03
Feb

CGI UND RENDERING HOW IT WORKS

Ursprünglich bedeutet “Rendering” soviel wie “Umsetzung einer Skizze”.

Heute versteht man unter Rendering ein Bild, das von Computern errechnet wird.Es ist die Visualisierung von virtuellen Objekten.

Während bei einem Fotoapparat die Lichtstrahlen von der Lichtquelle auf das Motiv und schliesslich durch das Objektiv auf den Film bzw. Chip treffen, so ist der Weg der “Rays” beim Rendering genau umgekehrt.

Dass es nicht auf dem herkömmlichen Weg der Fotografie entstanden ist, sieht man nicht immer auf den ersten Blick. Und wenn es fotorealistisch wirken soll und gut ist, auch nicht auf den Zweiten…

V O N   D E R   I D E E   Z U M   E R G E B N I S

Um ein computergeneriertes Bild zu erstellen, sind verschiedene Arbeitsschritte erforderlich, die aufeinander aufbauen. Meist arbeitet ein Team in einer Tube zusammen, in der jeder weiss, von wem er eine Datei bekommt und wem er diese nach seinem Job weiterzugeben hat. Das Ergebnis ist nur so gut, wie das schwächste Glied dieser Kette – der Tube. Jedem sollte die Arbeit der anderen im Team bewusst sein. Rendering selbst ist nur ein Glied. Die Kette ist CGI, “Computer Generated Imagery”.

1) Brainstorming:

Die Intention des Bildes oder Films wird mit dem Kunden versinnbildlicht. Kundenwünsche und Erfahrungswerte der Digital Artists verschmelzen zu einer Idee.

Alle Beteiligten werden gebrieft. Je detailierter alle wissen, was gewünscht wird, desto effektiver kann man auf ein gutes Ergebnis hinarbeiten. So kann Kreativität von jedem Einzelnen miteinfliessen, ohne dass unnötige Korrekturen fällig werden und meist alle hinter der Korrektur befindlichen Arbeitsschritte wiederholt werden müssen.

2) Skizzen:

Bleistift und Papier sagen oft mehr als 1000 Worte.

3) Modeling:

Die Geometrien von Objekten werden erstellt. Diese bestehen aus Polygonen oder Nurbs; Dreiecke, deren Eckpunkte in einem virtuellen Koordinatensystem bestimmt werden.

4) Abwickeln:

Hier wird die Oberfläche der erstellten Objekte bestimmt. “IOR”-Dateien beinhalten Labormesswerte für alle Eigenschaften, die ein Element bei seiner Reaktion mit Licht hat. Mithilfe dieser Daten lassen sich Materialien absolut fotorealistisch darstellen. Komplexere Materialien, die nicht aus einem Element oder nicht aus einer Legierung bestehen (oder bedruckt, beklebt, graviert etc. sind), müssen “abgewickelt” werden, damit man die unterschiedlichen Materialeigenschaften dieses Objekts mit Texturen festlegen kann.

5) Licht:

Lichter werden gesetzt. Wie beim Lichtset im Fotostudio muss die Position mindestens einer Lichtquelle (oder beleuchteter Flächen, die das Licht zum Motiv weiter reflektieren), deren Helligkeit und Lichtfarbe bestimmt werden.

Licht formt: Ohne Licht ist die schönste Form unsichtar.

6) Animation (nur beim Film):

Objekte und Lichtquellen werden mit Keyframes versehen, die bestimmen, an welcher Stelle, in welcher Rotation und in welcher Grösse (bzw. wie hell und in welcher Farbe) sie zu einem bestimmten Zeitpunkt sind. Gegebenenfalls wird ihre Eigenverformung animiert. Auch Materialeigenschaften können animiert werden.

Die Bewegung der Kamera und ihre Eigenschaften (wie z.B. Tiefenschärfe und Brennweite) werden festgelegt.

Manchmal werden Dynamics erstellt; Der Computer berechnet die Animation selber, nachdem er den Input über “was wann wo und wie” bekommen hat. Hier spielen u.a. Anziehungs-, Rotations- und Zentrifugalkräfte eine Rolle, die die Interaktionen von Objekten beeinflussen.

7) Kameraeinrichtung:

In einem guten Renderingprogramm lassen sich sämtliche Einstellungen einer realen Kamera simulieren. Manche Kameraeffekte entstehen auch erst in der Postproduktion.

8) Rendering:

Man drückt im Renderprogramm auf den Button “Rendern”.

Bei grossen Produktionen gibt es Fachkräfte, die die Ressourcen einer Renderfarm möglichst effizient nutzen und managen. Das Rendern selbst ist ein nicht zu verachtender Kostenfaktor: Renderzeit, Anschaffungskosten, Stromkosten, Verschleiss, Software (-Updates), Kühlung, Wartung, Reparaturen…

Hier werden einzelne “Pässe” erstellt: Masken und Bilder, die z.B. nur Schatten oder nur Reflektionen beinhalten, um im nächsten Arbeitsschritt Flexibilität zu gewährleisten.

9) Postproduktion:

Nachbearbeitung des “Stills” oder der “Frames” aus dem Rendering, oft in Adobe Photoshop oder Adobe Aftereffects. Ein Bild besteht nicht selten aus über 20, ein Film oft aus über 50 einzelnen Ebenen, die zum Schluss zu einer einzigen zusammgefügt werden, die der Endkunde schliesslich zu sehen bekommt.

In diesem letzten Schritt kann alles nocheinmal verschlimmbessert oder veredelt werden, je nachdem, wer hier waltet. Farbechte Monitore sind Standard. Erfahrung und Feingefühl sind unverzichtbar.

10)bzw. 1,5 – 9,5) die Freigaben:

Zwischen all diesen Schritten kann man sich die bisherige Arbeit vom Kunden freigeben lassen.

Je grösser ein Projekt desto öfter lässt man sich die bisherige Arbeit absegnen, um Arbeitsschritte zu vermeiden, die auf einem vorherigen aufbauen, welcher Unerwünschtes beinhalten könnte. Dies führt zurück zu Punkt 1), der theoretisch alle Freigaben überflüssig machen könnte, wenn jedem von Anfang an klar ist, wohin man mit dem CGI möchte.

 

L I C H T   U N D   M A T E R I E

Alle in der Natur vorhandenen visuellen Eigenschaften von Gegenständen sind in den virtuellen Materialien eines guten Renderingprogramms einstellbar:

Da sind einmal die Materialien, die Licht emittieren. Angefangen von der Sonne oder einem bewölkten Himmel oder einem Kaminfeuer über einen Wolframdraht einer Glühlampe oder einer Softbox bis hin zu modernen RGB-LEDs oder virtuellen Leuchten, die mittels “IES”-Dateien und mittels K-Wert und Wattleistung Lichtkegel erzeugen, die in Form und Lichtfarbe 100%ig denen in der Realität existierenden entsprechen ist alles visualisierbar.

Projektionen von Beamern oder Kirchenfenstern sind ebenso kein Problem wie Materialien, die fluoreszieren und phosphoreszieren.

Selbst nach dem Rendervorgang sind im Rendering die Lichtstärke und Lichtfarbe der einzelnen Lichtquellen nachträglich sofort änderbar; Dies bedeutet grosse Flexibilität.

Durch ihr ausstrahlendes Licht interagieren diese “Shader” mit den Materialeigenschaften anderer Objekte, die selber kein Licht aussenden.

 

Deren Eigenschaften sind u.a.:

- Absorbtion

- Reflektion

- Refraktion

- Transparenz

- Lichtstreuung

- Dispersion

- Oberflächenbeschaffenheit

Wie in der Realität lassen sich Materialschichten übereinander legen. Ferruccio Lamborghini`s Motorboot hat z.B. eine Lackierung von 25 übereinanderliegenden Lackschichten.

Während bei herkömmlich entstandenen Fotos Flecken durch Staub auf dem Chip oder im Objektiv des Fotoapparates und ähnliche “Irritationen” wie Schmutz, Rost, Kratzer oder

Flusen auf dem Motiv in der Bildbearbeitung digital wegretuschiert werden, müssten sie bei einem Rendering erst bewusst eingebaut werden.

All diese Eigenschaften lassen sich jeweils durch eine speziell hierfür angefertigte Textur an jeder Stelle der Oberfläche eines Objekts in ihrer Intensivität steuern.

 

V O R T E I L E

Manche Kunden besitzen CAD-Dateien ihrer Produkte, um ihr Produkt mit CAD-Fräsen oder 3D-Printern herstellen zu können. Mit diesen Daten arbeitet man auch beim CGI.

Es reichen aber auch Blueprints mit Front-, Seiten- und Topansicht und die Materialangaben, um ein Produkt detailliert nachbauen zu können.

Werbekataloge für ein Produkt sind oftmals abgedruckt, ehe es real existiert. Manche Designer ändern ihr Produkt sogar während meiner Arbeit, da ihnen noch die ein oder andere Idee kommt, wenn sie ihr Werk das erste mal fotorealistisch bewundern können.

In der Werbung sind Renderings kein “Ersatz” mehr für ein Foto oder einen Film. Sie sind oft die erste Wahl bei Kunden, die die visuellen und finanziellen Vorteile von CGI kennengelernt haben.

Manche Produkte sind sehr gross und die Transportkosten übertreffen schonmal die des eigentlichen Shootings. In diesen Fällen bringt Rendering Abhilfe.

CGI ermöglicht überraschend reale und überzeugende Produktabbildungen in jeder erdenklichen Umgebung. Und sei es “nur” die bis ins kleinste Detail nachgestellte

Lichtathmosphäre eines professionellen Fotostudios, um darin z.B. Freisteller einer Produktpreisliste zu rendern.

Möchte man die komplizierten Funktionen eines Produkts (z.B. was in seinem Inneren vorgeht) erklären, würde ein Fotograf oder Werbefilmer dieses Baustück wohl fachgerecht aufschneiden lassen, um das Innere zu veranschaulichen; Dies kann man Rendern, ohne ihr Produkt dabei zu zerstören.

Und dem Kunden bleibt durch CGI die Option erhalten, einen bereits für ihn erstellten virtuellen Set noch nach Jahren schnell und kostengünstig umzugestalten, der ansonsten real im Fotostudio erst wieder komplett neu aufgebaut werden müsste.

Rendering wird Fotografie nicht ersetzen. Man denke an Dokumentations- und Peoplefotografie. Hier ist CGI nicht das richtige Medium.

Holger Lelitko