufeinander, ineinander gefügt sind aufeinander und nebeneinander gestapelt sind,
zu einem relativ hohen Baum von Kugeln,
wie man hier sieht, in seine Umgebung eingebettet.
Und dieses ist also ein Ausschnitt davon, so unten die Basis.
Und da kann man sehr schön sehen,
wie sich in jeder einzelnen Google die Umgebung spiegelt.
Und das ist also nicht nur die Umgebung die man direkt sieht,
sondern auch die Umgebung, die man indirekt sieht,
weil man nämlich in den Kugeln auch die gespiegelten Nachbarkugeln sehen kann,
in denen sich wiederum deren Umgebung spiegelt und so weiter.
Und darin können wir also sehr schön erkennen, dass spiegelnde Effekte rekursive Effekte sind.
Und das ist für uns als Informatikerinnen und Informatiker natürlich etwas besonders Reizvolles.
So, und zur Spiegelung kommt dann natürlich noch einiges mehr hinzu.
Da kommt auch die Lichtbrechung dazu, wenn wir also Objekte haben,
die durch lichtdurchlässig sind, durchsichtig sind, muss man präziser sagen,
nicht nur Licht durchlässig sind, sondern durchsichtig sind,
dann können wir ja durch diese Objekte hindurch schauen.
Und wir können dann wahrnehmen,
wie sich an den Grenzflächen zwischen den Objekten und den Nachbarobjekten oder der umgebenden Luft,
die das Licht bricht und damit also andere Wege einschlägt,
als die schnurgeraden Wege zwischen Objekt und wahrnehmendem Auge bzw. dann noch Präziser gesagt,
der Netzhaut in unserem Auge.
Und alle unter uns, die also Brillenträger sind,
machen sich genau diesen Effekt zunutze,
dass das Licht also auf dem Weg aus der uns umgebenden Szene in unserer Netzhaut,
in der Brille gleich zweimal gebrochen wird und damit dann so eingestellt wird,
so fokussiert wird, dass es auf unserer Netzhaut dann klar und scharf ankommt.
So, dann hatten wir gesehen, dass Raytracing. Diese Technik,
die allbekannt ist und als eine der modernen Techniken in der Computergrafik gilt,
die etwa so vor 30 Jahren ungefähr eingeführt worden ist,
sind die Computergrafik also noch gar nicht vor so furchtbar langer Zeit.
Das ist so furchtbar neu gar nicht ist, dass sich andere Menschen
schon mit dem Prinzip des Raytracing vor einigen Jahrhunderten beschäftigt haben.
Also zum Beispiel, Herr Albrecht Dürer,
ein großer Grafiker der Veneissance,
der irgendwo so an der Grenze zwischen dem 15. und
Jahrhundert gelebt hat und der ein Buch oder ein Artikel geschrieben hat,
über die Unterweisung der Messung, mit dem Richtscheid und dem Zirkel.
Und dieses, in diesem Buch hat er diese schöne Illustration untergebracht.
Das hat er, ich sehe das gerade, 1525 veröffentlicht.
Wir sehen also, das ist inzwischen schon fast 500 Jahre her.
Und darin hat er, wie wir hier sehr schön sehen können,
das Prinzip des Raytracing der Strahlverfolgung sehr schön wiedergegeben.
Wir haben also hier praktisch einen Seestrahl, der von der Bild Ebene aus,
dieses hier repräsentiert die Bildebene von der Bildebene aus,
in die Szene verfolgt wird und dann aufmarkante Punkte in der Szene gelenkt wird.
Und dann wird festgestellt, an welcher Stelle durchstößt dieser Seestrahl
die Bildebene. Und dieser schöne Doppelprozessor, Rechner,
der das hier dann darstellt, der teilt sich die Arbeit,
dieser Prozessor, der merkt sich immer den Punkt,
an dem der Seestrahl die Bildebene durchstößt.
Und dieser Prozessor, der definiert den Ausgangspunkt des Seestrahles aus der Szene.
Und wenn man sich diesen Punkt hier gemerkt hat,
die Hand ganz ruhig dahin hält,
dann nimmt man den Seestrahl da weg,
weil er ja irgendwie physisch hier im Wege ist,
klappt die eigentliche Bildebene davor und markiert den Punkt dann auf der Bildebene.
Und damit erhält man also einen sehr schönen,
eine sehr schöne perspektivische Abbildung des Gegenstandes in der Szene.
Das hat also Albrecht Dürer schon sehr gut beschrieben und
ein Zeitgenosse von Albrecht Dürer, auch allgemein bekannt, Leonardo
Da Vinci, der in Ober Italien gelebt hat,
Florenz Mailand, hat im Prinzip Die Mathematik hinter der Perspektivischen
Darstellung auch schon sehr präzise beschrieben und hat also das,
was Albrecht Dürer hier auch grafisch dargestellt hat,
auch sehr schön noch einmal formal wiedergegeben.
Wie sieht das dann? Und dann sieht man,
wie dann in der Zeit danach diese Techniken,
die von Leonardo Da Vinci und von Albrecht Dürer beschrieben worden sind,
in der Praxis auch eingesetzt wurden.
Wir haben also hier eine schöne Konstellation,
die damals verwendet wurde
Diese spezielle ist Anordnung, ist dem Museum de Leophitzi in
Florenz zu sehen. Dieser schöne Orbelisk kennzeichnet mit seiner Spitze
den Augpunkt, von dem aus die Szene betrachtet wird.
Hier haben wir die Bildebene, sorgfältig gerastet,
sodass wir also in jedem einzelnen Rasterfeld vom Outpunkt aus einen
bestimmten Ausschnitt unserer Szene betrachten können.
Und hier ist also exemplarisch eine einfache Szene aufgebaut,
diese Büste
Die dann abgezeichnet wird und man kann dann vom Hauptpunkt ein Raster fällt nach dem anderen abarbeiten,
da reinsehen, sehen,
welcher markante Punkt in der Szene liegt an welcher Stelle,
in welchem Raster fällt und das dann auf diesen Papierbogen,
den man vor sich gelegt hat,
der dann also praktisch eine Kopie der Bildebene darstellt,
auf diesem Papierbogen markieren und hat dann eben auch so wie Albrecht Dürer das in seinem Holzschnitt dargestellt wird,
eine perspektivische Darstellung des Gegenstandes,
auch das eben wieder typische Strahlverfolgung der Seestrahl wird vom definierten und festgehaltenen Augspunkt aus in die Szene durch eine Bildebene hindurch geschickt und man registriert den Punkt,
an dem dieser Seestrahl auf ein Objekt in der Szene fällt und markiert ihn dann auf der Bildebene.
So, genau das wird eben auch in der Computergrafik
ganz genauso durchgeführt. Der wesentliche Unterschied ist eben,
dass die Prozessoren heute elektronisch sind und nicht
durch zwei Menschen realisiert werden müssen
Und dass die Auflösung unserer Bildebene deutlich größer geworden ist,
dass die, die wir bei Albrecht Dürer und dem Equipment
da im Museum beziehungsweise in dem Schlosspark,
das sie da gesehen haben, vorgefunden haben.
Die Auflösung unserer Bildebene entspricht der Auflösung zum Beispiel eines Bildschirmes,
wenn wir ein Bild direkt gerne währen wollen,
sodass wir das Bildschirm füllend erzeugen wollen, darstellen wollen.
Und dann haben wir eben eine Auflösung von,
in der Regel heute 1280 mal 1024 oder auch noch mehr,
je nach Auflösung des Bildschirmes, den wir verwenden wollen.
Und der Vorgang ist also ganz genauso im Prinzip,
wie er schon vor 500 Jahren beschrieben worden ist,
von einem Augpunkt aus schicken wir nacheinander durch,
jedes unserer Bildschirmpixel,
einen Seestrahl in die Szene,
prüfen,
berechnen die Schnittpunkte dieses Seestrahles mit Oberflächenelementen
uns zugewandten Oberflächenelementen der Objekte
in der Szene
Finden daraus dann den Oberflächenpunkt, der uns oder dem Orgpunkt am nächsten liegt.
Und prüfen dann, ob es an diesem Punkt eine Beleuchtung durch eine Lichtquelle gibt.
Wobei ich hier der Einfachheit halber auch wieder nur eine Lichtquelle eingezeichnet habe.
Wir hatten aber gesehen, genau wie bei den einfachen Tradern,
ist es auch beim Raytracing so,
dass wir im Prinzip beliebig viele Lichtquellen in einer Szene anordnen können.
So, wir prüfen also für jede Lichtquelle, ob diese Lichtquelle
diesen Punkt Auf der Oberfläche beleuchtet. Und wenn sie das tut,
dann berechnen wir für diese Lichtquelle die Intensität des Lichtes,
die dann von diesem Punkt aufgrund der Beleuchtung von der Lichtquelle
in Richtung unseres Auchpunktes abgestrahlt wird und damit den Punkt auf dem Bildschirm, unser Bildschirmpixel, strahlen lässt.
So, damit haben wir noch nicht allzu viel mehr gemacht,
als bei den einfachen Shadern, die wir kennengelernt haben,
der wesentliche nächste Schritt beim Raytracing ist der,
dass wir dann an diesem Oberflächenpunkt Prüfen,
ob unser Objekt, das wir da vor uns haben,
ein spiegelndes Objekt ist, wenn es ein spiegelndes Objekt ist,
dann berechnen wir den reflektierten Strahl nach den einfachen Gesetzen der physikalischen Optik.
Ein Fall zwingelt gleich Auswahl, Zwinkel.
