Szenengestaltung und Rendering: Die Rendervoreinstellungen – Die Effekte – 5

Vektor-Bewegungsunschärfe

Hierbei handelt es sich um ein vereinfachtes Verfahren für die Darstellung einer Unschärfe, die von der Bewegung der Objekte abhängt. Es können damit sowohl Objekt-Deformationen, Positions- als auch Rotationsveränderungen während einer Animation berechnet werden. Die Intensität des Effekts hängt von der Geschwindigkeit der Objektbewegung und der Verschlusszeit der Kamera ab. Sie finden diesen Parameter bei den Einstellungen für die Physikalische Kamera am Kamera-Objekt. Dazu darf der Physikalische Renderer nicht in den Rendervoreinstellungen aktiviert sein, denn Vektor-Bewegungsunschärfe funktioniert nur mit dem Standard-Renderer! Innerhalb des Kamera-Dialogs haben Sie dann die Wahl zwischen der Nutzung der Verschlusszeit oder (bei Aktivierung der Filmkamera-Option) eines Verschlusswinkels. Wir haben diese Parameter bereits besprochen.

Die Phase legt den zeitlichen Startschuss für die Öffnung der Blende fest. Bei der Grundeinstellung 0% resultiert eine gleichmäßige Wichtung der zeitlich früheren und der nachfolgenden Bewegung. Bei positiven Prozentwerten weist die Unschärfe stärker in Richtung der vergangenen Bewegungsphasen. Mit negativen Phasen-Werten sehen Sie in der Unschärfe bereits wohin sich das Objekt im nächsten Bild bewegt. Die Dichte ist ein einfacher Deckkraftregler des Effekts. Die Samples bestimmen die Rechengenauigkeit. Zu wenige Samples resultieren oft in einer sichtbaren Körnung in der Unschärfe. Wie bei den Caustics legt der Sample-Radius die Entfernung fest, in der jeweils nach Samples gesucht wird. Ein großer Radius führt daher zu weicheren Ergebnissen, ein kleiner Radius zu scharfen Rändern an der Unschärfe.

Mit Gewichteter Schweif nimmt die Dichte der Unschärfe automatisch mit der Länge des Schweifs ab. Sollen auch Objektdeformationen berücksichtigt werden, aktivieren Sie Geometrie Deformation. In diesem Fall wird dann auch ein z. B. mit einem Biege-Deformator verbogenes Objekt eine Unschärfe zeigen, sofern die Biegung animiert wurde. Statische Objekte werden in jedem Fall keinen Effekt zeigen.

Das Bewegungsunschärfe-Tag

Sind mehrere Objekte Ihrer Szene animiert, so können diese über ein individuelles Tag unterschiedlich stark in die Unschärfeberechnung einfließen. Führen Sie dazu einen Rechtsklick auf das entsprechende Objekt aus und rufen Sie unter den CINEMA 4D Tags das Bewegungsunschärfe-Tag auf. Ohne gleichzeitige Nutzung des Physikalischen Renderers enthält dieses nur einen Stärke-Parameter, über den Sie die maximale Intensität der Unschärfe einstellen können. Da hier auch Einstellungen weit über 100% möglich sind, lassen sich so auch für nur mäßig schnell bewegte Objekte starke Effekte berechnen. Ist der Physikalische Renderer aktiv, wird hier ein Modus-Menü freigeschaltet. Mit Komplette Bewegungsunschärfe werden Objektbewegungen und auch Deformatoren erfasst. Keine Deformationsunschärfe schließt diese aus der Berechnung aus. Bei Keine Bewegungsunschärfe werden dieses Objekt und seine Unterobjekte von jeder Vektor-Bewegungsunschärfe ausgenommen. Beachten Sie, dass dieses Tag keine Wirkung auf die anderen Berechnungsverfahren für Bewegungsunschärfe hat! Zudem werden die Effekte der Bewegungsunschärfe nur beim Rendern im so genannten Bild-Manager sichtbar. Mehr dazu gleich.

Wasserzeichen

Sie kennen Wasserzeichen sicherlich von anderer Stelle als dezente Logos oder auch Copyrightvermerke. So etwas ist auch mit CINEMA 4D möglich, um Ihre Rendering automatisch mit statistisch relevanten Daten, einem Copyrightvermerk oder gar einem beliebigen Logo zu schmücken. Nach dem Aktivieren können Sie über zahlreiche Optionen z. B. das Datum, die Nummer des aktuell gerenderten Bilds oder die zur Fertigstellung benötigte Renderzeit auswählen. Ist Fußnote angeschaltet steht Ihnen zudem eine Textzeile für eigene Vermerke zur Verfügung. Über zahlreiche Kürzel können dort zusätzliche Werte ausgegeben werden. Sie finden dazu rechts neben der Text-Zeile eine kleine Schaltfläche, über die sich thematisch sortiert verschiedene Daten abrufen lassen (siehe untere Abbildung).

