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Forscher verbesserten Computergrafiken

Trotz leistungsstarker Rechner wirken Oberflächen von Objekten auch in hochauflösenden Computergrafiken unnatürlich. Das liegt daran, dass die Streuung des Lichts in Materialien unter der Oberfläche große Auswirkungen auf das Aussehen hat. Ein Forschungs-Team mit Beteiligung der Technischen Universität (TU) Wien entwickelte nun eine Rechenmethode, die die Grafiken realitätsnäher erscheinen lässt.

Dringt Licht in ein Material ein, wird es verändert. Das kann etwa beobachtet werden, wenn man die Finger gegen die Sonne hält. Die Fingerränder erscheinen rot, weil das Licht unter die Oberfläche vordringt und dort gestreut wird. "Man spricht von Sub-Surface-Scattering (SSS) oder Volumenstreuung. Genau diese Streuung im Inneren des Materials ist maßgeblich dafür verantwortlich, dass unterschiedliche Oberflächen für uns so unterschiedlich aussehen", erklärte Christian Freude vom Institut für Computergraphik und Algorithmen der TU in einer Aussendung der Uni.

Gerade die Abbildung von Gesichtern sei besonders kompliziert. Man könne es zwar bis in die feinste Pore hochauflösend darstellen, das Ergebnis sieht aber trotzdem eher aus, als wäre es aus mattem, undurchsichtigem, hautfarbenem Stein gemeißelt worden.

Verfahren entscheidend abgekürzt

Es sei zwar möglich, die Lichtstreuung exakt zu berechnen, das ist aber extrem aufwendig. Die Forscher der TU, der Universität Saragossa (Spanien) und der Software-Firma Activision-Blizzard konnten das Verfahren nun entscheidend abkürzen. "Zunächst berechnet man die Streuung eines einzelnen Lichtstrahls unter der Oberfläche, um daraus ein einfaches Filterprofil zu erstellen, das man dann immer wieder auf die Bilder anwenden kann", so Freude. Das Bild entsteht also zuerst auf herkömmlichem Weg und wird dann mit der sogenannten "SSSS-Methode" (Separable Subsurface Scattering) nachbearbeitet. Ein handelsüblicher Rechner braucht für diese Umrechnung weniger als eine Tausendstelsekunde. Der flüssige Bewegungsablauf wird somit nicht beeinträchtigt, heißt es.

Activision-Blizzard verwendet diese neue Methode bereits. Das Forschungsteam geht aber davon aus, dass ihr Ansatz in Zukunft noch viele weitere Anwendungen finden wird. Im Fachblatt "Computer Graphics Forum" wurde die neue Methode vorgestellt. Damit ist sie auch für andere Anwender nutzbar.

Service: Weitere Informationen: http://go.apa.at/OS7RUC2u; Video: https://www.youtube.com/watch?v=P0Tkr4HaIVk

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