Rendering
ist der Prozess der aus Szene, Objekten und Lichtern 2D Bilder
erstellt, oder auch eine Serie von 2 D Bildern. Das 2D Bild das man
vom Rendern erhält wird aus den Positionen und Parametern der in
der Szene enthaltenen Objekte berechnet. Das Programm oder der
Programmteil der das macht wird Rendering engine genannt und davon
gibt es in Art of Illusion 2 als Standard: Die Raster- und die
Raytracing Engine. Zusätzlich gibt es einen Vector Renderer als
Plugin... Die beiden erstgenannten sind in Abschnitt 6.3 und 6.4
beschrieben.
6.1
Kameras
Kameras sind es die uns eine
Kameransicht zur Verfügung stellen von der aus das gerenderte
Bild erstellt wird. Eine Szene kann so viele Kameras wie Sie wollen,
- und die Kamera die Sie benutzen wollen kann aus dem Dropdown Dialog
in den Rendersettings gewählt werden.
6.1.1
Camera Optionen
Bevor wir in die
Details des Renderings gehen, sollten wir uns noch den Optionen des
Kamera Dialogs zuwenden. Doppelklicken auf die Kamera (in der
Objektliste), oder rechter Mausklick und Objekt bearbeiten öffnet
einen Dialog, der so aussieht:
Es gibt 3 Parameter die für
jede Kamera gesetzt werden können: |
Sichtweite
(Depth of Field) Das ist die Entfernung zu beiden Seiten der
Brennweite (des Fokus) die im Fokus (also "scharf") bleibt.
Alles was außerhalb dieser Entfernung bleibt ist aus dem Fokus.
Das hat nur dann einen Effekt im gerenderten Bild wenn im Raytracer
Dialog die Sichtweite angeschaltet wird (im Augenblick wird
das nur vom Raytracer und nicht vom Rasterrenderer
unterstützt).
Brennweite (Focal Distance) Das ist
die Entfernung die perfekt im Fokus ist. Wie mit der Sichtweite
(Depth of Field) hat das nur dann eine Wirkung wenn es im
Raytracer Dialog angeschaltet wird.
Mit Kamera Filtern
beschäftigen wir uns im nächsten Abschnitt.
6.1.2
Kamera Filter
Kamerafilter sind eine
Möglichkeit einen Postprozeß zu dem gerenderten Bild
hinzuzufügen, d.h. es wird ein 2D Effekt ähnlich wie in
einer Bildbearbeitung angefügt. Kamerafilter können über
den Kamera Optionen Dialog aufgerufen
werden. Auf den
Knopf klicken öffnet den Filter Dialog wie hier:
Zur Linken ist eine Liste, die
die zur Verfügung stehenden Kamerafilter anzeigt. Zur Zeit
(April 2007) sind 14 Filter erhältlich die man auswählen
kann. Um einen Filter anzuwenden bitte in der Liste auswählen
und auf Hinzufügen>> klicken. Das fügt den
ausgewählten Filter zur rechten Liste. Filter in der rechten
Liste werden auf das Bild angewandt in der Reihenfolge von oben
nach unten. Sie können so viele Filter in der Liste haben wie
Sie möchten, und die Reihenfolge in der Sie angewandt werden
jederzeit ändern indem sie mit den Hinauf und Hinunter
Buttons umschichten. Die Filter können mit Löschen
aus der rechten Liste wieder entfernt und damit unwirksam gemacht
werden. |
Die
meisten Filter sind selbsterklärend und eine Vorschau wird im
Dialog angezeigt, so das die Effekte feingetrimmt werden können.
Das
Beispiel unten zeigt einen Sepia Effekt - erreicht durch Saturation,
Tint und Helligkeitsfilter.
Ein
weiteres Beispiel hier unten zeigt die Benutzung des Outlinefilters
(und des Blur/Verwischenfilters). Der Outlinefilter malt Linien um
Objektkontouren die sich in Ihrer Dicke einstellen lassen. Es gibt 4
Parameter für diesen Filter: Dicke (Thickness) - das ist
die Dicke der Outline, dann Change Cutoff and Distance
Cutoff, die bestimmen wie und wann Linien erstellt werden. Die
Farbe (Color) ist die der Außenlinie.
