Spekularität

Spekularität bezeichnet die Eigenschaft einer Oberfläche, Licht in überwiegend eine Richtung zu reflektieren. Bei hohen Spekularitätswerten erscheinen Lichtquellen oder Spiegelbilder klarer, während die Intensität der Reflektion stark vom Einfallswinkel abhängt. Im Gegensatz dazu streut diffuse Reflexion Licht in alle Richtungen, wodurch Oberflächen gleichmäßig hell erscheinen, aber kein Spiegelbild entsteht.

Die physikalische Grundlage ist das optische Spiegelgesetz: Bei einer glatten Oberfläche wird der einfallende Strahl so reflektiert, dass der Einfallswinkel dem Ausfallswinkel entspricht. In der Praxis sind Oberflächen selten vollkommen glatt; Mikrostrukturen führen zu einer Mischung aus spekularer und diffuser Reflektion. Mikrofacettenmodelle wie das Beckmann- oder das GGX-Verteilungsmodell beschreiben, wie Oberflächenrauigkeit und Welligkeiten die Spekularreflexion beeinflussen.

In der Praxis ist Spekularität ein wichtiger Faktor in Optik, Materialkunde und Computergraphik. Spektrale Abhängigkeiten und Polarisation können die Sichtbarkeit von Spekularreflexen beeinflussen. In der Bild- und Grafiksoftware wird Spekularität oft durch Glossiness- oder Specular-Reflexion-Modelle dargestellt (z. B. Phong- oder Cook-Torrance-Modelle), um realistische Spiegelungen zu erzeugen.

Messung und Bewertung erfolgen durch Spekularreflexionskennwerte, etwa durch Glossmeterwerte oder spekular reflektierte Anteilsstoffe im BRDF-Kontext. Materialien wie polierte Metalle, Glas oder Spiegel weisen hohe Spekularität auf, während unpolierte Oberflächen oder Pulverisierung eher diffuse Reflexion zeigen. Spekularität lässt sich zudem durch Oberflächenbehandlung, Beschichtungen und Rauheitskontrolle gezielt steuern.