Abschattungsberechnung bei bildbasierter Beleuchtung

Martin Misiak, Bachelorarbeit, 2014

Bildbasierte Beleuchtung erfreut sich in den letzten Jahren wachsender Beliebtheit. Die Einsatzfelder erstrecken sich vom Materialdesign über die Produktvisualisierung bis hin zur Spiele und -Filmindustrie.

Die Echtzeitauswertung wurde mit wachsender Grafikkartenleistung auch für physikalisch plausible Materiale möglich. Um die Berechnungen so einfach wie möglich zu halten, vernachlässigen die meisten Verfahren die Abschattung der bildbasierten Lichtquellen, da der Schattenwurf von flächigen Lichtquellen ein in der Echtzeitcomputergrafik immer noch weitestgehend ungelöstes Problem darstellt. Bei einer Kugel spielt die Abschattung keine Rolle. Bei mehreren Kugeln oder komplexeren Objekten fällt fehlende Selbstabschattung sofort auf:

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird ein Ansatz zur Berechnung der Abschattung bei Nutzung bildbasierter Beleuchtung vorgestellt und analysiert. Dieser Ansatz bedient sich einer volumetrischen Repräsentation einer polygonalen Szene. Das Volumen wird mit Voxel Cone Tracing traversiert und es werden dabei Abschattungsinformationen gesammelt. Er ist effizient genug, um in Echtzeit ausgeführt zu werden. Die folgenden Bilder wurden mit den in der Bachelorarbeit vorgestellten  Methoden gerendert: