Analyse und Vergleich von unterschiedlichen Panorama-Workflows
Bachelorarbeit Nicole Godt
Bildbasierte Beleuchtung ist eine 3D-Rendertechnik, bei der modellierte Objekte anstatt mit virtuellen Lichtquellen mit einem Hochkontrastfoto der realen Umgebung beleuchtet werden. Mittels dieser Technik ist es möglich, computergenerierte Objekte natürlich zu beleuchten und realistische Renderergebnisse zu erzielen. Ein wichtiger Arbeitschritt ist hierbei die Aufnahme des Fotos. Um eine Rundum-Beleuchtung zu gewährleisten, ist es nötig, eine 360°x180°-Aufnahme zu erstellen - ein so genanntes Kugelpanorama. Eine bewährte Methode für dessen Erzeugung ist die so genannte Segmenttechnik, bei der viele einzelne Bilder von dem gleichen Standpunkt aus aufgenommen und am Rechner zusammengefügt werden. Als Dateiformat ist ein herkömmliches JPEG nicht ausreichend, weil dieses mit seiner 8-Bit Farbtiefe nicht den gesamten Kontrastumfang der Szene wiedergeben kann.
Deshalb werden Belichtungsreihen fotografiert, um ein HDRI-Panorama zu erzeugen. Ein HDRI (engl.: High Dynamic Range Image, Hochkontrastbild) besitzt eine Farbtiefe von 32-Bit und ist damit in der Lage einen deutlich höheren dynamischen Kontrast wiederzugeben, der sogar nahe an den Eindruck des menschlichen Auges heranreicht. Der Workflow zur Erzeugung eines solchen Panoramas besteht somit aus mehreren Einzelkomponenten wie beispielsweise der Aufnahmetechnik selber, dem Berechnen einzelner Hochkontrast-Segmente, dem Zusammenfügen der Segmente (engl: Stitching) und der Kompression eines HDRI auf am Monitor darstellbare 8-Bit (Tonemapping). Für jede dieser einzelnen Workflow-Komponenten existieren bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Algorithmen, Ansätze oder Implementationen. In einem Workflow sind damit sowohl einzelne Hardware- als auch Softwarestücke austauschbar. Durch die Vielzahl an Workflow-Komponenten und deren Variationsmöglichkeiten sind schier unzählig viele Kombinationen für die Panorama-Erstellung vorstellbar. Damit wird die je nach Einsatzgebiet geeignete Auswahl von Hard- und Software-Kombinationen schwierig. Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Analyse und der Vergleich ausgewählter Workflow-Ausprägungen mit typischen Hardware- und Softwarekombinationen, um diese in Bezug auf Qualität und Leistung gegenüberzustellen.