CINEMA-4D - Wasserz

Alle Textinformationen werden automatisch mit einer Fläche hinterlegt, deren Transparenz Sie über Hintergrund: Deckkraft regeln können. Zudem kann die Platzierung über Ausrichtung entweder am unteren oder oberen Bildrand erfolgen. Die Färbung, Type und Größe des Textfonts kann über die Schrift-Parameter gewählt werden. Auch die Farbe der Hinterlegung lässt sich mit Hintergrundfarbe einstellen. Um bei Nutzung vieler Optionen möglichst keinen Platz zu verschwenden, sollten Sie Dynamisches Layout aktivieren. Die Formatierung der Textinformationen wird dann auf den verfügbaren Platz hin optimiert.

Entweder zusätzlich oder alternativ lässt sich auch ein Bild laden und auf dem Rendering platzieren (siehe Abbildung 7.96).

CINEMA-4D - Individuelle Text- und Bildinformationen können überlagert werden

Abbildung 7.96: Individuelle Text- und Bildinformationen können überlagert werden

Nutzen Sie dazu die Schaltfläche mit den drei Punkten hinter dem Dateiname-Feld. Über Horizontale Ausrichtung und Vertikale Ausrichtung kann das Bild dann an beliebiger Stelle in Randnähe platziert werden. Der Rand gibt in jedem Fall die umlaufende Lücke zum Bildrand an. Mit Originalgröße beibehalten findet keine Skalierung des geladenen Motivs statt. Ansonsten können Sie auch den Skalieren-Wert benutzen. Dieser bezieht sich auf die Gesamtgröße des Renderings. 100% entsprechen also nicht 100% der geladenen Bildgröße! Schließlich kann über den Blendemodus und die Deckkraft auch hier wieder die Vermischung mit dem eigentlichen Rendering definiert werden. Hier bietet sich bei geladenen Schwarzweißbildern der Blendemodus Multiplizieren an. Ansonsten sollten Sie Normal benutzen, um einer Farbverfälschung z. B. Ihres Logos vorzubeugen.

Weich

Hierbei handelt es sich um einen generellen Weichzeichner, der das gesamte Bild nach dem Rendering beeinflusst. Ich würde dazu raten, derartige Bearbeitung in die nachgelagerte Postproduktion zu verlagern, um bei Nichtgefallen nicht erneut rendern zu müssen. Der Stärke-Wert gibt ansonsten die Intensität des Effekts an.

Zwischenbild-Bewegungsunschärfe

Sie kennen bereits die Vektor-Bewegungsunschärfe. Diese nutzte optimierte Verfahren, um aus der vorhandenen Objektbewegung eine entsprechende Unschärfe zu extrapolieren. In vielen Fällen gelingt dies gut, in einigen weniger überzeugend. In solchen Fällen sollten Sie ergänzend oder exklusiv auf diesen Effekt setzen.

Die Zwischenbild-Bewegungsunschärfe hält sich nicht lange mit Interpolationen oder Optimierungen auf, sondern rechnet tatsächlich Vollbilder der Bewegungsphasen aller Objekte. Dies hat den Vorteil, dass natürlich je nur denkbare Veränderung der Szene korrekt in die Bewegungsunschärfe mit einfließt (siehe Abbildung 7.97).

CINEMA-4D - Links die Szene mit Zwischenbild-Bewegungsunschärfe, rechts die gleiche Bewegungsphase der Animation ohne Unschärfe

Abbildung 7.97: Links die Szene mit Zwischenbild-Bewegungsunschärfe, rechts die gleiche Bewegungsphase der Animation ohne Unschärfe

Einziger Nachteil hieran ist die deutlich längere Berechnungszeit. Je nach Wahl im Samples-Menü nimmt die Berechnungszeit pro Bild zwischen dem fünffachen und 49fachen zu. Derart extreme Sample- bzw. Bildzahlen sind jedoch nur bei sich extrem schnell bewegenden Objekten sinnvoll. Versuchen Sie es zuerst mit der kleinsten Einstellung und kombinieren Sie diese mit der schnellen Vektor-Bewegungsunschärfe. Generell gibt es auch hier zu bedenken, dass dieser Effekt nicht für die physikalische Kamera angeboten wird. Ist der Physikalische Renderer aktiv steht Ihnen daher auch keine Zwischenbild-Bewegungsunschärfe zur Verfügung.

Da die berechneten Bilder schließlich wieder in Überlagerung gebracht werden um die eigentliche Unschärfe darzustellen, kann in der Regel auf ein hochwertiges Antialiasing verzichtet werden. Ist Antialiasing-Beschränkung aktiv, sorgt der Effekt selbst für eine Reduzierung des besten Antialiasing auf Geometrie Antialiasing, sobald mehr als fünf Samples berechnet werden. Zusätzlich kann die Rechenzeit optimiert werden, wenn mit niedrigen Samples-Einstellungen gearbeitet und gleichzeitig das Dithering erhöht wird. Dies sorgt für eine zufällige Vermischung der Einzelbilder und kann dadurch die einzelnen sichtbaren Bewegungsphasen schneller Objekte besser verschleiern.

