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THEMA: Relativistisches Raytracing

Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 18:35 #30604

Etwas verspätet aber doch konnte ich gerade die Testphase meines neuen Raytracers abschließen, und habe dabei z.B. die Erkenntnis gewonnen dass auch der Schatten eines rotierenden schwarzen Lochs fast kugelförmig ist wenn das Licht nur von vorne kommt. Lässt man auch Lichtstrahlen die von den Seiten in das Bild hineingebogen werden zu, also ein 360 Grad zum Quadrat Vollpanorama, ergibt sich die bekannte Ausbeulung des Schattens (hier befindet sich der Beobachter in einem Abstand von r=50GM/c² vom schwarzen Loch):



Da es solche Bilder mit der Milchstraße im Hintergrund auch schon vorher gab suche ich nun nach anderen Hintergründen für die Szenerie, wenn jemand einen guten Vorschlag hat bin ich dafür dankbar und freue mich auf Abwechslung. Optimal wären Bilder im Plattkartenformat, aber es gehen auch alle anderen kartographischen Projektionen.

In die Hände spuckend,

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Letzte Änderung: von Yukterez.

Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 19:12 #30605

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Sieht gut aus!
Nur warum ist der Innenbereich so wenig verzerrt?
So sieht es zumindest für mich aus...

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Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 19:57 #30609

sebp schrieb: Nur warum ist der Innenbereich so wenig verzerrt?

Bei der Konkurrenz sieht es auch so aus, siehe z.B. Seite 7, Figur 7 , aber wie genau es aussieht hängt auch vom Abstand des Beobachters vom schwarzen Loch ab. Die unverzerrte Ansicht des Bereichs auf den fokussiert wird befindet sich im roten Kästchen des als Rohmaterial verwendeten Bilds:



Wie stark verzerrt es wirklich ist sieht man auch besser wenn man einen anderen Hintergrund wie z.B. ein regelmäßiges Kachelmuster verwendet, siehe z.B. hier.

Genau aus dem Grund nach alternativen Hintergründen suchend,

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Letzte Änderung: von Yukterez.

Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 20:12 #30610

In einer rotierenden Singularität (Kerr Lösung) gibt es ein Singularitätsschatten der bei dem richtigen Beobachterwinkel (nähe des Äquators) eine Einbeulung ergibt. Der Singularitätsschatten ist auch immer etwas größer als der innere Ereignishorizont. Durch den Lense–Thirring Effekt einer rotierenden Singularität wird die eine Seite des Singularitätsschatten eingerollt wehrend die andere Seite ausgebeult wird.

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Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 21:15 #30612

sebp schrieb: Nur warum ist der Innenbereich so wenig verzerrt?

Dieser Eindruck ist irreführend, der Bereich der wenig verzerrt aussieht ist in der Tat sogar sehr stark verzerrt, da man in dem Bereich dann Dinge sieht die sich eigentlich hinter, und nicht vor einem befinden. Mit dem Milchstraßenhintergrund fällt das nur nicht auf den ersten Blick auf weil es hinten auch so ähnlich aussieht wie vorn.

Hinweisend,

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Relativistisches Raytracing 07 Apr 2018 21:20 #30615

Manu schrieb: In einer rotierenden Singularität (Kerr Lösung) gibt es ein Singularitätsschatten der bei dem richtigen Beobachterwinkel (nähe des Äquators) eine Einbeulung ergibt. Der Singularitätsschatten ist auch immer etwas größer als der innere Ereignishorizont. Durch den Lense–Thirring Effekt einer rotierenden Singularität wird die eine Seite des Singularitätsschatten eingerollt wehrend die andere Seite ausgebeult wird.

So cirka (der Schatten geht bei sehr hoher Rotation in die äußere Ergosphäre hinein und bleibt außerhalb des äußeren Horizonts). Das zeigt sich auch wenn man die Konturen des Schattens und die der Ergosphären und Horizonte übereinanderblendet:



Aber wo hast du das her dass dieser Schatten "Singularitätsschatten" genannt wird? Mit der Singularität hat der ja eigentlich nichts zu tun.

Dieses Wort noch nie gehört habend,

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Relativistisches Raytracing 08 Apr 2018 11:13 #30645

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Hi Y.

www.eso.org/public/images/eso1635a/
M78 mein Vorschlag.


LG Z.

veni vidi et coepit luceant

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veni vidi et coepit luceant

Relativistisches Raytracing 08 Apr 2018 14:44 #30666

Das ist kein Panoramafoto, damit bekomme ich den Bereich wo die Sicht von hinten gespiegelt wird nicht ausgefüllt, was zu einem Schwimmreifeneffekt um den eigentlichen Schatten führen würde da die Photonen die von der Seite ins Bild hineingebogen würden dann keine Farbe hätten. Optimal wäre irgendwas wie das oder das, also links, rechts, hinten, oben und unten sollte auch drauf sein, während man auf deinem Vorschlag nur nach vorne sieht. Auf eine Kugel projizieren lässt sich so ein Ausschnitt nicht, da das ansonsten so aussähe (da gäbe es eine Naht an den Rändern und einen Pinch an den Polen). Außerdem sollte das Foto Creative Commons sein (was das von dir gepostete aber eh ist, weswegen ich es wenn ich wieder Kernels frei habe trotzdem so gut es geht rendern lassen werde), da ich den Fotographen nicht bezahlen, sondern ihm nur einen Credit geben will.

Geizig,

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Relativistisches Raytracing 10 Apr 2018 00:33 #30759

Nachdem auch nackte Singularitäten immer wieder zum Thema werden, ich aber noch nie ein Bild von einer gesehen habe, habe ich eines mit a/M=2 geraytraced; wie oben befindet sich der Beobachter auf r=50GM/c² und θ=90°, mit einem Bildwinkel von FOV=77.4°×38.7°:



Sorry Z dass ich dein Bild noch nicht gerendert habe, ich wollte es während mein Hauptrechner an der obigen Bildserie rechnet eigentlich am Zweitrechner rendern lassen, aber leider hat sich das Ding trotz laufender Rechnung einfach einen Ruhezustand gegönnt, was ich wegen dem abgedrehten Monitor nicht bemerkt habe. Ich habe ihn jetzt wieder aufgeweckt, aber da er nur ein kleines Netbook ist könnte das etwas länger dauern (aber keine Sorge, ich hab dich nicht vergessen; der Vorgang rennt, nur weiß ich eben noch nicht wie viele Pixel mein Netbook pro Sekunde schafft).

Auf meinem Hauptrechner leider bereits alle verfügbaren Kernels voll am Laufen habend,

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Relativistisches Raytracing 10 Apr 2018 11:17 #30767

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Guten Morgen mein lieber Y,

sehr nett, Danke.
Habe gestern mal ne Stunde gestöbert ob ich was geeignetes bei ESO od. NASA finde.. Leider keinen Erfolg gehabt. (Ps: bzgl. 360 °)
Heut schau ich nochmal, habe etwas Zeit.
Gute Idee mit der nackten Singularität!
HG Z.

Plakatformate schon eher:
www.eso.org/public/images/potw1645a/

Hier das "all-seeing eye" ;)

Pss:
Sowas is natürlich eher langweilig:
www.eso.org/public/images/eso0614a/
Unter, "wide-field-camera"

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Relativistisches Raytracing 10 Apr 2018 18:30 #30797

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Hi Y,

hoffe die interessante Seite der ESO zum Schatten geht als Infomaterial hier in Ordnung!?
www.eso.org/public/germany/outreach/firs...lack-hole/blog/?lang

G Z.

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Relativistisches Raytracing 10 Apr 2018 19:13 #30801

Ich glaub ich hab schon was gefunden das gut als Rohmaterial passen würde. Hier sieht man auf jeden Fall wo hinten und wo vorne ist, und da es auch hoch genug aufgelöst und CC lizensiert ist werd ich das nächste schwarze Loch wahrscheinlich in Tokyo platzieren.

Fündig geworden,

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Relativistisches Raytracing 10 Apr 2018 20:06 #30805

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Von "hier unten" 360° gibts natürlich auch auf der ESO Seite so einiges..
www.eso.org/public/germany/images/archive/category/360pano/
leider so gut wie nix vom All..

G Z.

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Relativistisches Raytracing 11 Apr 2018 06:42 #30821

Das Nichtpanoramafoto hat wie prophezeit einen Schwimmreifen, siehe hier. Am Panoramafoto sieht man dafür deutlich wie der Bereich von hinten zurückreflektiert wird; als Rohmaterial habe ich das Creative Commons Foto von Masato OHTA verwendet. Hier geht es aber nur um die optischen Verzerrungen und nicht um das Weltuntergangspotential eines solchen Szenarios, das heißt Tokyo wird hier nicht verschluckt sondern nur gelinst:



Das schwarze Loch mit a/M=1 habe auf 45° Höhe platziert, hier das Pre-Strike Bild mit Fokus und Zentrierung auf den Bereich des Interesses (das heißt wir richten die Kamera 45° nach oben):



Der selbe Ausschnitt mit schwarzem Loch, der Beobachter ist 50GM/c² vom selben entfernt und hat einen Sichtwinkel von 100°×50°; die Assumption ist dass alles auf dem Panorama sich sehr viel weiter vom SL entfernt befindet als der Beobachter:



Für den Betrachter sähe das so aus als würden die Häuser die sich um ihn herum am Boden befinden aus dem schwarzen Loch herauswachsen. Ich werde noch ein Bild mit dem Betrachter in geringerer Entfernung vom schwarzen Loch, und ein paar andere Winkel mit weniger Wolken im Zentrum rendern, die anderen Bilder lade ich dann drüben bei mir hoch.

Raytracend,


Folgende Benutzer bedankten sich: Z.