Und schicken diesen reflektierten Strahl in die Szene und machen mit dem
wieder ganz genau dasselbe wie mit dem ersten Strahl.
Das heißt, wir suchen den Oberflächenpunkt in unserer Szene,
an dem dieser reflektierte Strahl auf ein Objekt stößt
Und dann ermitteln wir für diesen Punkt wieder die Beleuchtungssituation und daraus die Lichtintensität,
die von diesem Punkt zum vorherigen Punkt reflektiert wird.
Dann kann es auch sein,
dass unser Objekt nicht nur spiegelnd ist,
sondern auch noch durchscheinend wie eine Glaskugel,
die wir ja in der Weihnachtszeit auch häufig so um uns haben und sehen.
Wenn unser Objekt durchsichtig ist, dann wird unser Seestrahl,
der hier auf die Oberfläche des Objektes
trifft,
gebrochen in das Objekt hinein
Und auf der Rückseite wiedergebrochen auf dem Weg aus dem Objekt heraus.
Und wir verfolgen zunächst einmal den Strahl in das Objekt hinein,
bis wir diese Rückseite finden und ermitteln für diesen Punkt die Lichtintensität,
die dann zurückgeliefert wird an den Punkt.
Und auf diese Weise können wir jeden Seestrahl beliebig lange verfolgen,
solange er auf spiegelnde Oberflächen trifft beziehungsweise auf Objekte trifft,
die durchsichtig sind und an deren Oberfläche eher gebrochen wird.
Und wir können uns also vorstellen,
im Extremfall haben wir so etwas wie ein Spiegelkabinett,
also irgendwie so eine Art Labyrinth, bei dem sämtliche Wände verspiegelt sind,
bei dem es darüber hinaus Türen gibt, Glastüren gibt,
die verspiegelt sind oder einfach nur aus Glasflächen bestehen.
Und wenn wir uns vorstellen,
wir schauen in ein solches Spiegelkabinett hinein, Denken wir uns,
wir bohren ein ganz, ganz kleines Loch in eine Wand,
dieses Spiegelkabinetts und schauen durch dieses Loch in der Spiegelkabinett hinein.
Und verfolgen diesen Seestrahl. Wie lange ist der unterwegs?
Das soll vielleicht wiederum denken werden. Das ist das
kleine Loch wieder raus. Bis er zufällig durch das
kleine Loch
wieder rauskommt
Nehmen wir an, wir hätten das Loch ganz,
ganz winzig klein gemacht, sodass also der Zufall ihn da mit sehr,
sehr hoher Wahrscheinlichkeit nie mehr hinlenkt. Ja, genau,
wenn wir realistisch sind und das Ganze da unser Modell so beschreiben,
dass es der Natur einigermaßen folgt, dann wird er Energie verlieren.
Und das heißt also, irgendwann liefert er garantiert keine wahrnehmbare Information mehr.
Wie wäre es in der Praxis? Das kann ja auch
relativ lange dauern, wenn wir also uns vorstellen,
wir hätten einen sehr kräftigen Seestrahl,
mit dem
wir da reinschauen
Und unsere Oberflächen wären ideal spiegelnd und das Material der Türen,
die also der Glastüren durch die,
der Seestrahl auch hindurch geht, wäre also ideal durchlässig,
sodass wir also eine Brechung hätten und kaum Verlust an den jeweiligen Oberflächen.
Dann könnt ihr auch noch ziemlich lange unterwegs sein.
Was bedeutet das für uns als Informatikerinnen und Informatiker,
die ein Rekursionsproblem lösen sollen?
Wir müssen die Verbruchterien,
da rechnen wir uns tot
Genau. Ja, wir würden also garantiert irgendwie unser Rechensystem,
mit dem wir das bearbeiten wollen, überstrapazieren.
Denn irgendwie terminiert das ja gar nicht in einigermaßen vertretbarer Zeit.
Und darum müssen wir also sagen,
wir müssen selber ein Abbruchkriterium definieren und sagen,
zu dem und dem, ja,
nach so und so vielen Schritten oder wie auch immer,
soll Fluss sein.
Was könnten
sinnvolle Abbruchkriterien sein
Ja, das wäre eine Möglichkeit, zu sagen,
wie viele? Dass man halt irgendwie Proreflektion, dass der
Strahlung wie eine Energie verliert und da einen gewissen Wert.
Ja, das ist das Bilder. Entsternung von der Kamera
oder sowas, finde ich möglich. Ja,
das ist also auch ein Kriterium, die Lauflänge des Strahls.
Denn wir kennen ja aus der physikalischen Optik eben das Gesetz,
das die Lichtintensität mit dem Quadrateentfernung abnimmt.
Das ist ja das, was wir vorhin auch schon
angesprochen haben
Gesprochen haben, dass irgendwo die Energie sich oder Energie verloren geht und
nach einer gewissen Lauflänge des Strahles dann praktisch keine nennenswerte Energie mehr ankommt.
Also das ist ein wesentliches Kriterium, das wir da rein modellieren könnten.
Sie hatten noch... Strahlinger, das ist ja das Gleiche.
Ja, genau, das wäre im Prinzip das Gleiche.
Mich hatte noch eine Idee, oder war das mit Babel Kopf gekommen?
Was ist denn? Gibt es einen Unterschied zwischen den Leuten
und demnächst tragen wir weiter. Und der Hintergrundgrafik,
also die sasphärischen Kugeln, die alles umfasst, Das ist der Pockey.
Bei Poffey ist es so, ja.
Beim Modell im Grundprinzip ist es nicht so.
Da gibt es also einen Hintergrund und dieser Hintergrund ist nicht spiegelnd.
Und der Hintergrund liefert uns nur eine Farbe. Das heißt also,
wenn ein Licht oder ein Seestrahl irgendwo auf seinem ganzen Wege
kein Objekt mehr trifft, sondern einfach im Hintergrund verschwindet,
dann übernehmen wir für ihn die Hintergrundfarbe,
die wir definiert haben.
Kann man
das als Abprofizierer nehmen
Sieht, es kommt nichts mehr auf den Weg, dass man dann anbricht.
Ja, das auf jeden Fall. Dass man da so sagen kann,
ich habe sämtliche Objekte meiner Szene durchgesucht für einen Strahl,
also die Schnittpunkte mit sämtlichen Objekten ermittelt und festgestellt,
ich habe keinen gefunden und dann erhält dieser strahlende Hintergrundfarbe und
liefert die zurück und kann die dann zusätzlich eben in dem Pixel darstellen.
Zurückliefernd bedeutet, wir akkumulieren ja, die Farbintensitäten von sämtlichen Oberflächenpunkten,
die unser liebe ich, oft reflektierter Seestrahl einsammelt.
Wenn wir also hier eine, sagen wir mal,
eine rote Weihnachtsgoogle, Weihnachtsbaumkugel hätten, die sehr schön reflektiert,
dann würden wir hier ja an dieser Stelle ein rotes Licht ermitteln.
Es sei denn, wir haben hier eine anders gefärbte Lampe,
die auf diesen Punkt leuchtet. Und zwar genau unter
dem Winkel, unter dem es dahin wieder reflektiert wird.
Ja, dann hätten wir ein Highlight,
das direkt das Licht der Lampe widerspiegelt.
Ansonsten wird einfach dieser Punkt von der Beleuchtung der Szene erhält
Und wir erhalten hierfür als Lichtintensität die Farbe unserer Oberfläche in diesem Punkt und liefern die hierhin zurück.
Wenn jetzt aber, wie bei unserer Christbaumkugel,
der Lichtstrahl auch wieder oder der Seestrahl wieder reflektiert,
wird weiter in die Szene hinein,
dann kann es ja sein, dass wir hier,
sagen wir, auf eine blaue Christbaumkugel treffen.
Und dann liefert die eben einen blauen Farbwert zurück.
Der wird zu dem roten Farbwert hier addiert und wir erhalten
hier so eine Mischung aus Rot und Blau.
Und auf die Weise akkumulieren dann unsere See strahlen,
die rekursiv in die Szene weiterverfolgt werden, die Farben,
Licht und Farbintensitäten von allen Oberflächenpunkten, an denen sie reflektiert worden sind.
So, aber irgendwann muss Schluss sein und irgendwann werden wir
dann eben zum Beispiel nach einer gewissen Lauflänge unseres Seestrahles auf einen Oberflächenpunkt treffen,
von dem dann hier praktisch nichts mehr wesentlich bemerkt wird.
Das heißt also, da ist es vollkommen egal,
ob wir den Intensitätswert noch ermitteln und dahin zurückliefern.
Das heißt, zu den anderen noch dazu addieren oder nicht.
Die Wirkung, die optische Wirkung letztendlich auf dem Bildschirm wird sich dadurch nicht wesentlich verändern.
Und das wäre ein Kriterium zu sagen, so hier ist Schluss,
hier machen wir an der Stelle, endet unsere Rekursion.
Das ist der zweite, das zweite Kriterium. Das erste Kriterium,
wie Sie schon sagten, ist der Seestrahl,
verschwindet irgendwo im Hintergrund,
dann nehmen wir nur noch den Hintergrund,
Farbe auf für den Seestrahl und addieren die dazu und wissen,
dass wir danach auch nicht mehr
weiterverfolgen müssen
Ich vermute, dass die Zeit unterwegs ist.
Ich meine, jetzt habe ich geguckt, dass solche Glas
das Licht da langsamer machen, als in der Welt.
Das heißt ja, die Strecke, die das Licht und Gas gibt,
der da gleichzeitig mit dem Grund liegt, ist natürlich geringer.