Schließlich kann mit Kamera Offset eine zusätzliche Verschiebung der Kamera während der Berechnung der Sample-Bilder aktiviert werden. Dies führt dann zu einer leichten Unschärfe auch dort, wo sich eigentlich gar nichts bewegt und macht das Bild insgesamt harmonischer. Dies eignet sich jedoch nur für die Animationsberechnung und nicht für ein Standbild, wo in der Regel eher scharfe Ergebnisse gewünscht werden.

Zylindrische Linse

Dieser Effekt ist sehr interessant wenn es um die Erstellung von Matte-Paintings geht, also um Umgebungen, die durch eine Kombination aus detaillierter Textur und relativ grob modellierter 3D-Geometrie entstehen. Für diesen Anwendungsfall ist die Geometrie zuerst da und dient der Textur als Vorlage. Dazu modellieren Sie also z. B. eine Landschaft oder die Hochhäuser einer Großstadt aus einfachen Objekten und stellen anschließend eine Kamera möglichst exakt in die Mitte der Szene. Von dieser Position aus sollten alle wichtigen Bereiche der Modelle eingesehen werden können. Werden Objekte verdeckt, können diese später nicht individuell bemalt werden. In solchen Fällen müssten Sie dann in mehreren Schritten arbeiten, also z. B. zuerst nur die weit entfernte Geometrie sichtbar lassen.

CINEMA-4D - Mit der zylindrischen Linse lassen sich im Extremfall Panoramabilder rendern.

Abbildung 7.98: Mit der zylindrischen Linse lassen sich im Extremfall Panoramabilder rendern.

Die Kamera sollte parallel zum Boden ausgerichtet sein und von der Höhe her exakt in der Mitte zwischen dem tiefsten und dem höchsten Punkt der umgebenden Geometrie liegen. In Abbildung 7.98 wurde z. B. eine Landschaft erzeugt, die eine Gesamthöhe von 1000 cm aufweist. Wie dort in der seitlichen Editoransicht zu sehen ist, wurde die Kamera mittig und exakt auf halber Höhe platziert. Im aktivierten Zylindrische Linse-Effekt gibt es nicht viel einzustellen. Es geht hier nur darum wie große der seitliche Bereich sein, soll, den die Kamera abbilden soll. Um ein vollständiges Panorama zu erhalten sind hier also 360° einzutragen. Der Wert für die Vertikale Größe entspricht der Höhe, die von der Kamera erfasst werden soll. Da dieser Effekt nicht perspektivisch, also wie bei einer Lochkamera nur aus der Position des Kamera-Objekts gerendert wird, kommt hier eine parallele Berechnung zum Einsatz. Die Berechnungsstrahlen gehen also praktisch von der Y-Achse der Kamera aus. Die maximale Startpunkthöhe für die Strahlen auf der Y-Achse entspricht der halben vertikalen Größe. In unserem Fall erfasst die Kamera also Objekte bis zu einer Höhe von 500 cm oberhalb und -500 cm unterhalb der Kameraposition.

Da die Strahlen senkrecht zur lokalen Y-Achse ausgeschickt werden spielt der Abstand der Objekte von der Kamera keine Rolle! Bei der Ausgabe in den Rendervoreinstellungen sollten Sie schließlich noch ein Bildformat einstellen, das dem horizontalen Gesichtsfeld angepasst ist. Ein Verhältnis zwischen Breite zur Höhe zwischen 7:1 und 10:1 liefert genügend Platz um detailliert darauf malen zu können. Haben Sie dann später dieses Rendering z. B. in BodyPaint 3D oder Adobe Photoshop entsprechend bemalt, laden Sie dies in den Farbe-Kanal eines neuen Materials und weisen es mit zylindrischer Projektion der Geometrie zu. Die Höhe des Texturzylinders stellen Sie entsprechend der Vertikalen Größe ein, damit die Geometrie passgenau von der Textur erfasst wird.

Stereoskopie

Wir haben bereits über die verschiedenen Modi und auch Einstellmöglichkeiten der Kamera-Objekte für die Erzeugung stereoskopischer Bilder gesprochen. Aber nur wenn Stereoskopie in den Rendervoreinstellungen aktiv ist, werden auch tatsächlich entsprechende Bilder erzeugt. Folgende Optionen sind hier für die Berechnung zu finden:

