Was ist Pro-Pixel-Beleuchtung?
"Pro-Pixel-Beleuchtung" ist ein Begriff, der in der Computergrafik verwendet wird, um anzuzeigen, dass eine dreidimensionale (3D-) Szene die Farbe von Objekten pixelweise statt vertexweise bestimmt. Die Verwendung von Pro-Pixel-Beleuchtung anstelle von Pro-Vertex-Beleuchtung erzeugt normalerweise ein fertiges Bild oder einen fertigen Rahmen, der ein realistischeres und oft schärferes, definierteres Erscheinungsbild aufweist, insbesondere wenn Relief-Mapping verwendet wird. Im Allgemeinen wird die Beleuchtung pro Pixel mithilfe von Pixel-Shadern implementiert, mit denen auf verschiedene Arten berechnet werden kann, wie das Licht in einer Szene auf einen bestimmten Bereich der Szene fällt und welche Farbe die resultierende Oberfläche haben soll. In 3D-Anwendungen, in denen die Rendergeschwindigkeit wichtig ist, wie z. B. bei dynamischen Animationen, ist das Schattieren pro Pixel möglicherweise nicht praktikabel, da es mehrere Durchgänge durch eine Szene erfordern oder einfach zu lange dauern kann und das Erreichen einer akzeptablen Bildrate unmöglich macht.
Eine der gebräuchlichsten Formen, Licht auf eine 3D-Szene anzuwenden, ist die Verwendung einer Methode, die als Per-Vertex-Beleuchtung bekannt ist. Diese Technik nimmt die Eckpunkte eines Objekts - die Punkte, an denen die Linien eines Objekts aufeinander treffen - und bestimmt, wie die Oberfläche eines Objekts an dieser einzelnen Stelle aussehen soll. Wenn allen Scheitelpunkten in einer Szene Beleuchtungsinformationen zugeordnet sind, verwendet der Renderer Interpolation oder andere Arten von Algorithmen, um das Aussehen der Oberfläche des Objekts zwischen den Scheitelpunkten zu schätzen. Dies führt im Allgemeinen zu Bereichen, in denen eine hohe Dichte von Scheitelpunkten in einem Objekt erforderlich ist, um scharfe Lichteffekte zu erzielen, z. unabhängig von der Textur oder Beleuchtungsposition.
Im Gegensatz dazu kann ein Programm eine Beleuchtung pro Pixel implementieren. Dies beinhaltet das Durchlaufen jedes Pixels in einer gerasterten Szene und das Bestimmen der individuellen Farbe und Beleuchtung für jedes Pixel, unabhängig von seiner Nähe zu einem Scheitelpunkt. Das Ergebnis ist in der Regel eine scharfe, genaue Beleuchtung, insbesondere mit Spiegeleffekten. Der Kompromiss für eine bessere Bildqualität ist eine längere Renderzeit, da jedes Pixel von einem Pixel-Shader verarbeitet werden muss, obwohl dies bei 3D-Modellierungen und Grafik- und Renderprogrammen, die keine bestimmte Framerate einhalten müssen, nicht immer ein Problem darstellt.
Die dramatischen Effekte der pixelgenauen Beleuchtung können bei richtiger Anwendung das Erscheinungsbild eines Objekts verbessern, auf das eine komplexe Bump-Zuordnung angewendet wurde, und die winzigen Details können bei der punktgenauen Beleuchtung verloren gehen. Prozedurale Texturen können auch von einem Pro-Pixel-Beleuchtungsansatz profitieren. Darüber hinaus erfordern Spezialeffekte wie Schattenvolumen die Verwendung von Beleuchtung pro Pixel, wie auch komplexe Lichtreflexionen, Partikelsysteme oder in einigen Fällen sogar Lichthöfe.