RENDERING
RENDERING
Kamera, Licht und Material
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Albrecht 03. Juni 1998
Ziel des Kurses
Das ist der Schwerpunkt !! Kamera, Licht, Material, Rendering Größte Komplexität: Materialeditor
Zertifikat
Voraussetzung für die Erteilung eines
Zertifikats für diesen Kurs ist der Nachweis
folgender Übungen: Licht 1 Übung Material 3 Übungen Jede Übung als Animation 1 Übung *.max und *.jpg
Vorführung/Abgabe am
Dienstag 16.06.1998, 18 Uhr, Hörsaal 111
Abschnitte
K Kamera 1 x
R Rendering 1 x
L Licht 1 x
M Material 3 x
K KAMERA
Wozu braucht man Kameras ? Kameratypen Generierung und Positionierung Position der Kamera verändern Kameraeinstellung Bild der Kamera betrachten
K Wozu Kamera ?
Kameras ermöglichen die Betrachtung
von Szenen, viele Parameter sind einstellbar Bei 3D Studio MAX nur folgende
Betrachtungs-Varianten:
- Orthogonale Ansicht
- Perspektiv Ansicht
- zwei Kameratypen
K Kameratypen
Kamera vom Typ Ziel
- Kamerapunkt und Zielpunkt
- Beide Punkte frei wählbar, Namen
- Kamerakegel Kamera vom Typ Frei
- Kamera für Animation
- Nur Kamerapunkt und Kamerakegel
- Kamerakegel guckt direkt in Ihr Gesicht!
K Positionierung
Erzeugen über Palette: Kamera Bei Erzeugung wird die Kamera positioniert Die Generierung und erste Positionierung
ist nur mit der Maus möglich ! Direkt nach der Generierung der Kamera
kann sie eingestellt werden Nachträgliches Einstellen funktioniert nur
über die Änderungspalette
K Position verändern
Die Veränderung der Kameraposition ist mit Verschieben, Drehen Skalieren möglich.
Damit können verändert werden:
- Kamerapunkt
- Zielpunkt
- Blickrichtung der Kamera Menü an der rechten Maustaste Funktion PAN: Geschickt ! Was passiert mit der Kamera bei Skalieren?
K Kameraeinstellung
Kameraeinstellungen verändern alle
Parameter, außer der Kameraposition Folgende Parameter sind einstellbar:
- Objektive (Linsen)
- Umgebungsbereiche
- Schnittebenen Einstellung über die Änderungspalette
K Kameraeinstellung
Objektive: Einstellung Brennweite u. Blickfeld Umgebungsbereich: Wirkungsbereich für
atmosphärische Effekte Schnittebenen: Zwei Schnittebenen aktivieren
Kameraeinstellungen life vornehmen !! Modifikatoren arbeiten bei Kameras nicht !!
K Bild betrachten
Unter dem Namen des Ansichtsfensters
befindet sich ein Menü: Rechte Maustaste
>> Damit Umschalten auf Kamera-Sicht Andere Variante: Taste C ... Aber wie kommt man wieder zurück ??
Menü Ansichten funktioniert nicht ...
K Bild verändern
Wenn Kamera-Ansicht aktiv, ist das Bild über
spezielle Schaltflächen direkt zu verändern:
- Dolly Kamera - Rollen Kamera
- Truck Kamera - Orbit Kamera
- Perspektive - Zoom Grenzen
- Blickfeld - Min/Max
Bild ausgeben: Nur Export oder Rendern
KAMERA Beispiel
K Übung Kamera
Fußboden 8x10 m und Wand 2 m erzeugen (min.) Div. Grundkörper in versch. Höhe generieren Mehrere Kameras erzeugen Mit untersch. Einstellungen experimentieren Rendereinstellung verändern Übung ablegen als *.max und *.jpg unter:
M:\Belege\MAX\<name>\*.max
K Fachbegriffe
Kamerapunkt Positionspunkt der Kamera
Zielpunkt Ziel, auf das die Kamera
gerichtet ist
Kegel Blickfeld der Kamera
Kamera Bild Bild, das die Kamera sieht
Umgebungsbereich Wirkungsbereich atmosph. Effekte
Vergleich R1/ R2
L LICHT
Wozu braucht man Licht ? Verschiedene Lichtquellen Lichtparameter Charakteristik der Lichtquellen Lichtwirkung betrachten
L Wozu Licht ?