Zuerst legen Sie mit Berechne stereoskopisches Bild fest, ob die Berechnung nur ein fertiges Bild liefern soll, oder Einzelbilder, die dann z. B. erst noch in anderen Programmen kombiniert werden müssen. Der Eintrag Kombiniertes stereoskopisches Bild liefert ein einzelnes Bild, in dem die linke und rechte Kamera-Ansicht kombiniert wurden. Bei Einzelne Kanäle wird das Bild jeder verwendeten Stereo-Kamera einzeln berechnet und gesichert. Hierbei haben Sie die Option, sogar mehr als zwei Kamerablickwinkel zu generieren. Verwenden Sie dazu den Kanäle-Wert. Dessen Wert entspricht der Anzahl der berechneten Kamerapositionen. Bei Einstellungen über dem Wert 2 werden zusätzliche Kamerapositionen zwischen den durch Sie definierten linken und rechten Kameras erstellt. Dies könnte z. B. für die Erstellung lenticularer Bilder (sogenannte Linsenraster- oder Wackelbilder) interessant sein, wie man sie z. B. von speziellen Postkarten her kennt, bei denen sich das Bildmotiv scheinbar mit dem Betrachtungswinkel verändert.

Beim Modus Einzelne Kanäle und kombiniertes Bild werden sowohl die einzelnen Kanäle als auch das resultierende, also das kombinierte Bild gespeichert. In der Einstellung Einzelkanal kann schließlich nur das Bild einer bestimmten Kamera ausgegeben werden. Welches Bild dies sein soll geben Sie mit dem Einzelkanal-Parameter vor. Bei einem typischen Stereo-Setup mit zwei Kameras entspricht der Einzelkanal 1 der linken und folglich der Einzelkanal 2 der rechten Kamera. Sind unter Kanäle mehr als zwei Kameras erzeugt worden können aber über die entsprechende Erhöhung des Einzelkanal-Wert auch diese zusätzlichen Kameras einzeln gerendert werden. Beachten Sie, dass beim Rendering im Einzelkanal-Modus die folgende Modus-Vorgabe keine Bedeutung hat, obwohl sie nicht ausgegraut wird!

Der Modus wird immer dann interessant wenn ein kombiniertes Bild ausgegeben wird, denn er legt die gewünschte Methode bei der Wiedergabe fest. Anaglyph dürfte die Darstellungsart sein, die sich durch Nutzung z. B. einer einfachen Rot/Grün-Brille am kostengünstigsten am eigenen Monitor überprüfen lässt. Weiterhin stehen noch Interlaced (Zeilensprung) und Seite an Seite zur Verfügung. Wir haben die Unterschiede zwischen diesen Darstellungsarten bereits im ersten Kapitel ausführlich besprochen. Bei der Behandlung der Ansichts-Voreinstellungen der Editoransichten kamen auch die weiteren Einstellmöglichkeiten für Anaglyph, Interlaced und Seite an Seite bereits ausführlich zur Sprache.

Möchten Sie zusätzlich zu den kombinierten oder einzeln gesicherten Bildern noch die Ansicht aus der neutralen Kameraposition (mittig zwischen den linken und rechten Kameras) gerendert haben, aktivieren Sie zusätzlich die Monobild-Option. Durch Verwende Verzeichnis zum Speichern werden zusätzliche Ordner für alle erstellten Kanäle angelegt. Dies kann z. B. beim Rendern einer Animation praktisch sein, um dann immer alle Bilder einer bestimmten Kamera zusammen in einem Verzeichnis zu ordnen. Der übergeordnete Speicherpfad für alle Ordner und Dateien wird aber weiterhin über die Speichern-Seite der Rendervoreinstellungen vorgegeben. Zusätzliche Parallaxe (Pixel) addiert eine zusätzliche seitliche Bildverschiebung beim Rendern hinzu. Dadurch kann der Stereo-Effekt ggf. angepasst werden, wenn die Präsentation statt auf einem Monitor nun auf einer Leinwand gezeigt werden soll. Schließlich vertauschen Sie mit Links/Rechts tauschen die entsprechenden Kameraperspektiven. Objekte, die zuvor in der Tiefe des Raums zu liegen schienen, treten dadurch eventuell aus der Bildebene hervor.

Physikalisch

Sie haben nun bereits zahlreiche Post-Effekte kennengelernt, mit denen Schärfentiefe, Bewegungs-unschärfe und globale Illumination berechnet werden können. Die Einstellmöglichkeiten dort waren teilweise ebenso zahlreich wie die zusätzlichen Berechnungsstrahlen, die für deren Berechnung nötig sind. Warum also nicht die erzeugten Samples gleich für mehrere Effekte nutzen und so deren Anzahl und somit der Berechnungsdauer optimieren? Der Physikalische Renderer verfolgt exakt diese Idee, indem er in einem recht schlanken Dialog alle wichtigen Darstellungseffekte zusammenfasst. Bedingung ist jedoch die Nutzung der physikalischen Kamera durch Aktivierung der entsprechenden Option im Kamera-Objekt. Nur so kann durch Auswertung von Fokusdistanz, Blende und Verschlusszeit z. B. eine dazu passende Unschärfe errechnet werden. Nach der Aktivierung von Renderer Physikalisch finden Sie dazu passende Einstellungen in der Physikalisch-Rubrik der Rendervoreinstellungen (siehe Abbildung 7.99).

