Blender Dokumentation: Lichtabnahme

Diese Seite bezieht sich auf Blender v2.46

Wie weit leuchtet das Licht einer Lichtquelle?

In der Realität ist diese Frage nur schwer eindeutig zu beantworten. Das Licht hat im Vakuum eine unbeschränkte Reichweite und kann Milliarden Lichtjahre zurücklegen. Die Lichtintensität nimmt dabei ab.

• Im Weltraum nimmt die Lichtintensität einer Punktlichtquelle proportional zum Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle ab. Bei doppelter Entfernung hat das Licht also nur noch 1/4 der ursprünglichen Beleuchtungsstärke.
• Bei einem Laser ist die Lichtabnahme viel geringer, aber auch ein Laserstrahl weitet sich auf große Entfernungen.
• In einer Atmosphäre oder unter Wasser sind die Verhältnisse noch komplizierter, da das Licht absorbiert und/oder gestreut werden kann.
• So führt die Absorption im wesentlichen zu einem exponentiellen Abfall der Lichtintensität (Lambert-Beersches Gesetz). Das kann recht gut mit einem invers-linearen oder invers-quadratischen Abfall der Intensität simuliert werden.
• die Streuung (Mie- oder Rayleigh-Streuung) führt zu einer Farbveränderung des Lichtes. So ist die Rayleigh-Streuung für die Blaufärbung des Himmels sowie Morgen- und Abendrot verantworlich.

Damit man diese vielfältigen physikalischen Erscheinungen nachbilden kann, sind in Blender daher sehr differenziertere Einstellungen möglich.

Abbildung 1: Hier werden die Falloffwerte für die Lichtabnahme eingestellt

Auch in Blender leuchten Lampen in der Grundeinstellung "potentiell" unendlich weit, werden aber durch zwei Einstellungen limitiert.

• Der Dist-Wert gibt die Entfernung in Blendereinheiten an, bei der die Lichtintensität auf die Hälfe abnimmt  3 .
• Der Sphere Button (Spot und Lamp)  1  beschränkt die Lichtausbreitung auf einen bestimmten Radius, der unter Dist eingestellt wird und in Blendereinheiten rechnet. Der Dist-Wert bildet in der Kombination mit dem Sphere Button sozusagen den "Ereignishorizont" für die Lichtausbreitung. Mit Erreichen dieser Grenze stoppt die Lichtwirkung und muss auch nicht weiter berechnet werden. Innerhalb dieser Grenze fällt die Lichtenergie entsprechend der eingestellten Falloffwerten  2  bis auf null ab.

In Abb.1 sehen Sie das Menü im Lamp Panel, wo die Falloffwerte eingestellt werden. Gerade in komplexen Lichtsettings, wo viele Lampen verwendet werden, können Sie dadurch den Computer bei der Berechnung der Bilder entlasten.

Abbildung 2: Schematischer Aufbau einer Lichtszene, die die Wirkung unterschiedlicher Lichtabnahmeeinstellungen verdeutlichen soll

In Abb.2 sehen Sie den schematischen Aufbau der Lichtszene, die sowohl den Einfluss des Buttons Sphere als auch die unterschiedlichen Einstellungen der Lichtabnahmeparameter zeigen soll

Abbildung 3: Kurvendarstellung der Lichtabnahme in Abhängigkeit von der Entfernung

In Abb.3 ist die Lichtabnahme in Abhängigkeit von der Entfernung zur Lichtquelle als Kurven dargestellt.

Abbildung 4: Falloff Constant

Gerenderte Szene mit der Einstellung Constant.

Abbildung 5: Falloff Invers Linear

Gerenderte Szene mit der Einstellung Invers Linear.

Abbildung 6: Falloff Invers Square

Gerenderte Szene mit der Einstellung Invers Square.

Custom Curve

Koordinatensystem von Blender

Koordinatensystem von Blender

Bei der Einstellung Custom Curve kann die Lichtabnahme vollkommen frei eingestellt werden. Unabhängig von vorgegebenen Parametern wird die Lichtabnahme durch eine Kurve eingestellt. Damit ist es z.B. auch möglich Segmente zu definieren, in denen kein Licht ausgesandt wird.

Lin / Quad

Abbildung 7: Falloff Linear=1 / Quad=0

Linear = 1 / Quad = 0

Die Lichtintensität auf halber Strecke genau halb so gross wie zu Beginn.

Abbildung 8: Falloff Linear=0 / Quad=1

Linear = 0 / Quad = 1

Die Lichtintensität nimmt im Quadrat mit der Entfernung ab. Dies ist der physikalisch korrekte Vorgang. Hier kommt es im Gegensatz zu Inverse Square zu echter quadratischer Abnahme.

Abbildung 9: Falloff Linear=0 / Quad=0

Linear = 0 / Quad = 0

Die Lichtintensität bleibt konstant (!). Sie nimmt mit der Entfernung nicht ab.