RENDERING

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RENDERING

• RENDERING
• Kamera, Licht und Material
• Prof. Dr.-Ing. Jürgen Albrecht
  03. Juni 1998

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Ziel des Kurses

• Das ist der Schwerpunkt !!
• Kamera, Licht, Material, Rendering
• Größte Komplexität Materialeditor

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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

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Abschnitte

• K Kamera 1 x
• R Rendering 1 x
• L Licht 1 x
• M Material 3 x

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K KAMERA

• Wozu braucht man Kameras ?
• Kameratypen
• Generierung und Positionierung
• Position der Kamera verändern
• Kameraeinstellung
• Bild der Kamera betrachten

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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

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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!

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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

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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?

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K Kameraeinstellung

• Kameraeinstellungen verändern alle
• Parameter, außer der Kameraposition
• Folgende Parameter sind einstellbar
• - Objektive (Linsen)
• - Umgebungsbereiche
• - Schnittebenen
• Einstellung über die Änderungspalette

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K Kameraeinstellung

• Objektive Einstellung Brennweite u. Blickfeld
• Umgebungsbereich Wirkungsbereich für
  atmosphärische Effekte
• Schnittebenen Zwei Schnittebenen aktivieren
• Kameraeinstellungen life vornehmen !!
• Modifikatoren arbeiten bei Kameras nicht !!

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K Bild betrachten

• Unter dem Namen des Ansichtsfensters
• befindet sich ein Menü Rechte Maustaste
• gtgt Damit Umschalten auf Kamera-Sicht
• Andere Variante Taste C
• ... Aber wie kommt man wieder zurück ??
• Menü Ansichten funktioniert nicht ...

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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

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KAMERA Beispiel
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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\ltnamegt\.max

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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

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Vergleich R1/ R2
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L LICHT

• Wozu braucht man Licht ?
• Verschiedene Lichtquellen
• Lichtparameter
• Charakteristik der Lichtquellen
• Lichtwirkung betrachten

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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 !

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L Lichtquellen

• Umgebungslicht
• Punktlicht
• Gerichtetes Licht
• Zielspotlicht
• Freies Spotlicht
• Die Lichtcharakteristik ist unterschiedlich.
• Das Generieren und Editieren ist gleich.

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L Lichtparameter
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L Umgebungslicht

• Funktion Diffuses Licht, immer vorhand.
• Setzen Menü Rendern\Umgebung
• Parameter - Intensität Weißgrad
• (Standard 11)
• - Farbe des Lichtes RGB
• - Atmosphärische Effekte
• - Hintergrund-Bild

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L Punktlicht

• Funktion Punktförmig, ohne Schatten
• Allg. Ausleuchtung der Szene
• Setzen Palette Lichtquellen
• gt Tetraeder
• Editieren Position Schieben
• Parameter Farbe, Intensität, Li.abnahme

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L Gerichtetes Licht

• Funktion Parallel. Licht v. einem Punkt Wie
  Sonne, erzeugt Schatten
• Setzen Palette Lichtquellen
• gt 3D-Pfeil mit Spot
• Editieren Position Schieben u. Drehen
• Parameter Richtungs- und Schattenpara.

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L Zielspotlicht

• Funktion Gerichtetes Licht, gebündelt
  Scheinwerfer, Schattenwurf
• Setzen Palette Lichtquellen
• gt Kegel mit Zielpunkt
• Editieren Position Schieben u. Drehen
• Parameter Spotlicht- und Schattenparam.

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L Freies Spotlicht

• Funktion Gerichtetes Licht, gebündelt
  Scheinwerfer, Schattenwurf
• Setzen Palette Lichtquellen
• gt Kegel mit Spot
• Editieren Position Schieben u. Drehen
• Parameter Spotlicht- und Schattenparam.