Ohne Licht kein Bild ! Licht besitzt mehr Wirkung, als Effekte ! 2 Vorgabe-Lichtquellen im Shaded-Modus:
Ausgeschaltet, sobald Lichtquelle gesetzt Achtung:
Shaded-Modus nicht identisch mit Render !
L Lichtquellen
Umgebungslicht Punktlicht Gerichtetes Licht Zielspotlicht Freies Spotlicht
Die Lichtcharakteristik ist unterschiedlich.
Das Generieren und Editieren ist gleich.
L Lichtparameter
PUNKTLICHT GERICHTETEin/Aus Hotspot | Falloff
Ausschließen Overshot | Projektor
Farbe: RGB HSV Kreis/Rechteck
Multiplikator Schatten | Sch.-Maps
Lichtabnahme Ray-Trace-Schatten
L Umgebungslicht
Funktion: Diffuses Licht, immer vorhand. Setzen: Menü Rendern\Umgebung Parameter: - Intensität = Weißgrad
(Standard = 11)
- Farbe des Lichtes: RGB
- Atmosphärische Effekte
- Hintergrund-Bild
L Punktlicht
Funktion: Punktförmig, ohne Schatten
Allg. Ausleuchtung der Szene Setzen: Palette: Lichtquellen
> Tetraeder Editieren: Position: Schieben Parameter: Farbe, Intensität, Li.abnahme
L Gerichtetes Licht
Funktion: Parallel. Licht v. einem Punkt Wie Sonne, erzeugt
Schatten Setzen: Palette: Lichtquellen
> 3D-Pfeil mit Spot Editieren: Position: Schieben u. Drehen Parameter: Richtungs- und
Schattenpara.
L Zielspotlicht
Funktion: Gerichtetes Licht, gebündelt Scheinwerfer, Schattenwurf
Setzen: Palette: Lichtquellen
> Kegel mit Zielpunkt Editieren: Position: Schieben u. Drehen Parameter: Spotlicht- und
Schattenparam.
L Freies Spotlicht
Funktion: Gerichtetes Licht, gebündelt Scheinwerfer, Schattenwurf
Setzen: Palette: Lichtquellen
> Kegel mit Spot Editieren: Position: Schieben u. Drehen Parameter: Spotlicht- und
Schattenparam.
L Volumetrisches Licht
Funktion: Keine Lichtquelle, sondern Effekt!
Lichtkegel sichtbar, Atmosphäre (Analogie: Nebel)
Setzen: Rendern\Umgebung\Hinzufügen
> Atmosphärische Effekte Editieren: Zusammen mit der Lichtquelle
(außer Umgebungslicht)
s. Seite 437
L L.-Wirkung betrachten
Kamera verwenden ! Änderungspalette: Licht-Parameter einstellen Einstellung life verfolgen: Quick-Shade Szenenanordnung und Kameraeinstellung
bei Bedarf verändern ! Nur Render zeigt das tatsächliche Bild !! Bilder als *.jpg speichern
LICHT Beispiel
LICHT Beispiel
L Übung Licht
Gleiche Szene wie bei Kamera verwenden Verschiedene Lichtquellen erzeugen Mit den Licht-Einstellungen experimentieren Lichtquellen einzeln und gemeinsam betrachten Achtung: Nur Render zeigt das exakte Bild !! Übung als *.max und *.jpg ablegen
L Fachbegriffe
RGB Rot Grün Blau
HSV Hue Saturation Value
Farbton Sättigung Wert
Hotspot Bereich stärkster Lichtintensität
Falloff Bereich um den Hotspot herum
Overshoot Mischform: Punktförmiges und
gerichtetes Licht
Projektor Licht projiziert ein Bitmap
Vergleich R1/ R2
R RENDERING
Was macht der Renderer ? Rendern mit Standard-Einstellung Allgemeine Rendering Parameter Scanline-A-Puffer Dateiausgabe Multithreaded Rendering
R Was heißt Rendern ?
