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Lichtpfadnotation
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Die Lichtpfadnotation wird in der 3D-Computergrafik verwendet. Es handelt sich um eine Notation, die die Art des Pfads angibt, den ein Lichtstrahl ausgehend von einer Lichtquelle, mit eventuellen Reflexionen, bis zum virtuellen Beobachter (Augpunkt) nimmt. Die verschiedenen Arten von Lichtpfaden unterscheiden sich darin, ob und in welcher Reihenfolge sie auf diffuse oder spiegelnde Oberflächen treffen.
Notation
1) LDSE, 2) LSSDE und 3) LDDE.
Die Lichtpfadnotation wurde 1990 von Paul Heckbert vorgestellt. Sie basiert auf regulären Ausdrücken und verwendet folgende Symbole:
| L | bezeichnet die Lichtquelle, |
| D | bezeichnet eine diffuse Oberfläche, |
| S | („specular“) bezeichnet eine spiegelnde Oberfläche (Licht brechende Körper eingeschlossen), |
| E | („eye“) bezeichnet den Augpunkt. |
Weiterhin gelten folgende übliche Symbole der regulären Ausdrücke:
| | | steht für „oder“, |
| * | steht für eine beliebige Anzahl von Reflexionen an Oberflächen des angegebenen Typs, |
| + | steht für mindestens eine Reflexion, |
| ? | steht für höchstens eine Reflexion. |
Typische Lichtpfade
Die Lichtpfadnotation kann dazu verwendet werden, die Fähigkeiten von Rendering-Algorithmen anzugeben. Beispiele sind in folgender Tabelle dargestellt.
| Lichtpfad | Bedeutung | Besipiele für Algorithmen, die zur Simulation dieser Pfade fähig sind |
|---|---|---|
| L(D|S)*E | Alle möglichen Lichtpfade: ein Lichtstrahl kann auf eine beliebige Anzahl diffuser oder spiegelnder Oberflächen treffen. Die Simulation aller möglichen Lichtpfade entspricht der globalen Beleuchtung. | Path Tracing |
| LD*E | Mögliche diffuse Interreflexion (im Beispiel Pfad 3) | Einfaches Radiosity |
| LD?S*E | Eventuell diffuse Reflexion, anschließend beliebige spiegelnde Reflexionen (im Beispiel Pfad 1) | Rekursives Raytracing (nach Whitted) |
| LS+DE | Kaustiken (im Beispiel Pfad 2). Diese Lichtpfade können mit klassischen Algorithmen (einfaches Radiosity oder Raytracing) nicht simuliert werden. | Kaustik-Photonenkartierung |
Literatur
- Paul Heckbert: Adaptive radiosity textures for bidirectional ray tracing. In ACM SIGGRAPH ’90 Proceedings: 145–154. ACM Press, Dallas 1990, ISBN 0-201-50933-4
- Alan Watt: 3D Computer Graphics, 3. Auflage, S. 281–283. Pearson/Addison-Wesley, Harlow (England) 2000, ISBN 978-0-201-39855-7
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