Der
Exposure correction filter ist sinnvoll bei Global Illumination
Szenen einsetzbar. Er appliziert eine Gamma Korrektur am gerenderten
Bild, was dunkle Bereiche deutlich verbessern kann, wie hier unten
gezeigt: (Anm. Stand April 2007: Es gibt inzwischen einen HDR
Exposure Correction Filter)
Die
Parameter für jeden Filter können auch animiert werden.
Siehe hierzu Animation
Abschnitt für weitere Details.
6.2
Umgebungseinstellungen (Environment Settings)
Unterschiedlichste
Umgebungseinstellungen können unter Szene -> Umgebung
eingestellt werden. Das bringt folgenden Dialog hervor:
Ambient Farbe bestimmt
die Farbe und die Intensität des Umgebungslicht das von allen
Seiten gleichmäßig kommt. |
Nebelfarbe (Environment Fog) erstellt einen gleichförmigen Nebeleffekt. Die Nebelfarbe (Fog Color) bestimmt die Farbe des Nebels mit Hilfe der normalen Farbauswahl. Die Lichtmenge die es bis zur Kamera schafft von einem entfernten Punkt in der Entfernung rvon der Kamera ist gegeben durch e -r/d wobei d die Nebelentfernung ist. Objekte die dichter an der Kamera als d ist werden relativ unbeeinflusst sein vom Nebel. Die besten Effekte erreicht man wenn die Nebelfarbe der Umgebungsfarbe gleicht. |
6.3
Raster Engine
Ein Vorteil oder
"der" Vorteil der Rasterengine über die
Raytracingengine ist Geschwindigkeit, aber Sie sollten wissen das die
Rasterengine weder Refelktionen noch Schatten erstellen kann. (Stand
April 2007: Daran wird gearbeitet).
Ein Raster Renderer
arbeitet indem er Dreiecke auf den Bildschirm malt. Jedes Objekt wird
in Dreiecke zerlegt, so das nicht ohnehin der Fall ist. Eine
Transfomation wird durchgeführt um jedes Dreieck in seiner
Position im Bild genau zu bestimmen, dann wird es gefüllt. Die
Farbe eines Punktes in diesem Dreieck wird bestimmt über die
Textur an diesem Punkt und das Licht das selbigen erreicht. Es gibt 2
Standard Methoden die von Art of Illusion unterstützt werden:
Gouraud Shading und Phong Shading.
Gouraud Shading
funktioniert, indem das Licht das jeden Eckpunkt des Dreieckes
erreicht gemittelt/interpoliert wird um eine Annäherung des
Wertes für jeden Pixel. Phong Shading indessen interpoliert um
die Oberflächennormale für jeden Punkt zu finden, und das
zu benutzen um das komplette Licht das diesen Punkt erreicht zu
bestimmen. Gouraud Shading ist schneller aber weniger akkurat und
weniger für glänzende Oberflächen geeignet.
Die
Rasterengine kann - wie bereits erwähnt - keine Schatten und
Reflektionen rendern - Sie müssen auf den Raytracer umschalten,
um das zu bewerkstelligen.
Um nun die Szene mit der
Rasterengine zu rendern, wählen Szene -> Szene rendern und
wählen den Raster Renderer aus dem Dropdown Menü im
erscheinenden Dialog:
6.3.1
Raster Rendering Optionen
Die Breite (Width) und
Höhe (Height) bestimmt die Größe des 2D
Bildes das erstellt wird. |
Oberflächengenauigkeit
(Surface Accuracy) bestimmt mit welcher Genauigkeit/3D Auflösung
die Geometrie in der Szene gerendert wird. Je niedirger der Wert,
desto höher die Auflösung. Der Wert stellt die
Disceditierung da, mit der die Dreiecke die tatsächlichen Formen
abformen. Behalten Sie aber im Hinterkopf das dieses Mehr an
Genauigkeit zusätzliche Renderzeit bedeutet. Hier sind einige
Beispiele die den Effekt der Oberflächengenauigkeit mit
verschiedenen Werten darstellen: Es sollte quasi nie nötig sein
die Oberflächengenauigkeit unter 0.005 zu
setzen.
