21.08.2017

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15.08.2017

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13.08.2017

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Rendering

Der letzte 3d-Vorgang ist das Rendern. Es beschreibt wie die Daten, die man bisher erzeugt hat in Bilder umgewandelt werden


 

Realtime

Realtimerendering ist einfach was man sehen kann, während man die Bilder oder Animation erstellt. Das bedeutet, dass die erzeugten Bilder "sofort" (also in einem Zeitraum < 50ms) normalerweise von der Grafikkarte gerendert wird.

Der Nachteil ist natürlich klar: Durch die kurze Rechenzeit sind aufwendigere Berechnunge nicht möglich. Moderne Grafikkarten können immer bessere Effekte erzeugen und sind heute in vielen Fällen fähig Bilder in Echtzeit zu erstellen, die dem Endresultat schon sehr nahe kommen, aber eben nicht ganz.

Für die Produktion werden Ansichten wie Wireframe, Shaded and Kombinationen dieser Systeme verwendet. Das Bild zeigt ein Wireframe-Rendering.

 
Rendering 1
 

 
 
Rendering 2

Raytracing

Raytracing ist eine recht schnelle und recht mächtige, non-realtime Renderingmethode. Sie erzeugt Spiegelungen, Glanzpunkte und vieles mehr.
Hauptmerkmal ist aber der harte Schatten und dass Lichtstrahlen beim Aufprall auf ein Objekt ausgelöscht werden.

 

 

Ambient Occlusion (AO)

Um das Problem der harten Schatten zu lösen ohne riesige Renderzeiten zu erhalten, wurden verschiedene Ansätze erarbeitet. So gibt es zum Beispiel Lightdomes, das sind viele, kugelförmig angeordnete Lichtquellen die eine Rundumbeleuchtung erzeugen.

Ein anderes Verfahren ist AO dieses Renderverfahren. Im Prinzip geht es davon aus, dass es eine gewisse Grundbeleuchtung in der Szene gibt, errechnet dann die restliche Beleuchtung und addiert diese beiden.
Das ist nett für gewisse Szenarien wie Produktaufnahmen, kann aber schlecht für künstlerische Arbeiten wo es auf Licht und Schatten stark ankommt verwendet werden, weil alles in der Szene eine gewisse Aufhellung erhält.

 
Rendering 3
 

 
 
Rendering 4

Global Illumination (GI)

Dieses Verfahren liefert ähnliche Resultate wie Radiosity, ist allerdings etwas weniger rechenintensiv.
Hierbei wird nicht jedes mal der Lichtstrahl verfolgt und berechnet sondern nach einer Anfangsberechnung emuliert der Computer Lichtquellen an allen Aufschlagspunkten der Lichtstrahlen.

 

 

Radiosity

Durch die relativ langen Renderzeiten wird dieses Verfahren nur selten für Animation, aber recht häufig für Standbilder eingesetzt.
Die ausgesendeten Photonen/Lichtstrahlen (wenn es sich um ein Photonberechnungsverfahren handelt, wie A:M es benutzt) werden dabei von jedem Objekt reflektiert.
Dieses Verfahren liegt damit sehr nah an der Realität, erzeugt weiche Schattenkanten und ist leider sehr rechenaufwendig.
Bei diesem Bild wurde nachträglich ein Bild mit falscher Photonenanzahl dazucompositiert, um Radiosity besser zu erklären.

 
Rendering 5
 

 
 
Rendering 6

Caustics

Als Caustics bezeichnet man die Spiegelungen von transparenten Objekten auf anderen Oberflächen. Auf gut deutsch: Die Lichtspiegelungen auf dem Grund eines Swimmingpools oder die Lichtspiegelung eines Glases, dass von der Sonne beschienen wird.
Das Verfahren arbeitet oft auf Basis von Radiosity und erweitert dessen Funktionaltität eben durch diese Lichtspiegelungen.
Damit ist klar: Es ist sogar noch rechenintensiver als Radiosity selbst.

 

 

Sub Surface Scattering (SSS)

Alle Oberflächen lassen einen gewissen Teil des Lichtes in sich eindringen und absorbieren diesen Teil erst in tieferen Schichten.

Bei den meisten Oberflächen fällt uns das nicht auf, aber es gibt Ausnahmen: Die menschliche Haut zum Beispiel.
Photonen dringen in die Oberfläche unserer Haut ein und werden dann aber trotzdem von z.B. der 3. Hautschichte reflektiert. So erscheint unsere Haut immer ein bißchen so, als würde sie selbst leuchten.

 
Rendering 7
 

Dieser Effekt ist bei unserer Haut aber nicht mal sehr stark zu sehen. Hühnerhaut und auch Wachs sind wesentlich offensichtlicher anfällig für Sub Surface Scattering. Dieses Verfahren simuliert genau diesen Effekt. Das schöne an SSS: Es ist nicht sehr rechenintensiv und dadurch kann es ungefähr mit halber Raytracing-Geschwindigkeit berechnet werden.


 

Kurzinfo

Die gezeigten Bilder sind alle mit einem Punktlicht(50%) an der gleichen Stelle mit den unterschiedlichen Verfahren gerendert.

 

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