Kombi: Render Elements und Multipass Compositing

[scrimski]

Was dieses Tutorial ist:

Eine der meist unterschätzen Techniken im CGI-Bereich ist die Nachbearbeitung im Compositing. Richtig eingesetzt kann man damit Renderergebnisse entscheidend verbessern, oft mit sehr einfachen Mitteln und Methoden und dabei zeitaufwändige Korrekturen am Original und und daraus resultierendes Neurendern vermeiden. Dieses Tutorial soll einen Überblick über einige der Möglichkeiten verschaffen, eigenes Probieren ist ausdrücklich erwünscht - erlaubt ist, was funktioniert und zu Resultaten führt.

Was dieses Tutorial nicht ist:

Dieses Tutorial eignet sich NICHT für Anfänger. Wer mit 'Render Elements' oder 'Ebenenmodi' schon überfordert ist, sollte die Finger davon lassen.
Ich möchte das hier nicht als Anleitung verstanden wissen, die man exakt so befolgen muss. Deswegen gibt es weder feste Werte noch step-by-step-Erläuterungen.
Dieses Tutorial ist nicht der Weisheit letzter Schluss noch setzt es qualitativ irgendwelche Maßstäbe, dazu ist das Ausgangsmaterial zu schlecht, sondern eher eine Einführung und Erklärung aller Schritte

3ds Max und Multipass Compositing

Vorneweg, das Rendern in Passes verkürzt nicht den Renderprozess*, man erreicht damit nur eine Aufsplittung des Bildes in einzelne Elemente wie Schatten, Reflexion und anderes. jedes für sich läßt sich in einem 2D-Programm entschieden schneller und einfacher korrigieren als in 3ds Max, ganz zu schweigen von Korrekturen am Look.
*Stimmt so nicht ganz, man kann Szenen für bestimmte Passes so sehr reduzieren, daß sich die Renderzet erheblich verkürzt.

Nachteil der Geschichte: Man braucht extra Software, wie Photoshop, After Effects, Shake, nuke, Combustion, Fusion oder ähnliches und sollte sich vorher ganz genau überlegen, was man benötigt.
Dieses Tutorial setzt den sicheren Umgang mit 3ds Max und einer der o.g. Pakete vorraus,

Los geht's.

Render Elements

3ds Max bietet die Möglichkeit, die im Renderprozess im Hintegund anfallenden Kalkulationen als Bitmap zu speichern.
Für das folgende Tutorial benutze ich 9 Passes Klingt viel, ist es aber nicht, geht auch mit weniger, allerdings auch mit sehr viel mehr.
Alle verwendeten Passes finden sich im Anhang

1.Background

Als Hintergrund habe ich in 3ds Max diesen Himmel gerendert, besehend aus einer Gradientmap in Blau und Cyantönen und einem Partikelsystem für die Wolken.**



**Tutorial für die Wolken gibt's hier

2.Diffuse

Im Diffuselement werden sämtliche Farbinformationen gespeichert.




3.Specular

Das Specular ist eigentlich selbst schon ein Fake, man benutzt es, um schnell Reflexionen zu imitieren, man erhät dadurch den Glanz, den Oberflächen haben. Matte Oberflächen sind im Specular dunkel, glänzende erscheinen hell.



4.Reflexionen

Hier werden die echten Reflexionen gespeichert, inklusive Farbe und Intensität.



Zwischen Specular und Reflexionen besteht ein enger Zusammenhang - glatte Stellen spiegeln schärfer und stärker als matte Oberflächen.


5.Alpha

Im Alphakanal werden Transparenzen gespeichert, schwarz steht dabei für durchsichtig, weiß für opak. Eine Variante des Alphapasses ist das Matte-Element, funktioniert genauso, ist aber eine Maske für ein einziges oder mehrere Elemente.



6.Environment

In den Environmentpass rendert man die 100%-Reflexion der Umgebung auf dem Objekt, sieht dann etwas nach Chrom aus.



