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Alle Kapitel anzeigenVorbemerkung / Beleuchtung und Schattierung
Die Bestimmung der Intensität bzw. Farbe eines Pixels eines Ausgabegerätes, wird mittels so genannten Beleuchtungsmodelle und Schattierungstechniken durchgeführt. Bei der Beleuchtung und Schattierung von 3d-Objekten wird sowohl in technischer als auch in gestalterischer Hinsicht folgende Einteilung getroffen. Die Übergänge zwischen den Kategorien sind fließend:
 | Fotorealistische Computergrafik: Es handelt sich dabei um Beleuchtungsmodelle, die sowohl direkte als auch indirekte Beleuchtung berücksichtigen. Die Beleuchtung und Schattierung in der fotorealistischen Computergrafik zeichnet sich vor allem durch eine möglichst genaue Einhaltung physikalischer Gesetze und die realistische Nachbildung verschiedenster physikalischer Effekte aus. Div. Verfahren für fotorealistische Computergrafik wie z. B. Raytracing und Radiosity stehen in fast allen gängigen 3d-Paketen zur Verfügung. Dabei handelt es sich nicht um Hardware-, sondern um Software-Rendering. Diese Berechnungen können durchaus sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. |
 | Echtzeitfähige Computergrafik: Hier wird bewusst auf Kosten der Qualität aber zugunsten der Renderzeit auf Interaktion gesetzt. Dabei geht es darum, dass diese Modelle von der Grafikhardware berechnet und unterstützt werden. Diese Modelle sind natürlich besonders Hardware abhängig. Als Beispiel ist das in jeder modernen Grafikkarte realisierte Gouraud-Shading in Verbindung mit dem Phong-Beleuchtungsmodell zu nennen. |
 | Nicht-fotorealistische Computergrafik: |
Das Beleuchtungsmodell bestimmt die Intensität bzw. die Farbe eines Punktes auf der Oberfläche eines Objekts. Man unterscheidet ein lokales und ein globales Beleuchtungsmodell:
| Lokales Beleuchtungsmodell: | Dieses Beleuchtungsmodell zieht zur Berechnung der Intensität bzw. Farbe eines Objektpunktes ausschließlich den direkten Lichteinfall von einer bzw. mehreren Lichtquellen heran. Die bekanntesten lokalen Beleuchtungsmodelle sind das Lambert- und das Phong-Beleuchtungsmodell. |
| Globales Beleuchtungsmodell: | Dieses Beleuchtungsmodell berücksichtigt bei der Berechnung der Intensität bzw. Farbe eines Objektpunktes neben dem direkten Lichteinfall zusätzlich das indirekte einfallende Licht. Das indirekte Licht entsteht durch Reflexion bzw. Lichtbrechung. Globale Beleuchtungsverfahren benutzen meist ein lokales Beleuchtungsmodell und erweitern dieses durch zusätzliche Methoden. Zu den bekanntesten globalen Verfahren zählen das Ray-Tracing-Verfahren und das Radiosity-Verfahren. |
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| Ein lokales Beleuchtungsmodell berechnet ausschließlich die direkte Beleuchtung. Die untere Abbildung zeigt die selbe Szene mit einem globalen Beleuchtungmodell. In diesem Rendering wurde die Globale Beleuchtung von Mental Ray verwendet. |
Eine Schattierungstechnik oder "Shading model" setzt zeitlich nach der Berechnung des Beleuchtungsmodells ein. Es bestimmt, an welchen Punkten eine Beleuchtung berechnet werden soll. Spezielle Schattierungsverfahren für polygonale Netze, so genannte Schattierungstechniken durch Interpolation, berechnen die Beleuchtung an ausgewählten Punkten und interpolieren anhand dieser Werte die dazwischen liegenden Punkte. Die bekanntesten Verfahren sind das Flat-, das Gouraud- und das Phong-Shading.
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| (a) Drahtgitter - Wireframe (a) Flat-Shading (c) Gouraud-Shading (d) Rendering |