CINEMA-4D - Einstellungen des physikalischen Renderers

Abbildung 7.99: Einstellungen des physikalischen Renderers

Welche Effekte sich dort hinter den Optionen für Schärfentiefe, Bewegungsunschärfe und Indirekte Beleuchtung verbergen, haben wir bereits bei der Besprechung der physikalischen Kamera und der zahlreichen Post-Effekte ausführlich behandelt. Neu ist hier nur, dass bei diesem Renderer alle Effekte praktisch unter einem Dach vereint wurden und zudem mit einer sehr überschaubaren Anzahl an Parametern auskommen. Für die Berechnung von Schärfentiefe aktivieren Sie also nur die gleichnamige Option und stellen die bereits besprochenen Parameter am Kamera-Objekt ein. Ebenso gehen Sie für die Bewegungsunschärfe vor, die ja besonders von der Verschlusszeit bzw. dem Verschlusswinkel abhängt. Hinzu kommen in diesem Fall jedoch noch einige Einstellungen, die sich mit der Abtastgenauigkeit beschäftigen. Der Parameter für die Bewegungsunterteilung gibt die Anzahl der Zwischenbilder an, die zwischen dem Öffnen und dem Schließen der virtuellen Filmblende berücksichtigt werden. Bei nur einer Bewegungsunterteilung erhalten Sie immer eine lineare Verwischung der bewegten Objekte, selbst wenn sich diese auf einer Kreisbahn bewegen. So ein Beispiel ist in Abbildung 7.98 zu sehen. Die Kugel schwingt dort eigentlich wie ein Pendel von links nach rechts durchs Bild. Ganz links ist dort die mittlere Phase dieses Durchschwingens ohne Bewegungsunschärfe zu sehen. Die Kugel wird normal scharf abgebildet. Mit aktiver Bewegungsunschärfe und einer entsprechend langen Verschlusszeit der Kamera sehen wir zwar eine Weichzeichnung entlang der Bewegungsrichtung, die eigentlich gekrümmte Bewegungsbahn der Kugel wird jedoch nicht berücksichtigt. Dies liegt daran, dass hier nur der Wert 1 für die Bewegungsunterteilung verwendet wurde. Eine Erhöhung dieser Einstellung macht also immer mehr Zwischenschritte der Bewegung sichtbar, sodass schließlich auch die tatsächliche Flugbahn der Kugel sichtbar wird (wie ganz rechts in Abbildung 7.100 zu sehen). Eine generelle Empfehlung für diesen Wert lässt sich nicht abgeben. Dies hängt zu sehr von der tatsächlichen Geschwindigkeit der Objekte und der Länge der simulierten Belichtung ab. In meinem Beispiel waren bereits Werte zwischen vier und sechs ausreichend. Versuchen Sie es also zuerst mit relativ kleinen Werten und steigern Sie diese nur wenn die weichgezeichnete Bewegung der Objekte zu stark von der tatsächlichen Bewegungsrichtung abweicht.

Identische Verfahren werden auch für die Bewegungsunschärfe bei deformierten Objekten (z. B. bei animierten Figuren) und für animierte Haare (denken Sie z. B. an einen Wind, der über eine Wiese weht) verwendet. Erhöhen Sie also entsprechend die Einstellungen für Deformationsunterteilung und Haarunterteilung, falls Ihnen eine zu lineare Bewegungsunschärfe bei diesen Objekten auffällt. Eine weitere Eigenheit, die bei genauem Hinsehen bereits in Abbildung 7.100 zu erkennen ist, ist das starke Rauschen in der Unschärfe. Dies bringt uns zu den Sampler-Einstellungen des physikalischen Renderers.

CINEMA-4D - V.l.n.r.: Keine Bewegungsunschärfe, Bewegungsunschärfe mit einer und mit sechs Bewegungsunterteilungen

Abbildung 7.100: V.l.n.r.: Keine Bewegungsunschärfe, Bewegungsunschärfe mit einer und mit sechs Bewegungsunterteilungen

Die Sampler-Einstellungen

Der Begriff Sample tauchte ja bereits mehrfach im Programm auf. Immer ging es dabei um die Abtast- oder Berechnungsgenauigkeit z. B. bei Schattenwürfen, globaler Illumination oder der Kantenglättung. Warum sollte es also hier anders sein. Der Vorteil dieses physikalischen Samplers ist jedoch, dass er mehrere Eigenschaften bei der Bildberechnung gleichzeitig berücksichtigt. So werden Sie z. B. beim kurzen Umschalten in die Rubrik Antialiasing der Rendervoreinstellungen feststellen, dass dort nahezu alle Optionen und Parameter deaktiviert wurden. Nur die Filter- und MIP Stärke-Einstellungen können bei Aktivierung des physikalischen Renderers dort noch editiert werden. Dies liegt daran, dass das Antialiasing komplett durch den Sampler in der Physikalisch-Rubrik ersetzt wird. Der physikalische Sampler kann aber noch mehr als die übliche Kantenglättung an Objekten und Schatten, denn auch die Qualität von Bewegungsunschärfe und Schärfentiefe unterliegen seiner Kontrolle. Es stehen verschiedene Modi für den Sampler zur Verfügung:

Feste Anzahl

In dieser Einstellung werden alle Pixel mit der gleichen Qualität berechnet. Einzige Ausnahme bilden die Matteffekte (matte Spiegelungen und Transparenzen), die im unteren Teil der Seite noch über eigene Sample-Einstellungen verfügen. Die Intensität des Sampling kann entweder über das Menü Sample-Qualität zwischen Niedrig und Hoch gewählt, oder auch manuell über Sampling: Unterteilung direkt eingegeben werden. Die Einstellung Automatisch hat in diesem Sampler-Modus übrigens keine Funktion.

Sampling: Unterteilung entspricht der Unterteilung eines Bildpixels in Subpixel, also Bruchteile eines Pixels. Wir haben dieses Prinzip bereits bei der Behandlung der Antialiasing-Einstellungen besprochen. Mit höheren Werten wird also der Pixel in immer kleinere Subpixel unterteilt, die dann wiederum mit den benachbarten Subpixeln verrechnet werden können. Der einzige Vorteil (und gleichzeitig auch der größte Nachteil dieses Modus) ist, dass hierbei jeder Bildpixel nahezu gleich lang für die Berechnung benötigt. Einerseits lassen sich dadurch Berechnungszeiten relativ gut interpolieren und somit die Fertigstellung eines Bilds abschätzen. Andererseits wird einfach zu viel Rechenzeit auf die Bildbereiche verschwendet, die eventuell auch mit geringerer Sample-Anzahl qualitativ gut hätten berechnet werden können. In der Regel fahren Sie daher im Sampler-Modus Adaptiv besser.

Adaptiv

Dieser Modus funktioniert so wie Bestes Antialiasing, d. h. es wird nicht mit einer fixen Anzahl an Berechnungsschritten pro Pixel gearbeitet, sondern es steht eine Bandbreite an Abstufungen für die Genauigkeit zur Verfügung. Ja nach Detailgrad der Oberfläche oder Art der Materialeigenschaften z. B. kann dann punktuell die Genauigkeit des Sampling erhöht oder auch reduziert werden. Sampling: Unterteilung gibt in diesem Modus die Dichte an Berechnungsschritten vor, die für die Analyse des Bildmotivs verwendet werden. Anhand dieser Analyse wird dann in einem zweiten Schritt entschieden, ob für einen Pixel eher Shading: Unterteilung (Min) oder Shading: Unterteilung (Max) zum Zuge kommt.

Zu kleine Shading: Unterteilung-Vorgaben können daher auch nicht mehr durch höhere Shading: Unterteilung (Min)- und Shading: Unterteilung (Max)-Werte kompensiert werden, weil einfach die entsprechende Grundlage für deren adaptive Anwendung fehlt. Mit Shading: Schwellwert steht ein weiterer Parameter parat, um die Entscheidung zwischen der Min- und der Max-Anzahl an Samples zu beeinflussen. Kleine Prozentwerte verschieben daher die Berechnung zugunsten Shading: Unterteilung (Max). Dies hat also gewisse Parallelen zu den Genauigkeit-Parametern, die wir z. B. in den Matteffekten eines Materials wiederfinden. Hier funktioniert der Schwellwert jedoch invertiert, da kleine Prozentwerte für mehr Genauigkeit stehen.

Dieser Schwellwert ist es übrigens auch, der alleinig übrigbleibt, wenn Sie Sample-Qualität Automatisch wählen. In der Regel sollten Sie jedoch durch Nutzung aller Shading: Unterteilung-Werte die volle Kontrolle über die tatsächliche Bandbreite an Samples behalten.

Fortschreitend

Wenn Sie sich nicht lange mit Testberechnungen und dem Ermitteln idealer Samplezahlen aufhalten möchten, ist dieser Modus genau das Richtige für Sie. Hier werden einfach immer neue Samples erstellt und das Resultat der Berechnung fortlaufend verbessert. Diese Art der Berechnung ist daher ohne weiteres Zutun auch niemals fertig, denn es können schließlich immer neue Samples erstellt werden. Da aber ab einer gewissen Zeitspanne sicherlich keine Verbesserung mehr wahrgenommen werden kann, lässt sich auch dieser fortschreitende Modus beschränken. Dazu klappen Sie das kleine Dreieck vor dem Sampler-Menü auf und erhalten Zugriff auf spezielle Einstellungen dieses Modus.