Durch Rendern wird in Abhängigkeit von Geometrie, Beleuchtung und Material die Farbe und Helligkeit der sichtbaren Oberfläche punktweise berechnet.
Versch. R.-Verfahren: Raytracing, Scanline .. Standard-Rendern: Symbolleiste, rechts Render-Einstellung: Menü Rendern\Rendern
und Menü Datei\Einstellungen\Rendern
R Standard Rendering
Der Renderer besitzt eine Standard-Einstellg. Einfach auf die mittlere Kanne drücken:
Los geht’s ! Rendertyp in Symbolleiste Kontrolle über Render-Fenster: Lesen:
Mit rechter Maustaste Kopfzeile festhalten !
R Allgem. Parameter
Wichtig: Zum Experimentieren kleine Bildgröße wählen, Endfassung größer berechnen
Wie groß ist Bildgröße max. einstellbar ??!
(Al-Experiment: 5000x3500, Datei 5000.jpg) Wenn möglich Schatten und Spiegelung
ausschalten: Rechenzeit ! Parameter mit System und Buch erkunden !!
R Scanline A-Puffer
Menü Rendern\Rendern: Scanline A-Puffer Scanline spezielles Render-Verfahren v. MAX Scanline berechnet Lichtbrechungen,
Spiegelungen und Schatten nicht optimal, Raytracing ist besser >> Plug-In nötig
Parameter mit System und Buch erkunden !!
R Datei-Ausgabe
Bild VideoBMP TIF AVI
TGA FLC
EPS FLI
PNG JPG VP
RLA YUV
Format-Parameter über: Ausgabe\Einrichten
R Multithreaded R.
Bei Multithreaded werden Tasks in einzelne
Threads aufgeteilt: Multiprozessormaschinen Multithreaded ein/aus bei:
Datei\Einstellungen\Rendern
R Fachbegriffe
Rendern Bildberechnung
Scanline-A-Puffer Renderverfahren von 3D-MAX
Multithreaded ... Unterstützt Multiprozessor-Rechner
Frame Bild, mehrere Frames: Video
Anti-Aliasing Verhindert Treppeneffekte an
schrägen oder gebogenen Linien
*.PGN ähnlich GIF, aber 24 Bit Farbtiefe
Achtung: kein *.GIF in 3D-MAX !!
M MATERIAL
Material - Was und Wie ? Anzeigen und Zuweisen Standard-Material Bitmap-Material (Texture-Mapping) Spezielle Material-Typen
- Spezielle Standard-Materialien
- Spezielle Bitmap-Materialien
M Was und Wie ?
Fotorealistische Bilder erfordern Material ! Komplexe Oberflächenwirkung:
Rückschluß auf das Material des Körpers Materialtyp: Standard-Material: blaue Kugel
und Map-Material: grünes Parallelogramm Alle Einstellungen über Materialeditor
M Der Material-Editor
Materialvorschau Schaltflächen Grundparameter Erweiterte Parameter und Maps Material/Map-Übersicht
- Durchsuchen: 5 Möglichkeiten
- Zeigen: 3 Möglichkeiten
M Der Material-Editor
Knopf Optionen: Renderparameter für die Vorschaufenster werden voreingestellt
Ganze Materialbibliothek speichern
M Auswahl + Zuweisen
Materialeditor aktivieren Prinzip: Auswahl, Editieren und Zuweisen Auswahl: Button ‚Material holen‘
>>> vorher Vorschaufenster auswählen !! Editieren: Grundparameter ... u.v.a. Zuweisen: Button ‚Material der Auswahl zuw.‘
>>> vorher Objekt auswählen: spez. Knopf !!