7.Ambient Occlusion

Ambient Occlusion oder kurz AO bedeutet soviel wie Umgebungsverdeckung und zeigt an, wie stark ein Objekt von seiner Umgebung verdeckt wird, wenn man es beleuchten würde. Es ist keine Licht- oder Schattenberechnung, kann diese aber ersetzen oder ergänzen. Weiß = unverdeckt, schwarz = verdeckt.
Im Wiki gibt es eine ausführlichere und genauere Erklärung.



8.Dirt

Im Gegensatz zu CGI-Objekten sind reale Objekte nie perfekt oder völlig sauber. Um Renderings diesen cleanen Look zu nehmen und Gleichförmigkeiten aufzubrechen, benutzen man einen Dirtpass.
In diesem Fall sehr primitiv, alle Objekte erhalten ein Noisemap.



9.Normals

Der Normalspass ist eine Visualisierung der Ausrichtung der jeweiligen Flächennormalen in Bezug auf ein Referenzsystem wie World, Kamera oder Objekt - sehr nützlich für Masken und Lichtkorrekturen.



Das Procedere

Als erstes kombiniere ich das Specular mit dem Diffuse, und zwar wird es negativ multipliziert.***
Die bis jetzte stumpfe Oberflächen erhält dadurch einen gewissen Glanz.



***Im Compositing gibt es verschiedene Möglichkeiten, Elemente zu kombinieren, in After Effects und Photoshop per Layer und deren Modi, in Shake und ähnlichem per Node. Die Namen leiten sich von mathematischen Operation im Hintergrund ab, mehr dazu findet man hier.

Auf dieses Stadium kommt jetzt die Reflexion - wieder per negativ multiplizieren.



Im Ergebnis sind Reflexion und Environment natürlich 1.) viel zu stark und 2.) zu regelmäßig. Für ersteres korrigiere ich mit beide Elemente in Kontrast und Helligkeit, zweiteres mit dem Dirtmap, welches ich auf das Ergebniss multipliziere und ebenfalls in Kontrast und Helligkeit anpasse. Reflexion und Environment werden zusätzlich noch geblurrt.

Danach per Multiplikation das AO.



Das AO verleiht dem Ganzen eine gewisse Räumlichkeit und ersetzt in diesem Fall die Beleuchtung des Modells durch eine GI.

Eine weitere Möglichkeit, die Beleuchtung nachträglich zu korrigieren bietet der Normalspass.

Dazu wird dieser mit einer beliebigen Farbe multipliziert und das Resultat entsättigt. Ändert man die dazu mulitplizierte Farbe, entsteht der Eindruck, daß das Licht sich bewegt.

Multipliziert mit Blau



Multipliziert mit Gelb



Das Ganze per negativ multiplizieren auf die vorhergehenden Arbeitsschritte und - wenn nötig - in Hellgkeit, Schärfe und Kontrast anpassen.

Schlussendlich wird alles mit dem Alphaelement maskiert und vor den Hintergrund gesetzt.



Soviel dazu, das ganze ist natürlich weit ausbaufähig. Jedes einzelne Elemnt kann durch verschiedene Filter/Nodes nachbearbeitet werden, mit etwas Arbeit kommt mit den gleichen Passes zu diesem Resultat.



Nachwort
Auch im Compositing kann man keine Wunder erwarten. Man kann vieles retten oder verbessern, aber je besser das Ausgangsmaterial, je dichter am Endresultat, desto weniger Schritte sind nötig, ohne eventuelle Qualitätsverluste zu riskieren. Falsche Farben lassen sich nicht beliebig verändern, kontrastfreie Bilder lassen sich nicht unendlich verbessern und ein schlechtes Modell wird im Compositing nicht besser.
Man sollte immer in höchstmöglichen Bildqualität arbeiten, lieber 32 als 8 bit und lieber OpenEXR als Jpeg, auch wenn das alles mehr Platz benötigt.
Im Normalfall rendert man natürlich noch mit 'echten' Lichtern, benutzt verschiedene Dirtmaps und vor allem sehr viele Matte Elemente, manchmal noch einen Z-Depth pass für die Tiefenunschärfe, Volumetrics, Velocity und anderes mehr.

