Lichteinstellungen /Allgemein

Diese Abbildung zeigt links die allgemeinen Einstellungen einer Spotlichtquelle in 3dsmax, rechts die Einstellungen in dem Programm Maya.

Je nach Lichtquelle stehen unterschiedliche Attribute zur Verfügung. Die folgenden allgemeinen Attribute sind bei sehr vielen Standardlichtquellen zu finden:

Lichtintensität:
Intensity oder Multiplier - hier wird die Intensität der Lichtquelle eingestellt.

Lichtfarbe:
Ein RGB - Wert steuert die Lichtfarbe, in der Standardeinstellung ist dieser Wert weiss. Die additiven Primärfarben erzeugen durch Kombination weisses Licht.

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Licht-Objekt-Zuweisung:
Im Gegensatz zur realen Welt müssen Lichtquellen in der 3d-Grafik nicht alle Objekte beleuchten. In der Standardeinstellung beleuchtet eine Lichtquelle alle Objekte in der Szene. Wird diese Eigenschaft deaktiviert, beleuchtet die Lichtquelle nur jene Objekte, mit denen sie verknüpft ist.

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Streulicht/Glanzlicht:
Die Oberflächen von 3d-Elementen lassen sich mit spiegelnden und diffusen Schattierungen versehen. Die exakte Steuerung des Glanzlichtes und des Streulichtes erfolgt in erster Linie in der Materialeinstellung. Bei den direkten Standardlichtquellen kann zusätzlich eingestellt werden, ob eine diffuse oder spieglende Schattierung erzeugt werden soll.

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Lichtabfall:
In der Realität verliert Licht über die Entfernung, die es zurücklegt, an Intensität. In der digitalen Beleuchtung strahlen die Lichter in den Standardeinstellungen unendlich weit mit gleicher Intensität. Um realistische Lichtstimmungen zu simulieren, bieten viele Lichtquellen einen Lichtabfall an.

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Lichteffekte:
Direkte Lichtquellen wie Spotlichtquellen und Punktlichtquellen bieten atmosphärische Effekte wie Nebel, Rauch, Glow oder Blendeneffekte.

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Weichheit:
Beim Ausleuchten einer Szene kann durch die Lichtwahl bzw. durch Einstellung der jeweiligen Lichtattribute ein weiches Licht eingesetzt werden. Eine solche Lichtquelle erzeugt weiche Schattierungen und Schatten.

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Lichtform:
Bei gerichteten Lichtquellen wie Spotlichtquelle bzw. Flächenlichtquelle kann die Form, von der Licht abgestrahlt wird, eingestellt werden. Durch Fixeinstellungen oder durch Bitmap-Texturen bzw. prozedurale Texturen lassen sich sehr unterschiedliche Effekte erzielen.

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Schatten:
Alle Lichtquellen bis auf das Umgebungslicht können einen Schatten berechnen. Ein Standardrenderer kann Schattenmaps und Raytrace-Schatten berechnen.

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Spotlichtquelle

Bei einer Spotlichtquelle werden die Lichtstrahlen von einem Punkt kegelförmig in eine Richtung gestrahlt. Diese Lichtquelle eignet sich besonders, Objekte gezielt zu beleuchten. Die Begrenzungen und der Lichtabfall können eingestellt werden. Im Vergleich zu anderen Lichtquellen bietet das Spotlicht Einstellungsparameter für den Lichtabfall.

Eine Spotlichtquelle hat zusätzlich noch eine Winkelöffnung und einen Lichtabfall zum Rand hin:

1. Lichtabfall von der Lichtquelle
2. Winkelöffnung (Hotspot bzw. Cone Angle)
3. Lichtabfall zum Rand (Softness, Spread, Falloff, Penumbra Angle)
in manchen Programmen kann noch ein zusätzlicher Lichtabfall von der Mitte des Kegels bis zum Ende der Winkelöffnung eingestellt werden. (Dropoff)

Punktlichtquelle

Das Punktlicht dient dazu, Lichtquellen zu simulieren, die das Licht ausgehend von einem Punkt in alle Richtungen senden. Ein Punktlicht strahlt omnidirektional, das heißt gleichmäßig in alle Richtungen. Ein zusätzlicher Glow-Effekt zeigt die Position der Lichtquelle.

Richtungslichtquelle

Gerichtetes Licht produziert paralleles Licht und wird verwendet, um Lichtquellen nachzuempfinden, die weit von der zu beleuchtenden Szene entfernt sind, wie z. B.: Sonnenlicht. Die Schatten verlaufen parallel.

Flächenlichtquelle

Im Gegensatz zu Punkt- und Spotlichtquellen, die von einem infinitesimalen Punkt aus Licht produzieren, sendet das Flächenlicht Strahlen von einer begrenzten Fläche aus. Die Intensität dieser Lichtquelle ist abhängig von der Form und Größe der Fläche. Flächenlichtquellen berechnen in den Grundeinstellungen weiche Schatten. Bei der Berechnung von Glanzlichtern werden zusätzlich zu den Eigenschaften wie Intensität und Lichtfarbe auch Form und Größe berücksichtigt.

3d-Modelle als Lichtquellen

Einige 3d-Programme bzw. Renderer bieten die Möglichkeit 3d-Modelle als Lichtquelle einzusetzen. In den allgemeinen Materialeinstellungen sind die Attribute Umgebungsfarbe (Ambient Color) bzw. Leuchtfarbe(Selfilluminance, Incendensceene) zu finden. In einem Standardrenderprozess bewirken diese Werte, dass die Objekte selbst zu leuchten anfangen. Die Objekte werden daduch von den Lichtquellen unabhängig erhellt, strahlen aber selbst keine Lichtstrahlen ab. Wird beim Rendern Globale Beleuchtung aktiviert, können Texturen und Lichtquellen selbst Licht abstrahlen. In diesem Fall wurde das Lichtobjekt mit einer weissen Umgebungsfarbe ausgestattet und mit Mental Ray in Verbindung mit Final Gather verwendet. Mental Ray ist ein Radiosity Renderer, der unter anderem indirekte Beleuchtung berechnen kann. In der linken Abbildung wurde Mental Ray zur Berechnung eingesetzt. Ein ähnliches Ergebniss kann auch durch eine kreisförmige Anordnung von Punktlichtquellen mit Lichtabfall erzielt werden.

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Beleuchtung durch ein HDRI-Bild

Für diese Beleuchtungstechnik wird ein hoch dynamisches 2d-pixel Bild, ein sogenanntes HDR Image herangezogen. Meist werden diese speziell aufgenommenen Bilder spherisch oder zylindrich auf eine Kugel gemappt, die die gesamte Szene einschließt. Von diesem Bild ausgehend wird die gesamte Szene ohne zusätzliche Lichtquelle beleuchtet. Dadurch lassen sich photorealistische Lichtsituationen erzielen. Bie diesem Beispiel hadelt es sich um ein von Paul Debevec zur Verfügung gestelltes HDRI - Bild.

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