SAE Offline Rendering

Mit dem Transparency (Deutsch: Transparenz) Channel wird die Durchsichtigkeit eines Materials eingestellt. Diese wird mit den Werten 0 (keine Transparenz) bis 1 (volle Transparenz) eingestellt. Allerdings kann auch eine Schwarz-Weiss Textur als Input verwendet werden, wenn die Transparenz nicht gleichzeitig für das ganze Material gesteuert werden soll.

Mit Incandescence (Deutsch: glühen) kann die Eigenleuchtkraft eines Materials aktiviert und eingestellt werden.

Mit Reflection wird die Intensiät der Spiegelung eines Materials eingestellt. Dies bezieht sich auf die Reflektionen, welche auf dem Objekt zu finden sind. Zusätzlich kann in diesem Attribut eingestellt werden, wie das Licht vom Material reflektiert wird.

Über den Refraction Channel (Deutsch: Lichtbrechung) kann eingestellt werden, wie das Licht durch ein Material gebrochen wird. Im Index of Refraction auch Refractive Index genannt, können die passenden Werte gefunden werden.

Eine Bump-Map, ist wie eine Normal-Map, dazu da feine Strukturen auf einer Oberfläche zu simulieren. Üblicherweise meint man mit Bump-Map ein Graustufenbild, welches die Höhenunterschiede der Oberfläche speichert. In diesem Graustufenbild liegen die Werte zwischen 0 (Schwarz, kein Effekt) und 1 (Weiss, maximaler Effekt). Wenn man von Bumpiness (Deutsch: Unebenheit) im Allgemeinen spricht, kann damit eine Bump- oder Normal-Map gemeint sein.

Durch eine Normal-Map kann ein grösserer Detailreichtum in Schattierungen simuliert werden, ohne die Zahl der Polygone zu erhöhen. Die Normal-Map kann im tangent, object oder world space berrechnet werden. Der Wirkungsgrad einer Normal-Map ist abhängig vom Blickwinkel des Betrachters. Dies kommt daher, weil die komplexe Geometrie nicht wirklich vorhanden ist, sondern durch einen Lichttrick simuliert wird.

Mit einer Displacement Map kann, mit einer Textur oder auch Height Map (Deutsch: Höhenkarte, Relief) , auf einem Objekt zusätzliche Geometrie erzeugt werden. Im Unterschied zu einer Normal-Map oder Bump-Map wird mit einer Displacement-Map echte Geometrie erzeugt, deshalb eignet sich dieses Verfahren eher für den Gebrauch im offline Rendering.

Eine Heightmap ist eine graustufen Textur, welche ein Höhenrelief beschreibt. Hierbei ist Schwarz der tiefste Punkt und weiss der höchste.

Render Layers werden verwendet, um die einzelnen Objekte einer 3D Szene auf Ebenen zu verteilen. Dadurch wird ermöglicht, dass Objekte unabhängig von einander und nicht als Ganzes gerendert werden müssen. Beispielsweise kann der Charakter unabhängig vom Hintergrund gerendert werden. Die Verwendung von Render Layers mit Render Passes vereinfacht enorm das Compositing.

Um verschiedene Attribute / Kanäle seperat rendern zu können, benötigt man Render Passes. Diese Attribute können beispielsweise Farbe, Schätten, Specular Shading, Ambient Occlusion und viele weitere sein. Die einzelnen Passes können anschliessend in der Compositing-Software als eigene Ebenen verwendet werden und ermöglichen somit eine bessere Kontrolle über den gesamten Bildlook.

Ein High Dynamic Range Image (HDRI) (Deutsch: Bild mit hohem Dynamikumfang) wird auch Hochkontrastbild genannt. Zusätzlich sind HDRI's fähig, grosse Helligkeitsunterschiede detailreich wiederzugeben. Dadurch eignen sich diese Bilder sehr gut für die digitale Bearbeitung oder auch Image Based Lighting, weil sie viel mehr Bildinformation zu Verfügung stellen.

Image Based Lighting (IBL) ist eine Render-Technik, welche die Lichtinformation aus einem Bild generiert. Dieses Bild wird auf ein sogenanntes Dome (eine Art Halbkugel), welche die Szene umschliesst, projeziert. Dadurch wird eine hoch detailierte Beleuchtung, wie in der realen Welt, ermöglicht. Meistens werden hierfür HDRI's verwendet.

Global Illumination ist ein rendering Algorhitmus, welcher für indirekte Beleuchtung verwendet werden kann. Es wird ermöglicht das natürliche Phänomen von bounce lights, also Licht welches von Objekten abgestrahlt wird, darzustellen. Ausserdem erlaubt Global Illumination eine realistische Lichtumgebung, welche sich unter anderem für Architektur Visualisierungen eignet.

