Blender 3D/ Tutorials/ Material/ Material und der Einfluss der Maps

Farbe / Color MapBearbeiten

 
Abbildung 1: Die Colormap

Es ist ziemlich selbstverändlich, dass alle Dinge eine Farbe besitzen. aber es ist nicht immer leicht, die Farbe für 3d Modelle zu erstellen, weil die Farbe ständig wechselt. Keine Oberfläche ist frei von Unebenheiten, und seien sie noch so subtil. Beim Erstellen einer Textur in 3d Programmen ist die ColorMap interessanter Weise meistens die einzig farbige Schicht, alle anderen Aspekte der Oberfläche werden i.d.R. durch Graustufenbilder erzeugt. Sie sollten sich sogar Mühe dabei geben, alle anderen Aspekte, wie Reflexionen oder Schatten aus ihrem Farbbild heraus zu retuschieren. Diese Eigenschaften werden in einer späteren Phase vom 3d Programm selbst berechnet. In der ColorMap sollte sich nichts anderes befinden als die reine Farbe. In Abb.1 sehen Sie die Color Map für eine Szene, wie sie in einem Bildbearbeitungsprogramm erstellt wurde.


Diffuse Reflexion / Reflection MapBearbeiten

 
Abbildung 2: Beispiel für eine Refection Map

Licht, das auf eine rauhe Oberfläche trifft und durch diffuse Reflexion zurückgeworfen wird, wird zerstreut, d.h. in alle Richtungen mehr oder weniger gleichmäßig ("isotropisch") verteilt. Es klingt wie eine Selbstverständlichkeit, aber die diffuse Reflexion ist eine reine Eigenschaft der Oberfläche. Sie sorgt dafür, das wir die Farben überhaupt sehen können, die in der ColorMap angelegt wurden. Um die Verwirrung komplett zu machen, wird die entsprechende Map in Blender nicht "DiffuseMap", sondern "Reflection Map" genannt, wobei wir im deutschen sofort an Reflexion denken. In Abb.2 sehen Sie -nur zu Demonstrationszwecken- eine Reflection Map, die aus wechselnden schwarz-weiß Balken besteht. Wie nicht anders zu erwarten wird nur an den hellen Stellen Licht reflektiert, an den dunklen bleibt die Farbe weitestgehend unsichtbar.


SpiegelungenBearbeiten

 
Abbildung 3: Beispiel für eine echte Reflexion durch Raytraycing

Von Reflexion (lat. reflectere: zurückbeugen, drehen) spricht man dann, wenn das Licht von einer Oberfläche zurückgeworfen wird. Was wir später als Reflexion auf der Oberfläche sehen, ist daher eine Spiegelung der Lampe (oder anderer Objekte, die Licht aussenden), die auf das Objekt leuchtet. Diese Spiegelung enthält keinerlei Anteile der Oberflächenfarbe, sondern nur Farbinformationen der Lampe, von der sie ausgesendet wurde. Beide Aspekte stehen normalerweise in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander, nur in einem Fall dominiert die eine Seite völlig - bei einem Spiegel. Die Farbinformationen der Oberfläche sind bei einem (perfekten) Spiegel völlig unsichtbar und nur die Reflexionen der Außenwelt sind sichtbar.

Was wir als "Farbe der Oberfläche" wahrnehmen unterteilt sich somit in zwei Aspekte. Zum einen die Farbe der Color Map und zum anderen die Spiegelungen der Lampen. Bedenken Sie auch immer, das in der Realität keine Oberfläche mehr als 100% des eingestrahlten Lichts wieder abstrahlen kann. Wenn Sie also hohe Ref, Ray und Spec Werte gleichzeitig benutzen, übersteigen Sie diesen Betrag deutlich, da sich alle Werte aufaddieren. Spiegelungen stehen somit in enger Verbindung mit der der Ref-Map. Wenn ein Objekt an einer bestimmten Stelle z.B. zu 30% spiegelt, ist die Farbe nur noch zu 70% zu sehen und umgekehrt.

 
Abbildung 4: Die Oberfläche eines Spiegels ist unsichtbar



Glanzlichter / Spec MapBearbeiten

 
Abbildung 5: Die Reflexionen einer Lampe auf der Oberfläche, erzeugt durch die Einstellung Spec. 'Durch eine Spec Map wird die Wirkung auf bestimmte Bereiche eingeschränkt

Glanzlichter (Specular Light) sind etwas, was es in Wirklichkeit so nicht gibt. Aber sie lösen ein großes Problem. Mit Glanzlichtern werden die Spiegelungen der Lampen auf Oberflächen simuliert. Hoppla, werden Sie jetzt sagen, mit der Eigenschaft "Reflexion" haben wir doch gerade erst Glanzlichter erzeugt. Warum denn nun eine zweite Methode?

Spiegelungen zu erzeugen ist sehr rechenintensiv und man muss das Verhältnis zwischen ColorMap und Reflexionen durch eine RefMap fein ausgleichen. Mittels der Einstellung Spec lässt sich der Wiederschein von Lampen sehr elegant und vor allem schnell simulieren und daher benützt man Specular Shader, um diese Reflexionen vorzutäuschen. Es kann in diesem Zusammenhang auch hilfreich sein, mehrere Lampen einzusetzen, bei denen nur die Einstellung Spec aktiviert ist und die Grundhelligkeit in der Szene somit nicht erhöht wird.


Gloss / GlanzBearbeiten

 
Abbildung 6: Unterschiedliche Glanzpunkte

Der Glanz bestimmt, wie stark das Licht auf der Oberfläche gestreut wird. Plastik und polierte Metalle haben oft sehr harte Glanzpunkte, während organische Materialien wie Holz kaum oder keine Glanzpunkte aufweisen.


Oberflächenunebenheiten / Nor MapBearbeiten

 
Abbildung 7: Die Unebenheiten der Oberfläche werden durch die Nor Map simuliert.

Bump Maps erzeugen den Eindruck einer plastischen Oberfläche, so wie ein Relief. Allerdings wird die darunter liegende Meshgeometrie nicht verändert und dieses Relief wirft keine Schatten und verdeckt keine anderen Objekte. Betrachtet man es aus einem sehr schrägen Winkel sieht man auch deutlich, dass die Oberfläche nicht wirklich verformt ist. Bump Maps sind in Blender Bilder oder Texturen mit Farbinformationen, die die relative Höhe von Pixeln aus Blickrichtung der Kamera kodieren. Die Pixel scheinen also in Richtung der Flächennormalen nach oben oder unten verschoben. Dazu werden entweder Graustufenbilder (8-Bit) benutzt, oder die Farbintensität aus einem RGB-Bild. Bump Maps eigenen sich hervorragend dazu, einer Oberfläche Struktur zu verleihen.

"Echte" Verformungen der Oberfläche erreichen Sie nur durch "Displacement Maps" oder durch das Werkzeug "Sculpt".


 
Abbildung 8: Finales Render mit allen Maps und eingeschaltetem Ambient Occlusion

QuellenangabeBearbeiten

Die Inhalte dieses Artikels basieren auf den Informationen aus einem Tutorial auf CGTalk von dem Autor Stefan-Morrel. Die Inhalte wurden blenderspezifisch angepasst. http://forums.cgsociety.org/showthread.php?f=46&t=373024&page=1&pp=15