Schattierungsmethode
(Shading Method) ist entweder Gouraud, Phong oder Hybrid - die
beiden ersten sind oben bereits behandelt worden. Die Hybrid Option
benutzt eine Kombination aus beiden - Gouraud für die diffusen
Reflektionen und Phong für die Glanzlichter. Das ergibt
Resultate die als in der Mitte zwischen Geschwindigkeit und Qualität
liegen. Ein einfaches Beispiel ist hier unten zu
sehen:
Übergeordnete
Abtastung (Supersampling) ist eine Methode des Anitaliasing - es
produziert weichere Kanten, indem es die ganze Geometrie ("Alles")
oder die Kanten ein zusätzliches Sampling erfahren -
insbesondere schräge Kanten sind bekannt für diese sog.
"jeggedness" Treppenstufen. Der Bereich der
"Supergesampled" wird ist entweder 2x2 Pixel groß
oder 3x3 Pixel.
Transparenter
Hintergrund (Transparent Background) Diese Option erstellt einen
transparenten Hintergrund der als Alphakanal gespeichert wird (wenn
im TIFF Format gesichert wird). Ein 2D Bildbearbeitungsprogramm oder
Videoprogramm ermöglicht dann diese Selektionen (Alphakanäle,
Masken) zu benutzen.
Weiterhin gibt es Erweiterte
(Advanced) Einstellungen. Auf diesen
Button klicken zeigt dann folgenden Dialog an:
6.4
Raytracing Engine
Ein Raytracer
"schießt Strahlen" von der Ansicht in die Szene. "Er"
entscheidet welche Farbe ein Bildpunkt annimmt, indem er eine gerade
Linie von der Kamera zu der Bildfläche in der der Pixel liegt
schießt und sieht ob etwas im Weg dieses Strahls liegt oder
nicht. Wenn etwas im Weg liegt bestimmt das die Farbe des Pixels -
wenn nicht dann das Objekt das als nächstes "getroffen"
wird. Wenn das Objekt transparent ist, wird unter Berücksichtigung
des eingestellten Brechungsindex der Strahl gebrochen und verfolgt
dann in dem anderen Winkel weiter die Farbe des entsprechenden
Bildpunktes. Wenn ein Objekt glänzend ist wird eine
"Reffelktionsrichtung" festgestellt und der Srahl so
weiterverfolgt - und wenn dann dieser Strahl auf ein Objekt trifft
werden mehr Strahlen in diese Richtung geschickt.
Um nun die
Szene mit der Raytracing-Engine zu rendern, wählen Szene ->
Szene rendern und wählen den Raytracer aus dem
Dropdown Menü im erscheinenden Dialog:
6.4.1
Raytracer Basic Rendering Options
Die Breite (Width) und
Höhe (Height) bestimmt die Größe des 2D
Bildes das erstellt wird. |
Oberflächengenauigkeit
(Surface Accuracy) bestimmt mit welcher Genauigkeit/3D Auflösung
die Geometrie in der Szene gerendert wird. Je niedriger der Wert,
desto höher die Auflösung. Der Wert stellt die Annäherung
da, mit der die Dreiecke die tatsächlichen Formen abformen.
Behalten Sie aber im Hinterkopf das dieses Mehr an Genauigkeit
zusätzliche Renderzeit bedeutet. Hier sind einige Beispiele die
den Effekt der Oberflächengenauigkeit mit verschiedenen Werten
darstellen: Es sollte quasi nie nötig sein die
Oberflächengenauigkeit unter 0.001 zu setzen.
Antialiasing
Aliasing wird der Effekt genannt der schräge liegende oder
gebogene Kanten treppenartig aussehen lässt. Das ist
stellenweise durch zu wenige Strahlensamples verursacht. Antialiasing
wird die Technik genannt die diesen Effekt mildert oder behebt, indem
extra Strahlen an den Stellen genutzt werden die empfindlich sind für
Treppenkantenbildung. Art of Illusion ermöglicht 2 Stufen von
Antialiasing - Medium und Maximum und weiterhin kann die Anzahl der
zusätzlich benutzen Strahlen zwischen 4 bis 1024 geändert
werden. Ein höherer Wert verbessert das Ergebnis - verlängert
natürlich auch die benötigte Zeit des Renderns. Welche
Werte man einstellen muss hängt sehr vom Bild und den
verwendeten Features ab. Das untere Beispiel zeigt 2 Levels von
Antialiasing - jedes mit verschiedenen Min./Max. ray
Einstellungen:
In
den meisten Situationen reichen Min-4, Max-16 Strahlen (Rays) aus um
ein gutes Antialiasing darzustellen. Weitere Strahlen sind aber für
Effekte wie weiche Schatten, Sichtweite (Depth of Field) und Glanz/
Lichtdurchlässigkeit durchaus notwendig um die Effekte
überzeugend darzustellen. Das Minimum kann generell weit unter
dem Maximumwert gesetzt werden.
