DE102006061780A1

DE102006061780A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Visualisierung eines Fahrzeuges

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Publication number: DE102006061780A1
Application number: DE200610061780
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Alt; Sebastian Haering; Peter Dipl.-Ing. Meier; Michael Dipl.-Inform. Kuhn; Stanimir Arnaudov
Original assignee: Volkswagen AG; Metaio GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; Apple Inc
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10) oder eines Teils eines Fahrzeuges (10) mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, wobei eine der Lichtquelle (11) zugeordnete Lichtaustrittsfläche (12) in Teilflächen (20, 21, 22) unterteilt wird, und wobei im Wesentlichen alle Lichtstrahlen, die durch eine Teilfläche (22) hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt (25) der Teilfläche (22) zusammengefasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht.
Zur Darstellung von Lichtquellen können so genannte Backward-Raytracing Verfahren verwendet werden. Diese senden einen virtuellen Strahl von einer virtuellen Betrachtungsposition aus (in Blickrichtung). Wenn der virtuelle Strahl ein Objekt trifft, wird ein Programm ausgeführt, welches die Farbeigenschaften des virtuellen Strahls bestimmt. Innerhalb des Programms können weitere virtuelle Strahlen, abhängig von den Oberflächeneigenschaften des Materials, verschickt werden, um die Auswirkung der Umgebung auf die visuellen Eigenschaften der Oberfläche nachzuempfinden. Um eine realistische Darstellung zu ermöglichen, müssen in einer Kettenreaktion pro virtuellem Strahl viele Lichtstrahlverläufe berechnet werden, was erheblichen Rechenaufwand bedeutet.
Zudem sind aus dem Feld der Lichtsimulation so genannte Forward-Raytracing-Systeme bekannt (zum Beispiel www.optis-world.com oder www.breault.com/software/asap.php). Diese senden Lichtstrahlen von Lichtquellen aus und simulieren die Ausbreitung der Lichtstrahlen in Abhängigkeit der Materialien und Oberflächenanordnungen in einem flächenhaften geometrisch ausgedehnten optischen System (wie z. B. einer Leuchte). Resultat eines solchen Forward-Raytracing-Prozesses ist zum Beispiel ein Set von Lichtstrahlen, der örtlich auf der Oberfläche des optischen Systems gespeichert wird. Die Lichtstrahlen werden durch den Lichtstromanteil, die Position auf der Oberfläche und die Richtung beschrieben. Nachteilig am Forward-Raytracing ist der hohe Rechenaufwand, für Strahlen, die meist die Bildebene bzw. die Betrachtungsposition nicht treffen werden.
Des Weiteren sind so genannte Image-Based-Rendering-Verfahren beziehungsweise Light-Fields bekannt (vgl. z. B. Hartmut Schirmacher: „Warping Techniques for Light Fields", in Proc. Grafiktag 2000, Gesellschaft für Informatik (GI)).
Weitere Verfahren sind aus Myong-Young Lee, Yeong-Ho Ha, Joon-Ho Shion, Jung-Hyang Park, Cheol-Hee Lee: "A Lamp-Lit Image Rendering of Automotive Rear Lamp Using Spectral-Based Ray Tracing Method", SAE World Congress Detroit, Michigan April 2005 und R. John Koshel: "Lit Appearance Modelling of Illumination Systems", Proceedings from the SPIE Annual Conference, July 2002 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Visualisierung eines Fahrzeuges mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht oder eines Teils eines derartigen Fahrzeuges zu verbessern bzw. zu beschleunigen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, den Herstellungsprozess für ein Fahrzeug bzw. eines Teils eines Fahrzeuges zu verbessern.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, wobei eine der Lichtquelle zugeordnete Lichtaustrittsfläche in Teilflächen unterteilt wird, und wobei im wesentlichen alle Lichtstrahlen, die durch eine Teilfläche hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt der Teilfläche zusammengefasst werden.
Eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Fläche, an der die Eigenschaft (Richtung oder lichttechnische Eigenschaft) von emittiertem Licht das letzte Mal (von dem zu simulierendem bzw. zu visualisierenden Objekt wie dem Fahrzeug oder dem Teil des Fahrzeugs) verändert wird. Eine Lichtaustrittsfläche im Sinne der Erfindung kann aber auch eine virtuelle Fläche vor der Fläche sein, an der die Eigenschaft (Richtung oder lichttechnische Eigenschaft) von emittiertem Licht das letzte Mal (von dem zu simulierendem bzw. zu visualisierenden Objekt wie dem Fahrzeug oder dem Teil des Fahrzeugs) verändert wird, wobei die virtuelle Fläche vorteilhafterweise in der Nähe der vorgenannten Fläche liegt.
