Vorlesungsskript Computergraphik II - IWR

2.2. SHADE TREES 19
2.2 Shade trees
Um den Illuminationsprozess und Schattierungen zu modularisieren, hat man entsprechende Shader
implementiert. Der nächste Entwicklungsschritt betraf Entscheidungsbäume, um diese verschiedenen
Shader und Kombinationen in einem Programm benutzbar und zur Laufzeit entscheidbar einzusetzen.
Zum Beispiel stammt von Whitted (1982) die Idee eines Scanline Algorithmus, bei dem eine verkettete
Liste einzelner Spans mit der Information (z-Werte, Normalen) an den jeweiligen Eckpunkten
assoziiert wird. Diese Idee konnte sich allerdings nicht gegen eine stärker objektorientierte Beschreibung
durchsetzen, wie sie im Format des Renderman Interface Bytestream (RIB) festgehalten ist.
Definition 2.2 Ein Shade tree besitzt eine Baumstruktur, in deren Knoten Parameter der Kinderknoten
eingehen und daraus Parameter für die darüberliegenden Elternknoten produzieren.
Die Parameter sind dabei Werte für einzelne Terme und Begriffe, die man aus Beleuchtungsmodellen
kennt, z.B. der Spekularkoeffizient k s oder Oberflächennormalen. In den Knoten werden diese
Parameter aus darunterliegenden Halbbäumen gesammelt und weiter bearbeitet, um schließlich die
Farbgebung des Pixels zu erhalten. So werden z.B. Knoten als Spekularterm, Ambienter Term aber
auch Square root oder Mix-Knoten bezeichnet.
Abbildung 2.1. Shade tree für Kupfer, nach Robert L. Cook [Coo84].
Unterschiedliche Objekte können verschiedene Schattierungsbäume haben. Der Mix-Knoten erlaubt
das Mischen spezieller Shader für besondere Zwecke wie beispielsweise Holzmaserung.
Bemerkung 2.1 Außer Shade trees gibt es zur Modellierung von Licht sogenannte Light trees und
zur Modellierung von atmosphärischen Effekten entprechend Atmosphere trees.