Sichtweite (Depth of Field)
Wenn diese Option gesetzt ist kommt die Brennweite (Focal
distance)und die Sichtweite aus den Kamera Optionen mit ins Spiel.
Hiermit können fotografische Schärfentiefe Effekte erreicht
werden. Nur Geometrie die sich in der Brennweite +/- Sichtweite
befindet wird scharf dargestellt. Je weiter ein Objekt von diesem
Bereich entfernt ist, desto mehr wird es unscharf (blurred). Die
Brenn- und Sichtweite wird gesteuert in den Kamera
Optionen. Das untere Beispiel zeigt einige Bilder mit
verschiedenen Parametern für die
Kamera:
Glanz/Lichtdurchlässigkeit
(Gloss/Translucency) Glanz ist hier ein Begriff für die
unscharfen (blurred) Reflektionen die von dem Texturparameter
Rauhigkeit verursacht werden. Lichtdurchlässigkeit ist
die Variation des durchgeführten Lichts durch ein Objekt
basierend auf dem Parameter Wolkigkeit (Cloudiness) -
ebenfalls in den Texturen zu Hause. Sehen Sie in Uniform
Texturen für weitere Einzelheiten. Das Bild hier unten zeigt
ein Beispiel für Glanz (Gloss) ein einer etwas
metallischen Oberfläche. Bitte beachten Sie, das die Min
Rays/Pixel und die Max Rays/Pixel für höhere
Rauhigkeitswerte (Roughness) auch höher eingestellt
werden müssen, um weichere Resultate zu bekommen:
Weiche
Schatten (Soft Shadows) Mit dieser Option kann man realistischere
Schatten mit weichen Rändern erzeugen. Scharfe Schatten
entstehen häufig durch die Tatsache das die Lichtquellen
unendlich klein sind. Man kann den Radius der Punktlichter und
Spotlichter anpassen - damit wird der entstehende Schatten weicher.
Bitte beachten Sie, das die Min Rays/Pixel und die Max Rays/Pixel
höher eingestellt werden müssen, um weichere Resultate
(Schatten) zu bekommen. :
Der
Raytracer Dialog erlaubt weitere Effekt die über diese 3 Knöpfe
zu erreichen sind:
6.4.2
Ausleuchtung (Illumination - Global Illumination, Caustics and
Subsurface Scattering)
Der
(Ausleuchtung) Knopf ermöglicht einen Dialog aufzurufen, in dem
Effekte wie Globale Illumination, Caustics und Subsurface Scattering
eingestellt werden können:
Globale
Ausleuchtung (Global Illumination)
Globale
Ausleuchtung (Global illumination) (GI) ist eine Methode um von
Flächen widergestrahltes Licht zu simulieren. In der Praxis
bedeutet es, das Flächen die nahe beieinander liegen auch
einander mit Licht "bewerfen" - so sie denn selber auch
beleuchtet werden - also etwas zum "Werfen" haben. Im
unteren Beispiel scheint ein Spotlicht genau auf die rote Kugel.
Links ist die Szene ohne GI gerendert mit einem Punktlicht über
der Kugel - es gibt kein rotes Licht das von der Kugel auf die
Boxwand übertragen wird - wie man es in der Realität
erwarten kann. In der Mitte ist GI angeschaltet und ein roter Hauch
der von dem "gescatterten" Licht der Kugel kommt ist auf
der Boxwand zu erkennen. Die Menge an gestreutem (gescattertem) Licht
beruht auf dem Ambient Color Optionen und
den Diffuse Farbe Einstellungen des Objekts von dem das Licht
gestreut wird.
