Eine Einführung in die Möglichkeiten von POV-Ray. Die wichtigsten Konzepte in einigen Folien

Transkript

1 Eine Einführung in die Möglichkeiten von POV-Ray Die wichtigsten Konzepte in einigen Folien

2 Was ist POV-Ray Ray-Tracer mit Szenenbeschreibungssprache Binär sowie als Quellcode frei erhältlich Viele Howtos im Netz

3 Bisher Helligkeit durch Farbe Reflektivität Entfernung zur Lichtquelle Stellung zur Lichtquelle bestimmt

4 Ray-tracer: Motivation Wunsch: Realistische Graphik komplexer Objekte

5 Erste Idee Lichtquelle sendet Photonen aus Licht von Quelle ausgehend nun in Lichtstrahlen unterteilen, Weg des Lichtes bis zum Auge verfolgen Eigenschaft: Nur ein Bruchteil des Lichtes erreicht Auge Schlechte Idee: Viel Berechnung für wenig Effekt

6 Kurze Abschätzung Punktlichtquelle in 1 Meter Entfernung vom Auge Bestrahlt Kugelschale von innen, Auge auf Oberfläche von Kugelschale Pupillenfläche = 0.5cm 2 = 5*10-5 m 2 Kugelschalenfläche = 4πr 2 =12,6 m 2 Ungefähr 5 Millionstel der Strahlung erreichen Auge

7 Zweite Idee (Raytracing) Grundidee: Dreh den Strahlengang um. Sehen nur Licht, das im Auge eintrifft Drehen bei Simulation Strahlengang um Schicken Sehstrahlen vom Auge aus, einen Strahl pro Bildpunkt, verfolgen ihn bis Lichtquelle Mattes Objekt Berechnen Helligkeit der Matten Objekte mittels klassischer Methoden

8 gar nicht so schlecht

9 Stärken & Schwächen Das Verfahren zur Darstellung von: Spiegelung Lichtbrechung Schwächen Halb-reflektierende matte Oberflächen Zusammenspiel von Lichtbrechung mit matten Oberflächen

10 Funktionsumfang von POV-Ray Raytracing mit Tricks Sprache zur Beschreibung von Szenen Objekte Lichtquellen Kameras Insbesondere detaillierte Spezifikation von Materialeigenschaften

11 Zusätzlich Umfassende Dokumentation von Sprache und verwendeten Algorithmen Viele freie Tutorials im Netz Viele freie Werkzeuge im Netz

12 Eine Kugel Sphere{ <1,1,1>,1 // object modifiers

13 Mögliche Object Modifiers Transformationen Translation Rotation Matrix Textures Interior Interior Media Photons

14 Texture Besteht aus: Pigment (Färbung) Normal (Lokale Veränderung der Flächennormalen) Finish (Reflektion)

15 Normal normal{marble 1 turbulence 0.3

16 Finish finish{specular 0.5 reflection 0.7

17 Interior (Optische Eigenschaften eines Materials) box { plainsphere texture{ pigment{color rgbf<0.9,0.9,0.9,1> finish{specular 0.5 reflection 0.1 interior{ ior 1.0 caustics 0.2 dispersion 1.0 dispersion_samples 7 fade_distance 1.0 fade_power 0.0 fade_color <0,0,0> translate <-1.25,0,0>

18 Interior ior = 2.0

19 Interior Media object { plainsphere pigment {color White filter 1 hollow interior { media { emission color rgb < 1, 1, 1> absorption color rgb < 0, 0, 0> density {agate // Marmorartig color_map { [0 color Black] [0.7 color Black] [1 color White] translate <-1.25,0,0>

20 Absorption (Media) interior { ior 1.1 media { emission color rgb < 0, 0, 0> absorption color rgb < 1, 1, 1> density {agate color_map { [0 color Black] [0.9 color Black] [1 color White]

21 Absorption & Emission (Media) emission color rgb <0,1,0> absorption color rgb <1,0,1>

22 Mehr oder weniger Emission density {agate color_map { [0 color Black] [0.5 color Black] [1 color White]

23 2 Medien in einer Kugel media { media { emission color rgb < 0, 1, 0> absorption color rgb < 1, 0, 1> density {agate color_map { [0 color Black] [0.9 color Black] [1 color White] emission color rgb < 0, 0, 1> absorption color rgb <1, 1, 0> density {marble turbulence 2 color_map { [0 color Black] [0.7 color Black] [1 color White]

24 Photons Realistische Simulation von Brechungseffekten und Kaustiken Schön Seeehr langsam

25

26 photons { target 1.0 refraction on reflection on

27 Zusammenfassung Objekte beschrieben als Objekt Objektmodifikatoren Vorstellung der wichtigsten Objekt-Modifikatoren

28 Was macht POV-Ray für die Schule Interessant? Kostenlos erhältlich ( Beschreibungssprache fördert Verständnis der Vorgänge Umfassende Dokumentation der Verfahren