V-Ray – Physikalische Plausibilität

V-Ray ist ziemlich einfach zu bedienen, wenn es um physikalische Korrektheit oder Plausibilität geht. Mit der VRayPhysicalCam lässt sich eine 3D-Kamera wie eine reale Spiegelreflexkamera bedienen und kann über typische Parameter wie Belichtungszeit, Blendenzahl und ISO-Wert konfiguriert werden. Und auch die Lichtquellen lassen sich in nachvollziehbaren Werten wie Kelvin für die Farbtemperatur und Watt oder Lumen für die Lichtintensität einstellen. Zeit also, die Plausibilität zu überprüfnen und einen Vergleich von Fotografie und Rendering zu erzeugen.

Vergleich Foto/Rendering

Das Ergebnis gleich am Anfang. Fotografie (links) und Rendering (rechts) zeigen ziemlich exakt die gleiche Farb- und Helligkeitsverteilung. Zwei Bilder, die mit ein und denselben Werten für die Lichtquellen und die Kameraeinstellungen erzeugt wurden. Bei diesem Vergleich soll es aber nicht um Fotorealismus beim Rendering gehen. Es geht vielmehr darum, zu überprüfen, ob V-Ray bei der Nachbildung der Realität im Virtuellen korrekte und physikalisch plausible Ergebnisse liefert.

Als Vergleich dient eine Tischlampe, die sowohl real für eine Referenzfotografie als auch als 3D-Modell in Maya exisiert. Mit nur drei Shadern (Chrom, Glas und schwarzer Kunstoff) ist die Lampe auch schnell mit Materialien versehen. Die Lampe soll auf einem einfachen weißen Lacktisch stehen.

Foto und Modell des Labors

Für den Vergleich wird der Raum, in dem die Lampe positioniert wird, grob nachmodelliert. Auch hier geht es nicht um detailierten Fotorealismus, sondern darum, der Global Illumination eine geeignete Lichtsimulation zu ermöglichen. Die Dimensionen des Raums und der Fenster an der Rückseite des Labors sind exakt vermesssen und entsprechend modelliert.

Foto und Modell der Lampe auf Tisch

Die virtuelle Kamera wird an der im Realen vermessenen Stelle im Raum positioniert. Die Werte der VRayPhysicalCam werden aus den EXIF-Daten der Referenzfotografie ausgelesen und übernommen. Hier sind es 22,3 mm Sensorbreite (des APS-C-Sensors einer EOS 60D), 66 mm Brennweite, Blende 3.2, Verschlusszeit 1/125 s und ein ISO-Wert von 100.

Beleuchtung

Die Tischlampe verwendet in der Realität einen Neon-Sockelstift von 20 Watt bei einer warmweißen Farbtemperatur von etwa 3300 Kelvin. Da in der Fotografie die Glasplatte an der Unterseite des Lampenkopfes vollständig leuchtet, wird in der 3D-Szene eine Vereinfachung angenommen. Statt eines VRaySphereLight und eines modellierten Reflektors im Kopf der Lampe wird die Glasplatte zu einem VRayLightMesh umgewandelt und mit den entsprechenden Werten versehen. Da ein Halogen-Sockelstift bis zu 10% der Leistung als Licht abgeben kann, werden als Intensity multiplier 2 Watt eingetragen.

Einstellungen Lampenlicht

Ein V-Ray Sun & Sky-System wird über Latitude und Longitude des orientierten Raums georeferenziert und auf die aus den EXIF-Daten ausgelesenen Werte für Datum und die Uhrzeit eingestellt. Die Standard-Werte für Sonne und Himmel werden nicht verändert.

Light Rig Deckenlichter

Außerdem sind die Deckenlichter des Raums zur Zeit der Aufnahme eingeschaltet. Das LightRig besteht aus 20 Lampen, in denen jeweils zwei Neonröhren mit 39 Watt Leistung bei 4000 Kelvin arbeiten. Pro Lampe wird ein VRayRectLight verwendet.  Der Hersteller der Leuchtmittel gibt auf seiner Webseite 3000 Lumen Intensität für eine der Leuchtstoffröhren an. Damit ergibt sich pro Lampe eine Intensität von 6000 Lumen und insgesamt eine Lichtleistung von 120.000 Lumen für die Deckenlichter.

Tischlampe

Und noch ein zweiter Vergleich zwischen Foto und Rendering, diesmal ohne die Deckenlichter. Für die Fotografie wurden die Jalousien des Raums abgesenkt.  Trotzdem fällt etwas Licht durch die Fensterfront in den Raum. Das VRay Sun & Sky-System wird deshalb nicht abgeschlatet, sondern lediglich die Intensität der VRayGeoSun auf 0.02 (2%) abgesenkt, was in etwa der Fläche der Fenster ausmacht, die nicht durch die Lamellen der Jalousien verdeckt werden. Auch hier zeigt sich, dass V-Ray physikalisch plausibel arbeitet und exakte Farb- und Helligkeitsverteilungen produziert, ohne dass an den Parametern der Lichtquellen oder der Kamera weitere Einstellungen notwendig wären.

 



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