Eine Teilfläche ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dreieckig. Ein ausgewählter Punkt ist in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Flächenschwerpunkt der jeweiligen Teilfläche.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Ausrichtung eines dem ausgewählten Punkt zugeordneten Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes definiert, durch das der Lichtstrahl hindurchtritt, wobei das Flächensegment ein Teil einer in Flächensegmente unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der vorteilhafterweise dem ausgewählten Punkt zugeordnet ist. Eine Oberfläche eines virtuellen Körpers kann im Sinne der Erfindung auch ein Teil einer vollständigen Oberfläche sein. Ein virtueller Körper ist im Sinne der Erfindung ist insbesondere dann einem ausgewählten Punkt zugeordnet, wenn der ausgewählte Punkt in dessen Schwerpunkt liegt. Ein virtueller Körper ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein unterteiltes Oktaeder. Ein Flächensegment ist in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dreieckig.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausrichtung des dem ausgewählten Punkt zugeordneten Lichtstrahls zudem mittels des ausgewählten Punktes definiert. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden bzw. sind dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet. Lichttechnische Eigenschaften können z. B. die Leuchtdichte und/oder abgeleitete Größen, insbesondere unterteilt nach spektralen Anteilen, umfassen.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist einem ausgewählten Punkt zumindest eine lichttechnische Eigenschaft als Funktion zumindest zweier Raumkoordinaten zugeordnet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird von einer ausgewählten (virtuellen) Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment und/oder die Teilfläche ermittelt, durch das bzw. durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt. Dabei werden in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Richtung des virtuellen Strahls die lichttechnischen Eigenschaften des Lichtstrahls zugeordnet, der durch den ausgewählten Punkt der Teilfläche, die der virtuelle Strahl schneidet, und das (der Teilfläche bzw. dem ausgewählten Punkt zugeordnete) Flächensegment, das der virtuelle Strahl schneidet, definiert ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, wobei eine Ausrichtung eines durch eine der Lichtquelle zugeordneten Lichtaustrittsfläche hindurchtretenden Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes definiert wird, durch das der Lichtstrahl hindurchtritt, und wobei das Flächensegment vorteilhafterweise ein Teil einer in Flächensegmente unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der vorteilhafterweise dem Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Lichtaustrittsfläche zugeordnet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Flächensegment ein Teil einer in Flächensegmente unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers, der vorteilhafterweise der Lichtaustrittsfläche oder dem Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Lichtaustrittsfläche zugeordnet ist.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden bzw. sind dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird von einer ausgewählten (virtuellen) Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment ermittelt, durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, wobei eine in Teilflächen unterteilte erste virtuelle Fläche und eine in Flächensegmente unterteilte zweite virtuelle Fläche festgelegt werden und dass ein von der Lichtquelle emittierter Lichtstrahl einer Teilfläche und einem Flächensegmente zugeordnet wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sowohl die erste virtuelle Fläche als auch die zweite virtuelle Fläche unabhängig von einer Betrachtungsposition festgelegt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die erste virtuelle Fläche eine Lichtaustrittsfläche. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kombination aus einem Flächensegment und einer Teilfläche zumindest eine lichttechnische Eigenschaft zugeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird von einer ausgewählten Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment ermittelt, durch das der virtuelle Strahl hindurch tritt, wobei in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch die Teilfläche ermittelt wird, durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass dem virtuellen Strahl die zumindest eine lichttechnische Eigenschaft zugeordnet wird, die der Kombination der Teilfläche und dem Flächensegment zugeordnet ist, durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, insbesondere gemäß einem vorgenannten Verfahren, wobei die Visualisierung aus einer ersten (virtuellen) Betrachtungsposition und zumindest einer zweiten (virtuellen) Betrachtungsposition erfolgt, und wobei innerhalb von weniger als 300 s nach Beginn einer Visualisierung des Fahrzeuges oder des Teils des Fahrzeuges aus der ersten (virtuellen) Betrachtungsposition zu einer Visualisierung des Fahrzeuges oder des Teils des Fahrzeuges aus der zweiten (virtuellen) Betrachtungsposition gewechselt wird.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes, insbesondere zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges oder eines Teils eines Kraftfahrzeuges, gelöst, wobei ein virtueller Prototyp des Fahrzeuges oder des Teils des Fahrzeuges oder des Gerätes entworfen wird, wobei der virtuelle Prototyp des Fahrzeuges oder des Teils des Fahrzeuges oder des Gerätes mittels eines der vorgenannten Verfahrens visualisiert wird, und wobei anhand der Visualisierung entschieden wird, ob der Prototyp hergestellt wird.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Datenträger gelöst, auf dem Programmcode zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren gespeichert ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Datenträger gelöst, auf dem lichttechnische Eigenschaften einer Simulation von einer Lichtquelle emittiertem Licht derart gespeichert sind, dass zumindest eine lichttechnische Eigenschaft jeweils einer Teilfläche einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtaustrittsfläche und einem Flächensegment einer in Flächensegmente unterteilten Fläche, insbesondere einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers, zugeordnet ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, wobei die Vorrichtung eine Recheneinrichtung zur Unterteilung einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtaustrittsfläche in Teilflächen und zur Zusammenfassung von im wesentlichen allen Lichtstrahlen, die durch eine Teilfläche hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt der Teilfläche umfasst.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine Vorrichtung zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht gelöst, wobei die Vorrichtung eine Recheneinrichtung zur Definition einer Ausrichtung eines durch eine der Lichtquelle zugeordneten Lichtaustrittsfläche hindurchtretenden Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes umfasst, durch das der Lichtstrahl hindurchtritt, wobei das Flächensegment ein Teil einer in Flächensegmente unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der dem Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Lichtaustrittsfläche zugeordnet ist.
