3D-Grafik: Algorithmus für realistisches Schimmern

Ein neuer Algorithmus von Forschern der University of California, San Diego (UCSD) könnte Kampfanzüge wie den von Iron Man in Computerspielen besser aussehen lassen. Denn damit lassen sich die komplexen Lichtreflektionen auf unebenen spiegelnden Oberflächen beispielsweise aus Metall 100 Mal schneller berechnen. Das stellt ein realistischeres Schimmern eben solcher Oberflächen in 3D-Computergrafiken in Aussicht - auch, wenn es sich um Animationen handelt. [...]

Schimmernde Schnecke (c) ucsd.edu
Schimmernde Schnecke

Spiegelnde Oberflächen wirken in Computergrafiken oft unscharf oder seltsam glitzernd. Denn um Lichtreflektionen mit vertretbarem Aufwand zu berechnen, gehen herkömmliche Methoden davon aus, dass jedes Pixel in einem Bild eine glatte, ebene Oberfläche hat. Eben das stimmt aber bei gekrümmten Metallteilen, Wellen auf einer Wasseroberfläche oder faltenschlagenden Textilien nicht. „Es gibt derzeit keinen Algorithmus, der effizient das unebene Aussehen realer spiegelnder Materialien rendern kann“, meint UCSD-Informatikprofessor Ravi Ramamoorthi.

Um Abhilfe in Form eines realistischeren Schimmerns zu schaffen, setzt sein Team darauf, jedes Pixel als unebenes, komplexes Gebilde aus tausenden sogenannten Mikrofacetten zu behandeln. Für jeden dieser winzigen Punkte berechnen sie die Normale, einen Vektor der im rechten Winkel auf der Oberfläche steht. Denn nur, wenn diese Normale genau auf halbem Weg zwischen Lichtquelle und Kamera steht, sieht letztere eine Reflektion. Daraus, wie die Normalen in einem Pixel verteilt sind, ergibt sich daher, wie stark die Reflektion tatsächlich ausfallen sollte.

Statt wirklich für jede Mikrofacette die Normale zu berechnen, ist es auch möglich, die Verteilung der Normalen in jedem Pixel abzuschätzen. Eben das kann der neue Algorithmus, der diese Woche im Rahmen der Grafik-Fachkonferenz http://s2016.siggraph.org/ - external-link>SIGGRAPH näher vorgestellt wird, laut UCSD sehr schnell und gut. Dadurch wird es möglich, die Gesamtreflektion einzelner Pixel wesentlich schneller korrekt zu berechnen als mit bisherigen Methoden – was eben realistisch schimmernde statt merkwürdige glänzende Kampfanzüge oder Nobelkarossen verspricht. (pte)

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