Radiosity
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Die sog. Irradiance (deutsch: Bestrahlungsstärke) bezeichnet die Energie pro Flächeneinheit, die auf einer Oberfläche auftrifft (siehe Buch Physically-Based-Rendering [1]). Aus dieser Energie lässt sich für einen bestimmten Bereich der bestrahlten Oberfläche (sog. Solid Angle) eine Intensität berechnen.
Das Radiosity-Verfahren berechnet die Intensitäten jedes bestimmten Oberflächenelements (Patch, gelb in der unteren Zeichnung) unter Berücksichtigung der Einstrahlung von allen anderen Oberflächenelementen (grau in der unteren Zeichnung) der gesamten Szene. Aufgrund der gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen den Objekten in der Szene (Pfeile in der unteren Zeichnung) ist die Berechnung nicht trivial.
Das Verfahren ist ursprünglich von einer Finite-Elemente Methode zur Lösung von Gleichungssystemen abgeleitet, welche den Wärmeenergietransport innerhalb eines erhitzten Werkstücks berechnet (bereits in den 50ern bekannt). Analog dazu berechnet Radiosity den Lichtenergietransport zwischen Oberflächenelementen (Goral et al. 1984).
Die Energie der Patches wird gleichmäßig in alle Himmelsrichtungen abgegeben, d.h. das Verfahren gilt nur für vollständig diffus reflektierende Szenen. Dann ist die diffuse Beleuchtung unabhängig vom Beobachterstandpunkt, da diffuse Oberflächen von jedem Augpunkt aus gleich aussehen. Dies ermöglicht die Vorberechnung der Radiosity. Jedoch nur für statische Szenen.
Literatur:
- [1] PBR-Buch: pbr-book.org
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