Ja, man könnte die Materie wichten. Man könnte also sagen,
man wichtet die Lauflänge des Seestrahles noch in irgendeiner Form mit
dem Material, den es, den dieser Seestrahl durchdringt.
Und wichtet also, sagen wir, so etwas wie Glas höher als Luft.
Und wenn er auch noch durch ein Vakuum laufen würde,
dann könnte man das noch geringer wichtigen,
weil er da noch schneller durchgeht
Das wären durchaus Möglichkeiten, um die Realität dieses Modelles noch weiter zu erhöhen.
Nur in der Praxis stellte sich dann heraus, so furchtbar,
detailliert und präzise den physikalischen Gesetzen der Optik entsprechend,
muss das Modell gar nicht sein, um anständige Bilder zu liefern.
Und da hat man festgestellt, naja, also bei ganz normalen Szenen,
da reicht es, wenn man zum Beispiel nach acht Schritten abbricht.
Und danach die Rekursion gar nicht mehr weiterführt. Denn danach,
wenn wir nochmal auf dieses Beispiel hier zurückkommen,
Danach wird der Beitrag, der da drin geliefert wird,
so nach und nach so gering,
dass wir ihn optisch gar nicht mehr wahrnehmen können.
Und wenn wir uns jetzt auch noch die Diskritisierung in der
gepixelten Oberfläche unseres Bildfirmes vorstellen, dann verschwinden Informationen,
optische Informationen, die darüber hinaus noch gesammelt werden,
in der Regel irgendwo zwischen den Pixeln.
Das heißt also, wenn wir hier genau reinsehen,
dann sehen wir in dieser Kugel,
die eine Reflexion dieser Kugel in der Kugel ist,
Auch noch Reflexionen von anderen Kugeln.
Aber wenn wir da wieder reinsehen, dann merken wir schon
nach wenigen Schritten, jetzt hat es keinen Sinn mehr,
noch weiter genauer dahin zu starren.
Das Bild wird dadurch nicht schöner. Nicht aussagekräftiger. Und
darum hört man also schon nach relativ wenigen Schritten auf und sagt,
das reicht. Damit hat man eine genügend hohe Genauigkeit erreicht.
So, das also zum Prinzip des Raytracing.
Die Lichtintensität wird ausgewertet, das hatte ich
schon gesagt
Oder ermittelt, so wie wir das in den lokalen Beleuchtungsmodellen
schon kennengelernt haben. Da hat Turnal Whitted, 1980,
also vor noch gar nicht als allzu langer Zeit,
seinen Standard-Reflexionsopperator formuliert, der vom Prinzip her unser lokales Beleuchtungsmodell enthält,
auch das Ambiente Licht mit berücksichtigt,
In dem lokalen Beleuchtungsmodell eine beliebige Anzahl von Lichtquellen mit berücksichtigt.
Aber das können wir im lokalen Beleuchtungsmodell ganz genauso machen.
In dieser Formel ist also IA, die Intensität des Ambientenlichtes.
ILJ, die Intensität der Lichtquelle LJ.
Das geht also über alle Lichtquellen. LS ist die Anzahl
der Lichtquellen
Und hier haben wir den Cosinus des Winkels,
der Zwischen der Flächen damalen und dem Richtungsvektor zwischen dem Oberflächenpunkt und der Lichtquelle eingeschlossen ist.
In diesem Fall formuliert, als Kalaprodukt zwischen diesen beiden Vektoren.
So, bis dahin ist es also unser lokales Beleuchtungsmodell,
wie wir es schon kennengelernt haben.
Dazu kommen jetzt noch die beiden Therme,
die die Spiegelung berücksichtigen und die Transmission,
die Lichtbrechung für das Licht,
das durch Objekte hindurch
Läuft. So, und hier haben wir dann eben
unsere beiden rekursiven Therme in der ganzen Gleichung.
Denn hierfür setzen wir die ganze Gleichung wieder ein für den
Seestrahl, der praktisch als reflektierter Strahl abgeht.
Und hier nochmal die ganze Gleichung für den Seestrahl,
der als transmittierter Strahl durch das Objekt hindurchgeht. So,
wenn wir mit diesem Standardreflexionsapparator von Donald Witted Eine Szene darstellen,
dann können wir, ich habe hier mal eine ganz einfache Szene modelliert,
ein solches Bild erzeugen, wie wir es hier haben.
Hier habe ich also einen schönen roten Tores genommen,
praktisch in die Mitte dieses Tores mit gleichem Mittelpunkt eine spiegelnde Kugel gelegt.
Und dann habe ich da noch mit herumkreisen lassen,
diesen kleinen Konus, den gelben Würfel.
Und hierhin habe ich ein Prisma gelegt.
Ein schönes,
gläsernes Prisma
So, lässt sich die Form des Priestmas einigermaßen rekonstruieren, sehen, wahrnehmen?
Das ist also praktisch wie so eine Axt, deren Schneide hier liegt.
Ja, und das breitere Ende liegt da hinten.
Und hier oben haben wir also das schmale Dreieck,
hier unten das andere schmale Dreieck für die Unterfläche.
Und hier ist die große gläserne Seitenfläche und analog eine auf
der Rückseite. Ja, das ist also das Prisma,
das sich da reingelegt habe. Und wir sehen,
das wird sehr schön modelliert, die Lichtbrechung durch das Prisma.
Das heißt, an der Oberfläche des Prismas sehen wir
den verdeckten Teil unseres Tores nach hierhin verschoben.
Aufgrund der Lichtbrechung, dann sehen wir hier Spiegelbilder unseres Konus,
unseres blauen Konus, unseres Würfels auf der spiegelnden Oberfläche unserer Kugel.
Und wir sehen hier noch ein Spiegelbild unseres Tores,
der sich um die Kugel herumschlingt.
Weiterhin sehen wir auf unserer mattspiegelnden Untergrundfläche dieser hellblauen Untergrundfläche,
hier Spiegelbilder von Torus und Google.
Und wir sehen da unten die Schatten der einzelnen Objekte.
Das ist also ein typisches Rate-Tracing-Ergebnis für eine solche Szene,
in der wir spiegelnde und durchsichtige Gegenstände untergebracht haben.
Wenn wir uns das Ganze jetzt noch einmal ansehen und diesen Term mal rauslassen,
Das Ambiente Licht, das Turna Witted auch mit einmodelliert hat,
dann sieht das Ganze so aus.
Und wir sehen, das ganze Bild ist jetzt ein wenig dunkler,
weil die Intensität, die Grundaufhellung durch die Intensität des Ambientenlichtes
weggefallen ist
Und es wirkt unrealistischer einfach dadurch, dass wir richtig
schwarze Schlagschatten haben. Das heißt also, unsere Objekte,
unsere Lichtquelle ist irgendwo da oben angebracht und dadurch werfen
unsere Objekte richtig tief schwarze Schatten auf den Untergrund.
Und in diesen Schattenbereichen, da sieht man nichts mehr.
Und das ist unrealistisch und darum benutzt man eben das Ambientelicht,
um die Bereiche auch aufzuhellen
Und mit dem Ambientenlicht, da kann man dann so ein
bisschen spielen und sehen, wie viel möchte man es aufhellen.
Will man es so stark aufhellen, wie ich das
hier gemacht habe? Hier habe ich es extrem gemacht,
einfach um den Unterschied zu zeigen zwischen diesen beiden Darstellungen.
Üblicherweise würde ich ein Bild nicht so stark aufhellen,
sondern irgendwo schwächer irgendwo dazwischen,
zwischen diesen beiden Werten,
sodass also hier der Hintergrund nicht ganz so hell wird und
dadurch auch noch mehr Konturen in den sichtbaren Oberflächenteilen durchscheinen,
als das hier der Fall ist durch die starke Aufhellung
Aber man kann also auf diese Weise sehr schön sehen, was das Resultat eines Raid-Tracing-Bildes ist.
Ein ganz wichtiges Resultat ist, dass es sehr scharfe Schattenkanten produziert. Das heißt,
wir haben also bei Bildern fotorealistischen Bildern, in Anführungsstrichen,
fotorealistischen Bildern, die wir mit dem Raid-Tracing-Verfahren erzeugen,
zum Beispiel den Defekt sehr harte Schattenkanten zu generieren,
dann haben wir den Effekt,
dass wir keinen Einfluss auf den Helligkeitsverlauf auf den Oberflächen haben.
Das heißt, ein Oberflächenpunkt ist entweder beleuchtet von einer Lichtquelle oder nicht beleuchtet.
Und wenn er nicht beleuchtet ist, dann werden alle Oberflächenpunkte,
die nicht beleuchtet sind, mit der gleichen Grundhelligkeit aufgehält.
Also hier sehen wir, da ist die Grundhelligkeit weg,
da wirkt nur noch das Licht der Lichtquellen,
wenn wir Grundhelligkeit dazu nehmen durch den Ambientenfaktor,
dann wird es irgendwie gleichmäßig aufgehält und das wirkt
irgendwo synthetisch und unnatürlich
Das ist also ein Nachteil beim Raytracing.
Auf der anderen Seite ist es natürlich sehr schön beim Raytracing.
Und ich finde, das kann man also,
wenn man die Grundhelligkeit rausnimmt, noch schöner erkennen, der Prisma-Effekt.
Das heißt, die Lichtbrechung. Und der Effekt der Spiegelung
in den Oberflächen des Objektes, der mit anderen Verfahren,
mit den lokalen Beleuchtungsmodellen natürlich nicht zu erreichen ist.
So, das war ein Verfahren
Dass man entwickelt hat, wie sie gesehen haben,
bereits 1980 hat Turna Witted seinen Operator entwickelt und veröffentlicht.