Eine Teilfläche umfasst insbesondere eine Fläche von nicht weniger als 10^–6 mm², insbesondere nicht weniger als 0,1 mm², bezogen auf den Maßstab des zu visualisierenden Fahrzeuges, Teils eines Fahrzeuges oder Gerätes. Eine zweite virtuelle Fläche bzw. eine Oberfläche eines virtuellen Körpers umfasst insbesondere nicht mehr als 10¹⁰ Flächensegmente, insbesondere nicht mehr als 10 Millionen Flächensegmente. Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung kann eine Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug umfassen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Visualisierung eines Fahrzeuges,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Visualisierung eines Fahrzeuges,
3 ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts einer in Teilflächen unterteilten Lichtaustrittsfläche,
4 Algorithmus zum Finden einer Teilfläche zu einem Strahl,
5 einen 5-fach unterteilten Oktaeder,
6 ein Diagramm mit so genannten CIE Color matching functions,
7 einen Datenträger,
8A bis 8F ein Ausführungsbeispiel eines Pseudoprogrammcodes zur Implementierung eines Encoding,
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts einer in Teilflächen unterteilten Lichtaustrittsfläche,
10A bis 10C ein Ausführungsbeispiel eines Pseudoprogrammcodes zur Implementierung eines Decoding und
11 ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuges.
1 zeigt ein Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges, wie z. B. des in 2 dargestellten Kraftfahrzeuges 10, mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle zum Emittieren von Licht, wie z. B. dem in 2 dargestellten Scheinwerfer 11. Dabei wird in einem Schritt 1 ein virtueller Prototyp implementiert, der in einem Schritt 2 simuliert wird. Mittels dieser Simulation werden Lichtstrahlen bzw. deren Verlauf und deren lichttechnische Eigenschaften erhalten.
Es folgt ein Schritt 3 mit einem so genannten Encoding. Eingabe für das Encoding sind die durch Simulation erhaltenen Lichtstrahlen (Ergebnisse der Simulation in Schritt 2), sowie die Eingabegeometrie (tesselierte optisch relevante Oberfläche der Leuchte wie dem Scheinwerfer 11 und einer korrespondierenden Abdeckscheibe). Aus diesen Eingangsdaten wird dann eine Struktur erzeugt, welche orts- und richtungsabhängige visuelle Informationen enthalten. Vorteilhafterweise enthält die Struktur Leuchtdichteinformationen. Eine mögliche Ausprägung der Struktur ist ein so genanntes Surface Light Field. Andere Möglichkeiten sind in Emilio Camahort, Donald Fussell: "A Geometric Study of Light Field Representations" Department of Computer Sciences, The University of Texas at Austin, 2000 beschrieben.
Es ist vorgesehen, dass – wie in 3 dargestellt – eine der Lichtquelle, wie z. B. dem Scheinwerfer 11 bzw. dessen Leuchtmittel, zugeordnete Lichtaustrittsfläche 12, wie z. B. die Abdeckscheibe des Scheinwerfers 11, in Teilflächen 20, 21 bzw. 22 unterteilt wird, wobei im wesentlichen alle Lichtstrahlen, die durch eine Teilfläche 22 hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt 25 der Teilfläche 22, insbesondere deren Flächenschwerpunkt, zusammengefasst, d. h. so behandelt werden, als ob sie durch den ausgewählten Punkt 25 der Teilfläche 22 verlaufen würden.
Hierzu wird die Lichtaustrittsfläche 12 eingelesen und aus allen Knotender Lichtaustrittsfläche 12 ein kd-tree aufgebaut. Des Weiteren wird ein zweiter kd-tree aufgebaut, welcher einen Eintrag pro Teilfläche 20, 21 bzw. 22 der Lichtaustrittsfläche 12 enthält. Die Koordinaten einer Teilfläche 20, 21 bzw. 22 im kd-tree entsprechen den Indizes der jeweils adjazenten Knoten in der Lichtaustrittsfläche 12, also den Indizes der Knoten die diese Teilflächen 20, 21 bzw. 22 aufspannen. Ein vorteilhafter Algorithmus zum Finden einer Teilfläche 20, 21 bzw. 22 zu einem durch Simulation erhaltenen Lichtstrahl zeigt 4.
