Szenengestaltung und Rendering: Die Rendervoreinstellungen – Die Effekte – 2 (Global Illumination)

Tutorials 26. Dezember 2014 – 0 Kommentare

Mit diesem Effekt können Sie diffuse Beleuchtung und selbstleuchtende Materialien simulieren. Beachten Sie, dass bei Nutzung des Physikalischen Renderers dieser ebenfalls über eine eigene Methode zur Berechnung von globaler Illumination verfügt. In vielen Fällen werden Sie daher nur auf den Global Illumination-Effekt zurückgreifen, wenn Sie deren vielfältige Einstellmöglichkeiten benötigen oder nur mit dem Standard-Renderer rechnen möchten.

Die Allgemein-Einstellungen

Hier wählen Sie vorrangig den GI-Modus aus, der für die Berechnung genutzt werden soll. Es stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung die alle ihre Vor- und Nachteile haben. Generell können Sie über die Strahltiefe die Anzahl an Licht-Weiterleitungen an Oberflächen vorgeben. Eine Strahltiefe von 1 bedeutet somit, dass das Licht einer direkt beleuchteten Oberfläche ein Mal reflektiert wird und somit auch andere bislang nicht beleuchtete Objekte treffen kann.

Dies bringt also bereits eine starke Verbesserung gegenüber der alleinigen Schattierung nur durch die direkte Beleuchtung. Jede weitere Erhöhung der Strahltiefe streut das Licht weiter und erhöht somit die Chance, dass auch versteckte Ecken noch von reflektierten Lichtstrahlen getroffen werden (siehe Abbildung 7.60).

CINEMA-4D - Links ein nur durch physikalischen Himmel beleuchteter Raum, daneben die gleiche Szene zusätzlich mit globaler Illumination berechnet

Abbildung 7.60: Links ein nur durch physikalischen Himmel beleuchteter Raum, daneben die gleiche Szene zusätzlich mit globaler Illumination berechnet

In der Realität prallt das Licht natürlich nahezu unendlich oft von allen Objekten ab, aber wir können bereits mit kleinen Strahltiefen zwischen 1 und 5 nah genug an eine realistisch wirkende Beleuchtungssituation herankommen. Die Primäre Intensität wirkt dabei als Multiplikator für die Helligkeit der ersten Lichtreflexion.

Ist mehr als eine Strahltiefe gewählt, kommt auch noch eine Sekundäre Intensität als Parameter hinzu. Damit kann dann die Helligkeit der nachfolgenden Lichtreflexionen beschrieben werden. In der Regel sollten Sie hier jedoch zuerst mit je 100% arbeiten und ggf. über den Gamma-Wert die Helligkeit und den Kontrast des diffusen Lichts regeln. Wie Sie wissen können Sie durch eine Anhebung des Gamma-Werts die Gesamthelligkeit erhöhen. Dies geht zwar mit dem Verlust von Kontrast einher, fällt jedoch oft nicht weiter ins Gewicht, da die globale Illumination in der Regel nur ergänzend zu einer direkten Beleuchtung berechnet wird. Diese Vorgaben lassen sich mit allen GI-Modi kombinieren und stehen daher immer zur Verfügung. Es wird daher Zeit, sich die verschiedenen GI-Methoden genauer anzusehen.

Himmelsampler

Dieser Modus stellt die einfachste Berechnungsart und auch die wenigsten Parameter zur Verfügung. Diese Berechnungsart tastet den physikalischen Himmel oder ein Himmel-Objekt nach Helligkeiten ab und projiziert diese auf die Objekte Ihrer Szene. Dies kann als unterstützende Beleuchtung von Außenszenen hilfreich sein. Da es dabei jedoch nicht zum Austausch von Helligkeiten zwischen Oberflächen kommt, eignet sich dieses Verfahren nur für einfache Geometrien, die möglichst von allen Seiten durch den Himmel eingesehen werden können (siehe Abbildung 7.61).

CINEMA-4D - Links nur mit direkter Beleuchtung gerendert, rechts mit zusätzlichem GI-Modus Himmelsampler berechnet

Abbildung 7.61: Links nur mit direkter Beleuchtung gerendert, rechts mit zusätzlichem GI-Modus Himmelsampler berechnet

Die Abtastgenauigkeit geben Sie über den Samples-Wert unter dem Himmelsampler-Reiter vor. Mehr Samples reduzieren das Bildrauschen, verlängern jedoch auch die Berechnungszeit.

Beachten Sie, dass diese Methode generell nur eine Strahltiefe erlaubt. Zudem müssen Sie, sofern Sie mit einem einfachen Himmel-Objekt arbeiten möchten, dort den Leuchten-Kanal mit dem darzustellenden Himmelbild füllen. Von diesen Limitierungen abgesehen, kann der Himmelsampler in kürzerer Zeit präzisere Ergebnisse liefern als die übrigen Verfahren und eignet sich gut für die Beleuchtung einer Außenszene mittels HDR-Bild.

QMC (Quasi Monte Carlo)

Mit im Vergleich zum Himmelsampler fast identischen Einstellmöglichkeiten (siehe untere Abbildung) liefert dieses Verfahren jedoch rein rechnerisch die präziseste Lichtverteilung aller GI-Modi. Auch hier wird die Präzision hauptsächlich durch die Sampleanzahl bestimmt. Der qualitative Unterschied liegt daran, dass hier keine Optimierung der Abtastgenauigkeiten stattfindet. Jeder Bildpixel wird daher mit der gleichen Präzision berechnet. Dies bedeutet aber auch, dass dieses Verfahren am längsten für die Berechnung benötigt. Dafür ist QMC aber auch nicht auf nur eine Strahltiefe begrenzt und kann problemlos auch leuchtende Materialien in die Berechnung mit einfließen lassen. Denken Sie in solchen Fällen immer an die Illumination-Einstellungen der leuchtenden Materialien und passen Sie dort ggf. die Intensität für das Generieren von GI-Licht und den Samplemodus an. Wir haben darüber bereits bei der Behandlung des Materialsystems ausgiebig gesprochen.

CINEMA-4D - QMC

Die in den Illumination-Einstellungen der Materialien angegebenen Samplemodi legen die Art der Abtastgenauigkeit der Oberflächen fest. Bei einigen Samplemodi kommt es dadurch an GI Portalen (z. B. transparenten Glas-Materialien) und leuchtenden Objekten zur Aussendung zusätzlicher Berechnungsstrahlen, um die Rechengenauigkeit zu erhöhen. Das zahlenmäßige Verhältnis zwischen den normalerweise ausgesendeten und den zusätzlich erzeugten Berechnungsstrahlen geben Sie über das Oversampling-Menü an. Dieses stellt verschiedene Qualitätsstufen zur Verfügung die automatisch zu einer Anpassung des Verhältnis-Parameters darunter führen. Möchten Sie selbst einen individuellen Verhältnis-Wert nutzen, können Sie diesen einfach eintragen und somit Oversampling auf Eigenes setzen.

IC (Irradiance Cache)

Legten die vorgenannten Verfahren beim Rendern direkt los, führt der Irradiance Cache (abgekürzt mit IC) vor der eigentlichen Bildberechnung einen so genannten Prepass durch. Dabei wird das Bildmotiv vor dem eigentlichen Rendern in mehreren Durchgängen abgetastet, um eine möglichst optimale Verteilung von Schattierungspunkten zu ermitteln (siehe Abbildung 7.62).

CINEMA-4D - Verschiedene Phasen des IC-Prepass

Abbildung 7.62: Verschiedene Phasen des IC-Prepass

Daran erkennen Sie bereits, dass es sich hierbei um ein optimiertes Verfahren handelt, mit dem ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Qualität und Renderzeit gefunden werden kann. Dies ist daher auch die GI-Methode, die Sie in der Mehrzahl der Fälle einsetzen werden. Bei diesem GI-Modus stehen zwei Hauptmethoden zur Verfügung, nämlich IC (Einzelbild) und IC (Kameraanimation). Sie erahnen sicherlich schon, welche Methode wann zu empfehlen ist. Um während einer reinen Kamerafahrt Rechenzeit zu sparen greifen Sie auf IC (Kameraanimation) zurück. Es werden dann immer nur die neu ins Bild hineinkommenden Bildteile neu berechnet. Dabei greift die IC-Methode generell auf eine separate Cache-Datei zurück, die ja auch den Namen dieses GI-Modus prägt. Sie finden dazu weitere Optionen unter der Rubrik Irradiance Cache Datei.

Ist dort die Option Nur Prepass aktiv, findet beim Rendern keine Bildberechnung mehr statt. Stattdessen werden nur die benötigten Prepasses erstellt und, sofern Automatisch speichern aktiviert wurde, automatisch gesichert. Wie bei den bereits besprochenen Caustics entsteht dabei ebenfalls ein illum-Ordner in Ihrem Projektverzeichnis. Dort werden die Informationen der globalen Illumination in Dateien mit der Endung .gi abgelegt. Denken Sie nach Benutzung der Nur Prepass-Option unbedingt daran, diese wieder auszuschalten!

Wenn Sie nun für Testberechnungen nichts mehr an den Materialien, Objektpositionen und Lichtquellen verändern, kann automatisch auf die gespeicherte GI-Lösung zugegriffen werden, was natürlich die Bildberechnung durch Wegfall des Prepass erheblich beschleunigen kann. Dazu muss zusätzlich Automatisch laden angeschaltet werden. Durch Anhaken der Verriegeln-Option wird CINEMA 4D gezwungen eine vorhandene GI-Cache-Datei zu laden. Diese Option werden Sie eigentlich nicht benötigen, es sei denn Sie sind 100%ig sicher, dass die aktuelle Szene zu der gespeicherten GI-Datei passt. Mit Cache löschen kann der Inhalt der aktuellen Cache-Datei geleert werden. Dies ist nur nötig wenn bereits eine veraltete Irradiance Cache-Datei vorhanden ist und gleichzeitig Automatisch Laden selektiert wurde.

Schließlich bietet Ihnen diese Dialogseite noch die Option an, die Cache-Datei in ein beliebig anderes Verzeichnis zu sichern. Aktivieren Sie dafür Eigener Speicherpfad und navigieren Sie über die Schaltfläche mit den drei Punkten zum gewünschten Speicherpfad.

Kommen wir nun zu den eigentlichen Parametern, die die Abtastgenauigkeit während der Prepasses und die Auswertung dieser Ergebnisse kontrollieren. Sie finden diese Werte auf der Dialogseite Irradiance Cache (siehe Abbildung 7.63).

CINEMA-4D - Vollständig entfaltete Irradiance Cache-Einstellungen

Abbildung 7.63: Vollständig entfaltete Irradiance Cache-Einstellungen

Bekommen Sie beim Anblick all dieser Parameter bitte keinen Schock. Oft werden Sie bereits mit den Standardeinstellungen gute Ergebnisse erzielen können. Dennoch ist es sinnvoll, die Funktionsweise der Parameter zu kennen, um im Einzelfall ein Ergebnis ggf. noch verbessern zu können oder die Renderzeiten zu optimieren.

Jeder während der Prepass-Berechnung ermittelte Shading-Punkt wird während der eigentlichen Bildberechnung zu einer Quelle für zusätzlich ausgesendete Stochastische Samples. Deren Anzahl kann zwischen Niedrig und Hoch eingestellt, oder auch manuell unter Sampleanzahl vorgegeben werden. Der Genauigkeit-Wert aktiviert eine Optimierung der Sampleanzahl und macht diese Abhängig von der Komplexität der Szene. Haben Sie in den Programm-Voreinstellungen unter Renderer die Option Global Illumination Information in Konsole anzeigen aktiviert, können Sie nach jeder Testberechnung die von CINEMA 4D ermittelte Sampleanzahl unter Skript > Konsole… ablesen. Wenn Sie Stochastische Samples dann auf Benutzerdefinierte Samples umschalten, können Sie diesen Samplewert direkt eintragen, was bei jeder folgenden Bildberechnung etwas Rechenzeit einspart.

Die Eintragsdichte ist für die Verteilung der Shadingpunkte zuständig zwischen denen dann die Farb- und Helligkeitswerte interpoliert werden. Je höher diese Einstellung ist, desto mehr Details enthält die GI-Lösung, desto länger dauert aber auch deren Berechnung. Wenn Sie hier die vordefinierten Menüeinträge zwischen Vorschau und Hoch (Details) wählen, werden automatisch aufeinander abgestimmte Werte für die Parameter der Eintragsdichte verwendet. Diese sind generell für die Interpolationsmethode Kleinste Quadrate optimiert. Die Eintragsdichten Delaunay niedrig bis Delaunay hoch sollten daher auch nur mit der Interpolationsmethode Delaunay benutzt werden.

Die Werte für Min. Rate und Max. Rate legen die Pixelgröße während der Cache-Berechnung im Prepass fest. Der Wert 0 steht dabei für die Originalgröße eines Bildpixels. Negative Werte vergrößern den Prepass-Pixel gegenüber der Originalauflösung. Ein Wert von -1 führt so zu einer Cache-Pixelgröße von 2 * 2 echten Pixeln. Bei einem Wert von -2 ist der Pixel dann schon 4 * 4 echte Pixel groß und so fort. Da der erste Prepass-Durchgang mit der Min. Rate für die Pixelgröße beginnt, sollte dieser Wert auch immer kleiner als Max. Rate sein. Je größer der zahlenmäßige Unterschied zwischen Min. und Max. Rate ist, desto mehr Durchgänge werden während des Prepass berechnet und desto exakter kann das Ergebnis werden. Übrigens sind auch positive Werte für Max. Rate denkbar, um für die letzten Durchgänge sogar Sub-Pixel mit zu berücksichtigen. Sie kennen dieses Prinzip der immer kleineren Unterteilung von Pixeln ja bereits von den Antialiasing-Einstellungen.

Radius steuert den maximalen Abstand benachbarter Shadingpunkte, wogegen Minimaler Radius für den kleinsten zugelassen Abstand zwischen diesen steht. Beide Einstellungen sind prozentual voneinander abhängig. Eine Halbierung von Radius führt somit rechnerisch auch zu einer Halbierung von Minimaler Radius. Kleine Radius-Werte führen zu einer detaillierteren Berechnung, aber auch zu mehr Shadingpunkten, was wiederum die Berechnung verlängert. Oft ist daher die Option für Detailsteigerung die bessere Alternative. Die Dichtekontrolle gilt als allgemeiner Multiplikator für die durch die beiden Radien definierte Anzahl an Shadingpunkten. Durch Nachbarkorrektur kann in kritischen Bildbereichen die Erzeugung zusätzlicher Shadingpunkte ausgelöst werden. Wer hier auf Kosten der Qualität Renderzeit sparen möchte, kann diese Option ausschalten.

Die bislang behandelten Parameter haben sich ausschließlich mit der Platzierung und Anzahl der Shadingpunkte beschäftigt. Nun geht es um deren Auswertung. Die Interpolationsmethode kann generell auf Kleinste Quadrate geschaltet bleiben. Dies führt zu homogenen Ergebnissen. In einigen Spezialfällen kann das Umschalten auf Delaunay vorteilhafter sein, denn hierbei werden nur unmittelbar benachbarte Shadingpunkt miteinander verrechnet. Prinzip bedingt sollte dafür dann aber auch deren Dichte höher sein. Bei Interpolationsmethode Gewichteter Durchschnitt kommt ein ähnliches Verfahren wie bei Kleinste Quadrate zum Einsatz. Dabei werden jedoch Spitzen in der Helligkeit eher ausgefiltert, sodass sich diese Methode besonders gut für ansonsten niedrigere GI-Qualitätsstufen mit wenigen Shadingpunkten eignet. Zudem arbeitet Sie etwas schneller als Kleinste Quadrate. Mit der Interpolationsmethode Keine entfällt jede Interpolation zwischen den Shadingpunkten. Dies kann recht informativ sein, um Problembereiche im Bild aufzuspüren. Für die finale Bildberechnung taugt dieser Modus jedoch nicht.

Die Glätten-Einstellung legt indirekt die Anzahl der benachbarten Shadingpunkte fest, die pro Bildpixel ausgewertet werden. Falls Sie hier manuelle Vorgaben machen möchten, so nutzen Sie Einträge für die Vorgabe an ausgewerteten Shadingpunkten pro Bildpixel und Größe für den Radius um den Bildpixel herum, in dem nach diesen Shadingpunkten gesucht wird. Verwenden Sie die Interpolationsmethode Delaunay, können Sie sich mit der Option Dreiecke anzeigen zusätzlich die Kanten zwischen den Delaunay-Shadingpunkten einzeichnen lassen. Auch dies ist höchstens für die Bildanalyse interessant und nicht für das finale Rendering gedacht (siehe untere Abbildung).

CINEMA-4D - Delaunay

CINEMA-4D - Beispielhafter Unterschied zwischen den Interpolationsmethoden Keine und Kleinste Quadrate

Abbildung 7.64: Beispielhafter Unterschied zwischen den Interpolationsmethoden Keine und Kleinste Quadrate

Beim Glätten gilt, dass je mehr Shadingpunkte zusammengefasst werden, weichere Ergebnisse resultieren, die weniger Details enthalten. Das Menü Cacheoptimierung kann dafür sorgen, dass zusätzliche Shadingpunkte dort erzeugt werden, wo hohe Kontraste im Bild vorhanden sind. Typisch ist dies z. B. bei Schattenwürfen. Bevor Sie jedoch die Cacheoptimierung aktivieren sollten Sie die Illumination-Einstellungen in den Materialien Ihrer GI-Portale und leuchtenden Materialien überprüfen. Wenn Sie z. B. etwas mehr Definition in den Schattenwürfen der Objekte benötigen, versuchen Sie zuerst über eine Erhöhung des Samplemodus z. B. auf QMC Sampling oder gar Pro-Pixel QMC Sampling zum gewünschten Ergebnis zu gelangen. Die Cacheoptimierung erzeugt ansonsten eigene, zusätzliche Prepasses, die über den Wert für Passanzahl eingestellt werden. Entsprechend steigt die Berechnungszeit an. Der Farbschwellwert gibt den maximal zulässigen Farbunterschied zwischen benachbarten Cache-Einträgen vor, bevor zusätzliche Samples erzeugt werden. Abschneiden hat den gleichen Effekt, bezieht sich jedoch auf den Helligkeitsunterschied zischen Cache-Einträgen. Der Farbschwellwert kommt in der Regel erst nach der Überprüfung der Helligkeit zum Zuge. Steht Abschneiden auf 90% müssen benachbarte Cache-Einträge also mindestens 10% bezüglich ihrer Helligkeit voneinander abweichen, bevor dort neue Samples gesetzt werden. Der Wert für die Stärke wirkt schließlich wie ein Multiplikator für die Optimierung und für die dadurch neu erzeugten Samples. Wie bei allen GI-Kategorien können Sie auch hier ganz auf die manuelle Wertvorgabe verzichten und bequem aus einer Liste für die Cacheoptimierung verschiedene Stärken zwischen Niedrig und Sehr hoch auswählen.

Das Oversampling haben wir bereits mehrfach als Steuerungsmöglichkeit für die Qualität von GI-Portalen und leuchtenden Materialien bei Nutzung von globaler Illumination behandelt. Dieses Menü hier in den Rendervoreinstellungen gibt global die Intensität des Oversamplings an, sofern die als Samplemodus im Material verwendet wird. Das Verhältnis bezieht sich auf das zahlenmäßige Verhältnis zwischen den normal ausgesendeten Samples und denen die speziell leuchtende Materialien und GI-Portale abtasten. Durch Auswahl eines Eintrags zwischen Minimal und Sehr stark können Sie auch hier wieder auf gängige Zahlenverhältnisse zurückgreifen. Bei Wahl von Keines wird automatisch ein Verhältnis von 1 gesetzt. Es werden dann also trotz eventuell erhöhter Samplemodus-Einstellungen in Materialien alle Oberflächen mit der gleichen Intensität und Präzision abgetastet. Benutzen Sie in Ihrer Szene nur leuchtende Materialien oder GI-Portale zur Beleuchtung der Objekte, sollten Sie zusätzlich die Option für Nur indirektes Licht aktivieren. Dies hilft bei solchen Projekten etwas Rechenzeit zu sparen.

Generell gilt, dass Oversampling besser mit großen leuchten Flächen, bzw. GI-Portalen funktioniert. Sind die leuchtenden Objekte oder GI-Portale im Vergleich zur übrigen Szene eher klein, benutzen Sie besser eine der beiden QMC-Samplingmethoden in diesen Materialien.

Die Distanzmap-Option kann dabei helfen, durch Oberflächen dringendes Licht abzuschirmen. Dies kann z. B. bei dünnwandigen Räumen passieren, die von außen mit Sonnenlicht beleuchtet werden. In einigen Fällen scheint dann das Außenlicht auch in den inneren Raumecken sichtbar zu werden. Natürlich erkaufen Sie auch diese zusätzliche Genauigkeit mit Rechenzeit. Die Option für die Eintragssichtbarkeit geht in eine ähnliche Richtung, denn hiermit kann die Einbeziehung von Cache-Einträgen, die außerhalb des sichtbaren Bildbereichs liegen ausgeschaltet werden. Auch dies kann das Durchscheinen von GI-Licht bei Polygonen verhindern.

Die Detailsteigerung schließlich wirkt der Glättung in der Beleuchtungsberechnung entgegen und ergänzt feine Schattenwürfe durch zusätzliche Berechnungsstrahlen. Da sich dadurch die Gesamtzahl der Berechnungsstrahlen erhöht, kann ggf. die Eintragsdichte im Gegenzug reduziert werden. Die Option für Adaptiver Modus hilft im Einzelfall sichtbare Körnungen und Rauschen durch die Detailsteigerung zu dämpfen. Auch dies gelingt nur durch zusätzliche Berechnungsstrahlen. Die Sekundärabschätzung aktiviert ein alternatives Berechnungsverfahren für die Detailsteigerung, das etwas schneller und kontrastreicher ist. Wenn dieser Kontrast stört, schalten Sie die Sekundärabschätzung einfach aus. Radius und Qualitätsverhältnis legen die Länge der Berechnungsstrahlen für die Detailsteigerung fest. Diese Art der Berechnung erinnert Sie vielleicht bereits an die Ambient Occlusion. Bei kleinen Radien fließen nur Kanten und Flächen in unmittelbarer Nähe in die Berechnung ein. Das Qualitätsverhältnis definiert die Anzahl an zusätzlichen Berechnungsstrahlen. Die Voreinstellung 100% entspricht dabei übrigens 64 Berechnungsschritten. Die verfügbaren Modi für die Detailsteigerung helfen Ihnen nur dabei, deren Wirkung losgelöst von anderen Effekten angezeigt zu bekommen. Die Einstellung Kombinieren (Normal) sollte daher in jedem Fall für die finale Bildberechnung benutzt werden. Bei Nur Details (Vorschau) würde nur der Effekt der Detailsteigerung, und bei Nur Global (Vorschau) ansonsten nur die indirekte GI-Beleuchtung angezeigt.

Kombinierte und spezielle GI-Modi

Sie kennen nun die drei GI-Verfahren, die außerhalb der physikalischen Kamera für die diffuse Lichtberechnung zur Verfügung stehen. Es stehen aber auch kombinierte Modi zur Wahl, mit denen die Vorteile verschiedener Verfahren kombiniert werden können. Dies bietet sich vor allem bei QMC und IC an. Wie Sie wissen, liefert QMC präzise Ergebnisse, die jedoch lange zum Rendern benötigen. IC hingegen ist schnell, aber erkauft dies durch die Interpolation zwischen Messwerten. Durch die Kombination beider Verfahren können durch QMC zusätzliche Details ergänzt werden ohne im vollen Umfang die Verlängerung der Renderzeit akzeptieren zu müssen.

Die Modi IC + QMC (Einzelbild) sowie IC + QMC (Kameraanimation) entsprechen in Ihren Einstellmöglichkeiten den gleichnamigen IC-Modi. Hier kommen nur noch zusätzliche Details durch ein überlagertes QMC-Rendering mit geringer Sampleanzahl hinzu. Bei IC + QMC (Komplettanimation) wird davon ausgegangen, dass Sie eine Animation berechnen möchten, bei der sich nicht nur die Kamera verändert. Beim Rendering werden dann zuerst für die gesamte Lauflänge der Animation ein Prepass erstellt und passende Cache-Dateien gesichert.

CINEMA-4D - Zusätzliche Optionen für den GI-Modus

Abbildung 7.65: Zusätzliche Optionen für den GI-Modus

Wenn Sie das kleine Dreieck links vor dem GI-Modus anklicken, erscheinen für diesen Modus zusätzliche Optionen. Da in diesem GI-Modus mit mehreren Prepass-Durchgängen gerechnet werden muss, legt Erkennungsgenauigkeit die gegenüber der finalen Bildberechnung reduzierte Sampleanzahl fest. Dies bedeutet jedoch, dass selbst wenn Sie hier einen zu kleinen Wert vorgeben, die finale Berechnung natürlich wieder die volle Sampleanzahl benutzt. Die Voreinstellung Normal braucht daher nicht verändert zu werden. Wichtiger hingegen ist der folgende Parameter. Die Interpolation beschreibt, wann der Renderer einfach nur zwischen zwei Bildern die GI-Lösung interpoliert und wann eine ganz neue Lösung für ein Bild berechnet wird. Bei kleinen Wert-Vorgaben fallen kleine Veränderungen in der Animation praktisch unter den Tisch und es wird mehr zwischen den Bildern interpoliert. Dies beschleunigt natürlich die gesamte Berechnung, kann aber auch zu Ungenauigkeiten führen. Auch stehen wieder verschiedene Presets zwischen Niedrig und Hoch zur Verfügung, bzw. Sie können natürlich auch Eigene Zwischenwerte benutzen.

Die Option für QMC für animierte Details ist für solche Animationen gedacht, bei denen sich durch die Bewegung oder Verformung der Objekte laufend Veränderungen in den Schatten zwischen den Objekten ergeben. Der zusätzliche Qualität-Wert kann dann für die Güte dieser Schattenberechnung benutzt werden. Generell verlängert sich mit dieser Option die Berechnung, liefert aber auch bei oben beschriebenen Situationen bessere Ergebnisse.

Der GI-Modus IC + QMC (NET) ist ebenfalls für Komplettanimationen gedacht, also wenn sich nicht nur die Kamera bewegt. Zudem müssen Sie diese Einstellung benutzen, wenn die Animation über ein Netzwerk verteilt berechnet werden soll. In dieser Einstellung steht Ihnen hier nur die Erkennungsgenauigkeit zur Verfügung, die sowieso nicht so kritisch für die Berechnung ist. Beim Rendern über ein Netzwerk ist generell darauf zu achten, dass allen Clients, so heißen die an der Berechnung beteiligten Computer, Zugriff auf die zuvor berechneten Cache-Dateien haben. Sie wissen bereits, dass diese Dateien in einem illum-Ordner innerhalb Ihres Projekts abgelegt werden. Dafür müssen Sie nicht zuerst die gesamte Animation tatsächlich rendern. Es reicht der Prepass aus. Sie kennen ja bereits die Option Nur Prepass auf der Dialogseite für die Irradiance Cache Datei. Im Anschluss laden Sie dann das gesammelte Projekt inklusive des gefüllten illum-Ordners in das Verzeichnis des NET-Servers. Dieser verwaltet die Renderaufträge und verteilt die Daten an die mit ihm verbundenen Clients.