[Nightwarrior]

Das ist doch mal Hilfreich!
Fettes Danke

[Lumpengnom]

In der Tat. N1z00rZ!!!

[GhostDoG]

grade wollte ich fragen, wie man passes am besten überblendet.

danke. das ist eines der ersten tutorials im netz, dass den ganzen ablauf mal gescheit und auf den punkt gebracht erklärt.

[jb_alvarado]

Zitat von GhostDoG

grade wollte ich fragen, wie man passes am besten überblendet.

Kann man sich so ganz gut merken:

- Möchte man Schwarz aus einem Pass weg haben: Add, bzw. Screen (negativ multiplizieren)

- Möchte man Weiß weg haben: Multiplizieren.

Ist halt Mathe, Schwarz ist 0 und Weiß ist 1 (Bei Floating Point Passes kann's natürlich mehr haben), X*1=X. Add wäre dementsprechend r1+r2; g1+g2; b1+b2.
Screen (negativ multiplizieren) ist etwas aufwändiger: C=1-(1-A)*(1-B)

[scrimski]

Bei Floating Point Passes kann's natürlich mehr haben

Deswegen ist bei Floating Point auch Add statt Screen und Substract statt Multiplay OK.

[jb_alvarado]

Ah danke, dass du's sagst, hatte ich vergessen. Bei Floating Point will man ja die Intensität bis zum Schluss erhalten, bzw. soll sie sich summieren, daher natürlich add.

Hab hier noch ein Beispiel... Hier ist direct Lighting und indirect Lighting einmal mit Screen und einmal mit Add überblendet. Wie man erkennt, hat man bei add nach Mischen eine höhere Range.

[scrimski]

Ergänzend noch zwei Links
Vray-Passes im Compositing
DanManther.com - Render Layers

und der Normal-Pass fürs Relighting.
Real Time Lighting in Shake - digital Artform

Beides für Shake(R.I.P.), läßt sich aber auch auf andere Anwendungen transferieren.

[forumtipper]

Aber ich verstehe noch nicht so ganz den Sinn für das Multipass Compositing. Wir haben hier die verschiedenen Layer, Specular, Reflection usw. Inwiefern kann ich mein Rendering damit Aufwerten?
In dem ich die verschiedene Passes nur aufeinderlege und wie beschrieben multipliziere wohl nicht. Oder?

Grüße

[Piflik]

Du kannst vermutlich das selbe Ergebnis erzielen, indem du die Render-, Material- und Lichteinstellungen immer wieder anpasst und neu renderst, aber wenn du die einzelnen Passes ausgegeben hast (dauert vom rendern her genauso lang, da die einzelnen Elemente ja eh berechnet werden müssen...man braucht nur ein paar mehr Klicks bei den Rendereinstellungen), kannst du zB in PS die Gewichtung der einzelnen Layer verändern, Layer kopieren, Blendmodes ändern usw. und so die gesamte Stimmung und Qualität des Bildes verändern/verbessern, und das um Größenordnungen schneller als mit nem langwierigen Rendering.

Wenn zB die Schatten im Rendering nicht dunkel genug sind, brauchst du nicht das ganze Bild neu rendern, sondern kannst die Schattenlayer in PS anpassen.

[forumtipper]

das stimmt natürlich, okay kappiert.

Danke

[scrimski]

jedes für sich läßt sich in einem 2D-Programm entschieden schneller und einfacher korrigieren als in 3ds Max, ganz zu schweigen von Korrekturen am Look.
..
Für ersteres korrigiere ich mit beide Elemente in Kontrast und Helligkeit, zweiteres mit dem Dirtmap, welches ich auf das Ergebniss multipliziere und ebenfalls in Kontrast und Helligkeit anpasse. Reflexion und Environment werden zusätzlich noch geblurrt.
Jedes einzelne Elemnt kann durch verschiedene Filter/Nodes nachbearbeitet werden,

Wer lesen kann, ist klar im Vorteil.