Ein zweites Verfahren, das die Nachteile, die wir gerade beim Raytracing gesehen haben,
versucht aus der Welt zu schaffen, ist das Raydiosity-Verfahren,
ein Verfahren, das also auf der Strahlungsberechnung beruht.
Das ist ein Verfahren, das stammt aus der Wärmetechnik.
Das haben also Ingenieure vor schon sehr relativ langer Zeit entwickelt,
als sie mal versucht haben zu modellieren,
wie sich die Wärme in einem Raum ausbreitet und verteilt, die von Heizkörpern ausgeht.
Da hat man also praktisch einen geschlossenen Raum mit einer Energiequelle oder mit Energiequellen,
wenn wir mehrere Heizkörper haben und wir wollen wissen,
wie verteilt sich jetzt eigentlich die Wärme,
die von den Heizkörpern ausgeht, über den Raum.
An welcher Stelle sitzt man am besten,
um sich einigermaßen wohlzufühlen und an welcher Stelle ist es vielleicht immer noch
ein bisschen kalt und an welcher anderen Stelle wird es mir zu warm,
wenn ich da sitze.
Das sind also die Gedanken, die sich die Ingenieure schon
vor undenklich langen Zeiten. Ich weiß gar nicht mehr,
wann das war, gemacht haben. Aber dieses Verfahren,
das hat man dann praktisch so irgendwann in den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts,
von Seiten der Computergrafiker entdeckt und hat gesagt,
das können wir im Prinzip auch gebrauchen,
um die Lichtausbreitung in einem Raum zu modellieren.
Und dieses Verfahren der Radiosity, der Strahlungsberechnung,
basiert also auf dem Grundsatz der Energieerhaltung in einem abgeschlossenen Raum.
1984 ist es in die Computergrafik eingegangen. Also wir sehen,
dass es gar nicht voll war lange nach Turna Whitteds,
Rate-Tracing-Operator passiert. Und wir modellieren hiermit mit dem Ready-Acity-Verfahren
den Energieaustausch zwischen den einzelnen Oberflächensegmenten in einer Szene.
Und was bei dem Radiosity-Verfahren noch interessant ist,
ist die Tatsache,
dass im Prinzip jedes Flächenelement in einer Szene
jedes Oberflächenelement selbst als Lichtquelle dienen kann
Und damit haben wir also einen wesentlichen Unterschied zum Rate-Tracing-Verfahren.
Da haben wir punktförmige Lichtquellen definiert,
die man in der Szene selbst gar nicht sehen kann.
Die sind also irgendwo so ein kleines bisschen außerhalb der Szene
und beleuchten die Szene, ausgehend von einem einzelnen,
strahlenden Punkt wird die Szene erhält.
Beim Radiosity-Verfahren kann praktisch jede einzelne Oberfläche in einer Szene
selber eine Lichtquelle sein, eine flächige Lichtquelle sein und Lichtenergie
in die Szene abstrahlen
Und diese abgestrahlte Energie von einem Oberflächenelement, die können wir
nach der Energiegleichung berechnen, die hier dargestellt ist.
BJ ist gleich EJ plus Rojot mal HJ.
BJ ist also die von einem Oberflächenpunkt ausgehende Energie,
EJ ist die emittierte Energie, der feine Unterschied ist der,
BJ ist die gesamte Energie, die von dem Oberflächenpunkt ausgeht.
Und in Richtung eines anderen Oberflächensegmentes oder in Richtung eines Betrachters abgestrahlt wird.
Wohingegen EJ die emittierte Energie ist. Das heißt also,
die von dem Objekt an dieser Stelle generierte,
zusätzlich generierte Energie einer Lichtquelle.
Das heißt also, EJ wäre immer dann gleich Null,
wenn wir es bei dem Objekt nicht mit einer Lichtquelle
zu tun haben
So, dann haben wir wieder unsere Koeffizienten,
die wir vom Prinzip her schon kennengelernt haben.
Wir haben einen diffusen Reflexionskoeffizienten, der praktisch uns gestattet,
den Wert der einfallenden Energie HJ an dem Oberflächenpunkt zu skalieren,
zu sagen, also diese Energie,
die da einfällt,
die dämpfen wir um einen bestimmten Faktor,
also auf 0,9 der Gesamtenergie oder noch weiter hinunter
So, und HJ ist also praktisch die einfallende Energie,
die also an einem betrachteten Oberflächenpunkt einfallen der Energie, die von allen anderen Oberflächenpunkten der Szenen ausgegangen ist.
Das heißt also, wir nehmen an, alle Oberflächenelemente reflektieren Energie,
Lichtenergie in Richtung eines Oberflächenpunktes und aus dieser Menge dieser Energie plus Energie,
die dieser an diesem Punkt eventuell noch selbst generiert wird,
dadurch, dass an diesem Punkt eine Lichtquelle ist,
wird abgestrahlt in die Umgebung und das ist das,
was wir also hier mit BJ bezeichnen.
So, wenn wir uns diese Energiegleichung ansehen,
dann denke ich, können wir sofort sagen, okay,
der erste Term rechts neben dem Gleichhalszeichen ist wahrscheinlich als trivial zu bezeichnen,
die Energie, die emittierte Energie,
die können wir ja irgendwo aus dem Datenblatt der Lampe,
die an der Stelle angebracht ist, entnehmen und sagen,
okay, so und so viel Energie von da aus aus.
Interessant ist dieser zweite Therm, das HJ. Wie finden wir heraus,
wie die Energie, wie groß die Energie ist,
die an einem Oberflächenpunkt aus der gesamten Szene ankommt?
Das heißt, wie viel Energie sammelt sich an diesem Punkt,
die von der gesamten Szene abgestrahlt wird?
Und das ist also der interessante nächste Schritt.
Dazu müssen wir praktisch sämtliche Oberflächenpunkte in der Szene berücksichtigen,
Was ist das eigentlich in Slack-to-Gene-Kurs, Galaradosen? Da sind Skalare-Größen.
Das heißt, die Richtungen sind erst wird es egal.
Ja. So. Wie kriegen wir Jesus Haar? Die Energie,
die von der Umgebung einfällt auf den Oberflächenpunkt.
Die ermittelt sich aus dieser relativ einfachen Formel.
Wir summieren über sämtliche Flächenelemente in unserer Szene. Wenn wir
uns also vorstellen, wir hätten die Szene wieder gerastert,
in lauter kleine Polygone
Für sämtliche Polygode in der Szene summieren wir dieses Produkt.
In dem Produkt steht zum einen etwas,
das wir schon kennen, nämlich die Energie,
die von einem Flächenelement BI ausgeht.
Und unser betrachtetes Flächenelement trifft.
Und diese Energie wird skaliert mit einem sogenannten Formfaktor
So, wie man die BI berechnet,
hatten wir gerade auf der vorherigen Folie schon gesehen.
Interessant sind dann noch diese Formfaktoren, die praktisch angeben,
wie viel von der Lichtenergie,
die beim Flächenelement wie I emittiert wird in Richtung unseres Flächenelementes J,
dort ankommt.
Das ist der Formfaktor und dieser Formfaktor ist eine
rein geometrische Größe,
Sehr viel problekter als du bist, im Strahlen befolgen oder so.
Das ist komplexer als die Strahlverfolgung, ja. Wie groß,
also ich war ja auch noch nicht sozusagen,
weil ich keinen,
ich würde dann in dem Moment nicht alles willig quer,
sobald man die Punkte, weil alle streiten ja dann nicht ab.
Ja, es ist alles, alles reflektiertlich,
aber strahlt nicht unbedingt Licht ab.
Also was wir hier, dann gehe ich nochmal hier mit rein.
Hier ist praktisch das Licht,
das an einem Oberflächenelement ankommt und von da abgestrahlt wird in
die Umgebung,
in die gesamte Umgebung
Ist das Licht, dass das Oberflächenelement praktisch selbst generiert,
wenn es eine Lichtquelle ist. Und das ist natürlich in
einer Szene, sagen wir, wie diesem Raum hier,
in der Regel für die meisten Oberflächenelemente gleich null.
Denn die meisten Oberflächenelemente generieren nicht selbst Licht,
sondern strahlen nur Licht in die Umgebung aus.
Aber es gibt Oberflächenelemente, wie zum Beispiel bei einigen Laptops,
auf der Rückseite des Bildfirmes. Da kann man so
ein Oberflächenelement sehen, das also flächig Licht abstrahlt.
Und eine andere Oberflächenelemente, die flächig Licht abstrahlend sind,
die Gasentladungslampen da oben drin, die sogenannten Neonröhren,
die auch Licht abstrahlen und flächig das Licht abstrahlen.
Es sind keine punktförmigen Lichtquellen, sondern wirklich flächige Licht quellen.
Ich wusste es doch. Beim Ray Jason muss ich doch
sozusagen einfach von einem Raster ausgehen und einen Punkt verfolgen, solange es geht.
Ja. Und hier müsste ich auch das ganze Volumen der Energie,
die im Raum ist, müsste ich dann trotzdem berechnen,
obwohl ich am Ende nur das Wasser habe.
Am Ende sehe ich dann tatsächlich nur eine Ansicht dieses Ganzen.
Ja, das ist richtig
Ja. Das bringt einen großen Vorteil dieses Verfahrens.
Vielleicht nehme ich das, weil sie die Anmerkung jetzt
schon gemacht haben, nämlich das einfach mal vorweg.
