Vergleiche
Unsere Vergleichsszene ist einer Szene aus dem Buch von Herrn Jensen nachempfunden. Im Unterschied zur klassischen globalen Beleuchtungsszene, der «Cornell Box» können wir damit anhand der der Glaskugel ebenfalls die Kaustiken am Boden und an der Wand überprüfen.
Das Bild mit einer Auflösung von 800 x 600 Pixeln wurde nach dem Prinzip Path Tracing mit 20 Samples pro Pixel gerendert. Die Lichtquelle wurde mit 20 Samples abgetastet. Bei der Photonemission wurden 5’000’000 Photonen verschossen. Gespeichert wurde 500’000 in der globalen und 300’000 in der Kaustik-Photonmap. Am Schluss wurde das Bild mit einer Gammakorrektur von 2.2 aufgehellt. Die Renderzeit betrug auf einem 2 GHz/500 MB Pentium IV Rechner 2 Std. 2 Min.
Vergleich mit OpenGL:
OpenGL berechnet nur die lokale Beleuchtung per Vertex. OpenGL kann keine Schlagschatten berechnen. Das Licht an der Decke ist ein Punktlicht. Alternativ dazu wäre ein Spotlicht mit einem Scheinwinkel von 180 Grad möglich. Die aufgehellte Decke entsteht durch den 30% ambiente Reflexion. Die rechte Kugel wird durch Blending transparent, jedoch ohne Lichtbrechung. Die linke Kugel bleibt Schwarz mit einem kleinen Glanzlicht.
Vergleich mit klassischem Raytracing:
In unserem klassischen Raytracer nach Whitted ist dasselbe lokale Beleuchtungsmodell von Phong/Blinn implementiert wie in OpenGL. Deshalb sind die diffusen Flächen identisch. Neu hinzu kommen die Transparenz, die Spiegelung und die Schatten bei den Kugeln. Die Schatten sind jedoch scharf, weil nur ein Schattenfühler zu Lichtquelle geschickt wird.
Vergleich mit der Muttenzer Box:
Unsere Renderings sahen am Schluss den Vorlagen von Herrn Jensen verblüffend ähnlich. Während des Entwickelns haben wir unsere Outputs mit denen von RenderBitch verglichen. RenderBitch wurde von Wojciech Jarosz entwickelt und ist einer der wenigen, im Quellcode erhältlichen Implementation von Photon Mapping.
Unser Dozent wollte es aber genauer wissen und hat sich über Weihnachten als Schreiner betättigt und die Vergleichsszene aus Holz nachgebaut. Die Flächen sind mit diffusem Papier belegt. Die spiegelnde Kugel ist aus V2A Chromstahl und die transparente Kugel ist aus Glas (Hersteller: Glasi Hergiswil). Die Box wird mit einer Neon-Spahrlampe beleuchtet. In Anlehnung an die Cornell Box wurde die Kiste «Muttenzer Box» getauft.
Mit Erleichterung stellten wir natürlich fest, dass auch in Realität nicht nur die Kaustik unter der Kugel sondern auch an der Wand entstehen.
Digitalfoto der Muttenzer Box
Rendering
Der Vergleich zwischen Digitalfoto und Rendering ist natürlich mit Vorsicht zu geniessen. Das Photo wurde mit einem uns unbekannten Weissabgleich erstellt. Von Hand und Auge haben wir deshalb eine nachträgliche Gamma- und Farbkorrektur vorgenommen, damit das Bild ungefähr der Realität entsprach. Ebenfalls wegretouchiert wurde die Kamera, die sich in der linken Kugel spiegelte.
Differenzbild von Rendering und Digitalfoto.
