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Physically Based Real-Time Rendering of Eclipses

Schneegans, Simon und Gilg, Jonas und Ahlers, Volker und Zachmann, Gabriel und Gerndt, Andreas (2025) Physically Based Real-Time Rendering of Eclipses. Computer Graphics Forum (44). Wiley-Blackwell. doi: 10.1111/cgf.70017. ISSN 0167-7055.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cgf.70017

Kurzfassung

We present a novel approach for simulating eclipses, incorporating effects of light scattering and refraction in the occluder's atmosphere. Our approach not only simulates the eclipse shadow, but also allows for watching the Sun being eclipsed by the occluder. The latter is a spectacular sight which has never been seen by human eyes: For an observer on the lunar surface, the atmosphere around Earth turns into a glowing red ring as sunlight is refracted around the planet. To simulate this, we add three key contributions: First, we extend the Bruneton atmosphere model to simulate refraction. This allows light rays to be bent into the shadow cone. Refraction also adds realism to the atmosphere as it deforms and displaces the Sun during sunrise and sunset. Second, we show how to precompute the eclipse shadow using this extended atmosphere model. Third, we show how to efficiently visualize the glowing atmosphere ring around the occluder. Our approach produces visually accurate results suited for scientific visualizations, science communication, and video games. It is not limited to the Earth-Moon system, but can also be used to simulate the shadow of Mars and potentially other bodies. We demonstrate the physical soundness of our approach by comparing the results to reference data. Because no data is available for eclipses beyond the Earth-Moon system, we predict how an eclipse on a Martian moon will look like. Our implementation is available under the terms of the MIT license.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215927/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Physically Based Real-Time Rendering of Eclipses
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schneegans, SimonSimon.Schneegans (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1847-4135190452342
Gilg, JonasJonas.Gilg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9130-0778190452352
Ahlers, VolkerUniversity of Applied Sciences and Arts, Hannoverhttps://orcid.org/0000-0003-2307-6553NICHT SPEZIFIZIERT
Zachmann, GabrielUniversity of BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerndt, AndreasAndreas.Gerndt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0409-8573NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Computer Graphics Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1111/cgf.70017
Verlag:Wiley-Blackwell
ISSN:0167-7055
Status:veröffentlicht
Stichwörter:real-time rendering, solar eclipses, lunar eclipses
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Aufgaben SISTEC
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Schneegans, Simon
Hinterlegt am:25 Aug 2025 13:35
Letzte Änderung:25 Aug 2025 13:35

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