Tutorial: Materialien - Teil 1

Zusammen mit der Oberflächenstruktur (=Textur) ergeben Materialien eine realistische Szene bei Blender. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, um Effekte und Materialien zu erstellen.

1. Die Oberfläche

Wenn man sich im Shading-Kontext befindet, so gibt es eine große Anzahl von Parametern bei den Material Buttons, die im Folgenden – so weit wie möglich – erläutert werden.

Farben:

Farben können in Blender über 2 Systeme eingestellt werden. Zum einen über das sogenannte RGB-System der Grundfarben (Rot, Grün und Blau) oder über das HSV-System, d.h. Hue, Saturation und Value (Farbton, Sättigung und Leuchtkraft). Im Material-Panel der Material-Buttons kann entsprechend umgeschaltet werden.

Die Werte können dabei in einem Bereich von 0.0-1.0 verstellbar. Einige Beispiele:

Es ist ganz gut, wenn man einfach mit den Farbreglern experimentiert, um ein Gefühl für Farbmischungen zu bekommen.

Ein Feld mit allen Farbmischungen öffnet sich, wenn man auf den Button Color klickt. Die Farben können ausgewählt werden, wenn mit der linken Maustaste auf ein Farbfeld geklickt wird – mit dem Knopf Sample kann eine Farbe ausgewählt werden.

Auch gibt es die Möglichkeit, Hexadezimalfarbcodes auszuwählen, wie sie auch in HTML-Seiten verwendet werden. Diese können über den Knopf Hex: angewählt werden.

Über den Knopf Spe können Glanzpunkte über die Farbregler eingestellt werden. Bei Materialien, die metallisch glänzen sollen, lohnt es sich, die Farbe des Glanzpunkts etwas von der Materialfarbe abweichend einzustellen.

Mit dem Knopf Mir ergibt sich die Farbe durch reflektiertes Licht  (=Spiegelfarbe).

Diffuse Lichtreflexion:

Wichtig ist auch immer, wie die Oberfläche eines Materials vorhandenes Licht reflektiert. In der Computergrafik wird dieses Zusammenspiel von Oberfläche, Material und Licht RefShader genannt.

In den Material-Buttons findet sich das Shader-Panel, welches folgende 2 Regler umfasst: das Ref sowie die zusammengehörigen Regler Spec und Hard.

Ref bestimmt, wieviel Licht von der Oberfläche reflektiert wird; Spec bestimmt die Intensität des Glanzpunktes.

Folgende 6 Typen von Diffuse-Shadern gibt es in Blender:

Lambert: alleiniger Parameter ist Ref

Oren-Nayar: dieser Shader bietet neben dem Ref-Parameter noch einen Rough- Parameter, der für eine weiche Lichtverteilung sorgt.

Toon: ist ein Shader für ein zeichentrickähnliches Material. Hat zwei weitere Shader, die zum einen die Größe der beleuchteten Bereiche (Size) und die Schärfe der Schattengrenzen (Smooth) definieren

Minnaert: entspricht dem Lambert-Parameter – hat aber noch den weiteren Parameter Dark. Flächen erhalten ein samtiges Aussehen, wenn die Dark-Werte größer 1.0 sind. Dann dunkeln sie Flächen in der direkten Aufsicht ab. Sind die Dark-Werte kleiner als 1.0 so hellen sie Flächen in der direkten Aufsicht auf – das Material erscheint dann eher metallisch.

Fresnel: Wenn Flächen vom Licht in einem flachen Winkel getroffen werden, dann werden sie durch den Fresnel-Shader besonders aufgehellt. Der Effekt wird durch den Parameter Fresnel gesteuert, die Stärke des Effekts durch Fac.

Tangent-Option: gilt für alle Shader. Ist besonders geeignet, wenn gebürstetes Material oder die Unterseite einer CD o.ä. dargestellt werden soll. Für diese Option müssen UV- Koordinatien für das Mesh exisitieren.

Glanzlichter auf berechneteten Objekten sind eigentlich nur Annäherungen für Spiegelungen von hellen Lichtquellen auf Objekten. Diese Spiegelungen haben fast keine gegenständliche Form annehmen, lassen sich sich täuschend echt durch verschiedene Shader nachahmen – ohne eine echte Spiegelung berechnen zu müssen. Diese Shader werden Specularity-Shader genannt. .

