D2C-004 Harte Schale, weicher Kern

 

Was sind Shader und virtuelle Materialien.

Heutige Materialien sind Kombinationen aus verschiedenen sog. Shadern in Verbindung mit versch. Texturen (dazu mehr in der nächsten Folge).

Shader (von Schattierung) ist eigentlich ein Hard- oder Software-Modul auf einer Grafikkarte.

Shading kommt zu/an 2 Zeitpunkten/Orten zum Einsatz

  • Viewport-Shading (Programmoberfläche/Arbeitsfenster)
  • Rendering (fertiges Bild)

Interpolative Shading-Techniken

  • Flat Shading (auch constant shading, faceted shading[3] oder konstante Schattierung) führt keine Interpolation durch, sondern greift auf die Farbe eines Vertex des gerade zu zeichnenden Polygons zurück. Diese Farbe wird für alle Punkte des Polygons verwendet.
  • Beim Gouraud Shading (auch intensity interpolation shading oder Color Interpolation Shading) wird die Beleuchtung auf die Vertices des Polygons angewendet, die Farbwerte der einzelnen Pixel jedoch aus den Farbwerten der Vertices interpoliert.
  • Phong Shading (auch normal-vector interpolation shading) interpoliert für jeden Pixel aus den Normalen der Vertices eine interpolierte Normale des Pixels und wendet das Beleuchtungsmodell für jeden Pixel mit einer neuen Normale an.
Vergleich: Flat Shading, Gouraud Shading, Phong Shading
Vergleich: Flat Shading, Gouraud Shading, Phong Shading

 

Zuweisbare Shader in 3D-Programmen:

Übliche Methoden:

  1. Per Parametereinstellungen im Softwaretool
  2. Nodebasiert

Surface Materials (über Parametereinstellungen):D2C-003_Diffuse

  • Diffuse (matte, glatte Oberflächen)
  • Specular (Glänzende/Reflektierende Oberflächen)
  • Reflektion (Spiegelnde Oberflächen)
  • Glas (Lichtbrechende Körper)
  • Transparenz
  • Transluszens (linear zunehmende Dichte)
  • Subsurface Scattering (menschliche Hautschichten)D2C-003_Glossy
  • Emission (selbstleuchtende Körper)
  • Anisotropisch (für gebürstetes Metall)
  • Velvet (Seideneffekt)
  • Hair (Glanzeffekt)
  • Toon (Non Photorealistisches Rendern – NPR)
  • Ambient Occlusion (Umgebungsabdeckung)
  • Volume Material (Atmosphärische Körper)D2C-003_Glas

Bei Nodebasiertem System werden die einzelnen Parameter als separate Shader behandelt.

Es gibt keine echten Materialien, die nur mit einem Shader zu 100% simuliert werden können.
Shader können beliebig miteinander kombiniert werden.
Die Art wie sie miteinander verheiratet werden steuert man über verschiedene Faktoren.

Neuer Trend: Physically Based Rendering (PBR)

Theoretische Herangehensweise an physikalisch basierte Materialien.
Praktische Beispiele für physikalisch basierte Materialien.

Quixel – Physikalisch akkurate Materialien zum Erwerb

Reale Materialien lassen sich über einen Spektralphotometer messen, um ihren Reflexionsgrad zu ermitteln. Für die Ermittlung des Brechungsindexes benötigt man einen Refraktometer.

In jedem Programm sogar jeder Render-Engine eigene Einstellungsmöglickeiten und auch unterschiedliche Vorgehensweisen bei deren Interpretation beim Rendervorgang.

Universal-Standards:

Die Open Shading Language (OSL) von Sony Pictures Imageworks
Dank der hochmotivierten Programmierer der Blender Community kann damit bereits in Blender experimentiert werden.

http://www.openshading.com

Weitere Beispiele zu Materialien:

Reynante Martinez – Material Studies

 

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