M Modifikator UVW-Map
Viele Materialien funktionieren ohne
Mapping- oder Texturkoordinaten nicht !! Mappingkoordinaten abhängig von Objekttyp Jedes Objekt hat auf der Änderungspalette
Kontrollkästchen: Mapping-Koord. generieren Weitere objektspezifische Mapping-Parameter
unter Modifikatoren: UVW-Map
1. SM Mat.typ Standard
Standard-Material funktioniert ohne Bitmap
und besitzt keine Unter-Materialien Das SM ist durch Farb-, Glanz- und
Transparenzwerte definiert. Viele Standard-Materialien in der Bibliothek:
Blaue Kugeln !! Sie funktionieren sofort nach der Zuweisung,
ohne Eingabe o. Änderung von Parametern
1. SM Mat.typ Standard
Die Grundparameter können verändert werden: Farb-, Glanz- und Transparenzwerte
Jedes Material kann editiert werden. Damit gibt es keine fest fixierten Materialien,
sondern unendlich viele, variable Materialien. Material der Szene kontrollieren:
Knopf ‚Material Holen‘, Durchsuchen: ‚Szene‘
1. SM Standard Beispiel
1. SM Standard Übung
Gleiche Szene wie bei Kamera verwenden Den Objekten Standard-Materialien zuweisen Keine Kombinationen mit Bitmap verwenden ! Vor Zuweisung Material nicht editieren ! Kamera u.U. neu einrichten, Bild speichern ‚Heißes‘ Material editieren
und mit Bildern dokumentieren
2. MM Map-Material
Standard-Material funktioniert ohne Bitmap, defi-niert durch Farb-, Glanz- und Transparenzwerte.
Map-Material entsteht durch auf die Ober-fläche projizierte (gemapte) Bilder (Bitmap)
Zwei Map-Materialarten:
Einfaches Material: Kombiniertes Material:
Map-Typ Bitmap Alle anderen Map-Typen Standard-Material: Map-Material:
Blaue Kugel grüneParallelogramme
2. MM Einfaches MM
Map-Typ Bitmap Minimale Parameter
2. MM Map-Material
Das einfachste Map-Material entsteht aus dem Map-Typ Bitmap !!
(die anderen Map-Typen: s. Material-Kombi !!) Einstieg in Erstellung Map-Material über das
Rollout Maps/Gestreut Click auf ‚Keine‘, dann auf Bitmap
(Alle Map-Materialien: grüneParallelogramme) Das MM heißt ‚Tex. Nr. x‘ (Name zu verändern)
2. MM Map-Material
Dem Map-Material müssen Parameter zugewiesen werden:
Minimum: Bitmap laden und Koordinaten Map-Material ist immer ‚Untermaterial‘ eines
Standard-Materials: Blaue Kugel
>> Veränderung der Grundparameter !! Material der Szene kontrollieren:
Knopf ‚Material Holen‘, Durchsuchen: ‚Szene‘
2. MM Map-Mat. Bitmaps
2. MM Map-Mat. 1. Beispiel
2. MM Map-Mat. 1. Übung
Einfachste Szene mit einer großen Fläche (z.B. Quader als Fußboden) erstellen
Keine Beleuchtung (Standard), keine Kamera Einen Satz von Map-Material erstellen: Dabei
ausschließlich Map-Typ Bitmap verwenden ! Material den Objekten zuweisen Experimentieren mit wenigen Parametern:
(1) Art des Bitmaps, (2) Koordinaten
(3) Parameter des übergeordneten Materials
2. MM Map-Material
Map-Typ Bitmap Alle Parameter
2. MM Map-Mat. Parameter
Im 1. Beispiel wurde nur das Minimum
der Map-Parameter eingesetzt:
(1) Art des Bitmaps, (2) Koordinaten
(3) Parameter des übergeordneten Materials Im 2. Beispiel werden alle Map-Parameter
berücksichtigt Experimentieren Sie mit diesen Parameter
erst einzeln, bevor sie sie kombinieren ! Schaffen Sie sich eine Test-Scene
2. MM Map-Mat. Test-Scene
2. MM Map-Mat. Test-Scene
2. MM Alle Map-Mat. Parameter
Übergeordnetes Material Koordinaten UVW-Mapping-Koordinaten Art des Bitmap und Bitmap-Parameter Rauschen Ausgabe Zeit Mapping-Typen
