Reales Licht oder mit Licht gestalten ?

Es ist wichtig zu wissen, welche Wirkung soll meine Szenerie haben. Soll sie möglichst realistisch sein, oder soll sie inszeniert sein um eine Stimmung auszudrücken? Mit künstlichem Licht kann man Stimmungen erzeugen, eine Szene romantisch, dramatisch, warm, kühl oder sonst wie wirken lassen.

Wer sich aufmerksam Werbefotografien, Spielfilme, Musikvideos oder auch Theateraufführungen ansieht, wird erkennen wie wichtig die gestalterische Kraft des Lichtes für die Wirkung der Szene ist. Auch von Beleuchtungen in Schaufenstern, Geschäften, in guten Lokalen, bei Bühnenshows usw. können wir viel über gute Lichtgestaltung lernen. Lichtgestaltung bedeutet nicht nur Helligkeit in eine Szene bringen, sondern mit Licht erzeugen wir Emotionen und Stimmungen. Der richtige Umgang mit dem Licht ist ein wichtiger Bestandteil der künstlerischen Ausdrucksform.

Sehr vereinfacht lassen sich bei der Lichtgestaltung zwei unterschiedliche Stile unterscheiden, natürliches Licht und dramatische Lichtgestaltung.

Von natürlichem Licht sprechen wir, wenn die Lichtsituation annähernd dem entspricht, was wir auch in der Realität sehen.

Die dramatische Lichtgestaltung verfolgt im Gegensatz dazu dem Ziel der Inszenierung, des künstlerischen Ausdrucks.

Die gute Arbeit mit Licht ist oft sehr aufwendig. Die gute Nachricht: In Blender kostet uns im Gegensatz zum richtigen Leben die aufwendige Beleuchtung außer etwas Rechenzeit nichts. Die schlechte Nachricht: Es kann oft sehr lange dauern und Blender kann nicht die Realität der Lichteffekte hundertprozentig nachbilden.

Umso wichtiger ist es zu wissen, was wir wollen, und wie wir am einfachsten zum Ziel kommen.

Zum Beispiel müssen Lichtpunkte einer Reflexion nicht immer aufwendig berechnet werden, sondern können auch aufgesetzt werden. Es gibt viele Tricks, um Aufwand zu sparen und dennoch gute Ergebnisse zu erzielen. Je perfekter wir Blender beherrschen, desto gezielter werden wir diese einsetzten und mit Licht und seinen Effekten umgehen können.

Es werde Licht

Am Anfang schuf Gott Himmel und Erde, die Erde aber war wüst und wirr, Finsternis lag über der Urflut und Gottes Geist schwebte über dem Wasser.Gott sprach: Es werde Licht. Und es wurde Licht.

So ähnlich haben viele von uns das im Religionsunterricht gelernt. Nun, wir sind keine Götter. Aber in Blender erschaffen wir uns eine eigene kleine Welt. Wir erschaffen Gegenstände, aber ohne Licht, können wir sie nicht sehen.

Gerade Anfängern passiert es immer wieder, dass Sie versehentlich die Lampe (Abb.5 D) in der Startszene (Abb.5 C) löschen, auf einen anderen Layer schieben oder aus der falschen Richtung auf unseren Objekt scheinen lassen, dass Ergebnis ist dann ein völlig schwarzes Bild oder oder ein unterbelichteter fast schwarzer Gegenstand (Abb.5 E). Wie in der realen Welt, sehen wir in Blender ohne Licht nichts.

Wir haben drei Möglichkeiten um Licht in unsere Szene zu bringen. Wir können Lampen einfügen, eine ist in der Standardszene nach dem Blenderstart schon vorhanden. Wir können Objekte selbst leuchten lassen (Abb.5 F) und wir können eine Art Weltbeleuchtung einschalten (Abb.5 G).

Die Bedeutung der richtigen Beleuchtung wird oft unterschätzt. Ein noch so kunstvoll ausgestaltetes Modell mit hübschen Material und aufwendiger Textur, in einer schönen passenden Szenerie wird nicht überzeugend wirken, wenn die Beleuchtung nicht stimmt. Jeder Fotograf weiß, dass ohne die richtige gute Beleuchtung ein überzeugendes Foto nicht gelingen kann, darum sind Fotostudios oft auch vollgestopft mit Lichttechnik. Auch in Blender kommen wir nicht drumherum, wir müssen uns mit dem Thema Licht ausgiebig beschäftigen, wenn wir gute Ergebnisse erzielen wollen.

Hinweis! Die Abbildung 5 findest Du in meinem Blogbeitrag vom Dienstag, 21.Dezember 2010.

Einem Objekt eine Farbe zuweisen

Die realen Vorgänge der Lichtabsorption sind sehr komplex. Darum berechnen die Diffuse-Shader in Blender diese nicht korrekt, sondern simulieren sie nur. Jeder Diffuse-Shader hat den Parameter „Diffuse Color“, womit wir die Farbe des Objektes festlegen.

Wenn wir Objekte in Blender erzeugen, werden diese erst einmal in einem grauen Standardmaterial dargestellt. Bringen wir also etwas Farbe ins Spiel und sehen wir uns an, wie wir einem Objekt unsere Wunschfarbe geben.

Eine Farbe festlegen, ist eine Aufgabenstellung, die uns immer wieder begegnet. Es ist darum sinnvoll, dafür wieder ein Arbeitsblatt zur Verfügung zu erstellen. Es ist das Arbeitsblatt Nr.8.

Auf die beschriebene Art können wir nun allen Objekten eine „Diffuse Color“, also seine eigentliche Farbe zuweisen.

Wir hatten ja bei einer Modellierübung eine kleine Spielzuglokomotive gebaut (Abb.4H). Sie war aus einfachen Objekten zusammengesetzt. Sie ist nun auch ein willkommenes Übungsobjekt um mit der Farbauswahl zu experimentieren. Abbildung 5 A und B zeigen mein Ergebnis. Es ist noch sehr verbesserungswürdig. Sicherlich werden wir diese Lokomotive noch für weitere Experimente und Lernschritte nutzen.

Hinweis! Die Abbildung 4 findest Du in meinem Beitrag vom Sonntag, 5.Dezember 2010

Wie sehen wir Farben?

Trifft Licht auf einen Gegenstand, werden je nach Material bestimmte Frequenzen des Lichtes absorbiert. Der Begriff Absorption (lat.: absorptio = Aufsaugung) bezeichnet im Allgemeinen das Aufsaugen, das In-sich-Aufnehmen von etwas.

Dies bedeutet, bestimmte Lichtfrequenzen werden vom angestrahlten Gegenstand „verschluckt“. Die Frequenzen, die nicht absorbiert werden, werden vom Gegenstand reflektiert und bestimmen die Farbe des Objektes. Trifft weißes Licht auf einen Gegenstand der keine Lichtfrequenzen absorbiert, dann werden alle Lichtstrahlen reflektiert, es gelangt so die Gesamtheit des Spektrums an unser Auge und wir sehen einen weißen Gegenstand. Bei der Absorption sämtlicher Lichtstrahlen gelangen keinerlei Strahlen an unser Auge, damit erscheint uns der Gegenstand schwarz.

Die Specular-Shader

Bei den Glanzlicht-Shadern (Specular-Shader) bietet uns Blender die Auswahl Wardlso, Toon, Blinn, Phong und CookTorr.

Der CookTorr-Shader benutzt neben den zwei Standardparametern Farbe und Intensität noch einen dritten. Mit dem Parameter „Hardness“ Härte) lässt sich der Durchmesser der Glanzlicher einstellen. Je niedriger der Wert dieser Einstellung ist, um so breiter sind die Lichter.

Der Phong-Shader unterscheidet sich in den Parametern nicht vom CookTorr-Shader. Jedoch berechnet er die Glanzlichtern mathematisch anders.

Der Blinn-Shader arbeitet sehr gut zu dem Diffuse-Shader Oren-Nayar zusammen. Er wirkt realistischer weil er noch einen vierten Parameter nutzt. Dies ist der „index of refraction“ (IOR zu deutsch: Brechungsindex). Dieser Wert wird jedoch nicht für die Strahlenbrechung benutzt, jedoch zur Berechnung der Intensität und Ausdehnung von Glanzlichtern mittels eines speziellen mathematischen Verfahrens.

Auch bei den Specular-Shadern gibt es wie bei den Diffuse-Shadern den Toon-Shader. Er soll scharfe, gleichmäßige Glanzlichter, wie im Zeichentrick üblich, erzeugen . Der Parameter für die Härte fehlt, dafür hat er aber einen für Size (Größe) und einen für Smooth (Feinheit). So lassen sich die Ausdehnung und die Der Wardlso- Shader (Ward isotropic gaussian specular shader) eignet sich besonders gut für Plastikoberflächen.

Auch bei den Specular-Shadern gilt wieder, man braucht viel Übung im Umgang damit. Auch hier ist wieder zu beachten, Diffuse-Shader spielen mit dem Specular-Shader zusammen.

Die Diffuse-Shader

Bei den Diffuse-Shadern haben wir in Blender die Auswahlmöglichkeiten Fresnel, Minnaert, Toon, Oren-Nayar und Lambert (Abb.4 Q). Somit besitzt Blender fünf verschiedene Methoden zur Berechnung der diffusen Reflexion, die die entsprechend Eigenschaften der unterschiedliche Oberflächen widerspiegeln.

Doch wie unterscheiden sich diese Shader?

Der Lambert-Shader ist voreingestellt. Er besitzt nur die Standardparameter Farbe und Intensität.

Der Oren-Nayar-Shader benutzt noch einen dritten Wert zur Berechnung, der die Rauhigkeiten einer Fläche festlegt (Rough). Dadurch nähert sich die Diffusion etwas mehr der Realität an.

Der Toon-Shader hat nicht zum Ziel, die Realität nachzubilden. Er soll ein Material erstellen, das eine Wirkung hat wie im Zeichentrickfilm.

Der Minnaert Shader hat einen Parameter Darkness. Der richtige Umgang mit diesem Wert kann dem Material bei höheren Werten ein samtiges Aussehen geben, bei niedrigen Werten ein metallisches.

Der Fresnel-Shader hellt Flächen, die vom Licht streifend getroffen werden besonders auf.

Die Arbeit mit den Shadern braucht Experimentiergeist, Geduld und Erfahrung. Es ist auch zu beachten, Diffuse-Shader spielen mit dem Specular-Shader zusammen.

Hinweis! Die Abbildung 4 findest Du in meinem Beitrag vom Sonntag, 5.Dezember 2010

Shader

Blender muss diese Art der Lichtreflexion simulieren. Für die Ermittlung der Farbe, Diffusion und Glanzpunkte eines Objektes sind dir „Shader“ zuständig ist.

Wir finden die Einstellung für diese Shader im Properties-Fenster (Abb.4 J) erkennbar an dem entsprechenden Fenstersymbol (Abb.4 K). Wir müssen dort das Materialsymbol (Abb.4 L) anklicken. Wenn dem gewählten Objekt noch kein Material zugeordnet ist, sehen wir ein leeres Materialfenster (Abb.4 M). Wie wir ein Material anlegen, habe ich im Arbeitsblatt Nummer 7 (Beitrag vom Sonntag, 12.Dezember 2010) beschrieben. Ist ein Material vorhanden sehen wir  im Fenster eine Materialvorschau und es werden die Bereiche mit den Einstellmöglichkeiten für das Material angezeigt (Abb.4 N).

Wir sehen, es wird zwischen einem Shader-Bereich für die Diffuse Reflexion (Abb.4 O) und einem Shader-Bereich für die gerichtete Reflexion (Specular Shader) (Abb.4 P) unterschieden.

Dabei werden für die diffuse Reflexion (Abb.4 Q) und für die gerichtete Reflexion (Abb.4 R) von Blender unterschiedliche Shader, d.h. Berechnungsmöglichkeiten angeboten. Je nachdem, für welchen Shader man sich entscheidet bekommt man unterschiedliche Parameter zu Einstellung angeboten.

Beim Shader für diffuse Reflexion ist der „Lambert Shader“ mit seinen Parameter voreingestellt (Abb.4 O). Wird stattdessen beispielsweise der „Oren-Nayar“ Shader oder der „Toon Shader“ ausgewählt, sehen wir, dass sich die Einstellmöglichkeiten entsprechend ändern (Abb.4 S und T).

Hinweis! Die Abbildung 4 findest Du in meinem Beitrag vom Sonntag, 5.Dezember 2010.

Diffuse Reflexion und Glanzlichter

 

 

 

 

Wenn eine Oberfläche von einem Lichtstrahl getroffen wird, können darauf zwei verschiedene Arten von Reflexionen entstehen, diffuse Reflexion und gerichtete Reflexion (Glanzlichter).
Diffuse Reflexion haben wir bei stumpfen Oberflächen, die das Licht ungeordnet in alle Richtungen streuen. Bei glatten, glänzenden Oberflächen wird das Licht geordneter zurückgeworfen, es entstehen Lichtpunkte. Abbildung 4 I zeigt, was gemeint ist. Die linke Kugel hat eine diffusere Reflexion als die rechte mit dem Glanzlicht.

