Irradiance Environment Mapping

Der Begriff Irradiance Environment Mapping fasst sämtliche Environment Mapping-Verfahren zur Lichtübertragung auf Objekte zusammen. Herkömmlicherweise wird Environment Mapping eingesetzt, um räumlich unabhängige, sphärische Funktionen darzustellen, beispielsweise um Reflexionen auf einem spiegelnden Objekt darzustellen. Allerdings kann auch die diffuse Lichtübertragung simuliert werden. Für komplex beleuchtete Objekte kann dadurch der Lichtransfer vorberechnet werden.

Berechnung von Irradiance-Maps

Die diffuse Leuchtdichte B an einem Punkt im Raum mit Normalenvektor $\mathbf{n}$ kann als mit der ambienten Farbe c gewichtete Summe aller Lichtquellen l_i betrachtet werden, die aus Richtung ω_i strahlen. Mit Hilfe von Lamberts Cosinusgesetz ergibt sich

$B = c \sum_{i} \max(0, \mathbf{\omega_i} \cdot \mathbf{n}) \cdot l_i$

Dieses Verhältnis lässt sich aus einer 180° Aufnahme, z.B. einer Sphere Map, vorberechnen, indem man jeden Pixel der Textur als eigene Lichtquelle betrachtet. Das Ergebnis kann seinerseits wieder in einer Textur gespeichert und zur Laufzeit auf das Objekt einfach übertragen werden.

Je nach verwendetem Beleuchtungsmodell entstehen also so genannte diffuse irradiance maps oder specular irradiance maps. Eine schnellere Berechnung und Verwendung zur Laufzeit wird durch die Verwendung von Kugelflächenfunktionen erreicht^[1][2].

Literatur und weiterführende Quellen

1. ↑ Ramamoorthi et al.: An Efficient Representation for Irradiance Environment Maps, In: Proceedings of ACM SIGGRAPH 2001, S. 497-500
2. ↑ Gary King: Real-Time Computation of Dynamic Irradiance Environment Maps, In: GPU Gems 2