Benutzer:Toni Grappa/ Ray Trans

Transparenz ist die Materialeingeschaft, die man als "Durchsichtigkeit" bezeichnet. Glas, Kunststoffe, Wasser und viele andere Flüssigkeiten sind transparent. Bis zur Version 2.32 gab es in Blender kein Raytracing und die Eigenschaften Spiegelung und Lichtbrechung konnten nur schwer oder überhaupt nicht simuliert werden. Ein Beispiel für diese "klassischen Techniken" finden Sie hier. [Link]

Bevor aber die Möglichkeiten von Raytracing an einem konkreten Beispiel demonstriert werden, folgt zuerst eine Beschreibung der Buttons.

Raytransparenz

Abbildung 1: Raytransparenz

Ray Transp: Stellt die Raytracing Transparenz an oder ab.
Filt: Transparentes Glas ist vollständig durchsichtig, was auch bedeutet, dass es kein Licht absorbiert. Das ist natürlich unrealistisch. Insbesondere farbiges Glas sollte Licht anderer Farben absorbieren. Das lässt sich mit der Filt Einstellung erreichen, auch wenn der Alpha Wert des Materials 0 ist! Eine genauere Besprechung folgt unten.
IOR: Index of Refraction = Brechungsindex. Typische Brechungsindizes für verschiedene Materialien finden Sie z.B. bei Wikipedia (der Link ist unten aufgelistet), Wasser hat einen Brechungsindex von 1.3, Fensterglas einen von 1.5. Brechungseffekte funktionieren nur mit Raytracing.
Depth: Die Anzahl an Oberflächen (+1), die ein Lichtstrahl durchdringen kann. Depth 0 bedeutet 1 Oberfläche, Depth 1 zwei Oberflächen (ein Körper) usw. Für ein Glas benötigt man Depth 3, da Vorder- und Rückseite zu durchdringen sind. Zwei hintereinandergestellte Gläser brauchen Depth 7.
Limit: Ein Wert über 0 aktiviert Transmissivity. Das Licht wird beim Durchgang durch das Objekt abgeschwächt. Der Limit Wert begrenzt die Abschwächung, jeder Lichtstrahl der länger ist als Limit Blendereinheiten, wird nicht weiter abgeschwächt. Empfohlene Einstellung: 100. Siehe den Abschnitt Transmissivity.
Falloff: Exponent der Berechnung der Lichtabschwächung für Transmissivity. 1 bedeutet linearer Falloff, 2 quadratischer Falloff, 0.5 entsprechend eine Abhängigkeit von der Quadratwurzel aus dem Lichtweg.
Fresnel: Winkelabhängigkeit der Transparenz. Ein Fresnel-Wert von 0 bedeutet keine Winkelabhängigkeit, und Sie müssen die Transparenz mit dem Alpha-Wert des Materials einstellen. Höhere Fresnel-Werte bedeuten zunehmende Blickwinkelabhängigkeit. Bei senkrechtem Blick auf die Oberfläche ist das Material transparent, bei schrägem Blick undurchsichtig (Siehe Raytracing-Spiegelungen). Die resultierende Transparenz über Fresnel und Alpha ist gleichwertig. Obwohl Fresnel hier ausführlich erwähnt wird, kann es auch mit ZTransp eingesetzt werden, benötigt also kein Raytracing!
Fac: Stärke des Fresnel Effektes.
SpecTra: noch keine Beschreibung.

Klares Glas

Abbildung 2: Ein Glaskopf. Das ist eine Szene aus den Testdateien zur Version 2.37.

Glas und andere transparente Materialien sind sehr einfach zu erzeugen, wenn man Raytracing benutzt. Diese Art des 3D-Renderings erzeugt realistische Reflexionen und Brechungen mittels der Berechnung bzw. Verfolgung (Tracing) des zurückgelegten Weges einzelner Strahlen (Rays) durch die 3D-Szene. Zwei Effekte fehlen Blender jedoch noch; diese müssen mit Yafray gerendert oder durch geschickte Manipulation von Materialen und Licht simuliert werden:

1.Caustics (z.B. ein hellerer Lichtfleck hinter einem Glass)

2.Dispersion (farbabhängige Lichtbrechung, z.B. Regenbogenfarben / Prisma)

Setzen Sie Alpha auf einen Wert kleiner als 1 (im Material Panel der Material buttons), oder stellen Sie Fresnel auf einen Wert größer 0 und den zugehörigen Fac auf einen Wert größer 1 (im Mirror Transp Panel der Material buttons).
Klicken Sie Ray Transp im Mirror Transp Panel der Material buttons.
Schalten Sie Raytracing ein (im Render Panel der Szene buttons).