Zuerst legen Sie über Fortschreitender Modus das Verfahren fest. Die Einstellung Nicht endend lässt die Berechnung unendlich lang ablaufen. Das Bild wird immer weiter verfeinert, solange Sie nicht manuell die Berechnung abbrechen. Geht es um die Berechnung einer Animation über ein Netzwerk wäre dies sicher nicht zielführend. Jeder Rechner würde unendlich lange an dem gleichen Bild rendern. Die Animation würde niemals fertig werden. Mit NET: Passanzahl geben Sie daher eine Abbruchbedingung vor. Unter einem Pass versteht man in diesem Zusammenhang einen kompletten Berechnungszyklus für das gesamte Bild. Nach jedem Pass wurden also alle Bildpunkte verfeinert. Es ist daher auch mindestens ein Pass nötig, um zumindest eine grobe Version des Bilds zu sehen. Im fortschreitenden Modus Passanzahl kann daher auch eine feste Anzahl an Passes für die Berechnung eines Bilds vorgegeben werden. Diese Passanzahl bezieht sich dann auf die Berechnung auf Ihrem lokalen Rechner. Net: Passanzahl ist in diesem Modus zusätzlich vorhanden, falls es sich wieder um die Berechnung einer Animation über ein Netzwerk handelt. Ob diese feste Passanzahl tatsächlich ausreicht, um die gewünschte Qualitätsstufe zu erreichen, kann nur durch Testberechnungen ermittelt werden. Projekte ohne Schärfentiefe, ohne weiche Schatten oder Flächenschatten und ohne Bewegungsunschärfe benötigen sicherlich nur wenige Passes, um bereits hochwertig auszusehen. Schließlich kann auch eine Zeitbegrenzung (Minuten) angegeben werden, nach der die Berechnung automatisch abgebrochen wird. In jedem Fall wird zumindest ein vollständiger Pass berechnet und auch selbst beim Erreichen dieser Zeitgrenze der aktuelle Pass noch fertiggestellt.

Zusätzliche Samples

Wir wissen bereits, dass der Sampler für die Qualität von Schärfentiefe, Bewegungsunschärfe und Antialiasing verantwortlich ist. Es gibt jedoch noch weitere Bildeigenschaften, wie z. B. die Matteffekte der Materialien, die ebenfalls berücksichtigt werden müssen. Wenden wir uns daher nun diesen separaten Parametern zu. Wie Sie bei einem Blick in die Spiegelung- oder Transparenz-Kanäle Ihrer Materialien feststellen werden, sind dort die Sample- und Genauigkeit-Parameter ausgegraut, sobald der physikalische Renderer aktiv ist. Sie legen dort also nur noch die Intensität des Matteffekts fest. Die Qualität wird fortan ausschließlich über Matteffekt – Shadingunterteilung vorgegeben (siehe Abbildung 7.101).

CINEMA-4D - Anpassen der Samples für Matteffekte. Links noch verrauscht, rechts optimiert

Abbildung 7.101: Anpassen der Samples für Matteffekte. Links noch verrauscht, rechts optimiert

Sehr praktisch, nun nur noch mit einem Wert arbeiten zu müssen. Allerdings macht es Ihnen auch die Möglichkeit zunichte, mit unterschiedlichen Qualitätsstufen in der Szene arbeiten zu können.

Nach dem gleichen Prinzip funktionieren auch die Ambient Occlusion- und die Schatten-berechnungen. Egal, ob Sie mit dem Ambient Occlusion Post-Effekt oder individuellen Ambient Occlusion-Shadern arbeiten, deren Genauigkeit- und Sample-Einstellungen bleiben ausgegraut. Mit Ambient Occlusion Unterteilung (Max) geben Sie die globale Obergrenze für deren Qualität vor. Bei Schattenwürfen wiederholt sich dieses Schema, wobei hier vor allem Flächenschatten davon betroffen sind. Deren Sample-Einstellungen in den Lichtquellen-Objekten werden folglich ausgegraut dargestellt. Aber auch weiche Schatten werden der zentralisierten Sample-Unterteilung unterzogen. Dies liegt daran, dass weiche Schatten durch den physikalischen Renderer über Umwege berechnet werden müssen. Es handelt sich dabei schließlich um Bitmaps und nicht um einen direkt durch Strahlverfolgung berechneten Effekt. Weiche Schatten können daher auch beim Umschalten zwischen dem Standard-Renderer und dem physikalischen Renderer im Randbereich etwas anders aussehen. Dies wird jedoch nur beim direkten Vergleich der beiden Rendermethoden auffallen. Über Schattenunterteilung (Max) geben Sie also die Abtastgenauigkeit von Schatten vor.

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass Sie wohl zuerst den Sampler samt der Sample-Qualität wählen sollten und dann nach einer Testberechnung die übrigen Sample-Unterteilungen für Matteffekte, Schatten und Ambient Occlusion nach Bedarf anpassen. Abschließend zu diesem Thema sehen Sie in den Abbildungen 7.102 und 7.103 nochmals die Wirkung zu kleiner Unterteilungen besonders auf die Qualität von Schattenwürfen. Es entsteht ein mehr oder minder sichtbares Rauschen. Für schnelle Testberechnungen ist die gezielte Absenkung dieser Parameter auf den Wert 0 jedoch auch eine gute Möglichkeit, um einen Überblick über die Szene zu erhalten.

