colors

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Die Funktion colors berechnet aus der Lage und Grundfarbe  der transformierten, sichtbaren Polygone die Bildschirmfarben  unter Berücksichtigung von diffuser Relexion, Glanz und indirekter Beleuchtung. Die Grundlagen dazu sind im Abschnitt 1.4 auf Seite beschrieben.

Um einen Überlauf der Intensität zu verhindern, muss darauf geachtet werden, dass die Summe aller prozentualen Lichtintensitätsanteile kleiner als eins bleibt.
Zur Farbberechnung werden nun folgende Nebenbedingungen gesetzt:

• Die Lichtquelle soll das Objekt zu 60% direkt und zu 40% indirekt beleuchten. 100% soll der maximal möglichen Intensität (weiss) entsprechen.
• Der Glanz soll im Maximum die volle Lichtquellenintensität (weiss) wiedergeben.
• Diffuse Reflexion und indirekte Beleuchtung sollen zusätzlich mit einem Verkleinerungsfaktor (1-HnN) (5.5 bis 5.7) versehen werden, sodass bei vollem Glanz das Intensitätsmaximum (weiss) nicht überschritten wird. Letzteres ist zwar nicht ganz korrekt, stört aber keinesfalls, da der Glanz sowieso eine viel grössere Intenistät haben soll, als diffuse Reflexion und indirekte Beleuchtung zusammen.

Dies führt dann zu folgenden Formeln der Farbberechnung auf dem Bildschirm für rot, grün und blau (5.5 bis 5.7):

   

LN und HnN liegen zwischen 0.0 und 1.0, Polygon- und Ganzfarbe können maximale Intensitätsfarben weiss (R=255, G=255, B=255) haben. Somit ist gezeigt, dass die Intensität der Monitorfarben nicht überschritten werden kann ( , , ).

Ein weiteres Problem stellt der Referenzpunkt für den Glanz dar. Da der Glanz abhängig vom Sichtrichtungsvektor ist, müsste man eigentlich die Farbe für jeden Punkt des Polygons neu berechnen. Nimmt man aber an, das Polygon sei nicht all zu gross, kann ein guter Kompromiss eingegangen werden, indem man den Schwerpunkt als Referenzpunkt wählt; somit ist für das ganze Polygon ein konstanter Vektor.

Da die Berechnung von HnN relativ viel Zeit kostet, wird zuerst mit NH > H_TEST getestet, ob ein Glanz vorhanden ist (highlight test ).
Die Konstante H_TEST berechnet sich folgendermassen (5.8):

 

Mit der Berechnung von SN kann entschieden werden, welche Seite der Polygone sichtbar ist (Vor- oder Rückseite). Da für geschlossene Figuren die Rückseite der Polygone die Innenseite bilden, welche immer unsichtbar bleibt, werden solche Polygone als BACK_TO_SCREEN markiert und müssen nicht weiter behandelt werden. Für offene Figuren wird die Polygone in der aktuellen Implementation Schwarz gefärbt.

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Abbildung 5.15: Pseudocode der Funktion