Das bringt einen ganz großen Vorteil dieses Verfahrens. Nämlich,
wenn Sie daran denken, dass Sie zum Beispiel so etwas
wie Kamerafahrten durch eine Szene beschreiben und berechnen,
die Bilder einer Kamerafahrt berechnen.
Wie sieht das beim Raidracing aus? Für jede Szene
ganz neu
Ja, für jede Kameraposition. Das heißt also,
sie schieben die Kamera irgendwie langsam durch die Szene und schwenken sie dabei vielleicht noch.
Zoomen gelegentlich, rein oder raus. Und für jede,
die dieser neuen Einstellungen, und theoretisch sind das ja unendlich viele,
müssen sie die gesamte Szene neu berechnen.
Ja? Beim Radiosity-Verfahren nicht. Sie brechnen die einmal
und dann haben sie die Lichtverteilung in dem Raum fertig.
Das heißt also, für solche Anwendungen ist es Radiosity-Verfahren
sehr gut geeignet
Wohingegen das Rate-Dracing-Verfahren da natürlich zu einem gewaltigen Aufwand führt.
Aber der Grundaufwand ist beim Radio aussieht die Verfahren,
die wir gleich noch sehen werden, schon gewaltig.
Das heißt also, wenn ich nur ein einziges Bild brauche,
dann kann ich natürlich sagen, okay,
dann kann ich auch das Radio aussieht die Verfahren nehmen,
denn auf ein Bild kann ich ja,
sagen wir mal, beliebig lange warten.
Das stoße ich an. Und dann gehe ich Mittagessen und
wenn ich wiederkomme, ist es schon fertig.
Gab es noch Fragen, Annmerkungen
Okay, dann gehen wir also noch einmal hierhin. Hier sehen wir also,
wie dieser HJ, die Energie des einfallenden Lichtes,
also aus der Gesamtszene an einem Flächenelement oder punkteinfallenden Lichtes,
in die gesamte Energiegleichung eingeht. Und wichtig ist also jetzt zu sehen,
wie können wir diese Energie, die an einem Element J eingeht,
berechnen und die errechnet sich natürlich aus der Energie,
die von allen N-Elementen, Flächenelementen in der gesamten Szene abgestrahlt wird,
in Richtung des Elementes J. Dazu müssen wir also für jedes Element I berechnen,
wie diese Energie aussieht und hupt, Entschuldigung,
jetzt war ich ein bisschen zu weit.
Und die Energie, die wir dafür jedes Element I errechnet haben,
skalieren mit einem sogenannten Formfaktor, der von der Geometrie abhängt,
in Geometrie und Da dürfen sie jetzt ihrem Einwand machen und
dann erzähle ich etwas über die Geometriken.
Wenn ich eine Lampe fokussiere, wohin ist es dann,
okay, sei vornamtlich, der ist, weil,
also ich habe das jetzt immer so verstanden,
dass es so eine konstante Ausbreitung wie Energie gibt.
Und wenn ich den Lampen fokussiere, dann verändere ich ja diese Franzaelausbreitung.
Fach, die ist dann empfehlen. Ja, ja.
Damit hat es nicht so direkt zu tun,
obwohl das auch damit mal modelliert werden kann.
Aber das ist nicht eigentlich das Vorrangige. Da Problem,
das damit gelöst werden soll. Also wenn ich eine Lampe,
wenn ich praktisch so etwas wie ein Lichtkegel definiere,
dann sage ich ja nur, ich habe eine eventuell punktfarmige Lichtquelle,
die nicht gleichmäßig in alle Richtungen scheint,
sondern deren Lichtausbreitung nicht ein Enge auf einen ganz bestimmten Kegel
und nur in dem Bereich dieses Kegels wird Licht emittiert und außerhalb dieses Kegels bleibt es dunkel.
Da grenze ich aber nur irgendwie künstlich den Rahmen ein in
der Szene, auf den Licht fallen kann.
Das kann ich hiermit auch modellieren, aber das ist nicht vorrangig.
Also das ist dann praktisch etwas, das im Modell
enthalten ist
So, die Formfaktoren. Die Formfaktoren hängen jetzt von der
Geometrie in der Szene ab. Die hängen davon ab,
wie zwei Flächenelemente zu jeweils zueinander stehen. Also unser Flächenelement,
J, bei dem wir wissen wollen,
wie viele Energie von der Umgebung, von den N-Anderen Flächenelementen,
die in der Szene verteilt sind, dort ankommen.
Das hängt natürlich davon ab,
wie weit die Flächenelemente vom Flächenelement J
entfernt sind
Ja, da haben wir also wieder unser ganz einfaches physikalisches Gesetz, das Quadrat,
die Energie des Lichtes nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.
Das heißt also, wenn Elemente weit auseinander sind,
dann wird natürlich von da nach, nach,
da weniger Lichtenergie übertragen, als wenn wir sie dicht nebeneinander legen,
auch wenn die emittierte Energie von hier immer gleich bleibt.
Das kann man sich also schon ohne weiteres vorstellen,
das kennen wir alle,
wenn wir bei einer relativ schwachen Lampe in einem Raum lesen wollen,
wenn die Lampe da hinten in der Ecke liegt und wir lesen hier,
dann können wir kaum entziffern,
was auf dem Blatt steht,
aber wenn wir uns direkt unter die Lampe stellen,
dann geht es noch
So, und dann hängt es nicht nur von der Entfernung zwischen den Flächenelementen ab,
sondern auch davon, wie die Flächenelemente zueinander geneigt sind.
Wenn die sich also direkt senkrecht sehen,
praktisch parallel zueinander sind,
dann wird natürlich mehr Lichtenergie von da nach da übertragen,
als wenn wir das eine Flächenelement neigen,
denn dann emittiert das ja nach dahin mehr Licht als nach dahin oder umgekehrt,
es sieht von hier aus ja deutlich kleiner aus,
als wenn es so steht
Verständlich. Und das Gleiche gilt natürlich umgekehrt,
wenn unser Flächen unser empfangendes Flächenelement direkt parallel zu unserem emittierenden Flächenelement steht,
dann sieht es mehr davon, als wenn es unter einem Winkel dazu steht,
denn dann ist die Fläche,
die da Licht empfangen kann, deutlich kleiner geworden.
Okay. Und dann können wir uns also die Formfaktoren,
Eigenschaften der Formfaktoren also noch einmal ansehen, Die Eigenschaften sind,
dass der Formfaktor von einem Flächenelement in Bezug auf sich selbst gleich null ist.
Das heißt also, ein Flächenelement reflektiert auf sich selbst kein Licht.
Dann gilt, dass die Summe aller Formfaktoren für alle Flächen gleich eins ist.
Das heißt, wir normieren einfach den Formfaktorraum auf eins. Und es gilt die Symmetrie,
dass das Produkt aus der Fläche multipliziert mit dem Farmfaktor,
der in Bezug auf I das Flächenelement J betrachtet,
praktisch gleich ist, wie das Produkt aus dem Flächenelement der Fläche,
des Flächenelementes J,
mit dem entsprechend symmetrischen Formfaktor FJI.
So, ich habe Ihnen die Geometrie hier noch einmal dargestellt,
zwei Flächenelemente. Interessant ist also der Abstand zwischen den beiden
Flächenelementen und der Winkel, unter dem die Flächenelemente zueinander stehen
Und da gibt es eine ganze Reihe von unterschiedlichen Techniken,
wie man diese Formfaktoren bestimmen kann, einfache, weniger einfache,
recht komplexe Techniken, auf die ich jetzt dem Einzelnen nicht eingehen will.
Wichtig ist, wenn wir die Formfaktoren gefunden haben,
dann können wir für alle Oberflächenelemente, die abgestrahlten Energien,
aus diesem Gleichungssystem ermitteln, in dem also hier unsere Formfaktoren stehen.
Und hier die abgestrahlte Energie und hier generierte Energie,
wenn es sich um Lichtquellen handelt und hier ist also,
sind unsere Unbekannten, die wir aus dem Gleichungssystem ermitteln.
So, auf diese Weise erzeugte Bilder sehen so aus.
Ich habe also die gleiche Szene genommen wie vorher und habe
diese Szene einmal mit dem Radiosity-Verfahren dargestellt.
Und wir sehen einen ganz wesentlichen Unterschied zum Raytracing-Verfahren,
die Schattierung praktisch auf der Oberfläche ist sehr schön kontinuierlich.
Der Schattenwurf ist viel weicher. Wir haben also nicht die scharfen Schattenkonturen der Schlagschatten,
die beim Raytracing entstehen,
aufgrund der Tatsache, dass wir punktförmige Lichtquellen haben,
sowie an einem gleisenden Sommertag,
wenn wir eine einzige Sonne rum,
irgendwo am Himmel haben und die auf die Erde scheint und
jeden einzelnen Gegenstand mit einem Schlagschatten auf den Rasen projiziert
Wir haben vielmehr ganz weiche Schattenverläufe, wie wir das also von solchem Wetter kennen,
wie wir es im Moment da draußen haben.
Das ist also deutlich natürlicher. Wir sehen aber noch einen
ganz wesentlichen Unterschied. Auf Raum steht jetzt dieser weiche Schatten.
Weil wir flächege Lichtquellen annehmen können. Sobald sie eine Lichtquelle haben,
die nicht mehr punktförmig ist, ist es ja so,
dass von einem Punkt der Lichtquelle Ein Gegenstand, einen Schatten wirft,
aber ein benachbarter Punkt derselben Lichtquelle von diesem Gegenstand an die Stelle keinen Schatten wirft,
sondern der beleuchtet.
Den Hintergrund. Vielleicht auch nicht emittiert. Müssen nicht.
