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Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme

Relativitische Beleuchtung

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Relativitische Beleuchtung

Einführung

Die Forschung hat sich bisher vor allem auf das geometrische Aussehen von schnell bewegten Körpern konzentriert. Das fotorealistische Bild eines schnell bewegten Körpers ist jedoch im wesentlichen durch den Searchlight- und Dopplereffekt bestimmt. Der Dopplereffekt bewirkt eine Wellenlängenverschiebung des eintreffenden Lichts, was zu einer Farbverschiebung führt. Der Searchlight-Effekt erhöht die scheinbare Helligkeit von Körpern, falls sich der Beobachter diesen Körpern mit hoher Geschwindigkeit annähert.

Bilder und Filme

Die folgenden Filme zeigen die relativistischen Auswirkungen anhand einer Szene, die durch Plankstrahlung beleuchtet wird. Die Körper sind farblose Lambertreflektoren (d.h. perfekt diffuse Reflektoren). Die Szene wird durch Plankstrahlung mit 2.800 Kelvin beleuchtet.


Scheinbare Geometrie Dieses Video visualisiert nur die scheinbare Geometrie. Der Beobachter bewegt sich mit 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit (Mpeg, 3.2 Mb)

Dopplereffekt Dieses Video visualisiert die scheinbare Geometrie und den Dopplereffekt. Der Beobachter bewegt sich mit 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit (Mpeg, 3.2 Mb)

Relativistische Beleuchtung Dieses Video zeigt die vollständige relativistische Darstellung von Geometrie und Beleuchtung. Die Gesamthelligkeit ist auf ein Tausendstel in Vergleich zu den anderen beiden Filmen verringert. Durch die Transformation der Strahldichte (radiance) sind die Objekte in Flugrichtung extrem hell. Der Beobachter bewegt sich mit 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit (Mpeg, 2.5 Mb)

Bibliographie

[1] D. Weiskopf, U. Kraus, H. Ruder: Searchlight and Doppler Effects in the Visualization of Special Relativity: A Corrected Derivation of the Transformation of Radiance, ACM Transactions of Graphics, Vol. 18, No. 3, July 1999, 278-292.

[2] D. Weiskopf, U. Kraus, H. Ruder: Illumination and Acceleration in the Visualization of Special Relativity: A Comment on Fast Rendering of Relativistic Objects, Journal of Visualisation and Computer Animation, 2000, Vol. 11, 185-195.