DAYLIGHT & ARCHITECTURE - Grado Zero Espace Srl

S .84:
Bei der Technik des ‚Matte
Painting‘ hängt die Überzeugungskraft
der Lichteffekte
allein vom Auge und den Fähigkeiten
des Künstlers ab. Neue
Methoden beziehen 3D-Modelle
mit ein, aber die Künstler verlassen
sich weitgehend noch immer
auf ihre Maltechniken statt auf
Renderings aus dem Rechner.
Gegenüber:
Die ‚Radiosity‘-Technik war
die erste globale Beleuch tungslösung
und bietet die
akkura teste Abbildung des
Licht transports durch den
architektonischen Raum.
zwischen Tageslicht und künstlichen Lichtquellen vermissen
und wirkten daher stark vereinfacht und synthetisch. Erstes
Ziel aller Experten für Spezialeffekte aber ist es, eine absolut
fotorealistische Illusion zu erzeugen; noch bis Ende der Neunziger
Jahre offenbarte die angewandte Technik allerdings mehr
oder minder große Mängel, welche die illusionistische Wirkung
beeinträchtigten. Spezialeffekte sind nur dann erfolgreich
umgesetzt, wenn sie als solche nicht erkennbar sind und der
Zuschauer seine emotionale Eingebundenheit in das Filmgeschehen
nicht verliert. Viele Regisseure nutzen Spezialeffekte
aber auch in spektakulären und entscheidenden Filmszenen,
wo deren Unsichtbarkeit weniger wichtig ist.
Die fortschrittliche Computergrafik schafft Grundlagen für
neueste Techniken, die zwar mit der aktuellen Computertechnik
noch nicht angewandt werden können, sich aber zukünftig
durchsetzen werden, sobald sich die Rechnerleistung gemäß dem
Mooreschem Gesetz erhöht. Die Berechnung des physikalischen
Lichttransports wurde in den Anfängen der Bildbearbeitung
zwar in Betracht gezogen, dann allerdings wegen ihrer Komplexität
und der daraus resultierenden Schwierigkeiten rasch
wieder verworfen. Mit der Verbreitung der Direktbeleuchtung
aber entwickelte sich eine spezielle Simulationsmethode, um
die Mängel der direkten Beleuchtungstechnik auszugleichen:
die sogenannte Radiosität (englisch radiosity). Hierbei dienen
die thermischen Energiegesetze als Basis für den Lichttransport.
Ein Grundprinzip der Wärmeübertragung lautet, dass Oberflächen
Wärme abgeben, übertragen oder reflektieren können;
diese Eigenschaften werden bei der Radiositätstechnik zur Erzielung
effektiver Lichtsimulation eingesetzt. Vereinfacht gesagt
heißt dies, dass die Oberflächen in einem Radiositätsmodell alle
Lichtstrahlen im Raum aufnehmen und entsprechend reagieren.
Die Oberflächen in einem Radiositätsmodell werden auf
ein Rastermedium übertragen, in dem jede einzelne Masche als
Kameralinse fungiert. Die Verarbeitung eines solchen Modells
kann allerdings sehr viel Zeit in Anspruch nehmen und erfordert
einen großen RAM-Speicher für die Kalkulationen. Die
Radiosität gehört nach wie vor zu den präzisesten Lichtsimulationen,
die der Wirklichkeit sehr nahe kommen. Leider ist diese
Technik für wirksame Filmeffekte grundsätzlich zu langsam; in
dem Film Casino, der am Las Vegas Strip früherer Zeiten spielt,
wurde sie dennoch wirkungsvoll eingesetzt.
Auch wenn sich die direkte Illumination für visuelle Effekte
in Feature-Filmen immer mehr durchsetzte, blieben künstlerisches
Geschick und Sensibilität der Spezialisten gefragt, um
die inhärenten Mängel dieser Technik ‚auszubügeln’. Was normalerweise
der Computer erledigt, musste hier künstlerisch
durch Zeichnungen sanfter Schattierung und Lichtwirkung in
die Szenen eingearbeitet werden. Die Radiosität erwies sich als
vielversprechende Möglichkeit akkurater Lichtsimulation, war
aber nach wie vor in der Filmproduktion unüblich. Einige Feature-Projekte
wie Final Fantasy nutzten das Radiositäts-Rendering
schlichtweg als Schablone, um dessen Wirkung dann durch
direkte Illumination nachzuzeichnen. Aber erst die Neuentdeckung
einer bereits früher entwickelten Technik – das Raytracing
– sorgte für entscheidende Impulse auf diesem Gebiet. Das Raytracing
gehört zu den ältesten Mechanismen in der Computergrafik
und wurde lange Zeit angewandt, um in Ergänzung zur
direkten Illumination überzeugende Reflexionen und Schattenbilder
zu schaffen. Diese Methode arbeitet mit ausgesandten
Vektorstrahlen und ermöglicht im Vergleich zur direkten Illumination
eine komplexere Lichtwanderung, bot aber ursprünglich
nicht die Möglichkeit, das Licht als eine Einheit physikalischer
Teilchen zu berechnen, da sich das Licht sowohl als mikroskopische
Welle als auch in realen Partikeln offenbart. Diese
Erkenntnis machte sich das sogenannte Monte Carlo Raytracing
zunutze, gestützt auf den von Marco Fajardo in den späten
Neunzigern entwickelten Rendering-Code namens Arnold. Die
ersten allein durch diesen Renderer erzeugten Bilder veränderten
und revolutionierten die CG-Beleuchtung so nachhaltig, dass
dieses Verfahren auch noch heute in der modernen 3D-Computergrafik
angewandt wird.
Das Monte Carlo Raytracing verdankt seinen Namen der
Tatsache, dass die Quantenphysik des Lichts niemals wirklich
vollständig per Computer dargestellt werden kann, da
das Niveau der Computerisierung auch bei einfachsten Szenen
unvorstellbar hoch ist. Die Monte Carlo-Technik beruht
auf der Kalkulation eines verschwindend geringen Teils dieser
Komplexität, zunächst durch Nutzung einer Monte Carlo-Statistik
2 , um die Wertigkeit zu reduzieren, anschließend durch
einen Kammfilter 3 , um eine größtmögliche Vereinfachung dieser
komplizierten Wechselwirkungen zu erreichen. Da das Licht
ein natürliches Phänomen ist, nimmt der menschliche Verstand
86 D&A FRÜHJAHR 2007 AUSGABE 05