Wenn
GI benutzt wird ist es auch möglich den Umgebungs
Hintergrund als Lichtquelle zu benutzen - wie rechts gezeigt.
Diese Technik ist sehr wirkungsvoll wenn man das Licht eines bewölkten Tages darstellen möchte - wie im Bild unten - oder eine Innenraumszene mit großen Lichtquellen (Sonne ect.). |
Zudem wird mit eingeschaltetem GI auch Licht von emissiven Texturen abgegeben. Das emmitierte Licht kann mit der Funktion "Gewichten" (Scale) verstärkt werden. Siehe hier für weitere Einzelheiten. |
GI
Beleuchtung sinnvoll nutzen bedeutet die Balance zwischen
verschiedenen Faktoren einhalten. Generell: halten sie die diffusen
Farben dunkler als normal und die Umgebungsfarbe nahe schwarz, hellen
Sie die Lichtquellen auf und benutzen Sie viele Rays/Pixel um ein
glatteres Bild zu erzeugen.
Es gibt 4 Methoden in Art of
Illusion um GI Beleuchtungen wie in der Optionenliste oben zu
erzeugen: Monte Carlo, Ambient Occlusion, Photon Mapping oder
Hybrid.
Die Monte Carlo
Methode fügt gestreutes Licht zum Raytracing Algorithmus hinzu -
ebenso diffus reflektiertes. Dies Lichtstrahlen werden in allen
Richtungen emittiert und können - wenn genug max. Rays/pixel
involviert sind das Licht das von anderen Quellen als den normalen
Lichtquellen kommt sehr gut wiedergeben. Die Glattheit/Feinheit des
Bildes wird bestimmt durch die Anzahl von Lichtstrahlen die im
Raytracer Dialog gesetzt werden, bzw. mit dem Parameter Rays to
Sample Environment im Ausleuchtungsdialog. In jedem Fall gilt das
das Bild besser wird je mehr Rays genutzt werden. Der Unterscheid ist
das die Anhebung der Min/Max Rays im Raytracer Dialog die Anhebung
aud den ganzen Rendering Prozeß bedeutet, während die
Anhebung der Rays to Sample Environment nur die Strahlen meint
die genutzt werden um die GI zu evaluieren - was in einem schnelleren
rendering resultiert bei gleichem GI Rauschanteil.
Wenn
Hintergrundbilder für IBL (Image-based-Lightning) genutzt werden
ist auch das Smoothing (Glättung) für das Bild wichtig.
(Siehe Zusätzliche Glättung für
Globale Ausleuchtung).
Ambient
Occlusion ist eine simplere Version von Monte Carlo GI.
Während Monte Carlo weiter alle Strahlen verfolgt die gestreut
und wieder gestreut werden bis sie die Szene verlassen oder zu dunkel
werden - kalkuliert Ambient Occlusion diese diffusen
zwischen-Reflektionen nicht. Deshalb gibt es hier kein "Farbbluten"
(Color bleeding). Dennoch erlaubt Ambient Occlusion Szenen mit der
Umgebung alleine zu beleuchten oder von emissiven Objekten, so wie in
den Monte Carlo vs. Ambient Occlusion Bilden hier unten - Ambient
Occlusion ist auch schneller.
Photon
Mapping ist ein weiterer Weg um GI zu kalkulieren. Mit
dieser Methode wird eine GI Photonenmap erstellt aus den Pfaden
individueller Photonen einzelner Lichtquellen und emissiven Objekten.
Die Anzahl Photonen die hier verfolgt /ausgesendet werden wird mit
der Gesamtzahl Photonen gesetzt. Wie Sie vielleicht erwarten
wird das Photonen map akkurater je mehr Photonen eingestellt werden.
Aber natürlich wird je nach Einstellung auch mehr
Arbeitsspeicher und Zeit zum Rendern benötigt.
Die
Photonmap wird dann benutzt um das Licht an jedem Punkt der Szene zu
berechnen. Spezieller: Um das Rauschen zu reduzieren wird das Licht
mit Hilfe eines gewichteten Mittels aus einer Menge Photonen um den
Punkt herum bestimmt. Die Anzahl von Photonen die in dieser
Berechnung um einen Punkt herum genutzt werden wird wird mit dem
Parameter # To Estimate Light im Ausleuchtungsdialog gesetzt.