 

Hinweis! Die Abbildung 4 findest Du in meinem Beitrag vom Sonntag, den 5.Dezember 2010

Neues Material anlegen

Im Arbeitsblatt 3 habe ich gezeigt, wie man ein bereits vorhandenes Material einem Objekt zuweist. Nun möchte ich aber einen einfachen Weg zeigen, wie man ein Material neu anlegt. Dazu habe ich ein weiteres Arbeitsblatt erstellt. Es ist das Arbeitsblatt 7.

Was versteht man in Blender unter einem Material?

Wie eine Oberfläche aussieht wird nur zum Teil von der Art wie die Form und Struktur des Objektes modelliert wurde bestimmt.

Auch Beleuchtung und hinzugefügte Effekte können das Aussehen des Objektes stark verändern.

Es besteht auch die Möglichkeit Grafiken auf das Objekt zu projizieren und Filter anzuwenden um die äußere Erscheinung zu verändern. Man spricht dann von Texturen.

Und natürlich bestimmt das Material des Objektes sein Erscheinungsbild.

Wenn wir in Blender von Material sprechen, dann meinen wir die Festlegung darauf, welche Farbe das Objekt hat, wie groß die Transparenz, also die Durchsichtigkeit, ist, wie viel Licht es reflektiert und wie diese Lichtreflexionen berechnet werden.

Eine Textur kann einem Material zugewiesen werden und beeinflusst so seine Wirkung, sie ist aber selbst kein Material. Auch wenn wir, wenn wir mit komplexeren Materialien arbeiten, natürlich das Material mit den zugeordneten Texturen usw. meinen, wenn wir von dem Material sprechen.

Wenn wir uns aber jetzt hier mit Material beschäftigen, dann geht es um Farbe, Transparenz und Reflexion.

Modellierübung: eine einfache Spielzeuglokomotive

Wir sollten nun in der Lage sein, eine kleine Spielzeuglokomotive, wie ich sie in Abbildung 4A skizziert habe , zu erstellen. Dazu brauchen wir nur Würfel und Säulen einfügen, diese zu positionieren und entsprechend zu skalieren.
Wer nun das erste Mal mit Blender arbeitet, der wird bemerken, es ist sehr schwierig Dinge in der 3D-Ansicht zu positionieren. Eine genaue Platzierung der Objekte ist eigentlich nur möglich, wenn man mit mehreren Ansichten aus unterschiedlichen Positionen arbeitet. Auch sonst gibt uns Blender natürlich viele weitere Möglichkeiten um Positionen und Größen genau einzugeben, außerdem kann man gleiche Objekte wie beispielsweise die Räder kopieren und vieles andere mehr. Als dies habe ich hier in meinem Blog und in den entsprechenden PDF-Ausgaben des Blender-Tagebuchs bereits angesprochen und kann nachgelesen werden.
Mir geht es hier in erster Linie aber nur darum zu zeigen, dass aus einfachen Grundkörpern komplexerer Modelle aufgebaut werden können, wie eben eine solche Spielzeuglokomotive. Manchmal kann das Zusammensetzen einfacher Grundformen der leichtere Weg sein. Wenn wir also ein Objekt erstellen, macht es Sinn auch zu überlegen, aus welchen Grundformen es aufgebaut ist.

Ich beginne mit dem Standardwürfel, der nach dem Blenderstart bereits in meiner Szene liegt. Schalte das Transformwidget auf skalieren (Abb.4 B). Mit den entsprechenden Anfassern verringere ich die Höhe und siehe das Objekt in die Länge, so entsteht die Grundplatte. Nun füge ich einen weiteren Würfel ein und schalte das Transform-Widget zum Verschieben um (Abb.4 C). Das ist der Unterteil des Führerhauses. Ich bringe es in Position (Abb.4 D). Entsprechend forme und positioniere ich die Säulen für das Dach (Abb.4 E) und das Führerhausdach selbst (Abb.4 F). Den Kessel bilde ich aus einer Säule die ich entsprechend drehe, positioniere und auf die passende Größe bringe. Man kann nun natürlich auch noch andere Teile in den Proportionen anpassen, wie ich es mit der Grundplatte gemacht habe. Die Lok ist nun länger (Abb.4 G). Kamine und Räder folgen entsprechend (Abb.4 H).

An dieser Spielzuglokomotive gibt es noch viel zu verbessern. Man kann da einiges schöner machen und Blender bietet uns vielfältige Möglichkeiten dazu. Ich werde darum sicherlich noch zukünftig auf dieses Lokomotivmodell zurückkommen und Veränderungen daran vornehmen und so weitere Möglichkeiten von Blender zeigen.