2. MM Übergeordnetes Mat.
Das Material erhält zusätzlich Farbe und Glanz
Die übergeordnete ‚Materialschicht‘ wird mit
einem speziellen Knopf (Gehe zu Über..) erreicht Durch Veränderung der Grundparameter wird das
übergeordne Material modifiziert. Die erweiterten Parameter steuern die Opazität.
2. MM Koordinaten
Mit Koordinaten wird das Mapping gesteuert.
Koordinaten wirken bei Rendering !!
Textur texturiert das Objekt Umgebung überzieht das Objekt Kacheln und Spiegeln rapportiert das Bitmap Abstand und Winkel verändern die Lage des
Bitmaps auf dem Objekt
2. MM UVW-Koordinaten
Mit UVW wird das Mapping gesteuert.
UVW wirkt auf Ansicht, NICHT auf Rendering !!
UVW-Mapping-Koordinaten (in der Änderungs-palette) sind gleichzeitig und gleichwertig zu den Koordinaten (im Materialeditor) zu nutzen
Vorschau nach Bitmap-Passung Editieren der Lage des Bitmaps über das
Unterobjekt Gizmo möglich
2. MM Bitmap
Der Bildcharakter des Bitmaps erzeugt die
visuelle Oberflächenwirkung.
Bitmap laden (div.Formate möglich). Pfade für Bitmap definieren (Standard: Maps). Filterung: Anti-Aliasing Kanalausgabe: Auswahl des Farbkanals Alpha-Quelle: Woher Transparenzinformation
2. MM Rauschen
Rauschen verzerrt das Bitmap.
Durch Verzerrung wird die ‚Zufälligkeit‘ einer Textur deutlich verbessert.
Die Stärke und Qualität des Rauschens wird durch drei Parameter bestimmt:
Betrag, Ebenen und Größe
2. MM Ausgabe
Ausgabe steuert den Bitmapanteil
am Gesamtmaterial.
Invertieren: Bitmap positiv oder negativ Ausgabebetrag: Bitmapanteil am Material RGB-Ebene: Farbintensität des Bitmaps RGB-Abstand: Farbwert des Bitmaps
2. MM Zeit
Animiertes Material in einer Animation durch
Steuerung eines animierten Bitmaps.
Start-Frame: Beginn animiertes Material Abspielrate: Abspielgeschwindigkeit einstellen Endbedingungen: Ende animiertes Material
2. MM Mapping-Typen
Die Oberflächencharakteristik (glänzend,
transparent, Relief usw.) wird entscheidend
durch den Mapping-Typ definiert.
Übersicht im RollOut Maps Quasi-Standard: Gestreut Beispiele: Peterson, Seite 371-76
2. MM Weitere Map-Typen
Bisher nur Map-Typ Bitmap verwendet Weitere Map-Material-Typen unter:
Materialeditor\Holen: Material/Map-Übersicht:
Bitmap Mischen Flat Mirror
Maske Marmor Verlauf
RGB-Tönung Rauschen Holz
Schachbrett Reflexion Kerbe ... usw. Unterschied: Spezielle Parameter im RollOut
des Materialeditors.