CINEMA-4D - Anpassen der Samples für Schattenwürfe und Ambient Occlusion. Die zu niedrigen Einstellungen (links) führen zu sichtbarem Rauschen in den Schatten.

Abbildung 7.102: Anpassen der Samples für Schattenwürfe und Ambient Occlusion. Die zu niedrigen Einstellungen (links) führen zu sichtbarem Rauschen in den Schatten.

CINEMA-4D - Anpassen der Qualität von Flächenschatten

Abbildung 7.103: Anpassen der Qualität von Flächenschatten

Der HDR: Schwellwert wird erst dann aktiv, wenn Sie ein Bild mit 32 Bit Farbtiefe speichern möchten (siehe Speichern-Dialogseite der Rendervoreinstellungen). Dies ist nur bei einigen Speicherformaten, wie z. B. Radiance (HDR), TIFF, BodyPaint 3D, DPX, OpenEXR oder Photoshop möglich. Je kleiner der Schwellwert ist, desto stärker werden die Helligkeiten geladener HDR-Bilder beschnitten.

So können ggf. Überbelichtungen oder Überstrahlungen von extremen HDR-Motiven gemildert werden. In der Regel sollten Sie jedoch keine zu kleinen Werte verwenden, da ansonsten der Vorteil von HDR-Bildern, eben der hohe Dynamic- und Helligkeitsumfang verloren geht. MAXON selbst empfiehlt daher Einstellungen zwischen 8 und mindestens 2 zu verwenden.

Die Option für die Gleiche Noiseverteilung sollte Ihnen ansonsten bereits aus den Lichtquellen-Einstellungen für Flächenschatten bekannt vorkommen. Dadurch kann die zufällige Verteilung von Samples beim Bildwechsel unterbunden werden. Hier betrifft es zugleich auch die Schärfentiefe-, Schatten- und Indirekte Beleuchtung-Berechnung. Werden also bei einer Animation mehrere Bilder nacheinander berechnet, bei denen sich keine Objekte bewegen, bleibt das Bild optisch identisch.

Indirekte Beleuchtung

Der physikalische Renderer beherrscht auch ohne die Nutzung des Global Illumination Post-Effekts die Simulation diffuser Beleuchtung. Es kommt dabei ein Verfahren vergleichbar der QMC-Methode zum Einsatz. Die gute Seite daran ist, dass wir es nur mit wenigen Parametern zu tun haben und wir gleichzeitig eine präzise Berechnung erwarten können. Zudem erleichtert dies die gleichzeitige Nutzung mit Schärfentiefe und Bewegungsunschärfe. Der Global Illumination-Effet verliert dadurch jedoch nicht an Bedeutung, denn über dessen Einstellmöglichkeiten lässt sich ein Rendering besser optimieren. Daher kann der physikalische Renderer auch mit diesem bereits bekannten Post-Effekt kombiniert werden. Sie müssen sich nur im Vorfeld für eine der beiden Methoden der diffusen Lichtberechnung entscheiden, denn solange der Global Illumination Post-Effekt aktiv ist, kann die Indirekte Beleuchtung des physikalischen Renderers nicht aktiviert werden.
Ich denke, über die Bedeutung der Strahltiefe brauchen wir nicht lange zu reden. Diese Einstellung kommt auch bei der globalen Illumination vor und bestimmt, wie oft das Licht an Oberflächen reflektiert werden soll. Höhere Werte streuen das Licht also stärker und erhöhen die Chance, dass wirklich alle Bereiche der Szene von Lichtstrahlen erreicht werden. Zugleich steigt also auch die Helligkeit des Renderings an, da Oberflächen öfter von reflektierten Lichtstrahlen getroffen werden. Der Bildkontrast reduziert sich entsprechend.

Die Sample-Unterteilung lässt sich ebenfalls in vergleichbarer Form bei der QMC-Rendermethode wiederfinden und gibt die Anzahl der verwendeten Rechenstrahlen an, die zum Einsammeln der Lichtinformationen eines Pixels losgeschickt werden. Je mehr Strahlen verwendet werden, desto stärker reduziert sich das Bildrauschen. Die Berechnungszeit steigt jedoch im gleichen Maß an. Denken Sie bei Benutzung der indirekten Beleuchtung auch daran, die Illumination-Einstellungen der leuchtenden Materialien zu überprüfen. Dort sollte bei Benutzung des physikalischen Renderers die Option für GI Flächenlicht angeschaltet sein.

Damit sind nun alle verfügbaren Effekte und Rendermethoden besprochen. Lassen Sie uns daher das Auslösen des finalen Renderings, die individuelle Steuerung der Qualität und die verschiedenen Ausgabeoptionen durchgehen.

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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