Danach werden so genannte Lumispheres erzeugt, die pro Teilfläche 20, 21 bzw. 22 richtungsabhängige Leuchtdichteinformationen bzw. Farbwerte enthalten bzw. definieren. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dabei die Repräsentation der Lumisphere als ein n-fach unterteiltes (subdivision) Oktaeder, wie es z. B. für eine 5-fache Unterteilung in 5 an Hand eines mit Bezugszeichen 30 bezeichneten 5-fach unterteilten Oktaeders dargestellt ist. Dabei werden die Dreiecke eines Ausgangsoktaeders entsprechend dem subdivision level (vorteilhafterweise sieben mal) rekursiv unterteilt. Alle Punkte des Oktaeders bzw. des unterteilten Oktaeders 30 liegen dabei auf der umschließenden Kugel mit Radius 1. Für jedes Dreieck 31, 32 des so unterteilten Oktaeders 30 wird anschließend der von diesem Dreieck 31 bzw. 32 aufgespannte Raumwinkel berechnet und gespeichert. Dieser ergibt sich aus der Fläche der entsprechenden sphärischen Dreiecke auf der das Oktaeder umschließenden Kugel, geteilt durch den Radius 1. Zusätzlich werden die Dreiecksnormalen berechnet und gespeichert.
Diese Lumispheres bzw. unterteilten Oktaeder werden den Teilflächen 20, 21 bzw. 22 zugeordnet, d. h. insbesondere auf den Teilflächen 20, 21 bzw. 22 platziert, wobei für jede Lumisphere die gleiche Richtungsauflösung verwendet wird. Die unterteilten Oktaeder wie der unterteilte Oktaeder 30 sind ein Ausführungsbeispiel für einen virtuellen Körper im Sinne der Ansprüche. Die Dreiecke wie die Dreiecke 31, 32 auf den Oberflächen der unterteilten Oktaeder wie dem unterteilten Oktaeder 30 sind ein Ausführungsbeispiel für Flächensegmente im Sinne der Anspräche. Bei der Suche des zu einem Richtungsvektor gehörenden Dreiecks (Flächensegments) auf der Lumisphere (bzw. dem unterteilten Oktaeder) kann der in 4 beschriebene Algorithmus verwendet werden, wobei als Eingabegeometrie das 3D Modell des entsprechenden (unterteilten) Oktaeders dient. Um die Rechenzeit nicht zu groß werden zu lassen wird vorteilhafterweise eine Obergrenze an Iterationen bei der Dreieckssuche festgelegt. Wird diese überschritten, ohne dass das passende Dreieck gefunden werden konnte, wird der Algorithmus abgebrochen und der durch Simulation erhaltene Lichtstrahl nicht weiter verarbeitet. Auf diese Weise werden lediglich ca. 5 Promille der eingelesenen durch Simulation erhaltenen Lichtstrahlen nicht klassifiziert (abhängig von der Genauigkeit der Ausgangsdaten).
Für jeden durch Simulation erhaltenen Lichtstrahl, der entsprechend den vorhergehenden Ausführungen nach Richtung und Position klassifiziert, also einer Teilfläche 22 und einem Flächensegment 32 zugeordnet worden ist, wird der in ihm enthaltene Lichtstrom in Strahlungsfluss umgewandelt (Einheit Watt) und anschließend mittels der im folgenden beschrieben Zusammenhänge in einen XYZ Farbwert konvertiert:
Dazu wird als Farbraum der geräteunabhängige CIE XYZ Farbraum gewählt. Dieser ist ein additiver Farbraum bestehend aus drei virtuellen Farbvalenzen XYZ. Für jeden Farbkanal existiert eine empirisch ermittelte so genannte color matching function x, ȳ bzw. z, wie sie in 6 dargestellt ist. X, Y und Z ergeben sich aus X = k∫P(λ)x(λ)dλ Y = k∫P(λ)ȳ(λ)dλ Z = k∫P(λ)z(λ)dλwobei k ein Gewichtungsfaktor ist und P(λ) die spektrale Verteilungskurve für den betrachteten Lichtstrahl bei den jeweiligen Wellenlängen λ enthält. Dabei wird nicht der Lichtstrom in Lumen sondern der Strahlungsfluss in Watt verwendet.
In einem abschließenden Prozess wird aus den so gewonnenen Daten die Leuchtdichte für jedes Dreieck der Geometrie für jede Richtung berechnet. Dazu werden zunächst die aufsummierten XYZ-Farbwerte (die bislang dem Strahlungsfluss entsprechen) pro Richtung und Position durch den Raumwinkel des entsprechenden Dreiecks (Flächensegments) 32 dividiert, woraus sich die Lichtstärke ergibt. Die Leuchtdichte wird berechnet, indem die Lichtstärke pro Richtung und Position durch die zur jeweiligen Richtung gehörende projizierte Fläche geteilt wird. Die projizierte Fläche ergibt sich dabei aus dem Skalarprodukt der Normalen der Teilfläche 22 und der Richtung des Dreiecks (Flächensegments) 32 des Oktaeders 30. Die derart errechnete Leuchtdichte δ_ij (die ein Ausführungsbeispiel für eine lichttechnische Eigenschaft im Sinne der Ansprüche ist) wird – wie in 7 dargestellt – der jeweiligen Teilfläche i und dem der Teilfläche i zugeordneten Dreieck (Flächensegment) j zugeordnet auf einem Datenträger 6 abgespeichert.
