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Klares GlasBearbeiten

In diesem Tutorial geht es um die Erzeugung von klarem Glas mit dem Blender internen Renderer.

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 dem Blender internen Renderer; diese müssen z.B. mit Cycles gerendert oder durch geschickte Manipulation von Materialien und Licht simuliert werden:

1. Caustics (z.B. ein hellerer Lichtfleck hinter einem Glass)
2. Dispersion (farbabhängige Lichtbrechung, z.B. Regenbogenfarben / Prisma)

Die Kombination mit Ambient Occlusion kann - je nach Form des Glases - problematisch sein.

Modellieren eines TrinkglasesBearbeiten

 
Abbildung 1: Modell eines Weinglases
Zuerst muß der Körper des Glases modelliert werden. Wenn man hohles Glas (wie Trinkgläser etc.) erzeugen möchte, muß man die Innen- und Außenseite modellieren.

Man sollte sicherstellen, dass alle Normalen in die korrekten Richtungen zeigen. Hier bedeutet das, dass diese alle nach außen zeigen müssen – oder anders ausgedrückt: weg von der Oberfläche des Glases. Mit Strg-N (Recalculate Normals) kann man die Normalen nach außen ausrichten, falls nötig.

Ein solider Glaskörper kann einfach als Kugel modelliert werden.

Auswahl der richtigen MaterialeinstellungenBearbeiten

Wir werden einfaches, klares Glas erzeugen. Die Materialeinstellungen sind recht simpel:

 
Abbildung 2a: Shading und Transparency Einstellungen
  • Wir wählen einen anderen Shader aus, der Oberflächenrauhigkeit stärker berücksichtigt (Oren-Nayar). Je kleiner der Roughness-Wert ist, desto glatter wirkt das Glas.
  • Mit einer Specular Intensity von 1 geben wir dem Material viel Glanzlicht, über die Hardness können Sie die Größe der Glanzlichter steuern.
  • Transparency aktivieren. Die gezeigten Einstellungen machen ein vernünftiges Glas.
    • Der IOR (Index of Refraction / Brechungsindex) kontrolliert die Stärke der Lichtbrechung des Glases. Ein Wert von 1.51 ist gut für herkömmliches Glas.
    • Die Depth bestimmt mit dem eingestellten Wert+1 die maximale Anzahl transparenter Flächen, die ein Strahl durchdringen kann.

Wenn also zwei Gläser hintereinander stehen, ergeben diese gemeinsam 8 Flächen, so daß die Depth auf mindestens 7 eingestellt werden muß. Theoretisch kann man den Wert auch auf einen wesentlich höheren Wert stellen, jedoch benötigt der Raytracer mit steigender Strahltiefe immens mehr Rechenzeit, unabhängig davon, ob tatsächlich noch Flächen durchdrungen werden. Deshalb sollte man diesen Wert grundsätzlich so hoch wie nötig und so gering wie möglich einstellen.



 
Abbildung 2b: Mirror und Shadow Einstellungen
  • Unter Mirror wird eingestellt, wie stark das Glas reflektiert.
  • Bei Shadow Receive Transparent einstellen, sonst ist der Schatten auf dem Glas schwarz, auch wenn das schattenwerfende Objekt durchsichtig ist.



Raytracing einschaltenBearbeiten

Raytracing muss natürlich im Shading-Panel der Render-Einstellungen eingeschaltet sein, das ist allerdings die Voreinstellung.


Eine Umgebung aufbauenBearbeiten

Wir geben unseren Gläsern ein paar zusätzliche Objekte zur Spiegelung und Brechung. Wenn man nur eine schwarze Umgebung einsetzt, würde das Glas praktisch unsichtbar dargestellt; man kann z.B. ein Bild als World Texture verwenden. Außerdem muss Receive Transparent unter Shadow für alle Materialien aktiviert werden, die Schatten empfangen und darstellen sollen.

Neben Objekten muss auch die Beleuchtung passend gewählt werden, das ist jedoch ein anderes Thema.

 
Abbildung 3: Ein bißchen Glas.


Ambient OcclusionBearbeiten

Je nach Form des Glases ist Ambient Occlusion problematisch. Die Abschattung des AO führt zu schwarzen Flächen, wie in Abb. 4a am Fuß der Gläser gut zu erkennen ist. Bei der Glaskugel ist AO dagegen unproblematisch. Technisch liegt das Problem darin, dass die Brechungen (der Reflection-Pass) die Ebene unter dem Glasfuß als dunkel ansieht, da er ja durch das AO verdunkelt wird.

 
Abbildung 4a: Glas mit Ambient Occlusion gerendert. Problematisch sind die Verdunkelungen im Fuß der Gläser, die durch die Nähe zur Bodenfläche entstehen.
 
Abbildung 4b: Glas ohne Ambient Occlusion gerendert. Hier treten die Bildfehler nicht auf.


 
Abbildung 4c: Und der AO-Pass zum Bild hinzugefügt.

Sie können Ambient Occlusion nachträglich zum Bild hinzufügen. Das können Sie z.B. folgendermaßen tun:

1. Rendern Sie das Bild einmal ohne Ambient Occlusion.
2. Speichern Sie das Renderergebnis.
3. Rendern Sie das Bild mit Ambient Occlusion, und aktivieren Sie unter Render Layers die Passes Color und AO (Abb. 4d).
4. Speichern Sie den Color- und den AO-Pass als PNG-Datei im Modus RGBA (also mit Alpha-Kanal) (Abb. 4e).

Sie haben jetzt drei Bilder: das Renderergebnis ohne AO, den reinen Color-Pass und den reinen AO-Pass. Diese drei Bilder mixen wir jetzt zusammen (was wir auch im Blender-Compositor machen könnten, ich nehme hier aber mal Gimp). Den Color-Pass verwenden wir als Maske für den AO-Pass, und fügen diesen (den AO-Pass) im Modus Multiplikation zum Bild ohne AO hinzu.

5. Öffnen Sie die drei Bilder als Ebenen in Gimp (oder einem anderen, ebenenfähigen Bildbearbeitungsprogramm).
6. Erhöhen Sie den Alpha-Schwellwert des Color-Pass auf 128 (unter Ebene->Transparenz->Alpha-Schwellwert). Sonst ist unsere gleich zu erstellenden Maske nur halb-durchsichtig.
7. Erstellen sie nun aus dem bearbeiteten Color-Pass die Auswahl aus dem Alpha-Kanal (Rechtsklick auf die Ebene).
8. Fügen Sie zum AO-Pass eine Ebenenmaske hinzu, initialisieren mit Auswahl.
9. Stellen Sie den AO-Pass Modus auf Multiplikation (Abb. 4f).

Das Ergebnis sehen Sie in Abb. 4c. Es fehlen allerdings immer noch die Kaustiken, um das Bild wirklich abzurunden.

Das schöne an der Gimp-Methode ist, dass Sie sehr frei entscheiden können wieviel AO Sie auf das Glas selbst aufbringen wollen. Gar nichts, so wie hier im Beispiel und wie Blender es selbst macht, ein bißchen oder viel. Das regeln Sie über die Maske.

 
Abbildung 4d: AO- und Color-Pass aktiviert
 
Abbildung 4e: Auswahl von AO- und Color-Pass im Image-Editor
 
Abbildung 4f: Zusammenmischen von Render-Ergebnis und AO-Pass mit Gimp


Und der Vollständigkeit halber noch das Node-Setup in Blender selbst, um das entsprechende Compositing zu bewerkstelligen.

 
Abbildung 4g: Node-Setup im Node-Editor



LinksBearbeiten

Manual Transparency