Beleuchtung und Farben – Teil 1

Nun geht es endlich um die Beleuchtung (Lightning). Dieser Themenbereich umfässt: Colors, Lightning und Illumination. Das Phong lighting model besteht etwa aus Ambient lighting, Diffuse lighting und Specular lighting.

Ambient lighting ist Beleuchtung, die nicht direkt von einer einzigen Lichtquelle kommen sondern Licht, dass von anderen Objekten reflektiert (also eine Art indirekte Beleuchtung). Es wird weiterhin auch jeder einzelne Pixel beleuchtet, ob im Schatten oder Licht.

Diffuse lightning nimmt die Strahlen einer Lichtquelle direkt entgegen. Die Strahlen haben damit eine große Auswirkung auf die Helligkeit des Objektes. Hier werden Pixel ohne Lichteinstrahlung berücksichtigt (in dem kein Licht im Schatten sichtbar ist). Es muss der Winkel gemessen werden, in dem das Licht auf das Objekt trifft. Ist der Winkel senkrecht hat er die größte Auswirkung. Um den Winkel zu messen wird ein so genannter “normal vector” genutzt. Die anschließenden Berechnungen lasse ich hier außen vor.

Specular lightning ist ähnlich wie diffuse lightning, nur das hier auch die Richtung des Blickwinkels (des Spielers) berücksichtigt wird. Außerdem ist die Lichteinwirkung abhängig von der Oberfläche des Objektes (Spiegel, matt oder glänzend). Hier werden berücksichtigt er “normal vector”, der Reflexionswinkel sowie der Blickrichtung. So kleiner der Winkel, desto größer die Auswirkung.

Phong shading kombiniert alle drei genannten Beleuchtungsalgorithmen. Folgendes Ergebnis kommt dabei heraus: