schaduwsimulaties

Schaduwsimulaties zijn computationele processen die de vorm en beweging van schaduwen voorspellen die worden veroorzaakt door lichtbronnen op objecten en oppervlakken. Ze worden toegepast in architectuur en stedelijke planning om zonne- en schaduwimpact te beoordelen, in computergraphics en visuele effecten om realistische beelden te produceren, en in bouwenergiedesign om zoninstraling te evalueren.

Veel gebruikte technieken zijn ray tracing en shadow mapping in real-time rendering, radiosity voor diffuse interreflectie, en Monte Carlo path tracing voor realistische schaduwen met zachtere randen. Voor tijdsafhankelijke simulaties worden de positie van de zon en wisselende atmosferische omstandigheden meegenomen, zodat over een dag of jaar schaduwen kunnen worden geanalyseerd.

Invoer omvatten geometrie van scènes, posities van lichtbronnen (zonne- en kunstlicht), materiaal-eigenschappen en atmosferische omstandigheden. Uitvoer kan bestaan uit schaduwkaarten, visualisaties van schaduwduras en tijdreeksen met duur van schaduw.

Architectuur en stedelijke planning gebruiken schaduwsimulaties om zonne- en privacy-aspecten te beoordelen, passieve zonnewinsten te optimaliseren en de oriëntatie van gebouwen te evalueren. In stedenbouw kunnen schaduwen op straten en pleinen de menselijke maat en functionaliteit beïnvloeden. In film en videogames versnellen ze belichtingsplanning en scenebuilding.

Uitdagingen omvatten nauwkeurigheid versus prestaties, realistische randen (penumbra), vermogen om atmosferische effecten en interreflectie te modelleren, en de verwerking van grote, complexe modellen. Er ontstaan hybride methoden die offline nauwkeurigheid combineren met real-time rendering, en gebruikmaken van geavanceerde gegevensbronnen en open standaarden.