Benutzen Sie für klares Glas einfach die Einstellungen aus Abbildung 2. Das Glas üblicherweise glatt ist, erhöhen Sie auf dem Shaders Panel die Specularity (bis auf 2) und die Hardness (auf 260). Aber wenn es durchsichtig ist, wieso kann man es dann sehen? Hier beginnt der etwas schwierigere Teil.

Abbildung 3: Ray Transp Buttons. Die gezeigten Einstellungen ergeben schon ein schönes Glasmaterial.

Glas bricht das Licht. Dies kann Blender mit dem IOR berücksichtigen.
Glas spiegelt das Licht - den Diffuse Anteil in Blender. Das kann Blender über Ray Mirror oder über Environtmentmaps berücksichtigen.
Glas zeigt Glanzpunkte - der Spec Anteil in Blender. Um diese zu variieren kann u.U. eine Spec-Map notwendig sein. Glanzpunkte sind Spiegelbilder der Lampen! Auf diese trifft der Fresnel-Effekt genauso zu wie auf alle anderen Reflexionen, Blender berücksichtigt das aber nicht.
Glas ändert die Lichtfarbe/Lichtintensität. Dazu benutzt man das Transparent Filtering und Transmissivity.
Glas kann ungleichmäßig dick sein (Fensterscheiben) oder variiert im Brechungsindex. Dafür eignen sich insbesondere Alpha- und Normal Maps.
Glas ist schmutzig. Go wild ;-).

Transparent Filtering (Transparentes Filtern)

Datei:Blender3D 3D-Brille.png

Abbildung 4: Ein einfaches Beispiel für Transparent Filtering

Der Filter operiert nur mit dem transparenten Anteil des Materials, egal ob diese Transparenz durch den Alpha Wert oder durch die Fresnel Einstellung erzeugt wurde. Steht Filt auf 0.0 passiert das Licht unverändert das Material. Bei 1.0 wird es vollständig mit der Materialfarbe gefiltert. Um einen Farbfilter zu erzeugen setzen Sie Alpha auf 0 und Filt auf 1.

Transmissivity (Lichtabsorption)

Transmissivity ist eine Eigenschaft, die man an vielen dicken Glasobjekten oder an Wasser gut beobachten kann. Je dicker das Glasobjekt ist, desto weniger Licht kommt hindurch, da die Durchlässigkeit eben nicht 100% beträgt. Dabei ist das keine Eigenschaft der Oberfläche, sondern des Körpers. Alle anderen Materialeigenschaften betreffen ausschließlich die Oberfläche.

Den Effekt der Transmissivity Einstellungen sehen Sie bei einem Falloff von 1 einigermaßen deutlich nur unter bestimmten Voraussetzungen:

Das Glasobjekt ist ziemlich dick.
Der Alpha Wert des Materials ist nicht durchgäng Null, am besten stellen Sie Alpha auf 1 und benutzen Fresnel-Transparenz.
Der Filter Wert des Materials beträgt ca. 0.5.

Aber Sie können natürlich höhere Falloff-Werte benutzen.

Abbildung 5: Glas mit und ohne Transmissivity. Ist der Limit Wert Null, ist das Glas dunkler als der Glaskörper. Ist der Limit Wert 100, ist der Glaskörper dunkler als das Glas. Die Einstellungen finden Sie in Abbildung 5.

Abbildung 6: Die Einstellungen für das Material in Abbildung 4.

Alpha-Kanal speichern: Raytracing Transparenz kann als Alpha-Wert in einem entsprechenden Bildformat (z.B. PNG oder TGA) gespeichert werden. Stellen Sie dazu in den Render Buttons im Format Panel RGBA ein. Klicken Sie im Render Panel auf Premul, damit der Hintergrund nicht mit gerendert wird.