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L Volumetrisches Licht

• Funktion Keine Lichtquelle, sondern Effekt!
• Lichtkegel sichtbar, Atmosphäre
  (Analogie Nebel)
• Setzen Rendern\Umgebung\Hinzufügen
• gt Atmosphärische Effekte
• Editieren Zusammen mit der Lichtquelle
• (außer Umgebungslicht)
• s. Seite 437

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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

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LICHT Beispiel
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LICHT Beispiel
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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

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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

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Vergleich R1/ R2
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R RENDERING

• Was macht der Renderer ?
• Rendern mit Standard-Einstellung
• Allgemeine Rendering Parameter
• Scanline-A-Puffer
• Dateiausgabe
• Multithreaded Rendering

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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

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R Standard Rendering

• Der Renderer besitzt eine Standard-Einstellg.
• Einfach auf die mittlere Kanne drücken Los
  gehts !
• Rendertyp in Symbolleiste
• Kontrolle über Render-Fenster Lesen
• Mit rechter Maustaste Kopfzeile festhalten
  !

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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 !!

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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
  gtgt Plug-In nötig
• Parameter mit System und Buch erkunden !!

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R Datei-Ausgabe
Format-Parameter über Ausgabe\Einrichten
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R Multithreaded R.

• Bei Multithreaded werden Tasks in einzelne
• Threads aufgeteilt Multiprozessormaschinen
• Multithreaded ein/aus bei
• Datei\Einstellungen\Rendern

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R Fachbegriffe

• Rendern Bildberechnung
• Scanline-A-Puffer Renderverfahren von 3D-MAX
• Multithreaded ... Unterstützt Multiprozessor-Rechn
  er
• 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 !!

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M MATERIAL

• Material - Was und Wie ?
• Anzeigen und Zuweisen
• Standard-Material
• Bitmap-Material (Texture-Mapping)
• Spezielle Material-Typen
• - Spezielle Standard-Materialien
• - Spezielle Bitmap-Materialien

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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

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M Der Material-Editor

• Materialvorschau
• Schaltflächen
• Grundparameter
• Erweiterte Parameter und Maps
• Material/Map-Übersicht
• - Durchsuchen 5 Möglichkeiten
• - Zeigen 3 Möglichkeiten

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M Der Material-Editor

• Knopf Optionen Renderparameter für die
  Vorschaufenster werden voreingestellt
• Ganze Materialbibliothek speichern

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M Auswahl Zuweisen

• Materialeditor aktivieren
• Prinzip Auswahl, Editieren und Zuweisen
• Auswahl Button Material holen
• gtgtgt vorher Vorschaufenster auswählen !!
• Editieren Grundparameter ... u.v.a.
• Zuweisen Button Material der Auswahl zuw.
• gtgtgt vorher Objekt auswählen spez. Knopf !!

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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

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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

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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

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1. SM Standard Beispiel
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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

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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

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2. MM Einfaches MM

• Map-Typ Bitmap
• Minimale Parameter

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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)

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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
• gtgt Veränderung der Grundparameter !!
• Material der Szene kontrollieren
• Knopf Material Holen, Durchsuchen Szene

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2. MM Map-Mat. Bitmaps
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2. MM Map-Mat. 1. Beispiel
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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

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2. MM Map-Material

• Map-Typ Bitmap
• Alle Parameter

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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

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2. MM Map-Mat. Test-Scene
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2. MM Map-Mat. Test-Scene
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2. MM Alle Map-Mat. Parameter

• Übergeordnetes Material
• Koordinaten
• UVW-Mapping-Koordinaten
• Art des Bitmap und Bitmap-Parameter
• Rauschen
• Ausgabe
• Zeit
• Mapping-Typen

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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2. MM Map-Mat. 2. Beispiel
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2. MM Map-Mat. 2. Beispiel
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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.

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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

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3. MK Materialkombination

• 5 Kombi-Material-Typen
• (Standard)
• Multi-/Unterobjekt-Material
• Oben/Unten-Material
• Doppelseitiges Material
• Überblenden-Material
• Mattheit-Schatten-Material

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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

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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

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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

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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

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3. MK Mattheit/Schatten

• Es werden Stellvertreterobjekte erzeugt (Matte
  Objekte). Sie sind selbst unsichtbar, können aber
  Schatten von anderen Objekten empfangen.
• Verwendung bei Spezialeffekten

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3. MK Kombi Beispiel
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3. MK Kombi Beispiel
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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 !!

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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

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Vergleich R1/ R2
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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

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Was gibt es noch in 3D-Studio ?

• Atmosphärische Effekte
• Animation --gtgt Animation.ppt
• Inverse Kinematik
• Was in R2 ??!
• Was in R2,5 ??!

90
Noch Fragen ?