Beleuchtungsmodelle und Schattierungsalgorithmen Flashcards
(25 cards)
Was ist das Ziel der Beleuchtungsmodelle in der Computergrafik?
Die Berechnung von Lichtintensitäten an den Pixeln, um realistische Beleuchtung und Schattierung auf den Bildschirm zu bringen, basierend auf den Materialeigenschaften, Lichtquellen und Normalenvektoren.
Welche Ausgangsdaten liegen am Ende der Viewing-Pipeline vor?
Koordinaten, Normalenvektoren und Materialeigenschaften.
Welche Arten der Lichtausbreitung gibt es?
1.Quantenoptik (atomare Ebene).
2.Wellenoptik (mikroskopische Ebene).
3.Geometrische Optik (makroskopische Ebene, für Computergrafik).
Welche Vereinfachungen werden in der Computergrafik vorgenommen?
- Licht wird als Strahl betrachtet, Wellenphänomene wie Interferenz und Polarisation werden ignoriert.
- Monochromatisches Licht mit drei Wellenlängen (R, G, B) wird verwendet.
Was ist diffuse Reflexion?
Die Lichtintensität hängt vom Winkel zwischen der Oberflächennormalen
𝑛⃗ und dem Lichtvektor
𝑙⃗ ab, ist aber unabhängig von der Blickrichtung.
Was ist spekuläre Reflexion?
Glanzlichter entstehen durch Reflexion in einer Vorzugsrichtung, abhängig vom Winkel 𝛼
zwischen der reflektierten Lichtausbreitung und der Blickrichtung.
Was ist ambiente Beleuchtung?
Eine vereinfachte Simulation von gestreutem Umgebungslicht, das unabhängig vom Einfallswinkel oder der Richtung ist.
Was ist das Phong-Beleuchtungsmodell?
Es kombiniert ambienten, diffusen und spekulären Lichtanteil zu einer Gesamtbeleuchtung:
𝐼=𝐼_𝑎+𝐼_𝑑+𝐼_𝑠
Welche Parameter beeinflussen die Beleuchtung im Phong-Modell?
Lichtintensität, Reflexionskoeffizienten (𝑘_𝑎, 𝑘_𝑑, 𝑘_𝑠), Normalen, Licht- und Blickvektoren.
Was ist Flat Shading?
Ein Farbwert wird pro Dreieck berechnet, basierend auf einer Normalen pro Dreieck.
Was ist Gouraud Shading?
Beleuchtungsberechnung erfolgt an den Eckpunkten; Farbwerte werden über das Dreieck interpoliert.
Was ist Phong Shading?
Normalen werden interpoliert, und die Beleuchtung wird pro Pixel berechnet.
Was ist der Unterschied zwischen Phong Shading und dem Phong-Beleuchtungsmodell?
Das Phong-Beleuchtungsmodell beschreibt die Lichtberechnung, während Phong Shading die Interpolation der Normalen und die pixelweise Berechnung der Beleuchtung beschreibt.
Welche Vorteile hat Flat Shading?
Sehr effizient, da die Beleuchtungsberechnung nur einmal pro Dreieck erfolgt.
Welche Nachteile hat Flat Shading?
Geringe visuelle Qualität; Übergänge zwischen Dreiecken sind deutlich sichtbar.
Welche Probleme hat Gouraud Shading?
Glanzlichter können verschwinden, wenn sie nicht an Eckpunkten auftreten.
Welche Vorteile bietet Phong Shading?
Realistischere Darstellung von Glanzlichtern, da die Beleuchtung pixelweise berechnet wird.
Was ist das Blinn-Phong-Modell?
Eine Variante des Phong-Modells, die den Halbwinkelvektor anstelle der idealen Reflexionsrichtung verwendet und weniger rechenintensiv ist.
Welche Unterschiede gibt es zwischen Phong- und Blinn-Phong-Modell?
Blinn-Phong ist effizienter, da der Halbwinkelvektor einfacher zu berechnen ist.
Wie wird Beleuchtung mit mehreren Lichtquellen berechnet?
Die Beiträge der einzelnen Lichtquellen werden addiert:
𝐼_gesamt=∑_𝑖=1^𝑛(𝐼_𝑎,𝑖+𝐼_𝑑,𝑖+𝐼_𝑠,𝑖)
Was ist bei der Beleuchtung mit mehreren Lichtquellen zu beachten?
Zu viele Lichtquellen erhöhen den Rechenaufwand erheblich.
Welche Reflexionsarten berücksichtigt das Phong-Beleuchtungsmodell?
Ambiente, diffuse und spekuläre Reflexion.
Welche Schattierungsverfahren gibt es?
Flat Shading, Gouraud Shading und Phong Shading.
Welche Unterschiede bestehen zwischen Flat, Gouraud und Phong Shading?
- Flat: Ein Farbwert pro Dreieck.
- Gouraud: Interpolation der Farbwerte.
- Phong: Interpolation der Normalen, Beleuchtung pro Pixel.