Nein, aber wenn Sie sich, Sie können sich das
in der gleichen Fuhrenbrunne auch einigen, das ist irgendwie...
Sie können Licht emittieren. In dieser Gleichung kann jede Fläche Licht emittieren.
Aber wenn wir dann zu diesem Gleichungssystem am Ende zurückkommen,
ein großer Teil dieser ES kann gleich null sein,
das bedeutet, Fläche emittiert kein Licht.
Also wenn wir diesen Raum hier modellieren wollten,
dann wären natürlich dieses gesamte Mobiliar mit Oberflächen versehen,
die selbst kein Licht generieren, sondern nur Licht reflektieren.
Als Lichtobjekt einfach eine Kugel nehmen und die halt sagen,
dass sie Licht emittieren sollen. Das kann ich machen.
Irgendwie wurde die Szene dann geändert oder was wurde, das ist ein Braintrassing?
Ja, wenn wir uns das einmal ansehen im Vergleich,
beim Raytracing haben wir punktförmige Lichtquellen, Und wenn ich hier einen Gegenstand habe,
und hier eine Fläche, dann sieht es so aus,
dass dieser Gegenstand in diesem Bereich einen Schatten wirft,
außerhalb dieses Bereiches nicht.
Die Lichtquelle beleuchtet aber auch innerhalb dieses Bereiches nichts,
wenn ich kein Ambientes Licht verwende. Wenn ich hier wieder
einen solchen Gegenstand hätte und hier eine fläche Ge Lichtquelle,
dann von diesem Punkt hier Licht, einen Schatten dieses Gegenstandes werfen, der hierher verläuft.
Wenn ich jetzt diesen Punkt, den betrachteten Punkt wäre,
jetzt emittiert ja jeder dieser Punkte Licht. Das heißt also,
wenn ich jetzt mal extrem in die andere Richtung gehe,
dann wird von dem Punkt dahinten ein Schatten in die Szene geworfen, der hierher verläuft.
Aber dieser Bereich wird beleuchtet. Ja, und das Gleiche
kann ich jetzt für alle Punkte hier dazwischen machen. Das heißt,
ich habe also hier irgendwo so einen Bereich,
in dem viel Schatten ist,
Und dann in den Randbereichen ist relativ wenig Schatten,
weil da die Randbereiche meiner Lichtquelle schon wieder Licht hinwerfen.
Ja? Ist das verständlich? Das lautet eine andere Lichtquelle, muss ich sagen.
Das ist praktisch. Das ist ja noch die eine Szene,
in die Ray aus der Tiere rein und Weltmäßig.
Ja, bei Raytracing habe ich eine Lichtquelle,
eine punktförmige Lichtquelle verwendet. Und bei Ray Diosity habe ich
an der gleichen Stelle eine etwas größere Lichtquelle verwendet.
Also ich habe nicht mehrere Lichtquellen da reingebracht oder sowas.
Was ich natürlich auch machen könnte,
aber das habe ich bewusst bei beiden Bildern nicht gemacht.
Ich habe für Raytracing
eine einzige punktförmige Lichtwelle verwendet
Und für Radiocity eine einzige Flächegelechtquelle. Ja? Wenn
wir diskritisiert doch die ganzen Flächen, so ich ebne oder
wie macht mir das jetzt bei Radio aus dem Thema?
Ich sehe es ja, als du mir hier warst mit Index N.
Ja, wir diskritisieren die gesamten Flächen. Wir gehen also
davon aus, dass wir ein ähnliches Oberflächenmodell haben,
wie wir das bei unseren lokalen Beleuchtungsmodellen auch verwendet haben.
Was natürlich zu immer besseren Bildern führt, je feiner wir diskritisieren.
Das heißt, wenn wir also sehr kleine Dreiecke zum Beispiel,
Triangulation ist also ein Verfahren, das man gerne da durchführt.
Wenn wir sehr kleine Dreiecke verwenden, dann liefert uns das Radiosity-Verfahren
sehr gute Ergebnisse und die Ergebnisse lassen nach in ihrer Qualität.
Je größer die Dreiecke werden. Und ideal wäre es,
wenn wir also infinitesimal kleine Dreiecke verwenden würden. Das heißt,
wenn wir die Flächen als die tatsächlichen Flächen,
nämlich Kugelflächen, Toastflächen in unserem Fall hier verwenden würden,
die wir modelliert haben.
Nur dann wird der Bereich nur als Aufwand
natürlich ganz gewaltig
Das heißt, dir muss man also irgendwo einen Kompromiss finden,
in Bezug auf die flächige Auflösung der einzelnen Oberflächen in der Szene und Rechenzeit.
So, wir haben aber hier,
sehen hier noch einen ganz wesentlichen Unterschied zwischen diesem Bild,
das wir mit dem Ray Diosity-Verfahren erzeugt haben und den Bildern,
die wir mit dem Raytracing-Verfahren erzeugt haben.
Die Objekte, die ich modelliert habe,
sind im Prinzip
dieselben Objekte wie vorher
Ich habe mir keine Reflexion, Prefaktionen. Stimmt. Nicht
unser Prisma tut so, als sei es ein schlichter,
weißer Block aus Kreide geschnitten oder sowas.
Unsere Kugel hier tut so, als sei es
eine schöne Runde
weiße Billardkugel
Wir sehen keinerlei Lichtreflexe auf den Oberflächen. Wir sehen keinerlei
Lichtbrechung in dem Material. Das ist ein ganz großer Nachteil
beim Radio Osity-Verfahren. Das können wir damit nicht modellieren.
Und jetzt haben wir also zwei sehr schöne Verfahren für fotorealistische Abbildung.
Man kann natürlich sagen, okay, wo hat man schon
unheimlich viele spiegelnde Oberflächen?
Wie viele Spiegelkabinette gibt es im täglichen Leben?
Die meisten Oberflächen, mit denen wir zu tun haben,
spiegeln überhaupt nicht
Benutzen wir das Radiosity-Verfahren. Denn das hat auf jeden Fall den Vorteil,
dass es Lichtschattenverläufe viel schöner modelliert und viel natürlicher aussehen lässt als beim Raytracing-Verfahren.
Oder wir sagen, okay, wir wollen jetzt also tatsächlich
ein Spiegelkabinett modellieren und dann nehmen wir das Raytracing-Verfahren,
denn mit dem Radiosity-Verfahren geht das ja gar nicht.
Und dann haben wir ja noch die anderen Kriterien,
die wir gesehen haben, wenn wir eine Szene haben,
in der wir Kamerafahrten durchführen,
bietet sich natürlich das Radio aus City-Verfahren an.
Da berechnen wir die Szene einmal und die können wir dann
aus beliebigen Perspektiven angucken und kriegen immer ein ordentliches Bild.
Also, ist Radiosity auch das,
was heutzutage verbreicht ist, für Echtzeitmarken, anwendige Videospiele?
Da werden häufig noch die lokalen Beleuchtungsmodelle verwendet,
die wir am Anfang kennengelernt haben, weil man bei Videospielen
solche Feinheiten wie ganz natürliche Lichtschattenverläufe und so in der Regel gar nicht wahrnimmt.
Denn bei Videospielen ist die Aufmerksamkeit auf ganz andere Dinge gerichtet.
Und da kümmert man sich nicht unbedingt um so etwas wie natürlichen Schattenverlauf und so.
Da, wenn der Schatten einigermaßen in die richtige Richtung fällt,
dann ist man da in der Regel schon ganz zufrieden.
Und wenn man da Spiegelungen haben will,
dann macht man das in der Regel auch da so,
dass man im Grunde genommen nochmal ein gespiegeltes Bild aus
der Perspektive des Spiegels berechnet und das schnell da reinlegt.
Das heißt also, man macht ein lokales Beleuchtungsmodell einmal aus
der Betrachtungsrichtung der Kamera oder des Benutzers.
Und dann noch schnell ein zweites lokales Beleuchtungsmodell für den Spiegel
und legt da einfach so ein Bild rein,
dass man dann in das erste praktisch nappt.
Man kann es doch sicherlich kombinieren, als die Prediositäten.
Könnt man die da nicht einfach sozusagen gewichten, dass man
40 Prozent Regiersity-Berichtigungsgeräts macht, wenn man dann Perray-Chasing oder so liest?
Ja, man kann es sogar noch viel schöner haben.
Die beiden, dass man 40%,
dass man 40% Praktiver, die Regue deversitt dos
Und das wäre also für heute, würde ich sagen, fast der Abschluss.
Wenn wir uns die beiden Verfahren mal ansehen und die miteinander vergleichen,
dann haben wir beim Raytracing wirklich ein hervorragendes Modell für Spiegelung und Brechung.
Aber diffuse Lichtausbreitung und diffuse Schattenverteilung und so ist da einfach
nicht drin in dem Modell. Bei Ray Diosity haben wir
ein ausgesprochen gutes Modell für die diffuse Lichtausbreitung und für flächige
Lichtquellen und damit eben auch für diffuse Schattenausbreitung.
Dafür gibt es Spiegelung und Brechung überhaupt nicht. Tja,
und wenn wir uns das ansehen, die Vorteile beider Verfahren vergleichen,
dann heben sich die auf und die auf.
Das heißt, wenn wir also ein Verfahren entwickeln würden,
indem wir einfach die erste Zeile dieser kleinen Matrix realisieren,
modellieren, dann hätten wir es geschafft.
Und das haben unsere Vorfahren in der Computergrafik auch
sehr schnell erkannt und gemacht
Die haben also den Operator,
den Reflexionsapparat oder den Standardreflexionsapparator von Turner Whitted genommen und gesagt,
ja, die Spiegelung und die Lichtbrechung, die brauchen wir da drin.
Klar, denn das ist die Stärke des Raytracing-Verfahrens.
Der andere Teil, der ist im Raytracing-Verfahren nicht so gut.
Und da packen wir einfach das Ergebnis des Ray-Day aussieht,
die Verfahren zu sein. Und das Schöne ist,
diesen Teil, den brauchen wir ja nur einmal zu berechnen,
wo hingegen wir dieses hier eben für jeden Kamera oder auch Punkt berechnen müssen.
Das heißt also, wir rechnen, berechnen einmal die Radiosität
Für die gesamte Szene. Und dann können wir
für beliebige Standpunkte unseren Standard-Reflexionsoperator für das Rate-Racing auswerten.
Und da jedes Mal die Spiegelung und die Brechung mit reinnehmen.
Und da wir ja in sehr vielen, in einer natürlichen Szene,
in sehr vielen Bildpunkten dann weder Spiegelung noch Brechung haben,
können wir dann eben für die Punkte praktisch immer das Ridiosity-Ergebnis direkt übernehmen.
Und nur da, wo tatsächlich etwas spiegelt oder sich bricht,
nehmen wir dann die Komponenten auf Spiegelung und Brechung
mit rein
Das ist also dann praktisch ein hybrides Verfahren,
dass sich die Vorteile von Rediosity und Raytracing zunutze macht und dadurch die Nachteile komplett aufhebt.
So, damit möchte ich das Kapitel Fotorealismus abschließen und noch
zum Abschluss auf ein anderes Kapitel einen Ausblick jedenfalls wagen,
nämlich die Nicht-Fotorealistische Computergrafik. Wir haben ja jetzt die ganze
Zeit über Fotorealismus gesprochen und da frage Macht sich natürlich,
ob es auch das Gegenteil vom Fotorealismus gibt.
Eben nicht Fotorealismus. Und wir sehen, in der Kunst hat es
da schon lange gegeben. In der Kunst hat man,
auch wenn man nahezu realistische Darstellungen gemacht hat, immer abstrahiert.
Einfach schon aufgrund der Tatsache,
dass man ja eine Technik verwenden musste,
die in ihrem Realismus oder beim Realismus der Darstellung irgendwo Einschränkungen mit sich gebracht hat.
Und ich habe hier also irgendwann mal so einen schönen
kolorierten Stich von Hamburg gefunden,
einen Blick quasi so über die Elbinseln hinweg
auf die Stadt
Und ja, ich finde, anhand dieser,
dieses Stiches kann man sehr schön sehen.
Auf der einen Seite den Realismus, der da drin steckt.
Der Eindruck ist sehr realistisch, zeigt uns also eine Brücke,
die da irgendwie über die Elbinseln hinweg,
über die Elbe hinweg nach Hamburg hinüber führt.
Und auf der anderen Seite und das Ganze unter einem schönen
sommerlichen Himmel, einem typisch norddeutschen Himmel,
mit schönen großen Kumuluswolken,
aber auch blauem Hintergrund
Spätestens, wenn wir also die Wolken und den Himmel ansehen,
dann sehen wir doch sofort, das ist so richtig realistisch nicht.
Denn unser typisch nathascher Himmel ist nicht so gestreift.
Und die schönen Kumulus-Walken,
die wir hier bei uns im Sommer immer mal wieder sehen,
die haben auch nicht so komische, dunkle Flecken und so.
Jedenfalls nicht so regelmäßig Angeordnete, dunkle Flecken.
Trotzdem ist die Wirkung gut. Sie zeigt uns also so
einen guten Eindruck
Eines solchen Blickes über die Elbe hinweg auf die Stadt Hamburg.
Das war übrigens zu der Zeit,
das war irgendwie 1812 oder 18 oder so, der Stich,
die einzige Brückenverbindung zwischen Hamburg und dem Südufer der Elbe.
Vorher hat man so etwas nicht gehabt. Dann hat man
zu der Zeit beschlossen, es wäre vielleicht ganz praktisch,
wenn man die Elbe direkt über eine Brücke überqueren könnte und
nicht immer mit der Fähre rüberfahren müsste.
Die Fähre war damals noch handbetrieben. Da waren dann also
längere Zeit unterwegs und größere Lasten konnte man auch nicht mitnehmen
Warum fand man das also so recht praktisch
eine Brücke zu bauen, hat das auch gemacht.
Obwohl die Hanseaten das da sehr gespaltene Meinung drüber waren.
Denn auf dem anderen Elbufer liegt ja Harburg irgendwo da,
am anderen Ende. Und Harburg gehört zu Niedersachsen. Heute
heißt das Niedersachsen. Früher hieß das das Königreich Hannover.
Und das Hannoveraner Königreich war also in Personalunion mit dem Vereinigten Königreich jenseits der Nordsee.
Und das war nicht unbedingt Hamburgs Freunde. Und darum hat
man also eine solche direkte Brückenverbindung eigentlich über Jahre Jahrhunderte oder viele,
viele Jahrzehnte abgelehnt, dann hat man eine gebaut,
nach ein paar Jahren hat es ein ziemliches Unwetter gegeben,
Hochwasser auf der Elbe, die hat die Brücke weggeschwemmt.
Und dann hat man es auch erstmal lange wieder dabei belassen und gesagt,
so eng muss die Verbindung Haber gar nicht sein.
Ja, das war nur ein kleiner historischer Ausflug.
Fotorealistische Detailtreue ist also gar nicht immer erforderlich bzw. auch nicht wünschenswert. Eine gewisse Abstraktion ist häufig sehr gut und nützlich,
weil sie die Aufmerksamkeit der betrachtenden Personen dann auf die Teile der Darstellung lenkt,
die irgendwo in den Vordergrund gerückt werden sollen,
auch wenn sie irgendwo seitlich im Bild angebracht sind und auf der anderen Seite gibt es Details,
die in einem fotorealistischen Bild auftauchen und sichtbar sind,
die gar nicht so furchtbar interessant sind und die man im Grunde genommen nicht unbedingt darstellen müsste und trotzdem würde man,
wie hier, einen guten Eindruck von dem erhalten,
was eigentlich dargestellt werden soll.
Wir können hier, ich gehe gleich noch mal ein bisschen weiter ins Detail.
Wir können bei den Pferden zum Beispiel überhaupt nicht erkennen,
wie das Zaumzeug gestaltet ist. Ein Fotorealistisches Bild dieser Szene,
wenn wir die ordentlich modelliert hätten,
würde uns ein präzises Artbild auch des Zaumzeugs der Pferde geben
und der Wetterhähne oben auf den Kirchstürmen und so weiter.
Nur für den Eindruck, den dieses Bild vermitteln soll,
sind weder die Wetterhände noch das Samzeug der Pferde
wirklich relevant
Also hat der Künstler das hier weggelassen. Und das gilt für viele,
viele andere Darstellungen auch, dass man also Dinge in der Szene hat,
die wichtig sind, die man mit darstellen möchte und andere, die nicht so wichtig sind,
die einfach nur irgendwo mit da reingehören und die deutet man dann einfach nur an.
Und diese Technik nennt man Abstraktion, abstrahiert von dem realistischen und zeigt nur das, was man wirklich hervorheben möchte. So,
beim Nicht-Fotorealismus in der Computergrafik jetzt lassen wir also diese schönen,
diesen schönen Stich, den wir da gerade gesehen haben,
in der Computergrafik,
da versuchen wir jetzt aufgrund der geometrisch oder auf der Basis der geometrischen Eigenschaften,
beziehungsweise auch auf der Basis unserer Darstellungsgleichung,
die wir kennengelernt haben von Turna Witted und so weiter,
Techniken zu simulieren,
die wir in der Kunst kennengelernt haben oder die die Künstler unter uns kennen und tradiert haben,
schon, ja, ich habe hier mal hingeschrieben seit dem 15. Jahrhundert,
das ist eben die Zeit der Renaissance,
in der wir so wohl Perspektiven,
also Realismus im Sinne der Perspektive verwenden,
aber auf der anderen Seite auch Abstraktionen mitverwenden.
Und auf der anderen Seite sind diese Techniken auch dann verfeinert worden in der Kunst,
wenn wir uns die Holzschnitte aus eben 14.,
15. Jahrhundert ansehen und sie vergleichen mit Stahlstichen aus dem 19. Jahrhundert.
Und die sind ja im Grunde genommen noch bis zur Einführung der Fotografie beliebt gewesen.
Diese Formen der Darstellung, die sehr realistisch waren,
auch im Detail viel realistischer waren als die Holzschnitte des 14.,
15. Jahrhunderts, steckt also eine gewaltige Entwicklung drin,
aber wir versuchen jetzt in der Computergrafik,
diese Techniken jeweils individuell aufzugreifen und zu sehen,
wie können wir diese Technik simulieren.
Wir gehen also davon aus, dass wir eine Szene modelliert haben,
mit den Verfahren, die wir kennengelernt haben,
geometrisches Modellieren und dann von diesen Szenen keine fotorealistischen Bilder machen,
sondern Bilder, die so aussehen als seines Stahlstiche Holzschnitte,
Scherenschnitte,
Karikature,
was auch immer
Da hatten wir zum Beispiel, das habe ich irgendwo im
Spektrum der Wissenschaft geklaut. Zu Beginn des letzten Jahrhunderts,
also vor ungefähr 100 Jahren, als die Fotografie noch nicht
so hohe Qualität hatte und nicht so weit verbreitet war,
hat man Illustrationen in technischen Veröffentlichungen noch in Form von solchen Stahlstichen gemacht.