Die Details-Einstellungen

Hier finden Sie einige generelle Einstellungen für die globale Illumination. Über das Menü Debuginformationen können Sie die Speicherung einer zusätzlichen Textdatei auslösen, die nach der Bildberechnung Informationen z. B. zu Ihren Einstellungen und der Renderzeit enthält. Diese Datei wird in Ihrem Projektverzeichnis gesichert und dürfte nur selten für Sie interessant sein.

MAXON selbst gibt an, dass so eine Datei eventuell bei der Analyse von Renderproblemen helfen kann. Je nach Wunsch kann diese Datei mit Minimal nur wenige oder mit Komplett alle nur denkbaren Daten enthalten. Interessanter ist da schon die folgende Einstellung. Wir haben bei der Besprechung des Materialsystems bereits gelernt, dass stark transparente oder spiegelnde Materialien kaum noch von globaler Illuminatin profitieren. Es findet einfach keine sichtbare Schattierung mehr auf diesen Oberflächen mehr statt. Es macht daher Sinn, derartige Oberflächen automatisch für die GI-Berechnung zu ignorieren. Der Prozentwert bei Glas/Spiegelung-Optimierung gibt die Helligkeit bzw. Intensität der spiegelnden oder transparenten Materialeigenschaft an, ab der keine GI-Berechnung mehr erfolgt. Transparente Objekte können jedoch weiterhin Caustics erzeugen, falls dies aktiviert wurde.

Wir haben Caustics bereits als Effekt und Einstellung in Lichtquellen und Materialien kennengelernt. Diese Effekte können jedoch auch ganz ohne Lichtquellen nur mit transparenten oder spiegelnden und leuchtenden Objekten erzeugt werden, wenn globale Illumination genutzt wird. Mit Brechende Caustics können dann auch transparente und lichtbrechende Objekte Caustics erzeugen, die nur von einer leuchtenden Oberfläche erhellt werden. Mit Spiegelnde Caustics lassen sich zusätzlich an spiegelnden Flächen gebündelte Lichtstrahlen simulieren. Generell gilt, dass diese nur durch GI erzeugten Caustics oft nicht so exakt und vor allem nicht so schnell wie durch echte Lichtquellen erzeugte Caustics berechnet werden. Zudem sollten möglichst QMC-Methoden zusammen mit der Option für Exakte Farben in den Illumination-Einstellungen der leuchtenden Materialien benutzt werden, um die Präzision zu steigern.

Möchten Sie ausschließlich die globale Illumination, also die diffuse Lichtstreuung berechnet haben, aktivieren Sie Nur indirektes Licht. Die direkte Lichtwirkung vorhandener Lichtquellen ist dann in Ihrem Rendering nicht mehr zu sehen. In der Regel werden Sie dies jedoch nicht wollen und lassen diese Option daher ausgeschaltet. Mit Prepass ausblenden kann die Darstellung der Prepass-Berechnung vor dem eigentlichen Rendering unterbunden werden. Dies kann die Berechnung etwas verkürzen und sollte daher besonders beim Rendering von Animationen genutzt werden. Dies betrifft also nur die IC-Rendermethoden.

Damit kennen Sie nun alle Parameter zur Kontrolle der globalen Illumination als Effekt. Sie werden gleich noch bei der Berechnung der physikalischen Kamera eine ähnliche Methode kennenlernen für diffuses Licht. Beide Berechnungsarten können jedoch nicht zusammen verwendet werden. Sie müssen sich daher entscheiden, ob Sie eher die einfache Option der physikalischen Kamera oder das hier beschriebene, recht umfangreiche GI-System benutzen möchten.

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette CINEMA 4D-Kompendium mit über 850 Seiten Know-how als Download (PDF und ePub) gibt es hier: CINEMA 4D-Kompendium.

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