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 ?