Wenn dieser Wert erhöht wird , wird das Rauschen verringert,
aber es kommt zu einem blurring (Verschmierung) durch die Photonmap.
Das kommt dadurch das man größere Bereiche über die
größere Anzahl der benötigten Photonen zusammenfasst
um ein Mittel zu bilden. Artefakte können ebenfalls entstehen -
speziell an scharfen Ecken. Diese Effekte können etwas
eingedämmt werden indem die Anzahl der Total Photons
angehoben wird.
Das Bild hier unten zeigt die Variationen der
Bildqualität die mit dem Verstellen der 2 Photonenparameter
erreicht wird. Wie Sie sehen gibt die Steigerung der Total Photons
eine schärfere, genauere Map, während die Erhöhung der
# To Estimate Light Rauschen reduziert, aber das "Blurring"
verstärkt.
Die
letzte Methode nennt sich Hybrid
Methode. Diese ist eine Kombination aus Monte Carlo und
Photonmapping. Die MC Methode wird für die Lichtstrahlen benutzt
bevor sie diffus reflektiert werden, die Photon Methode wird für
die diffus reflektierten Lichtstrahlen benutzt. Bei dieser Methode
wird die Photonmap nur von diffus verstreuten Lichtstrahlen
"gesehen", was bedeutet das die Genauigkeit der map nicht
so hoch sein muß wie beim Photonmapping selbst. Das kann man
hier unten sehen; die Bilder sind relativ unempfindlich für die
Variation in der Photonenanzahl:
Caustics
Wenn
diese Option im Ausleuchtungsdialog angeschaltet ist, wird eine
andere Photonmap generiert, die nur Lichtstrahlen berücksichtigt
die spiegelnd reflektiert oder mindestens einmal gebrochen
(refraktiert) wurden. Das ermöglicht realistische
Caustic-Effekte wo Licht gebündelt wird und Muster und
Lichtpunkte erzeugt. Genauso wie beim Photonenmapping für
Globale Ausleuchtung (GI) macht die Anzahl der Total Photons
die Caustic map genauer. Die Erhöhung der # To Estimate Light
reduziert das Rauschen - aber die Map beginnt weichgezeichnet
("geblurt") zu erscheinen wenn die Anzahl zu hoch
ist.
Streuung
durch Materialien
Wenn Sie Objekte mit
streuendem Material haben, sollte das Licht auch hindurchscheinen -
bis in eine gewisse Tiefe oder sogar ganz hindurch. Die Methode die
benutzt wird kann hier eingestellt werden. Es gibt 3 Möglichkeiten
um Streuung innerhalb eines Materials darzustellen: Single Scattering
oder Photon Mapping oder beides.
Single Scattering:
Ein
vereinfachter Ansatz wird hier zur Hilfe genommen mit dem Rechenzeit
auf Kosten der Genauigkeit gespart wird - wodurch der Effekt
möglicherweise nicht so realistisch empfunden wird. Wenn ein
Lichtstrahl durch ein streuendes Material durchwandert, sendet es an
jedem punkt einen Strahl zu jeder Lichtquelle aus um zu sehen ob
dieser blockiert wird. das funktioniert ganz gut bei Materialien die
nur wenig streuen - wie z.B. Licht in einem staubigen Raum. Hier
wurde ein Quader der den Raum füllt erstellt - mit einer
komplett transparenten Textur versehen und dem Material das unten zur
Linken gezeigt wird. Das Material ist halbtransparent und hat einen
hohen Streuungswert, indem man die Streufarbe noch skaliert hat.
.
Photon
Mapping:Diese Methode simuliert Subsurface Scattering (SSS),
welche hochbedeutend ist um realistisch Materialien wie Wachs, Haut,
Milch, Marmor ect. abbilden zu können. Diese Methode erstellt
eine Volumen-Photonmap indem alle Objekte mit streuenden Materialien
"beschossen" werden und man läßt die Strahlen
dann im Objekt umherreflektieren, bis sie herausspringen bzw. bis sie
enden und man schaut wo das passiert.
