Cycles Render Passes
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Renderpasses in Blender Cycles
1. Monte-Carlo-Implementierung in Cycles
Cycles verwendet Path Tracing, um die Renderinggleichung durch zufällig abgetastete Lichtwege näherungsweise auszuwerten.
FĂĽr einen Bildpunkt wird der Lichtbeitrag vieler Pfade aufsummiert und gemittelt:
$ L \approx \frac{1}{N} \sum_{k=1}^{N} L_k $
Die Gewichtung berĂĽcksichtigt unter anderem die BSDF und die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Richtung gesampelt wurde. Mehr Samples reduzieren im Allgemeinen das Bildrauschen.
Die Berechnung der Lichtbeiträge und ihre Zuordnung zu Renderpasses sind unterschiedliche Schritte. Die konkreten Dateinamen können sich zwischen Versionen ändern.
2. Renderpasses: Direct und Indirect
Renderpasses zerlegen die Beleuchtung in einzelne Beiträge. In Blender werden sie über die View-Layer-Einstellungen unter Passes aktiviert.
| Pass | Bedeutung |
|---|---|
| Diffuse Direct | Direkte Beleuchtung ĂĽber diffuse Materialkomponenten |
| Diffuse Indirect | Indirekte Beleuchtung ĂĽber diffuse Materialkomponenten |
| Glossy Direct | Direkte Beleuchtung über glänzende bzw. spiegelnde Komponenten |
| Glossy Indirect | Indirekte Beleuchtung über glänzende bzw. spiegelnde Komponenten |
Direct: Das Licht trifft ohne vorherige Reflexion an einer anderen Oberfläche auf die betrachtete Oberfläche.
Indirect: Das Licht hat zuvor mindestens eine weitere Oberfläche reflektiert oder durchlaufen.
3. Roughness und Metallic
Roughness beeinflusst die Verteilung der reflektierenden Mikrofazetten:
- Niedrige Roughness: scharfe, konzentrierte Reflexionen.
- Hohe Roughness: breite, unscharfe Reflexionen.
Metallic steuert im Principled BSDF den Ăśbergang zwischen dielektrischem Material und Metall:
- Metallic = 0: dielektrisches Material, beispielsweise Kunststoff; diffuser Anteil möglich.
- Metallic = 1: metallisches Reflexionsmodell; der diffuse Basisanteil entfällt im üblichen Principled-Metallmodell.
4. BRDFs vergleichen
Die BRDF beschreibt, wie Licht abhängig von Einfalls- und Ausfallsrichtung reflektiert wird.
Ein einfaches diffuses Modell ist Lambert:
$ f_r = \frac{\rho}{\pi} $
Reflection = Konstante → streut in alle Himmels-Richtungen gleichmäßig. Realistischeres Modell auf Basis von Micro-Facetten ist Oren-Nayar.
Für glänzende Oberflächen wird häufig ein Mikro-Facetten Modell wie Cook-Torrance mittels GGX verwendet:
$ f_r = \frac{D F G}{4(\mathbf{n}\cdot\omega_i)(\mathbf{n}\cdot\omega_o)} $
GGX beeinflusst insbesondere die Form und Breite der Glanzreflexionen.
Das Bild zeigt den Vergleich einer nicht-metallischen Oberfläche mit einer glänzenden GGX-Oberfläche und einer rauhen metallischen Oberfläche.