Final Gather ist eine schnelle und einfach anzuwendende Render-Technik, welche sich gut für Archtiektur Visualisierungen und Entertainment Szenen eignet, welche eine glaubhafte, aber nicht notwendigerweise physikalisch korrekte Beleuchtung benötigen. Allerdings erlaubt Final Gather im Gebrauch mit Global Illumination eine der echtesten Beleuchtungszustände, welche im 3D erzielt werden können. Dies gilt sowohl für das Optische als auch die physikalische Korrektheit.

Caustics sind Lichteffekte, welche von spiegelnden Objekten verursacht werden. Hierbei wird zwischen zwei Typen unterschieden. Als erstes gibt es die refracted caustics (Diakaustik), welche entstehen wenn Licht gebogen wird, weil es in ein transparentes oder halb transparentes Objekt bzw. Volumen eindringt. Als zweites gibt es die reflected caustics (Katakaustik). Diese werden verursacht, wenn Licht durch ein transparentes oder halb transparentes Objekt bzw. Volumen reflektiert wird.

IES Lights (IES: Illuminating Engineering Society) sind Leuchtquellen, welche photometrische Daten im IES / ASCII Format enthalten können (ähnlich wie Photometric Lights). Die IES Lights sind ein ein Bestandteil von Autodesk 3Ds Max und sind dort vor allem für Architektur Visualisierungen gedacht.

Der Linear Workflow ist eine Arbeitsweise, welche sicher stellen soll, dass man die echten Farbwerte des gesamten Materials, innerhalb eines Projektes, erhalten kann. Dies kommt daher, weil beinahe jeder Monitor eine Gammakorrektur auf die verwendeten Bilder rechnet, welche anschliessend beim Rendern nicht ausgeglichen werden. Zusätzlich gibt es Programme, die selbst auch eine Gammakorrektur anwenden. Dies führt schlussendlich dazu, dass das Bildmaterial zu dunkel oder zu hell erscheint.

Color Mapping auch genannt tone mapping, wird verwendet um zusätzliche Farbinformationen eines Bildes zu speichern. Manchmal gibt es Bilder, die mehr Informationen enthalten, als ein Bildschirm wiedergeben kann. Deshalb können diese Informationen in Color Mappings gespeichert werden.

Anti-Aliasing (AA) (Deutsch: Kantenglättung) auch Filtering genannt, wird in Computergrafiken verwendet, um die Kanten zu verfeinern. Das Anti-Aliasing ist notwendig, wegen dem begrenzt aufgelöstem Pixelraster in einem Rendering. Ohne Anti-Aliasing können Artefakte wie der Alias-Effekt oder der Treppeneffekt entstehen.

Sampling wird verwendet um die Anzahl an Abtastungen pro Pixel zu definieren. Je höher die Abtastrate, desto weicher erscheint das Bild. Es wirkt so als ob man eine höhere Auflösung eingestellt hat, ohne diese wirklich zu haben. Allerdings wirkt sich dies stark auf die Renderingzeit aus. Ohne Sampling sieht man auf dem gerenderten Bild oft Flecken, welche wie eine Ansammlung kleiner Punkte aussehen. Am ehesten könnte man den Effekt als Noise beschreiben.

Scanline ist ein Algorithmus, der beim Rendern einer Szene zum Einsatz kommt, sofern Scanline aktiviert wurde. Scanline projeziert alle Objekte der 3D-Szene auf eine 2D-Ebene. Anschliessend werden sie nach ihrer horizontalen und vertikalen Anordnung sortiert. Weil der Scanline Algorithmus nicht immer wieder die Szene scannen muss, ist es ein schnellerer Rendering Algorithmus als beispielsweise Raytracing. Allerdings hat er durch seine Beschaffenheit auch einige Einschränkungen.

Raytracing ist ein Rendering Algorithmus, welcher simuliert wie Licht durch eine Szene fliegt. Das Licht wird von Lichtquellen in der Szene emittiert. Anschliessend wird es von geometrischen Objekten in der Szene reflektiert, gebrochen und erscheint schlussendlich auf dem Auge des Betrachters. Typischerweise ist dies die Kamera in der 3D Szene. Um Renderzeit zu sparen, werden nur die sichtbaren Bereiche in der Szene berechnet und der Algorhitmus funktioniert rückwirkend. Raytracing kann mit anderen Rendering Algorhitmen kombiniert werden, wie Scanline oder Rasterizer.

Mit Lighting ist ganz allgemein die Beleuchtung / Ausleuchtung einer 3D-Szene gmeint. Hierfür kommen verschiedene Lichtquellen zum Einsatz, welche je nach Software anders berechnet, allerdings oft gleich angewendet werden. (Bsp. Point Light, Directional Light...usw.)

Shadow Mapping ist ein Algorithmus zur Berechnung von Schattenwürfen. Die Schatten werden anhand, einer aus der Lichtquelle generierten Depth Map (Deutsch: Tiefenkarte) oder auch Shadow Map, erstellt. Diese speichert die Abstände der Objekte zur Lichtquelle (Z-Buffer). Zusätzlich wird geprüft, welche Pixel von der Lichtquelle aus sichtbar sind und welche nicht. Somit funktioniert das Rendern mit Shadow Mapping in zwei Etappen. Zuerst wird aus der Sicht der Lichtquelle gerendert, um die Tiefeninformation zu generieren. Anschliessend wird die Szene normal von der gwünschten Sicht bzw. Camera aus gerendert und mithilfe der Shadow Map erkannt, welcher Pixel beleuchtet werden darf.