8A bis 8F zeigen einen Pseudoprogrammcode zur Implementierung des Schritts 3. Das unter Bezugnahme auf die Schritte 2 und 3 beschriebene Verfahren bzw. das mittels des in 8A bis 8F dargestellten Pseudoprogrammcodes beschriebene Verfahren kann für verschiedene Zustände einer Leuchte bzw. eines Scheinwerfers durchgeführt werden. So kann z. B. ein Rücklicht eine Rückleuchte, einen Fahrtrichtungsanzeiger, ein Bremslicht und eine Rückfahrleuchte umfassen. Für jede dieser einzelnen Teilleuchten, die im Folgenden als Kammern bezeichnet werden, werden vorteilhafterweise jeweils die Schritte 2 und 3 durchgeführt. Entsprechend enthält der Datenträger 6 anschließend für jede Kammer eine in 7 dargestellte Tabelle.
Dem in 1 dargestellten Schritt 3 folgt, wenn bzw. sobald eine Visualisierung vorgesehen ist, ein Schritt 4, in dem die im Schritt 3 erzeugte und auf dem Datenträger 6 gespeicherte Datenstruktur ausgelesen wird (Decoding). Die Darstellung kann zum Beispiel mittels eines Backward-Raytracing-Prozesses realisiert werden, bei dem von einer virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlte virtuelle Strahlen durch die Pixel eines zu berechnenden Bildes auf die Lichtaustrittsfläche geschossen werden. Aus den Schnittpunkten der virtuellen Strahlen mit der Lichtaustrittsfläche, sowie der Richtung der virtuellen Strahlen, wird der jeweilige Farbwert zurückgeliefert. Das Raytracing-System „Mental Ray" der Firma mental images (2006) bietet die Möglichkeit, unterschiedlichste so genannte „shader" zu implementieren. Shader sind kleine Programme die zum Beispiel zur Berechnung von Farbwerten ausgeführt werden (so genannte „material shader"). In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein mehrstufiges Verfahren zur Erzeugung virtueller Ansichten vorgesehen. Dabei werden in einem ersten Schritt High-Dynamic-Range-Bilder erzeugt und in einem zweiten Schritt diese Bilder in Bilder eines anderen Forma tes konfigurierbare umgewandelt. So ist es möglich, sehr effizient Bilder und Bildfolgen für unterschiedliche Darstellungsgeräte (Tonemapping mit Farbprofilen) und zum Beispiel Falschfarbdarstellungen zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Backward-Raytracing-Verfahrens Mentalray ist vorgesehen, dass die material shader der Tabellen mehrerer Kammern gleichzeitig bearbeitet werden. Dazu werden mehrere so genannte Decoding-Objekte verwendet. Diese erlauben den Zugriff auf die Tabellen für einzelne Kammern, implementieren einen caching Mechanismus zum Laden der Tabellen und Übernehmen die Berechnung des Farbwertes (siehe unten). Der material shader wird der geladenen Lichtaustrittsfläche zugewiesen. Diese Lichtaustrittsfläche sollte dabei, muss aber nicht, diejenige sein, die auch für das Encoding verwendet worden ist, damit die Koordinaten und Skalierungen übereinstimmen. Wichtig ist, dass die Objektkoordinatensysteme der Geometrien beim Encoding und Decoding identisch sind. Der Output shader wird der virtuellen Betrachtungsposition zugewiesen.
Während des Raytracings werden die Schnittpunkte der von einer virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlten virtuellen Strahlen an alle Decoding-Objekte weitergegeben. Ebenso die Richtung der virtuellen Strahlen. In der Standardeinstellung werden bei der Decodierung die Koordinaten im Weltkoordinatensystem verwendet. Wenn das Encoding ebenfalls im Weltkoordinatensystem stattgefunden hat, können diese Informationen direkt für die Klassifizierung eines virtuellen Strahls und den anschließenden Zugriff auf die in den Tabellen enthaltenen XYZ Farbwerte erfolgen. Um jedoch eine Bewegung des Fahrzeuges oder des Teils eines Fahrzeuges mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (Objekt) in einer Szene zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Koordinaten objektrelativ (also relativ zum simulierten Fahrzeug bzw. Teil eines Fahrzeuges mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle) ausgewertet werden. Dies erfordert ebenfalls ein entsprechendes Encoding im Objektkoordinatensystem. Als Mittelpunkt des Objektkoordinatensystems wird dabei der Mittelpunkt der Bounding Box der eingeschalteten Lichtquelle festgelegt. Die Schnittpunkte der von einer virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlten virtuellen Strahlen mit der eingeschalteten Lichtquelle werden entsprechend vor der Weitergabe an das Decoding in diese Objektkoordinaten umgerechnet.