Das ist also so ein typischer Stahlstich und zeigt irgendwie
ein Gerät moderner Technik, eine Petroleumglühlampe für Projektionszwecke,
also praktisch der Urgroßvater unseres Beamers da oben,
steht da
Oder für die Biologen eine Raupe, die sich also
geschickt getarnt hat. Und sie ist also dargestellt,
einfach in schwarz-weiß, wie bei einer Schwarz-Weiß-Fotografie.
Und wenn man nicht zu nah rangeht und nicht zu scharf hinguckt,
dann sieht man also gar nicht die feinen Schraffuren,
die hier drin sind und ähnliches.
Und es wirkt im Grunde genommen schon fast wie eine Schwarz-Weiß-Fotografie,
was den Realismus der Darstellung betrifft.
Aber es ist eben keine Schwarz-Weiß-Fotografie, sondern es ist etwas,
bei dem abstrahiert worden ist und man sich auf das Wesentliche
beschränkt hat
Da drüben sehen wir eine moderne Waschmaschine,
auch ungefähr 100 Jahre alt, eine Dampfwaschmaschine.
Hier eine Karikatur aus aktueller Zeit. Hier habe ich noch mal
eine Vergrößerung, einen vergrößerten Ausschnitt aus unserem Stahlstich gemacht.
Und da können wir also sehr schön sehen,
wie durch den Schraffurverlauf mit schönen Ebenen, Parallelen,
Schraffurlinien in dem blauen Himmel der ruhige blaue Hintergrund dargestellt ist
Wie die Wolken mit solchen Wellenförmigen, aber auch Parallelen,
Schraffurlinien unterschiedlicher Dicke versehen worden sind und dadurch etwas Dynamik
in das Aussehen der Wolken hineingebracht worden ist.
Und dann können wir eben hier auch solche Sachen sehen,
dass man also die Gesichter der Menschen nicht unbedingt erkennt,
aber die sind auf dem Gesamtbild ja auch gar nicht so wesentlich,
dass man im Wasser auch nicht unbedingt jeden Frosch sieht,
der da reingesprungen ist oder so.
Trotzdem wirkt das Wasser sehr natürlich. So,
das Ganze jetzt mal übertragen auf die Computergrafik
Hier hat man einen Apfel genommen, ein Modell,
ein geometrisches Modell eines Apfels und grafisch, computergrafisch dargestellt.
Wie hat man jetzt das hingekriegt,
dass es so aussieht wie so eine Art Kohlezeichnung,
indem man die äußeren Konturen überbetont hat, auch die sogenannten Binnenkanturen.
Das heißt also, man hat die Konturlinien identifiziert,
wie können wir Konturlinien identifizieren? Haben wir neulich kennengelernt.
Wir überprüfen einfach bei unserem geometrischen Modell, wie in Bezug auf die Blickrichtung
Die Flächennormale aussieht. Und an der Stelle,
an der die Flächennormale praktisch in den gleichen Halbraum rüberkippt,
in denen auch unsere Blickrichtung weist, an der Stelle ist eine Konturlinie.
Das heißt, wir finden also einfach bei unserem geometrischen Modell
alle Punkte auf der Oberfläche, bei denen unsere Flächennormale senkrecht zur Blickrichtung steht.
Das ist die Definition einer Konturlinie. Und diese Linie,
die merken wir uns und zeichne sie dann etwas stärker betont
Heraus. Und solche Linien finden wir natürlich nicht nur an der äußeren Kultur,
Kontur, sondern eben auch im Inneren unseres Gegenstandes.
Überall da, wo also praktisch unserer Flächennamale senkrecht zur Blickrichtung steht.
Und dann können wir noch ein bisschen Strafur auftragen,
um eine Schattierung reinzubringen und schon sieht das ganze Ding praktisch wie ein dreidimensionales Objekt aus,
das zum Beispiel mit Holzkohle gezeichnet worden ist.
So, hups
Ähnlich ist das hier bei diesem schönen Motorrad. Da hat man
einfach nur die Konturen herausgesucht und die Konturen überbetont dargestellt und zusätzlich die Schattenbereiche,
die wir ja mit dem Turner-Whitted-Operator sehr leicht herausfinden können,
mit dem Schattenfühler können wir ja nachsehen,
wird ein Teil eines Objektes von unserer Lichtquelle beleuchtet.
Wenn nicht, lass es schwarz. Und hier sind also einfach
die Schattenbereiche schwarz angelegt worden und dazu die Konturlinien kräftig herausgestellt.
Und schon haben wir so etwas,
das eben auch so ein kleines bisschen Holzschnitt ähnlich aussieht
Und das ist der berühmte Utah Tipert,
den wir als Computergrafiker wie eine heilige Ikone verehren.
Auch da haben wir wieder die Konturlinien herausgearbeitet und
unsere Schattenbereiche und die Schattierung in der Oberfläche,
das heißt also den unterschiedlichen Lichtverlauf einfach durch unterschiedlich dichtgelegte,
kreuzweise Schraffur auf der Oberfläche modelliert oder dargestellt.
Andere Techniken seit jeher interessant,
ein traditionelles Mosaik, das ist schon deutlich älter
als 500 Jahre
Auch da sind Konturlinien, wie wir sehen, betont worden.
Durch schwarze Mosaiksteine angelegt worden. Und dann sind irgendwie parallel dazu so geschwungene Linien hineingebracht worden,
die flächig, die jeweilige Farbe der Fläche darstellen.
Und so etwas kann man auch modellieren. Ich habe ein anderes Modell gefunden,
das ist nicht besonders schön geworden,
das aber auch bekannt ist, die ganze brutale Mosaik-Technik,
die wir in der Kapeutergrafik seit einigen Jahren schon kennen,
dass wir einfach ein Bild in gleich große Rasterteile aufteilen und dann bei dem echten Bild bei der Vorlage,
bei der Fotografie zum Beispiel, dann für jedes größere Raster-Element,
das also größer ist als ein Pixel,
den Mittelwert der Farbe dort ermitteln und dann ein kleines Bild da rein projizieren,
das genau den gleichen Mittelwert enthält.
Und dadurch basteln wir also so eine Art Mosaik,
aus dem man schon erkennen kann, was es darstellt,
aber das natürlich von seinem künstlerischen Effekt mit
so einer echten traditionellen Mosaik-Darstellung überhaupt nicht zu vergleichen ist
Ja, dieses Jahr ist ganz schön ausgingd von einer Fotografie.
Diese beiden Kinder da am Strand,
eine Technik zu finden, die das Ganze so darstellt,
als sei es als Aquarell gemalt worden.
Hier hat kein Künstler Hand angelegt, sondern das ist tatsächlich,
Computer generiert, ausgehend von dem Bild.
Auch da geht es wieder darum, und da sehen wir,
das ist immer wieder der gleiche Ansatz.
Wir müssen zunächst einmal die Konturlinien finden mit den Techniken,
die wir besprochen haben. Die Konturlinien sind hier dargestellt,
eingezeichnet, Konturen einmal Außenkonturen,
dann Binnenkonturen,
auch an der Grenze zwischen einzelnen Flächen
Und dann werden nach irgendeinem netten Algorithmus die Flächen einfach farbig angelegt.
Und da das Ganze ja eben aquarellmäßig aussehen soll,
wird die Farbe nicht auf die gesamte Fläche verteilt,
sondern irgendwo am Rande der Fläche hört man dann auf,
Farbe aufzutragen.
Ja, und das sieht also im Grunde genommen schon wirklich aus wie ein echtes Aquarell.
Ja, dann Gelände, Landschaften zu darzustellen, abstrahiert darzustellen.
Da können wir hier bei diesem Blogmodell eine solchen Berglandschaft sehen.
Da hat man dann einfach ausgehend von echten Geländemodell,
die Falllinien ermittelt. Falllinien sind also die Linien,
bei denen das praktisch auf kürzestem Wege nach unten geht.
Die Falllinie für das gesamte Gelände ermittelt und diese Falllinien dargestellt und zusätzlich die Kammlinien,
also praktisch wieder die Konturlinien mit eingezeichnet,
sodass man also sieht,
wo sind die Bergkämme und wie sich das Gelände dann zwischen den Bergkämmen verhält,
können wir anhand der Schrafur in Richtung der Falllinien
sehr schön erkennen
Und das ist etwas, was im Prinzip genauso in einem Stahlstich gemacht werden könnte.
Hier haben wir auch noch mal so ein Bild.
Da sind anstelle der Falllinien auch wieder Konturlinien verwendet worden.
Im Grunde genommen nach einem ähnlichen Prinzip wie dem Floating Horizon,
den wir am Anfang mal kennengelernt haben,
dass wir die ganze Landschaft geschnitten haben,
mit Planparallelen und Ebenen die Schnittlinien herausgesucht haben und die Schnittlinien dargestellt haben.
Und damit kriegt man ein sehr gutes,
einen sehr guten Eindruck von dieser Vulkanlandschaft mit diesem
schönen Krater in der Mitte
Was eben wichtig ist, sie sieht praktisch genauso aus,
wie wenn sie als Stahlstich hergestellt worden wäre.
So, damit will ich aber für heute wirklich Schluss machen.
Ich habe ein paar Minuten überzogen. Ich bitte darum,
dafür um Entschuldigung, danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit
und wünsche Ihnen noch eine schöne Woche.
In der kommenden Woche werden wir dann mit einem ganz neuen
Kapitel Real-Time-Entractive Media, also Computer-Animation und ähnliche Dinge beginnen.
Seinen wünsche ich Ihnen also noch
eine schöne Woche