Das ist langsamer als
die Single Scattering Methode - es sein das eine Menge Lichtquellen
vorhanden sind - in diesem Fall kann diese Methode sogar schneller
sein. Allerdings ist es nicht so gut für die Fälle wie den
Sonnenstrahl im staubigen Raum, da die Kanten des Strahls dann nicht
so klar definiert erscheinen wie im oberen Beispiel. Hier unten ist
der Versuch Wachs mit den gezeigten Texturen und Materialien
darzustellen . Die Szene besteht aus einem einfachen Objekt das mit
einem Punktlicht innerhalb einer transparenten, aber
selbstleuchtenden Kugel beleuchtet wird. Der Selbstleuchteffekt der
Kugel hat eher einen visuellen als einen Beleuctungseffekt. Mit
Single Scattering wird der recht unrealistische Effekt neben dem
Setup-Bild erreicht. Aber mit dem Gebrauch von Photon Mapping mit
verschiedenen Einstellungen sind die Ergebnisse um einiges
besser.
Both
benutzt eine Kombination des Standardraytracing für einfache
Streuungen und Photonmapping für multiple Streuungen.
Theoretisch gibt das die besten Ergebnisse, aber es ist auch die
langsamste Methode.
6.4.3
Erweiterte Optionen (Advanced Settings)
Wie
auch bei der Raster Engine, so gibt es auch im Raytracer Erweiterte
(Advanced) Einstellungen. Aud den Button
klicken, liefert folgenden Dialog:
Um zu verstehen was die
Optionen hier bedeuten müssen wird den Raytracing Prozeß
genauer betrachten. Der Raytracer sendet Strahlen aus der
Kameraebene (Bildschirm) durch jeden Pixel im Bild und schaut
nach, ob es Kollisonen und Interaktionen mit Objekten auf dem Weg
gibt. Wenn der Strahl ein transparentes Objekt trifft, werden mehr
Strahlen ausgesendet, welche wiederum mehr Strahlen aussenden ect.
Dieser Prozeß bildet einen "Baum" der aus dem
einen Lichtstrahl entsteht, der seineszeichens für immer
weiterlaufen kann. |
Material
Schrittgröße (Material Step Size) Dies ist eine
Möglichkeit die Integration der Schrittweite von Materialien in
einer Szene zu kontrollieren. Dies wird normalerweise vom Programm
selbst gesteuert - kann hier aber "überstimmt" werden.
Kleine Werte führen zu längeren Renderzeiten - können
aber für feine detailierte Materialien notwendig sein. Höhere
Werte resultieren in verkürzten Renderzeiten - können aber
Blurring-Effekte generieren. Normalerweise kann man die Standardwerte
eingestellt lassen.
Texturglättung (Texture Smoothing)
wendet Antialiasing auf alle Texturen in einer Szene an, um Details
die kleiner als ein Pixel sind zu entfernen. Dies geschieht um
Probleme mit Über- oder Unterglättung im Render oder in der
Textur zu vermeiden. Ein Wert von 1 ist die Standardeinstellung.
Werte größer als 1 glätten mehr und Werte kleiner 1
glätten weniger.
Zusätzliche Glättung für
Globale Ausleuchtung ermöglicht zusätzliche Glättung
von Texturen im rauschanfälligen Global Illumination Verfahren.
Der Bedarf an Glättung richtet sich nach der Intensität der
in den Texturen und im Environment verwendeten Texturen (Bitmaps).
Die Glättung wird aufgebracht nachdem die Lichtstrahlen
wenigstens einmal diffus reflektiert worden sind. Umgebungsmaps
(Environment maps) können eine höhere Glättung haben,
da die Strahlen die von einer Environmentsphere ausgehen quasi sehr
weit weg von den Objekten entstehen. Diese Entfernung bedeutet das
jeder Punkt auf einer Fläche sehr viel von der Umgebung "sieht"
- somit hat zusätzliche Glättung wenig negativen Effekt.
HDR Bilder benötigen sogar mehr Glättung (Wert von 1000
oder mehr) um das Rauschen aufgrund der zusätzlichen Intensität
im finalen Rendering zu unterdrücken. Die unteren Beispiele
zeigen die Auswirkung der Glättung für ein HDRI environment
map - beachten Sie das sich mit dem Smoothing hier auch die Farbe des
Bildes ändert da die Umgebung "geblurrt" wird.