Raytraced Shadows können weiche und transparente Schatten generieren, allerdings immer auf Kosten der Renderzeit. Bei Raytraced Shadows werden die Light Rays (Deutsch: Lichtstrahlen) von der Quelle (das Licht) zum Ziel (die Kamera) berechnet. Aufgrund der erheblich höheren Renderzeit sollten Raytraced Shadows nur verwendet werden, wenn man physikalisch korrekte Schatten darstellen möchte (ähnlich wie Schatten in der echten Welt).

Photometric Lights bedienen sich photometrischen Werten, welche eine realitätsgetreue Ausleuchtung ermöglichen. Die photometrische Daten können teilweise bei den Herstellern von Leuchtelementen heruntergeladen/gekauft werden. Anschliessend werden die Lichtquellen mit diesen Daten gefüttert. Dies kommt vor allem bei Architektur Visualisierungen zur Anwendung, weil dort der Kunde ein möglichst echtes Rendering erwartet.

Light Tracer ist ein Renderer von Autodesk 3Ds Max. Dieser Renderer produziert weiche kantige Schatten und eignet sich für stark beleuchtete und Aussenszenen. Normalerweise wird er zusammen mit einem Skylight verwendet. Light Tracer ist kein fotorealistischer Renderer, ist dafür aber einfach in der Benutzung.

Radiosity ist ein Renderer, welcher realistisch simuliert, wie Licht mit der Umgebung interagiert. Er wird oft zusammen mit Photometric Lights verwendet. Unter anderem ermöglicht er indirekte Beleuchtung, weiche Schatten und Farbsäume zwischen verschiedenen Oberflächen. Dies führt zu einem natürlichen Realismus, welcher mit einem Scanline-Renderer nicht erzielt werden kann.

Als Offline Shaders bezeichnet man Shader, welche sich speziell für offline Rendering eignen.

Das Material ist im 3D ein Datencontainer, welcher einem Objekt zugewiesen werden kann. Diese Daten entscheiden darüber, wie das Objekt nach einem Rendering aussieht. In Materials können unter anderem die Color, die Transparency, die Specularity, die Textur und so weiter eingestellt werden. Primär unterscheidet man zwischen Surface Material, Displacement Material und Volumetric Material.

Surface materials represent the types of surfaces onto which you can map textures. Attributes such as shininess, matte, reflectivity, glossiness, and so on, vary among the different types of materials in Maya. For example, if the texture requires a shiny surface, such as chrome, use a Phong material rather than something like a Lambert.

The displacement material lets you use an image to specify surface relief on objects in your scene. To find out more about surface relief, see About surface relief.

In the real world, when you photograph an object, it is usually within an atmosphere (air) and is surrounded by other objects (background).

Volumetric materials describe the physical appearance of phenomena which occupy a volume of space (for example, fog, smoke, dust or other fine particles). You can raytrace volumetric materials and produce effects such as displaying light fog through mirror reflections and refractions.

For a description of volumetric materials see About volumetric materials.

To use volumetric materials, see Simulate fog, smoke, or dust.

Shader sind Render-Nodes, welche in einem Material enthalten sind. Sie kontrollieren das Verhalten, der Render Software, während oder direkt nach dem Renderprozess. Es gibt viele verschiedene Shader-Typen wie Surface, Environment, Volume, Light, Lens, Texture Shader und so weiter.

Lambert ist ein Material-Shader, welcher sich für matte Oberflächen eignet. Wie zum Beispiel Kreide, Mattlack oder unpolierte Flächen. Zudem werden beim Lambert-Shader keine Highlights dargestellt.

Blinn ist ein Material-Shader, welcher sich für metallische Oberflächen, wie Messing oder Aluminum eignet. Denn diese Materialien haben oft weiche Highlights.

Phong ist ein Material-Shader, welcher sich für glasige oder glänzende Oberflächen, wie Autos, Telefone oder Badezimmer-Armaturen eignet. Denn diese Materialien haben oft harte Highlights.

Anisotropic ist ein Material-Shader, welcher sich für Objekte eignet die Rillen haben. Wie beispielsweise CD's, Federn, Stoffe wie Samt oder Satin. Das Aussehen der Highlights ist bei diesem Shader von den Einstellungen der grooves (Deutsch: Rillen) und ihrer Ausrichtung abhängig.

Surface (flat) auch Flat Shaded ist ein Material-Shader, welcher weder Lichter, Reflektionen noch Glanz darstellt. Dieser Shader wird vor allem verwendet, wenn man die Silhouette eines Charakters überprüfen möchte oder um Masken zu erstellen.