Hauptparameter sind immer Werte, welche die Intensität und Größe der Glanzpunkte einstellen.

Diese 5 Glanzlichter-Shader gibt es bei Blender:

CookTorr: einziger Glanzlicht-Shader bis zur Version 2.27. mit 2 Parametern: Spec stellt die Intensität des Glanzpunkts ein; Hard die Schärfe bzw. Größe

Phong: mit den gleichen Parametern gesteuert wie CockTorr – anderer Algorithmus

Blinn: passt gut zum Diffuse-Shader Oren-Nayar. Es können sehr realtitätsnahe Glanzlichter durch den zusätzlichen Parameter Ref erzeugt werden.

Toon: Passend zum Toon-Diffuse-Shader. Durch Verwendung dieses Shaders entstehen glatte, scharf abgetrennte Glanzlichter.

WardIso: (=Ward Isotropic Gaussian Specular Shader) – statt dem Parameter Hard kommt rms zum Einsatz; der bei ganz kleinen Werten sehr kleine und scharf abgegrenzte Glanzlichter erzeugen kann.

Der Regler Emit gibt an, wie stark das Material selber leuchten soll. Dabei leuchtet allerdings nur das Material selbst – es wird dabei kein Licht auf andere Objekte geworfen, wie es z.B. eine Lampe würde.

Um die beschriebenen Materialien auszuprobieren, gibt es die Möglichkeit, die

Szene Material/Material100.blend zu laden. In der geladenen Szene kann Material für den Affenkopf erzeugt werden – dabei einfach den Affenkopf (der Affe heißt Suzanne) anwählen und in den Material-Buttons F5 mit dem Knopf Add New im Links and Pipeline-Panel ein neues Material erzeugen.

Die Funktionen können an dem Affenkopf ausprobiert und gerendert werden. Dabei ist es am Anfang hilfreich, die Werte extrem auszureizen, später fällt es dann leichter um Unterschiede zu erkennen.

Ein hilfreiches Werkzeug für den Vergleich von Vorher-Nachher-Bildern ist die Umschaltung von fertig berechneten Bildern im Renderfenster mit J.

2. Strukturen: Textur

Normalerweise gibt es fast keine Oberflächen, die so glatt und einfarbig sind, dass sie mit den Parametern aus dem vorherigen Abschnitt zufriedenstellend nachgebildet werden können.

Aus diesem Grund werden in der 3D-Grafik Texturen verwendet, die komplexe Farbgebungen der Oberflächen und Materialstrukturen simulieren.

Es gibt in Blender drei Arten von Texturen, die auch in Kombination zueinander vorkommen können:

Intensity Texture: Gibt einen Wert zurück, der die Intensität eines Oberflächenparameters bestimmt (wie z.B. Glanz, Transparenz, Reflexionseigenschaften etc.)

RGB Texture: Gibt einen Farbwert zurück.

Bump Texture: Gibt Werte zurück, die dazu benutzt werden können, eine Struktur der Oberfläche zu simulieren, ohne diese Struktur modellieren zu müssen.

2.1 Wie kann man ein Material mit einer Textur versehen?

Der Affenkopf aus der Szene Material/Material100.blend soll hier mit einer Textur versehen werden. Wenn die Szene geladen ist, soll das Objekt mit einem Material versehen werden, dem mit den Parametern (siehe Abschnitt Farben) eine Farbe gegeben wird.

• Objekt selektieren, dann den Icon für die Texture Buttons wählen oder über die Taste F6

• Im Texture-Panel wird durch Add New eine neue Textur erzeugt.

• Texturtyp Marble wählen, mit dem Menu-Button Texture Type.

• Am besten hier die Textur mit einem sinnvollen Namen versehen oder durch einen Klick auf das Auto-Icon im Header der Texture Buttons von Blender abnehmen lassen. (je komplexer eine Arbeit ist, desto wichtiger ist es Dinge/Schritte zu benennen).

• Ein Testrendering zeigt nun eine lila marmorierte Suzanne (Affenkopf). Die Grundfarbe ist so, wie sie vorher eingestellt wurde.

• Im Material-Button F5 befindet sich rechts im Fenster die Möglichkeit , die Farbe im Map To – Panel der Marble Textur einzustellen.

 Literatur: