Rendern für Compositing

Rendern für Compositingvon Sebastian Weidner

Rendern für Compositing

Raytracing bzw. Rendering

Bei dem 3Drendering wird ein Bild anhand seiner 3d-Geometrie und Lichtquellen berechnet.Bei Spiegelungen und Lichtbrechungen kommt Raytracing zum Einsatz. Dies kann je nach Strahlentiefe die Renderzeiten vervielfachen. Pro Brechung oder Spiegelung muss ein zusätzlicher Lichtstrahl berechnet werden. Wireframe-Model Opengl Hardwareshading Rendering

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(Anti)-Aliasing

Rendern für CompositingAntialiasing

Aliasing nennt man die Treppenbildung, die bei der Digitalisierung von Bildern entsteht. Antialiasing bedeutet, dass man das Bild mit einer höheren Abtastung pro Pixel berechnet. Dadurch entstehen Graustufen zwischen den Treppenstufen. Die Kanten wirken glatt. Der selbe Effekt kann auch durch Verkleinerung des Bildes erzielt werden.

Bild mit niedrigen Antialaisingeinstellungen

Bild mit hohen AntialiasingeinstellungenVier mal längere Renderzeit

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Fileformate

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Bittiefen

Ein analoges Bild (z.B. Filmnegativ-) hat unendlich viele Abstufungen. Beim digitalisieren werden diese je nach Bittiefe runter gerechnet.Die Bittiefe gibt die Farbabstufungen innerhalb eines Farbkanals wieder. Die Regel ist: Anzahl der Farben = 2 hoch Bittiefe.

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1 Bit

2 Bit

4 Bit

8 Bit

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Bittiefen

-8bit sind 256 Abstufungen pro Kanal. Diese sind für das menschliche Auge gerade nicht mehr als Stufen erkennbar. Bei sanften Verläufen kann es aber schon zur Treppenbildung (Bendings) kommen. -16 Bit sind bereits 65536 Abstufungen. SGI 16bit wird gerne bei Filmprojekten verwendet. Da dort eine höherer Kontrastumfang benötigt wird.-32 Bit sind 4294967296 Abstufungen pro Kanal. Man spricht auch von einem Floatingformat, da bei der Berechnung so viele Kommastellen benötigt werden, dass man in den Bereich der Fließkommaberechnung kommt. Des weiteren sind die 32bit Formate nach oben und unten offen. Das heißt, dass es Werte heller als Weiß (über 1 bzw 255) und Werte dunkler als Schwarz (unter 0)gibt.

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Bittiefen

Brightnessänderung bei 8bit und 32bit

8bit

32bit

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Die gebräuchlichsten Filmformate aus der „3D“ sind:

Softimage .pic 8bit RGBA MetadatenTARGA .tga 8bit RGBA gebräuchlichstes FormatTIFF .tif 8/16/32bit RGBA eher auf Macs verbreitet (auch als CMYK)SGI .sgi 8/16bit RGBA älteres Format (16bit für Film)HDRI .hdr 32bit RGB erstes Floatingformat, sehr großOpenExr .exr 16/32bit RGBA+aux Floatingformat von ILM entwickeltZpic .zpic 32bit Z Tiefenkanal

Die Wahl des Filefomats hängt stark von der Nachbearbeitung ab.Höhere Bittiefen verbrauchen sehr viel Platz auf dem Server. Die Renderzeiten hingegen sind gleich, da die 3DSoftware intern Floatingpoint rendert und die Bilder erst beim Abspeichern runter gerechnet werden.

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Mathematische Grundlagendes Compositings

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Ein bisschen Mathematik:

Um Compositing zu verstehen, sollte man sich mit der Mathematik hinter den jeweiligen Funktionen beschäftigen. Es gibt viele Möglichkeiten Bild1 mit Bild2 zu kombinieren.Die gebräuchlichsten sind :

NORMAL = BILD2 wird ersetzt durch BILD1 gesteuert durch Alpha (B1*A1)+(B2*(1-A1))ADD = BILD1+BILD2SUB = BILD1-BILD2MULT = BILD1*BILD2SCREEN = 1-(1-BILD1)*(1-BILD2)

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normal COMB = mit ALPHA

Standardcompositing mit Alpha premultipied

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ADD =

SCREEN =

MULT =

Für Aufhellungen (z.B Hilights oder Lensflares)

Für Aufhellungen ohne clipping.(z. B. Bildschirme oder Reflectionen)

Für Abdunklungen(z.B. Schattenlayer)

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SUB =

SUB =

Zum extrahieren von Bildunterschieden (z.B Schatten oder einzelne Lichter)

Rendern für CompositingALPHAKANAL:

Der Alphakanal ist ein 8Bit Colorchannel, der als Maske für die Farbkanäle dient.Bei der Berechnung ist es wichtig zu wissen, ob es sich um pre- oder unpremultipliziertes Material handelt. Die meisten 3D-Renderer geben in Defaulteinstellung premultiplitierte Bilder aus. Diese sollten bei starken Farbkorrekturen zurückgerechnet (Bild/Alpha) werden, da sonst helle oder dunkle Ränder entstehen.Unpremultiply = Farbkanal / AlphaPremultiply = Farbkanal*Alpha

Premultiplizertes RGB

Alphakanal: Unpremultipliziertes RGB

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Standardkanäle

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Kombination der Standardkanäle aus der 3DSoftware:

Die 3DProgramme geben folgende Layer schon default mit einem Renderdurchgang aus:-Das Hauptbild (Main)

und die dazugehörigen Einzelelemente-Ambient (Grundlicht)-Diffuse (Angeleuchtete Flächen)-Specular (Glanzlichter)-Reflections (Spiegelungen)-Refractions (Transparenzen)

Aus den Einzelelementen lässt sich das Hauptbild erstellen.Ambient ADD Diffuse ADD Specular MIX Reflections MIX Refractions= Main

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Kombination der Standardkanäle aus der 3DSoftware:

Ambient

ADD Irridiance ADD Diffuse

= = = = =

MIX Refmatte MIX Refmatte ADD Specular

MIX Reflection MIX Refraction

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Zusatzkanäle

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RGB-Pass

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-RGB Matte, 8bitDie RGBmatte ist ein einfaches Werkzeug um dem Compositor zusätzliche Masken für Korrekturen zu liefern. Im Compositing Programm müssen nur die Farbkanäle gesplittet und als Masken weiterverwendet werden.

RGB Pass

Rotkanal Grünkanal Blaukanal

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-RGB Matte 8bit

Ursprungsbild RGB Matte

Korrektur 1

Korrektur 2

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Motion(vector)-Pass

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-Motionvector, 32bitDer Motionkanal gibt die Richtungsvektoren der 3Dobjekte als Farben wieder.Damit können Postmotionblurtools gesteuert werden.

Vektoren für den ReelsmartmotionblurDer Pass wird mit einem Extrashader gerendert.Es wird das Reelsmatmotionblur plugin benötigt.

Vektoren für den Fusion VectormotionblurDer Pass kann direkt mit dem

Layer gerendert werdenGrün = Xblur, Blau = Yblur

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-Motionvector, 32bit

MotionvectorOriginal Bild mit Motionblur

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Objectlabelpass

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-ObjectLabels, 8bit, doublesizeDie Objectlabel-Maske gibt einen Farbton pro 3D-Objekt aus. Soweit die Compositingsoftware diesen Kanal unterstützt können so gezielte Korrekturen durchgeführt werden.Es empfiehlt sich diesen Pass in doppelter Auflösung zu rendern, da er kein Antialiasing enthält.

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-ObjectLabels, 8bit, doublesize

Anwendnungen: selective Farbkorrekturen und Effekte

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Depth -Pass

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-Depth ,32bit, doublesizeDepth ist ein zusätzlicher Tiefenkanal. Als Zpic kann er in Fusion direkt mit einem Softimagepic eingeladen werden. Der Tiefenkanal kann einerseits für Nebel und Unschärfentools benutzt werden. Andererseits kann man mit ihm auch tiefenabhängige Compositings durchführen (Z-merge)

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Depth

Anwendnungen: Z-Combine, Fog, Tiefenunschärfen

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UV Texture -Pass

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-UV Texture 32bit doublesizeDer Texturekanal gibt anhand zweier Farbverläufe (rot und grün) die Lage einer Textur auf einem Objekt an. (Muss ohne Antialisingund Dithering gerendert werden.)

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-UV Texture Anwendungen: Nachträgliches Austauschen von Texturen, Logos oder Inserts

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Normal -Pass

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-Normalmap, 32bit, doublesize

Die Normalmap gibt die Ausrichtung (Rotation) der Flächen eines 3Dobjects im Raum zurück.Dadurch wird ein zusätzliches Beleuchten (shaden) des Objekts ermöglicht

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-Normalmap

Anwendungen: Postshading , Postlighting, Postreflektions

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Incedence- bzw. Fresnelpass

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-Incidence- oder Fresnelllayer 8bit

Dieser Layer gibt eine Maske in Abhängigkeit des Objektoberfläche zur Kamera zurück.Damit lassen sich weitaus realistischere Spiegelungen erzeugen. Aber auch Röntegeneffekte sind möglich.

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-Incidence

Anwendungen: Steuermaske für Edgereflections

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Ambient Occlusion Pass

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-Ambient, Occlusion, 8-bit

Der Abientocclusionpass gibt die Bereiche an, die kein Grundlicht bekommen sollen.Er kann als Maske für Farbkorrekturen oder zum Multiplizeren benutzt werden.

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-Ambient, Occlusion, 8-bit

Original Bild Ambient Occlusion

Multipliziert

Farbkorrigiert

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Shadow-Pass

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-Shadow, 8bit

Der Schatten des Objekts ohne Objekt.Wird als Maske für Farbkorrekturen eingesetzt.

Beautylayer

Shadow

Finalcombine

Background