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5.2 Materialien

Materialien legen die inneren Werte und Eigenschaften von Objekten fest, und können einen weit gefächerten Anwendungsbereich abdecken. Effekte wie Rauch, Feuer, Fell, brechende Materialien wie Glass und Plastic und sog. Subsurface scattering Materialien wie Wachs, Milch, Haut usw.

Materialien kann nur geschlossenen Objekten zugewiesen werden. Natürlich muss auch die Oberflächentextur zumindest teilweise durchsichtig oder transparent sein, um das Material zu sehen. Manchmal muss die Textur auch komplett transparent sein, - das kann erreicht werden indem man eine uniforme Textur komplett auf "1" setzt im Feld Transparenz.

Um ein neues Material zu erstellen, einfach auf Szene -> Materialien klicken und in der entstehenden Dialogbox Neu auswählen. Dann diesem neuen Material einen Namen geben und den Typ wählen - dabei stehen zur Auswahl: Uniforme und Prozedurale Materialien. Diese werden jetzt detailiert beschrieben:

5.2.1 Uniforme Materialien

Wie bei den Texturen auch werden uniforme (homogene) Materialien gleichmäßig über das gesamte Interieur verteilt. Die Dialogbox sieht dann so aus:

Die Vorschau kann wie im Uniform Texture Dialog mit einem Rechtsklick auf das Vorschaufenster bearbeitet und geändert werden mit Hilfe des dann erscheinenden Popup Menüs.

Emissive Farbe (Emissive Color) ist die Farbe die ein Material ausstrahlt (als Licht) wenn es mit Global Illumination gerendert wird.

Transparente Farbe (Transparent Color) bestimmt in welche Farbe Licht animmt während es durch das Material geleitet wird. Seine Intensität bestimmt wie transparent das Material wird, - d.h. weiss bedeutet sehr transparent, während schwarz opaque ist (undurchsichtig). Das gilt obgleich der generelle Level der Transparenz über den Regler Transparenz geregelt wird.

Dichte (Density) ist der Grad der Lichtdämpfung im Material. Je höher dieser Wert, desto weniger Licht kann durch das Material hindurchdringen.

Streuung (Scattering) ist der (Schwere-)Grad mit dem Licht gestreut wird.

Streufarbe (Scattering Color) bestimmt die Farbe des gestreuten Lichtes. Streuung (Scattering) muß also angeschaltet sein (also mindestens ungleich 0) damit das einen Effekt hat.

Exzentrizität (Eccentricity) bestimmt in welche Richtung das (Streu-)Licht gestreut wird (nochmals Streuung muss ungleich 0 (Null) sein!). Hier läßt sich ein Wert von -1 bis +1 einstellen. Ein Wert von 0 entspricht einer isotropen (gleichförmigen) Streuung - das Licht wird hierbei in alle Richtungen gleichmäßig gestreut. Negative Werte bedeuten, daß das Licht vorwärts gestreut wird und positive Werte bedeuten das es rückwärts gestreut wird. Wenn die Höhe des Wertes Exzentrizität gegen 1 tendiert wird das Licht geradliniger. Ein Wert von -1 bedeutet das das gesamte Streulicht nach vorne fällt (Anm. wahrscheinlich gut um eine Sammellinse zu erstellen? - Ausprobieren!). Ein Wert von +1 bedeutet das alles Streulicht gerade nach hinten geworfen wird.

Brechungsindex (Index of Refraction) Der Brechungsindex bestimmt um welchen Betrag Licht beim Übergang von einem Material zum anderen gebogen wird. Dieser Wert wird benötigt um Materialien wie Glas, Wasser oder Diamant und ähnliche perfekt nachzuahmen. Je höher der Wert, desto stärker wird das Licht gebogen (gebrochen). Typische Werte sind für Glas 1,55 und für Wasser 1,33.


Schattenwurf (Casts Shadows) Wenn die Checkbox angeklickt ist (Standard) wird das Material auch einen Schatten produzieren indem es etwas vom Licht dämpft. Mit ungecheckter Klickbox wird kein Schatten produziert.


Materialien mit Subsurface scattering (SSS) Eigenschaften können simuliert werden, indem man eine transparente Textur mit einem streuenden Material kombiniert und dann mit Photon mapping rendert.


5.2.2 Prozedurale Materialien

Genau wie mit prozeduralen Texturen, erlauben prozedurale Materialien die Bestimmung verschiedener Material-Eigenschaften wie oben beschrieben. Diese basieren auf Punktgenauen Berechnungen. So kann jeder Punkt der von diesem Volumen eingeschlossen wird eine andere Eigenschaft annehmen als der benachbarte.

Und so sieht der prozedurale Materialeditor aus:

Es sind genau dieselben Eigenschaften hier gelistet wie im "Uniformen" Materialdialog.

