Flamingo nXt

easy rendering for Rhino in Windows

Was ist HDRI?

Diese Seite könnte dabei helfen, HDRI (High Dynamic Range Imaging) zu erklären und wie es in Flamingo nXt verwendet wird. EN  DE  ES  FR  IT TW

Eine kurze Übersicht über Farbe und Computing:

Digitale Fotografie, Renderings und andere Bilder, die wir täglich verwenden, sind uns allen geläufig. Diese Dateien werden in den Formaten JPEG, BMP, TGA und PNG gespeichert. Als Bitmap-Formate klassifiziert enthalten diese Bilder 24-Bit pro Pixel (24bpp), indem die Farbe eines Pixels durch Vermischen von 3 Farbkanälen gespeichert wird. Jeder Kanal kann einen Wert zwischen 0 und 255 enthalten. Das bedeutet, dass Bitmaps 16'777'216 verschiedene Farben unterstützen können, indem die 3 Farben kombiniert werden. Es ist kein Zufall, dass dies auch die Methode ist, die die meisten Computer zum Mischen von Rot, Grün und Blau verwenden. 16 Mio. Farben scheinen eine Menge Farben zu sein; es ist aber eine kleine Zahl, wenn sie mit der tatsächlichen Anzahl an Farben verglichen wird, die wir in Wirklichkeit wahrnehmen. Bitmaps können als LDR-Format (Low Dynamic Range) betrachtet werden.

Wir nehmen Licht in unserer Umgebung nicht nur durch Farben wahr, sondern auch durch Lichtstärke und Wellenlänge. Alle Geräte, die wir zum Visualisieren von Bildern verwenden (Drucker, Monitore, Fotos), können nur einen kleinen Teil des Lichts und der Farbe, die wir wahrnehmen, anzeigen. So werden alle Drucker, Monitore und Fotos ebenfalls als LDR bezeichnet.

Viele alte Rendering-Technologien verwenden den gleichen
RGB-Farbraumfür alle Berechnungen und werden auch als LDR bezeichnet.

Was ist so besonders an HDRI?

HDRI weist kontrastreichere Farbumfang/-werte als traditionelle Bitmap-Formate auf. Im Gegensatz zur Kodierung von Farben wie es ein Computermonitor tut, wobei 24-Bit-Farben für jedes Pixel verwendet werden, wird HDRI nach dem
Dreifarbenprinzip modelliert und speichert tatsächliche Leuchtdichtewerte in jedem Pixel. Es ist also nicht nur Farbe enthalten, sondern rauch Stärke und Helligkeit des Lichts an diesem Punkt auf der Map. Der Farb- und Lichterbereich, der in diesem Format enthalten sein kann, ist viel größer als die RGB-Skala von traditionellen Computergrafiken. nXt verwendet im Renderingprozess HDRI-Werte und fügt nXt in die Klassifizierung von HDRR ein (High Dynamic Range Rendering)

In HDRI verfügt jeder Kanal über genauere Werte. Wenn Sie zum Beispiel eine 60 Watt Glühbirne anschauen, sieht sie weiß aus. Wenn Sie aber die Sonne ansehen, ist sie ebenfalls weiß, einfach 10'000 Mal heller. Wenn Sie einen Stern am Nachthimmel ansehen, ist er ebenfalls weiß, könnte aber 1000 Mal dunkler sein als die Glühbirne. In RGB ist weiß gleich weiß, in HDRI verfügt Licht über ein größeres Spektrum und kann die tatsächliche Lichtmenge dieser Lichtquellen erfassen.

Wie verwendet NXT HDRIs?

nXt verwendet HDRI zum Beispiel für Beleuchtungsumgebungen. Mit der HDRI-Technologie für eine vollständige Umgebung können HDRIs für die Erfassung der Lichtmenge und -richtung in einer Szene verwendet werden. Als Beleuchtungsumgebungen formatierte HDRI werden Reflektorkugeln genannt und normalerweise im .HDR oder .EXR Format gespeichert. nXt kann diese Reflektorkugeln um eine Umgebung herum wickeln und Stichproben der Szene für die Beleuchtungswerte machen.  

 

Das Licht wird nicht nur vom HDRI gerendert, die Reflexionen der Objekte innerhalb der Szene verwenden ebenfalls die Reflektorkugel.