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Nackte Singularitäten 18 Apr 2018 23:39 #31346

Yukterez hat geschrieben: Beitrag #30759

Auf dem oben verlinkten Bild sieht es so aus als würde eine nackte Singularität gar keinen Schatten werfen. Das hängt allerdings vom Betrachtungswinkel ab; wenn wir die nackte Singularität nicht edge on (ϑ=90°) ausrichten, sondern halb schief (ϑ=45°) drauf schauen sieht man doch wieder einen, doch ist der aufgrund seiner Zweidimensionalität dann eben nicht kugel- oder apfel-, sondern scheibenförmig (siehe auch Seite 14 in dieser Referenz, und Seite 20 in dieser Referenz):



Allerdings ist er eher klein im Vergleich zu dem von einem schwarzen Loch, und wenn man genau von der Kante draufschaut auch unendlich dünn. Hier ein maximal rotierendes schwarzes Loch mit der selben Gesamtenergie wie die obige nackte Singularität, und vom selben Abstand (r=50GM/c²) und Blickwinkel (ϑ=45°, FOV=77.4°×38.7°) aus betrachtet:



Damit der Hintergrund gleich wie auf den obigen Bildern ist so dass man besser sieht wie die Verzerrung im Fernbereich fast gleich ist wurde nicht die Position des Beobachters, sondern die Ausrichtung des Objekts gedreht da ansonsten nicht das Zentrum der Milchstraße (θ=90°), sondern die untere Hälfte der galaktischen Hemisphäre (θ=135°) zentriert gewesen wäre.

Vergleichend,

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Nackte Singularitäten 21 Apr 2018 13:12 #31446

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Hi Y.,

Das Nichtpanoramafoto hat wie prophezeit einen Schwimmreifen, siehe hier.


Jo klar... Danke fürs animieren...
HG Z.

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Nackte Singularitäten 26 Apr 2018 10:43 #31690

Ich habe mal probiert wie sich eine nackte Singularität vor der rechtwinkeligen Leinwand machen würde, und ob bzw. was für eine Art von Schwimmreifeneffekt sich dabei bilden würde, und dabei ist mir etwas Lustiges aufgefallen; der grau dargestellte Bereich in dem man normalerweise das was sich seitwärts oder gar hinter einem selbst befindet sehen würde sieht am Bild ganz rechts aus wie ein Smiley:



Von links nach rechts: Q=2M, a²+Q²=2M, a=2M (letzteres ist die gleiche Singularität die in diesem Beispiel von einem 360° Panorame umspannt wurde). Abstand der 30x30 Leinwand vom Beobachter: 4000GM/c² mit der Singularität genau in der Mitte zwischen dem Beobachter und der Leinwand. Die Bilder sind hier damit der Smiley besser zur Geltung kommt im Uhrzeigersinn um 90° gedreht, hier rotiert also die obere Seite der nackten Singularit auf den Zuschauer zu, und die untere von ihm weg (außer ganz links, wo die Singularität nicht durch die überextreme Rotation sondern durch die überextreme Ladung nackt wird).

Amüsiert,

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Relativistisches Raytracing 26 Apr 2018 10:49 #31691

Was auch in keinem Faden über relativistisches Raytracing fehlen darf ist die Aberration die bei einer Bewegung des Beobachters verursacht wird. Hier bewegt sich der Beobachter radial mit c/2 auf ein mit a/M=1 rotierendes SL zu:



und hier von ihm weg (der Abstand ist jedoch der selbe wie oben, nämlich 50GM/c²):



Die Rot- bzw. Blauverschiebung wird hier nicht gezeigt, da das Licht wenn man sich mit c/2 darauf zubewegt ins Ultraviolette, und wenn man davon wegfliegt ins Infrarote verschoben wäre, was mit unbewaffnetem Auge und auf einem Monitor nicht besonders gut zu sehen wäre. Der Sichtwinkel der simulierten Kamera beträgt in beiden Bildern FOV=151.2°×75.6°.

Bekannter-, aber dennoch interessanterweise erscheint der Bereich der sich vor einem befindet wenn man sich sehr schnell darauf zubewegt kleiner, und wenn man sich davon wegbewegt größer. Credit für das als Rohmaterial verwendente Panoramabild im Hintergrund: Double Negative

Aberrierend,

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Relativistisches Raytracing 26 Apr 2018 12:20 #31693

Schau dir mal die Bilder an die aus dem Spiel Elite Dangerous sind, deren Engine erzeugt genau solche Bilder wie die die du hier postest.

Ich kam auch schon in den Genuss dieses Spielerlebnisses, es ist faszinierend wenn man die Kamera schwenkt während man an dem BH vorbei fliegt und sich das Band der Milchstraße physikalisch korrekt verzerrt.

Hier mein Raumschiff vor einem bis dahin unentdeckten schwarzen Loch :)

S = k log W

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Relativistisches Raytracing 27 Apr 2018 08:44 #31723

Der Mensch denkt und Gott lacht.
(Jüdisches Sprichwort)

Der Smiley beweist es :)

assume good faith

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