Genauigkeit
für entfernte Objekte reduzieren (Reduce Accuracy for Distant
Objects) Wenn diese Option gecheckt wird, wird Objekten die
weiter entfern sind eine geringere Oberflächengenauigkeit
zugewiesen als den nahen Objekten. Das bietet max. Performance ohne
große Unterschiede in der Qualität des
Ergebnisses.
Russisches Roulette Abtastung (Russian
Roulette Sampling) ist eine andere Möglichkeit reflektierte
oder transmittierte Strahlen zu verfolgen. Anstelle die Intensität
aller dieser Strahlen zu erhöhen, lotet dies Verfahren die
Möglichkeit aus das ein Strahl überhaupt entsteht. Nehmen
Sie z.B. eine Textur die eine specularity (Glanz) von 0.2 hat. Der
normale Raytracing Prozeß würde alle Strahlen mit dem
Faktor 0.2 multiplizieren. Russian Roulette Abtastung produziert
Strahlen von der Intensität 1 - aber nur nur 20% der Zeit. Das
hat den Vorteil das nicht so viel Zeit damit verbracht wird Strahlen
zu verfolgen, die wenig zur Farbe eines Pixels beitragen. In der
Praxis ist dies Verfahren schneller - produziert aber mehr Rauschen.
Der Hauptvorteil ist eine zügigere Vorschaumöglichkeit für
Bilder die eine GI Beleuchtung einsetzen. Für finale Bilder ist
es möglicherweise das Beste diese Option abzuschalten.
Die
untenstehenden Bilder verdeutlichen den Unterschied von Qualität
und Renderzeit zwischen dem Standard Raytracer ohne und mit Russian
Roulette Abtastung:
Standard Raytracer - Render Zeit 12m 46s |
Russian Roulette Sampling - Render Zeit 10m 01s |
Rausch
Reduzierungsfilter anwenden (Apply Noise Reduction Filter) wird
benutzt um Rauschen im Bild weichzuzeichnen (blurren) - und zwar als
Post Prozeß nach dem Rendering. Der Filter arbeitet
"intelligent" um nur dort weichzuzeichnen wo es benötigt
wird, während er die "Features" des Bildes (Details
ect.) erhalten soll. Filterdurchläufe (Iterations of
Filtering) bestimmt wie stark das Bild weichgezeichnet wird. Je
größer die Anzahl der Durchläufe - je mehr wird
weichgezeichnet. Ein Beispiel ist hier unten zu sehen. Alle Bilder
sind mit Min Rays 4, Max Rays 32 gerendert und verschiendenen
Anzahlen von Filterdurchläufen. Wie zu sehen ist kann der Filter
effektiv Rauschen entfernen und dabei Details beibehalten. Jedoch
kann man auch hier übertreiben.
Zum
Schluss sind da noch die Ausgabe Optionen die mit dem Dialog
eingestellt werden der bei Druck auf diesen Knopf
erscheint.
Transparenter Hintergrund
(Transparent Background) Diese Option produziert ein Bild mit
einem durchsichtigen Hintergrund, d.h. es fügt einen
Alphakanal hinzu - der aber nur gespeichert wird, wenn im *.tif,
*.bmp gespeichert wird. EIn 2D Bildverarbeitungs oder
Videoeditierprogramm kann die Alphainformation z.B. als Maske
nutzen. |
6.5
Gerenderte Bilder sichern
Wenn ein
Bild fertig gerendert wurde wird ein "Rendern abgeschlossen"
im oberen teil des Dialogs eingeblendet und Sie bekommen eine Option
zu sehen das Bild zu Speichern. Auf diesen
Button klicken öffnet folgenden Dialog:
Hier können Sie das
Bildformat zum Sichern des Bildes auswählen, also JPEG
(.jpg), TIFF (.tif), PNG (.png), Windows bitmap(.bmp), oder
Radiance, bzw. High Dynamic Range Image (.hdr) Format. Wenn Die
einen transparenten Hintergrund haben, sollten Sie im TIF, BMP
oder PNG Format sichern um diese transparenzinformation im einem
Bildverarbeitungsprogramm oder Videoeditor weiter benutzen zu
können. |