HDRI-Umgebungen kommen in zwei Seitenverhältnissen, äquirektanguläre und kugelförmige Projektion. Äquirektanguläre HDRI-Umgebungen haben ein 1:2 Seitenverhältnis:

Kugelförmige HDRI-Umgebungen haben ein viereckiges Seitenverhältnis.

Beide werden vollständig um die Szene gewickelt. Beide Layouts verfügen über die gleichen Daten.

 

Es gibt viele Quellen für HDRI-Umgebungen. Sie können Umgebungen auswählen, die am besten in Ihre Renderings passen. Gehen Sie auf die HDRI-Umgebungsseite...

Auswahl eines HDRI

In Flamingo nXt werden HDRI-Umgebungen ausgewählt, indem auf dem Himmelsreiter auf das HDRI geklickt wird:

 

Mit einem HDRI gilt es eine Reihe von Eigenschaften in Betracht zu ziehen. Wie wird es eine Szene beleuchten? Wie werden die Farben in den Objekten reflektiert? Es folgen drei unterschiedliche HDRI-Umgebungen und wie diese die Szene beeinflussen.

 

Eine HDRI-Umgebung, die auf einer Seite dunkel ist und auf der anderen hell (wie in dieser Umgebung, die entlang des Teichrands gemacht wurde) wirft dunklere Schatten und weist dunkle und helle Reflexionen auf, je nachdem, wo in der Umgebung.

Dieses HDRI, mit seinem relativ hellen Himmel, wirft sehr weiche Schatten. Die Reflexion wird gestützt auf den Reflexionen des blauen Himmels recht blau ausfallen.

 

Dieses Innenrendering weist weicheres Licht mit neutralen grauen Reflexionen auf.

Die Auswahl des besten HDRI für Ihre Renderings ist wichtig. Mit der Zeit werden Sie in der Regel eine Sammlung von 3 oder 4 Favoriten haben.


Tone-Mapping

Falls Sie es noch nicht herausgefunden haben, es gibt ein Problem mit HDRIs. Alle HDRIs sind Hochkontrastbilder und alle Anzeigemodi, die wir verwenden, um die HDRIs zu visualisieren, sind LDR. Die HDRI-Informationen können nicht direkt visualisiert werden. Monitore verfügen nicht über den Umfang, Drucker verfügen nicht über genügend Farben. Um also HDRIs auf einem Gerät zu visualisieren, muss eine Art Umformung von HDR nach LDR geschehen. Diese Umwandlung wird durch einen Algorithmus namens
Tonregler vorgenommen. Wenn wir von einem Hochdynamikumfang auf einen niedrigeren Umfang wechseln, gehen einige Informationen verloren oder Informationen werden komprimiert.

Ein Tonregler ändert die tatsächliche Lichtmenge in einer Szene nicht, ändert aber die Art, wie eine Szene belichtet oder komprimiert wird, um auf den Bildschirm zu gelangen. Nehmen wir zum Beispiel dieses HDRI:

 

Durch einfache Änderung der Tonreglereingaben sind die folgenden Bilder möglich:

 

 

In nXt können Sie steuern, wie der Tonregler ein HDRI-Bild komprimiert, damit es auf den Bildschirm gelangt, oder es in ein standardmäßiges Bitmap-Format speichern. Die Steuerungen dafür befinden sich im Fenster Bild anpassen des Renderfensters. Sie können Helligkeit, Nachbelichten und Sättigung im endgültigen Bild steuern. Für weitere Infos über den Tonregler gehen Sie auf den Artikel zum Anpassen des Bildes ...

Es kann einen Unterschied in der Qualität Ihrer Renderings ausmachen, wenn Sie verstehen, wie die Tone-Mapping-Steuerungen verwendet werden. Die folgenden Bilder sind genau gleich erhellt, nur die Belichtung der Szene wurde geändert.

 

Zusätzliche Bemerkungen:

nXt nimmt an, dass HDR-Bilder in Watt-Einheiten ausgedrückte Leuchtwerte enthalten. Alle HDRIs, die auf unserer Webseite erhältlich sind, werden auf diese Weise erstellt, sofern nicht anders angemerkt. Dies ist aber oft nicht der Fall mit HDRIs aus anderen Quellen. Die Einheiten in vielen HDRIs werden nicht an Einheiten der realen Welt kalibriert. Die Intensität der HDRI-Bilder muss angepasst werden, um angemessene Beleuchtungswerte zu erhalten.

© 2014   Created by Scott Davidson.

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