Visuelle Effekte & Mapping

• Geometrie wird verschoben

• ermöglicht Veränderung der Silhouette

Idee:

• Oberflaechen werden in Teilpolygone unterteilt und Eckpunkte entlang Normalen bzgl. Hoehenfeld-Bump-Map verschoben

Bei (feinem) Polygonmesh wird Hoehenposition der Vertices verschoben

Einfaches Polygonmesh wird durch adaptive Tesselation zunächst verfeinert und Höhenposition der Vertices anschließend verschoben

Vorteile:

• optimaler Eindruck von Tiefe durch Veränderung der Geometrie

• erlaubt Anpassung von Silhouetten, Selbstschattierung, Selbstokklusion

Nachteile:

• extrem berechnungsintensiv durch viel zusätzliche Geometrie

Globale Beleuchtung (Global Illumination) bezeichnet Simulation der Licht-Wechselwirkungen von Objekten, Faked Global Illumination täuscht solche Effekt vor

• Methode um statische Per-Pixel Beleuchtung zu erreichen

• Für alle statischen Flächen werden Texturen vorberechnet, die pro Texel Lichtwert enthalten

• nutzen Texturkoordinaten die mittels geometrischer Projektion berechnet werden

• Textur wird “in Szene” (unabhängig von Kameraprojektion) perspektivisch projiziert

• Texturkoordinaten werden durch Texturprojektion mit Projektionsmatrix berechnet

• definiert Sichtvolumen wie bei Kameraprojektion

• Texturkoordinaten weredn durch Projektion von 3D- Eckpunkten auf 2D-Textur berechnet

1. Transformation von Sichtkoordinaten nach NDCs

2. Texturkoordinaten (s,t) ergeben sich aus Punkten (x,y,z) in NDCs durch s = (x+1)/2, t =(y+1)/2

Idee: Verwendung projektiver Texturen für Schattenwurf aus Richtung der Lichtquelle

Vorgehen:

1. Rendering eines Tiefenbildes der Szene aus Sicht der Lichtquelle zur Erzeugung einer Shadow-Map

   • speichere dazu z-Werte (im Bereich 0,1) nach Projektion in Textur ab

1. Rendering der Szene aus Sicht der Kamera unter Verwendung der SHadow-Maps als projektive Textur

• Aliasing bei weit entfernten Lichtquellen

• nur “harte” Schatten darstellbar

Idee: Simulation von globalen Beleuchtungseffekten an einem bewölkten Tag, Umgebungslicht wird durch naheliegende Geometrie blockiert

Wie groß ist der Anteil des “Himmels”, welcher von Vertex V aus sichtbar ist

Fuer jeden Vertex V:

• sende gleichmaessig Strahlen in Hemisphaere um V

• berechne relativen Anteil der Strahlen welche Himmel erreichen

• speichere S(V) als Attribut des Vertex

Multiplikation des berechneten Graustufenbilds mit Ergebnis der Phong-Beleuchtung

• erlaubt Simulation globaler Illumination in Echtzeit (für statische Szenen)

• verstärkt Tiefeneindruck und gibt Hinweise zur Oberflächenstruktur sowie zu räumlicher Nähe

• ermöglicht Umsetzung von weich verlaufenden Schatten

nutzt Tiefeninformationen aus z-Buffer

Ziel: Performance-Gewinn durch einfachen Tiefenwertvergleich statt komplexem Raytracing

Fuer jeden Vertex V:

• waehle in Umkreis von V zufällige Samples

• vergleiche Tiefe jedes Samples mit Wert z in z-Buffer

• berechne S(V) als relative Anzahl der Samples, für welche z(Sample) <z

• approximation globaler Beleuchtungseffekte in Echtzeit (auch für dynamische Szenen)

• Unabhängig von Szenenkomplexität

• keine Auslastung der CPU (vollständige Berechnung auf GPU)