• IT-Karriere:
  • Services:

3D-Grafik: Uni Ohio will Schattenberechnung revolutionieren

Realistischere Schatten für computergenerierte Bilder und Filme

Forscher der University of Ohio wollen neue Computergrafik-Algorithmen entwickelt haben, mit denen sich bei geringeren Hardwareanforderungen ein annähernd so realistischer Schattenwurf wie in den aufwendigen 3D-Animationen der Filmindustrie erreichen lasse. Dies soll nicht nur Wissenschaftlern, sondern auch 3D-Spielen zugute kommen können.

Artikel veröffentlicht am ,

Caixia Zhang
Caixia Zhang
Entwickelt wurde die neue Art der Schattenberechnung von der Studentin Caixia Zhang, die das Projekt im Rahmen ihrer Abschlussarbeit begann und nun Doktorandin ist. Sie und ihr Informatik-Professor Roger Crawfis haben die Arbeit in der Juni-2003-Ausgabe des Wissenschafts-Journals "IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics" beschrieben.

Stellenmarkt
  1. SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG, Bruchsal
  2. DER PUNKT GmbH - Agentur für Design & Lösung, Karlsruhe

Die von Zhang entwickelten Algorithmen modellieren, wie Licht durch durchsichtige dreidimensionale Objekte, Feuer und Rauch oder Flüssigkeiten wie Wasser dringt. Das Ergebnis sollen Schatten mit annähernder Hollywood-Qualität sein, allerdings bei deutlich geringeren Speicheranforderungen. Die neuen Algorithmen sollen einzigartig sein, da sie weiche Schatten ("Soft Shadows") für 3D-Objekte berechnen und dabei Faktoren wie die Lichtdämpfung durch lichtdurchlässige Objekte berücksichtigen.

Für die neuen Algorithmen nutzte Zhang eine übliche Volumen-Rendering-Methode namens Splatting (engl. "Matschen"). Anstatt eine 3D-Linie wie etwa beim Raytracing anhand der Sichtlinie des Betrachters zu berechnen, werden beim Splatting umgekehrt die Objekte gegen eine zweidimensionale Oberfläche wie einen Fernseher oder eine Leinwand projiziert, so dass die Berechnungen wie für ein 2D-Objekt durchgeführt werden können. Das 3D-Objekt wird dabei in Volumen-Elemente bzw. Voxel aufgebrochen und der 2D-Abdruck eines Voxels wird "Splat" genannt. "Der Vorteil von Splatting ist, dass man die relevanten Voxel verfolgt und dies weniger teuer hinsichtlich der Datenspeicherung ist", so Zhang.

Getestet wurde die Schattenberechnung bereits erfolgreich für 3D-Objekte verschiedener Komplexität, von der Wolke über eine Roboter-Gruppe bis hin zum Bonsai-Baum. Die Daten des Bonsai-Baums kamen übrigens von der Universität Erlangen-Nürnberg, die Finanzierung des ganzen Projekts erfolgte durch den Career-Award der National Science Foundation.

Schattenwurf per Splatting (Bild: Ohio State University)
Schattenwurf per Splatting (Bild: Ohio State University)

Crawfis beschreibt Zhangs Arbeit als Brücke zwischen Low-Level-Animations-Software und den von Filmstudios zur Filmproduktion eingesetzten High-End-Produkten. "Das Ziel ist ein super-akkurates Bild-Rendering mit wenig Speicher", so Crawfis. "Diese Arbeit ist ein Schritt in diese Richtung." Hollywood benötige im Moment eine Stunde pro Bild, bei einer Animation die 30 Bildern pro Sekunde nutze. Mit den neuen Algorithmen könnte man etwa beim Modelellieren von Computeranimationen eine realistischere Vorschau berechnen und damit Zeit sparen.

In der Wissenschaft könnte man die Technik einsetzen, um Operationsmethoden, oder komplexe Daten zu visualisieren. In der Klimamodellierung könnte die Technik simulieren, wie viel Weltraumstrahlung die Erdoberfläche erreicht - denn hier müsste die Lufttemperatur, die Windstärke und die Feuchtigkeit von Wolken in der Atmosphäre berücksichtigt werden. "Die Herausforderung ist es, die Daten so zu darzustellen, dass die benötigen Informationen erkannt werden können", so Zhang.

Professor Crawfis ist der Meinung, dass mit den aktuellen Weiterentwicklungen von Grafikkarten und verwandter Computerhardware Verbraucher bald in der Lage sein werden, die neuen Schattenwurf-Algorithmen auf ihren heimischen PCs in Spielen zu erleben.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (u. a. Ryzen 5 5600X 358,03€)

Cinque 26. Jun 2003

kennst du das spiel Outcast?? das basiert kommplett aus einer voxel-engine

Plasma 25. Jun 2003

Protest, der Baum kommt aus Erlangen! Die Nürnberger haben damit bestimmt wenig am Hut...

chojin 25. Jun 2003

BladeRunner hat auch Voxel für die Figuren benutzt. ??? du meinst als Schatten? :) Blade...

down the politics 25. Jun 2003

Tiberian sun

Trollthread 25. Jun 2003

Gell ist ein unwort, welches von leuten benutzt wird, die behaupten die deutsche sprache...


Folgen Sie uns
       


Purism Librem 5 - Test

Das Librem 5 ist ein Linux-Smartphone, das den Namen wirklich verdient. Das Gerät enttäuscht aber selbst hartgesottene Linuxer.

Purism Librem 5 - Test Video aufrufen
Programm für IT-Jobeinstieg: Hoffen auf den Klebeeffekt
Programm für IT-Jobeinstieg
Hoffen auf den Klebeeffekt

Aktuell ist der Jobeinstieg für junge Ingenieure und Informatiker schwer. Um ihnen zu helfen, hat das Land Baden-Württemberg eine interessante Idee: Es macht sich selbst zur Zeitarbeitsfirma.
Ein Bericht von Peter Ilg

  1. Arbeitszeit Das Sechs-Stunden-Experiment bei Sipgate
  2. Neuorientierung im IT-Job Endlich mal machen!
  3. IT-Unternehmen Die richtige Software für ein Projekt finden

Weclapp-CTO Ertan Özdil: Wir dürfen nicht in Schönheit und Perfektion untergehen!
Weclapp-CTO Ertan Özdil
"Wir dürfen nicht in Schönheit und Perfektion untergehen!"

Der CTO von Weclapp träumt von smarter Software, die menschliches Eingreifen in der nächsten ERP-Generation reduziert. Deutschen Perfektionismus hält Ertan Özdil aber für gefährlich.
Ein Interview von Maja Hoock


    Fiat 500 als E-Auto im Test: Kleinstwagen mit großem Potenzial
    Fiat 500 als E-Auto im Test
    Kleinstwagen mit großem Potenzial

    Fiat hat einen neuen 500er entwickelt. Der Kleine fährt elektrisch - und zwar richtig gut.
    Ein Test von Peter Ilg

    1. Vierradlenkung Elektrischer GMC Hummer SUV fährt im Krabbengang seitwärts
    2. MG Cyberster MG B Roadster mit Lasergürtel und Union Jack
    3. Elektroauto E-Auto-Prämie übersteigt in 2021 schon Vorjahressumme

      •  /