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Als Beleuchtungsmodell bezeichnet man in der 3D-Computergrafik allgemein ein Verfahren, das das Verhalten von Licht simuliert.
Im Speziellen wird zwischen globalen und lokalen Beleuchtungsmodellen unterschieden. Meist ist mit dem Begriff „Beleuchtungsmodell“ jedoch ein lokales Beleuchtungsmodell gemeint.
Globale Beleuchtungsmodelle
Globale Beleuchtungsmodelle simulieren die Ausbreitung von Licht in einer Szene. Generell sind damit Radiosity oder Raytracing, beziehungsweise ihre Varianten gemeint. Der Begriff „globales Beleuchtungsmodell“ ist nicht mit dem Begriff globales Beleuchtungsverfahren zu verwechseln, der nur eine bestimmte Klasse globaler Beleuchtungsmodelle bezeichnet.
Lokale Beleuchtungsmodelle
Lokale Beleuchtungsmodelle simulieren das Verhalten von Licht auf Oberflächen. Dabei wird die Helligkeit bzw. Farbe eines von einem Punkt auf dieser Oberfläche in eine bestimmte Richtung reflektierten Lichtstrahls berechnet. Dies geschieht unter ausschließlicher Zuhilfenahme der Blickrichtung, des Lichteinfallswinkels, der Materialeigenschaften des Objektes und der Lichtquellen. Die indirekte Beleuchtung bleibt hier zunächst unberücksichtigt. Für die Simulation dieser Effekte sind globale Beleuchtungsmodelle zuständig; Raytracing beispielsweise sendet zu diesem Zweck weitere Strahlen aus.
Im Gegensatz zu den anderen Verfahren zur Darstellung eines Materials wie Bump Mapping simulieren Beleuchtungsmodelle nicht die Mesostruktur, sondern die Mikrostruktur eines Materials. Je nach Art der Darstellung müssen hierfür verschiedene Shading-Methoden verwendet werden.
Die bekanntesten lokalen Beleuchtungsmodelle sind:
- Lambert-Beleuchtungsmodell (1760)
- Phong-Beleuchtungsmodell (1975)
- Torrance-Sparrow-Beleuchtungsmodell (1977)
- Schlick-Beleuchtungsmodell (1994)
Physikalisch gesehen sind lokale Beleuchtungsmodelle nichts anderes als die Interpretation und Umsetzung der bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion (kurz BRDF).
Siehe auch
"Beleuchtungsmodell"