Es gibt 2 drop down Menüs oben im Editorfenster:

Bearbeiten (Edit) ermöglicht Undo der letzten Aktion sowie ausschneiden, kopieren und einfüge der Materialmodule. Auch das Löschen. Wenn Eigenschaften (Properties) gewählt werden, erscheint folgender Dialog:

Der Brechungsindex (Index of Refraction) ist bereits in Uniforme Materialien beschreiben.

Integrationsschrittgröße (Integration Step Size) dahinter verbirgt sich die mathematische Technik für die schrittweise Berechnung der Materialeigenschaften durch das Material. Die Größe dieses Wertes bestimmt die Genauigkeit mit der das passiert. Kleinere Werte bringen akkuratere Ergebnisse - benötigen aber auch mehr Zeit. Wenn sehr feine Strukturen im Material vorliegen muss dieser Wert entsprechend angepasst werden.

Antialiasing Wie bei den Texturen kontrolliert dieser Wert das "smoothing" des Materials. Werte größer als 1 "erweichen" mehr und Werte kleiner 1 weniger. Im Normalfall gibt es aber keinen Grund diesen Wert zu ändern - es kann dann sinnvoll sein, wenn entsprechende Artefakte hervortreten.

Das Einfügen (Insert) Menü macht exakt die gleichen Module wie der Textureditor verfügbar. Bitte sehen Sie für einen Referenz in diesem Abschnitt nach.


Mit prozeduralen Materialien bekommt man mehr Kontrolle über die Farbwerte. Die Farbskalen Module (Einfügen -> Farbfunktionen -> Gewichten) ermöglichen z.B. im HSV Farbmodel eine Gewichtung über 1 hinaus und können so Materialien produzieren die mehr Licht aussenden als uniforme Materialien mit Emission =1. Das untere Beispiel benutzt eine Gewichtung von 100 um die Farben noch weiter zu erhellen und produziert so eine feuer-ähnliche Materialfarbe.



Mit dem Ändern der Gewichtung können verschiedene Emissionswertstufen erreicht werden wie hier gezeigt - diese müssen mit einem Global Illumination Effekt wie Monte Carlo gerendert werden:

Das gleiche Prinzip gilt für andere Farben, also Streufarbe und transparente Farbe, um künstlich den Grad dieser Werte/Effekte anzuheben (z.B. können mit Transparenzen (farben) größer 1 einige skurile Effekte erreicht werden).


Beispiele prozeduraler Materialien

Hier sind 3 Beipiele für prozedurale Materialien zu finden, die nur eine kleine Auswahl der möglichen Module und Kombination verwenden. Die Möglichkeiten sind schier endlos. Für weitere Anregung und Beispiele einfach den AoI Wiki aufsuchen: AoI WIKI und dort insbesondere das Texture Repository.
Der Klick auf die unterstehenden Bilder zeigt die Prozeduren mit denen sie erstellt wurden:





5.2.3 Objekten Materialien zuweisen


Materialien können nur geschlossenen Objekten zugewiesen werden. Sollte Ihr Objekt nicht geschlossen sein, können Sie ggf. mit dem Dreiecksmesheditor, dem Polymesheditor oder dem Solideditor (alles Plugins) für Abhilfe oder Reparatur sorgen. Um das Material zuzuweisen, einfach das Objekt anklicken (auswählen) und über Objekt -> Material zuweisen folgenden "Zuweisungsdialog" aufrufen:

Zur Linken ist eine Liste mit den aktuell definierten Materialien zu sehen. Eines davon anklicken zeigt rechts eine Vorschau an. Das Update der Vorschau kann gelegentlich mal dauern - insbesondere bei sehr komplexen Materialien. Klicken und ziehen im Vorschaufenster läßt die View rotieren. Wie bei dem Uniform Textur Dialog ermöglicht ein Rechtsklick auf die Vorschau ein Menü zu öffnen, indem das Vorschau Objekt geändert werden kann.

Bestehende Materialien können bearbeiten und neue erstellt werden mit einem Klick auf den Button.

Um das Material zu mappen (bedeutet quasi wunschgemäß skalieren, positionieren und orientieren) einfach diesen Button klicken dabei wird dieser Materialmapping Dialog angezeigt:



Wie mit prozeduralen 3D Texturen ist auch hier nur eine Mapping Art verfügbar: Linear.

Geben Sie angemessene Werte in die entsprechenden Boxen ein, um die Skalierung, Orientierung oder Position des Material am Objekt zu ändern.

Wie bei den  Texturen, kann das Material auf die Bounding Box Größe des Objektes gerechnet werden - also in der Größe angepasst. Wenn Scale Material to Object gechecked ist, wird das Material auf die Größe der Objekt Bounding Box angepasst.


Das Vorschaufenster zeigt hier das gewählte Objekt mit dem gemappten Material - das Objekt kann im Vorschaufenster per "Klick and Drag" rotiert werden zur besseren Kontrolle - das gesamte Fenster (der Dialog) kann vergrößert werden. Alternativ kann auch hier im Vorschaufenster Rechts-geklickt-, und dann eine Ansicht ausgesucht werden.





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