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State of the Art in Real-Time Global Illumination [PDF] (German)

Abstract:
Mittels unserer visuellen Sinneseindrücke sind wir Menschen in der Lage, uns in unserer Umwelt zurechtzufinden. Das Licht ist dabei eine komplexe und – auf Quantenebene – paradoxe Grundkomponente der physikalischen Welt. Die effiziente algorithmische Nachbildung der physikalischen Lichtausbreitung ist für die Computergrafik essentiell, jedoch auch überaus komplex. Die Global Illumination ist dabei eine wichtige Komponente, um die Computergrafik plausibel erscheinen zu lassen, da sie die meisten Lichtphänomene impliziert. Dabei muss sie oftmals in Echtzeit generiert werden, um interaktive Simulatoren betreiben zu können. Für die Echtzeitberechnung der Global Illumination gibt es nach intensiver Forschung in den letzten Jahren verschiedenste Ansätze. Diese Arbeit gibt auf der einen Seite einen Überblick über den aktuellen State of the Art in dem Forschungsgebiet der Real-Time-Global-Illumination-Algorithmen, auf der anderen Seite erlaubt sie dem Leser, einen möglichst objektiven Vergleich der hier behandelten Techniken vorzunehmen. Dazu werden die ausgewählten Algorithmen und ihre Erweiterungen, geordnet nach Precomputing-, Screen-Space-, VPL-, und DOM-Ansätzen, zunächst ausführlich beschrieben, woraus sich individuelle Stärken, Schwächen und Einsatzgebiete ergeben. Diese Ergebnisse werden genutzt, um dem Leser im Fazit anwendungsabhängige Empfehlungen zu geben, welche Algorithmen für welche Szenarien primär geeignet sind. Im Rahmen des State of the Art Fazits wird eine Prognose gewagt, welche Ansätze und Ideen, die sich bisher bewährt haben, in Zukunft zu noch leistungsstärkeren Real-Time-Global-Illumination-Algorithmen führen könnten.