Zur Klassifizierung eines virtuellen Strahls werden wie im Encoding kd-trees verwendet. Die Farbinformationen sind in den Tabellen des Datenträgers 6 (vgl. 7) entsprechend zu den Schwerpunkten der Teilflächen 20, 21, 22 bzw. Flächensegmente 31, 32 der Lichtaustrittsfläche 12 bzw. der in Flächensegmente 31, 32 unterteilten Oberfläche 30 eines virtuellen Körpers gespeichert. Aus diesem Grund werden während der Initialisierung des Decodings die kd-trees der Schwerpunkte der Lichtaustrittsfläche 12 bzw. der in Flächensegmente 31, 32 unterteilten Oberfläche 30 des virtuellen Körpers geladen.
Aus dem Richtungsvektor eines von einer virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlten virtuellen Strahls und dem kd-tree der Schwerpunkte der Flächensegmente 31, 32 wird der nächstliegende Schwerpunkt eines Flächensegmentes 31, 32 und damit die nächstliegende Richtung bestimmt. Ebenso wird der nächstliegende Schwerpunkt einer Teilfläche 20, 21, 22 der Lichtaustrittsfläche 12 mit Hilfe des kd-trees der Schwerpunkte der Teilflächen 20, 21, 22 der Lichtaustrittsfläche 12 ermittelt. Diese Informationen werden anschließend dazu verwendet, die erforderlichen Daten aus den Tabellen des Datenträgers 6 zu laden.
Zu bemerken ist, dass auf diese Weise nicht immer die diesem Schnittpunkt des virtuellen Strahls entsprechende Teilfläche 20, 21, 22 der Lichtaustrittsfläche 12 bzw. das diesem Schnittpunkt des virtuellen Strahls entsprechende Flächensegment 31, 32 gefunden werden kann. Allerdings kann – wie im Folgenden beschrieben – über mehrere Positionen und Richtungen interpoliert werden wodurch diese Ungenauigkeit so kompensiert wird, dass sie visuell vernachlässigbar ist. Im Rahmen dieser Interpolation wird der XYZ Farbwert zum Schnittpunkt eines virtuellen Strahls aus mehreren umliegenden Positionen und Richtungen berechnet. Dabei werden die Informationen aus verschiedenen Richtungen unterschiedlich gewichtet. Die Anzahl der für die Interpolation heranzuziehenden Richtungen und Positionen kann dabei für Benutzer einstellbar gestaltet werden.
9 veranschaulicht die Interpolation. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 60 in 9 einen Schnittpunkt eines von einer virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlten virtuellen Strahls mit der Lichtaustrittsfläche 12. Bezugszeichen 41, 42, 43, 44, 45 bezeichnen Dreiecke als Teilflächen der Lichtaustrittsfläche 12 und Bezugszeichen 51, 52, 53, 54, 55 bezeichnen die Flächenschwerpunkte der Dreiecke 41, 42, 43, 44, 45. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Dreiecke und Flächenschwerpunkte in 9 mit Bezugszeichen versehen. Alle in dem mit Bezugszeichen 61 bezeichneten Kreis um den Schnittpunkt des von der virtuellen Betrachtungsposition abgestrahlten virtuellen Strahls mit der Lichtaustrittsfläche 12 liegenden Schwerpunkte 51, 52, 54, 55 werden für die Berechnung des Farbwertes ausgewertet (bzw. die an diesen Schwerpunkten liegenden Lumispheres). Dabei werden die Lumispheres dieser Schwerpunkte 51, 52, 54, 55 ausgewertet, wobei genau diejenigen Richtungen jeweils herangezogen werden, die der Richtung des virtuellen Strahls am nächsten sind. Die Anzahl der auszuwertenden Richtungen ist ebenfalls einstellbar. Die Größe des Kreises 61 bzw. des Bereichs, aus welchem Schwerpunkte 51, 52, 54, 55 für die Interpolation genutzt werden, ergibt sich folgender maßen: Es werden die Parameter des minimalen Radius und der minimalen Anzahl von Lumispheren vorgesehen. Diese werden vom Benutzer eingestellt und hängen von der Auflösung des Netzes ab. Zuerst werden alle Lumispheren innerhalb des angegebenen Radius gesucht. Sind im Ergebnis mehr Lumispheren, als die minimal geforderte Anzahl enthalten, wird mit diesen Lumispheren gearbeitet. Sind nicht genügend Lumispheren enthalten, wird die geforderte Anzahl von Lumispheren, welche am nächsten liegen, gesucht und verarbeitet. Der Radius des Kreises 61 bzw. des Bereichs, aus welchem Schwerpunkte 51, 52, 54, 55 für die Interpolation genutzt werden, ist dann größer, als minimal gefordert.