2. MM Map-Mat. 2. Beispiel
2. MM Map-Mat. 2. Beispiel
2. MM Map-Mat. 2. Übung
Die Test-Scene laden Map-Material mit eigenen Bitmaps erstellen Nur Map-Typ Bitmap verwenden ! Alle Parameter varieren Variieren von Kamera und Licht Die besten Ansichten als *jpg-Bilder
speichern und vorführen.
3. MK Materialkombination
Standard-Material: Funktioniert sofort Map-Material: Bitmap und viele Parameter Kombi: Kombination Standard +Map-Material
Materialeditor\Holen: Material/Map-Übersicht Außer Standard noch 5 weitere Typen: blau: Prinzip: Materialhierarchie mit speziellen
Parametern im RollOut des Materialeditors. Spezialknopf: Mat-Map-Anzeigensteuerung
3. MK Materialkombination
5 Kombi-Material-Typen:
(Standard) Multi-/Unterobjekt-Material Oben/Unten-Material Doppelseitiges Material Überblenden-Material Mattheit-Schatten-Material
3. MK Multi-/Unterobjekt
Eine Anzahl komplexer Materialien können beliebig hierarchisch verschachtelt werden
Die Anzahl kann beliebig groß sein
Verschiedenes Material für unterschiedliche Flächen eines Objekts
3. MK Oben/Unten
Ein Oben/Unten-Material weist einem Objekt auf der gleichen Fläche zwei Materialien zu: Eines für die Ober- eines für die Unterseite
Die Z-Achse definiert die Seiten. Unterschiedliche Überblendung einstellbar.
Verschiedenes Material für eine Fläche
3. MK Doppelseitig
Mit einem doppelseitigen Material können jeder Seite einer Fläche ein individuelles Material zugewiesen werden.
Unterschiedliche Transparenz einstellbar.
Verschiedenes Material für eine Fläche mit Vorder- und Rückseite
3. MK Überblenden
Mit einem Überblenden-Material werden Materialien überblendet.
Analogie: Mit einem Mischen-Map werden Maps überblendet.
Mit einer Maske kann das das Überblenden kontrolliert werden.
Überblendung von Material
3. MK Mattheit/Schatten
Es werden Stellvertreterobjekte erzeugt (Matte Objekte). Sie sind selbst unsichtbar, können aber Schatten von anderen Objekten empfangen.
Verwendung bei Spezialeffekten
3. MK Kombi Beispiel
3. MK Kombi Beispiel
3. MK Kombi Übung
Die Test-Scene laden Oben-Unten-Material mit eigenen Bitmaps
erstellen und der Kugel zuweisen Ein Doppelseitiges Material erstellen und dem
Fußboden-Quader zuweisen. Variieren von Transparenz und Überblendung Ansichten als *jpg-Bilder dokumentieren. Probleme beim Rendern mit Koordinatenzu-
weisung: ‚Umgebung‘ statt ‚Textur‘ !!
M Fachbegriffe
Standard M. Material wird durch Farbe, Glanz und
Transparenz des Körpers definiert
Map-Mater. Material wird durch ein auf den Körper
projiziertes Bild (Map, Mapping) dargest.
Kombi-Mat. Kombination von Standard- und Map-
Material
Glossar: Warnke, 3D Studio Max, Addison-Wesley
Vergleich R1/ R2
PETERSON: Beispiel-CD
Beispiele auf der CD im Directory Source, geordnet nach Kapitel-Nummern.
Licht und Kamera: Ch11 ... Schwach Material: Ch12 und Ch13 ... Schwach Atmosphärisch Effekte: Ch16 ...
Interessant
Was gibt es noch in 3D-Studio ?
Atmosphärische Effekte Animation -->> Animation.ppt Inverse Kinematik
Was in R2 ??! Was in R2,5 ??!
Noch Fragen ?