In einer vorteilhaften Implementierung der Erfindung werden während des Encodings (Schritt 3) die Leuchtdichteinformationen als XYZ Farben pro Richtung und Position in nachfolgend als r2l Dateien bezeichneten Dateien (im Datenträger 6) abgelegt. Für jede Richtung, bzw. die dieser Richtung entsprechenden Nummer, wird eine r2l Datei erstellt, die für diese Richtung die Farbwerte (XYZ) aller Positionen enthält. Diese Daten müssen während des Decodings in den Hauptspeicher geladen werden. Beim Decoding (Schritt 4) werden zunächst alle für einen Schnittpunkt benötigten Richtungs- und Positionsnummern berechnet. Ist die nachgefragte Richtung nicht im Hauptspeicher geladen, so wird die komplette zugehörige Datei geladen. Somit sind anschließend alle Farbwerte für diese Richtung im Speicher geladen. Um einen Zugriff auf diese Daten in konstanter Zeit zu erreichen, werden diese in einem Array geladen. Für Positionen an denen keine Farbinformation vorhanden ist wird die Farbe XYZ Farbe 0,0,0 eingetragen. Das Laden der r2l Dateien in ein Array erfolgt auf diese Weise in linearer Zeit, da keine aufwändigen Datenstrukturen erzeugt werden müssen und die Größe der Arrays durch die Anzahl der Dreiecke (bzw. Dreiecksschwerpunkte) der Lichtaustrittsfläche gegeben ist. Der Zugriff auf einmal geladene Daten erfolgt dann in konstanter Zeit. Es können bei einem begrenzten Arbeitsspeicher jedoch nur eine bestimmte Anzahl an Richtungen gleichzeitig im Speicher gehalten werden. Pro geladener Richtung werden „Anzahl Positionen·(3·sizeof(float))" bytes Hauptspeicher benötigt. Aus diesem Grund ist im Decoder eine caching Strategie implementiert. Die Größe des Richtungsspeichers ist dabei einstellbar. Wird eine noch nicht geladene Richtung angefordert, obwohl der Speicher voll ist, so wird die älteste Richtung aus dem Speicher entfernt und die gewünschte Richtung geladen (FIFO Strategie).
10A bis 10C zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Pseudoprogrammcodes zur Implementierung eines Decoding (Schritt 4). Dem Schritt 4 folgt ein Schritt 5, in dem die decodierten Daten, z. B. in Form des Kraftfahrzeuges 10, mittels einer Displayeinrichtung, wie z. B. eines in 2 dargestellten Monitors 102, visualisiert werden. 2 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zur Implementierung des in 1 beschriebenen Verfahrens bzw. einer Vorrichtung 100 zur Implementierung eines Teils des in 1 beschriebenen Verfahrens mit einer Recheinrichtung 101. Mittels dieser Recheneinrichtung 101 kann z. B. das Decoding gemäß Schritt 4 sowie die Ansteuerung des Monitors 102 gemäß Schritt 5 erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass auch die Schritte 2 und/oder 3 mittels der Recheneinrichtung 101 erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, das die Schritte 2 und/oder 3 mittels anderer Recheneinrichtungen erfolgen. Der Datenträger 6 kann durch jegliche Form von geeignetem Speichermedium implementiert werden.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Fahrzeuges oder eines Teils eines Fahrzeuges, insbesondere zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges oder eines Teils eines Kraftfahrzeuges. Dabei wird in einem Schritt 71 ein virtueller Prototyp des Fahrzeuges oder des Teils des Fahrzeuges entworfen, der in einem anschließenden Schritt 72 mittels eines Verfahrens unter Bezugnahme des auf 1 beschriebenen Verfahrens visualisiert wird. Schritt 72 umfasst dabei die Schritte 1, 2, 3, 4 und 5. Schritt 72 folgt ein Schritt 73, in dem anhand der Visualisierung entschieden wird, ob der Prototyp hergestellt wird und der Prototyp gegebenenfalls in Serie gefertigt wird.

1, 2, 3, 4, 5, 71, 72, 73: Schritt
6: Datenträger
10: Kraftfahrzeug
11: Scheinwerfer
12: Lichtaustrittsfläche
20, 21, 22: Teilfläche
25: ausgewählter Punkt einer Teilfläche
30: unterteilter Oktaeder
31, 32: Dreieck, Flächensegment
41, 42, 43, 44, 45: Dreieck
51, 52, 53, 54, 55: Schwerpunkt
60: Schnittpunkt
61: Kreis
100: Vorrichtung
101: Recheinrichtung
102: Monitor
x, ȳ, z: color matching function
λ: Wellenlänge

Claims

Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10), oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Lichtquelle (11) zugeordnete Lichtaustrittsfläche (12) in Teilflächen (20, 21, 22) unterteilt wird, wobei im wesentlichen alle Lichtstrahlen, die durch eine Teilfläche (22) hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt (25) der Teilfläche (22) zusammengefasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung eines dem ausgewählten Punkt (25) zugeordneten Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes (32) definiert wird, durch das der Lichtstrahl hindurchtritt, wobei das Flächensegment (32) ein Teil einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der vorteilhafterweise dem ausgewählten Punkt (25) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des dem ausgewählten Punkt (25) zugeordneten Lichtstrahls zudem mittels des ausgewählten Punktes (25) definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem ausgewählten Punkt (25) zumindest eine lichttechnische Eigenschaft als Funktion zumindest zweier Raumkoordinaten zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einer ausgewählten Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment (32) und/oder die Teilfläche (22) ermittelt wird, durch das und/oder durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtung des virtuellen Strahls die lichttechnischen Eigenschaften des Lichtstrahls zugeordnet werden, der durch den ausgewählten Punkt (25) der Teilfläche, die der virtuelle Strahl schneidet, und das Flächensegment, das der virtuelle Strahl schneidet, definiert ist.
Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung eines durch eine der Lichtquelle (11) zugeordneten Lichtaustrittsfläche (12) hindurchtretenden Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes (32) definiert wird, durch das der Lichtstrahl hindurchtritt,
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächensegment (32) ein Teil einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der vorteilhafterweise der Lichtaustrittsfläche (12) oder dem Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Lichtaustrittsfläche (12) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass von einer ausgewählten Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment (32) ermittelt wird, durch das der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Teilflächen (20, 21, 22) unterteilte erste virtuelle Fläche (12) und eine in Flächensegmente (32) unterteilte zweite virtuelle Fläche festgelegt werden und dass ein von der Lichtquelle (11) emittierter Lichtstrahl einer Teilfläche (22) und einem Flächensegmente (32) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste virtuelle Fläche (12) eine Lichtaustrittsfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lichtstrahl lichttechnische Eigenschaften zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination aus einem Flächensegment (32) und einer Teilfläche (22) zumindest eine lichttechnische Eigenschaft zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass von einer ausgewählten Betrachtungsposition ein virtueller Strahl ausgesandt und das Flächensegment (32) ermittelt wird, durch das der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfläche (22) ermittelt wird, durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem virtuellen Strahl die zumindest eine lichttechnische Eigenschaft zugeordnet wird, die der Kombination der Teilfläche (22) und dem Flächensegment (32) zugeordnet ist, durch die der virtuelle Strahl hindurch tritt.
Verfahren zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Visualisierung aus einer ersten Betrachtungsposition und zumindest einer zweiten Betrachtungsposition erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb von weniger als 300 s nach Beginn einer Visualisierung des Fahrzeuges (10) oder des Teils des Fahrzeuges (10) aus der ersten Betrachtungsposition zu einer Visualisierung des Fahrzeuges (10) oder des Teils des Fahrzeuges (10) aus der zweiten Betrachtungsposition gewechselt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes, insbesondere zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges (10) oder eines Teils eines Kraftfahrzeuges (10), wobei ein virtueller Prototyp des Fahrzeuges (10) oder des Teils des Fahrzeuges (10) oder des Gerätes entworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der virtuelle Prototyp des Fahrzeuges (10) oder des Teils des Fahrzeuges (10) oder des Gerätes mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche visualisiert wird, und dass anhand der Visualisierung entschieden wird, ob der Prototyp hergestellt wird.
Datenträger (6), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Datenträger (6) Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gespeichert ist.
Datenträger (6), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Datenträger (6) lichttechnische Eigenschaften einer Simulation von einer Lichtquelle (11) emittiertem Licht derart gespeichert sind, dass zumindest eine lichttechnische Eigenschaft jeweils einer Teilfläche (22) einer der Lichtquelle (11) zugeordneten Lichtaustrittsfläche (12) und einem Flächensegment (32) einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Fläche, insbesondere einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers, zugeordnet ist.
Vorrichtung (100) zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Recheneinrichtung (101) zur Unterteilung einer der Lichtquelle (11) zugeordnete Lichtaustrittsfläche (12) in Teilflächen (20, 21, 22) und zur Zusammenfassung von im wesentlichen allen Lichtstrahlen umfasst, die durch eine Teilfläche (22) hindurchtreten, in einem ausgewählten Punkt (25) der Teilfläche.
Vorrichtung (100) zur, insbesondere photorealistischen, Visualisierung eines Fahrzeuges (10), eines Teils eines Fahrzeuges (10) oder eines Gerätes mit zumindest einer eingeschalteten Lichtquelle (11) zum Emittieren von Licht, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Recheneinrichtung (101) zur Definition einer Ausrichtung eines durch eine der Lichtquelle (11) zugeordneten Lichtaustrittsfläche (12) hindurchtretenden Lichtstrahls mittels eines Flächensegmentes (32), durch das der Lichtstrahl hindurchtritt, wobei das Flächensegment (32) ein Teil einer in Flächensegmente (31, 32) unterteilten Oberfläche eines virtuellen Körpers ist, der dem Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Lichtaustrittsfläche (12) zugeordnet ist, umfasst.