FinalRender

Aus CINEMA 4D Wiki

Inhaltsverzeichnis 1 Features 1.1 Anti Aliasing 1.2 Artefaktfreie GI 1.3 Caustics 1.4 Render-Engine 1.5 Verteiltes Rechnen 1.6 Photometrisches Licht 1.7 Echtes Micro Triangle Displacement 2 Updates 2.1 Service Pack 1 2.2 Service Pack 2 2.3 Service Pack 3 2.3.1 Änderung der Lizensierung 2.3.2 64bit Unterstützung 2.3.3 fRArchitectural Material 2.3.4 Normal Mapping 2.3.5 Light Material 2.3.6 Shader Wrapper 2.4 Service Pack 4 3 Ankündigung 4 Kompatibilität zu Cinema4D 4.1 Lichter 4.2 Post Effekte 4.3 Materialien 4.4 Material Manager 4.5 Oberfläche 4.6 Objekte und Tags 5 Bugs/Lösungen 5.1 Fehlende fR Material Nodes Ausgänge 5.2 Displacement 5.3 Spiegelung fehlt oder umgedreht 5.4 Edge Shader

Features

Anti Aliasing

FinalRender Stage-2 bietet adaptives Anti-Aliasing (kurz:(adaptive) AA, adaptive Kantenglättung). Darunter ist zu verstehen, dass sich je nach Einstellung der Parameter und abhängig von der Szenengeometrie bzw. -Texturen der Rendering-Vorgang stark beschleunigen lässt bei gleichzeitig sehr hoher Bildqualität. Dabei werden bestimmte, visuell wenig auffällige Bildbereiche (abhängig z.B. vom Helligkeits- und Farbkontrast eines Pixels oder der Objektkanten) nur mit geringem Oversampling versehen oder sogar von der Kantenglättung ausgeschlossen. Nur wichtige Teile, die sich zwischen zwei vorher festgelegten Werten befinden, werden von der Render-Engine berücksichtigt und mit besonderer Aufmerksamkeit behandelt. Mit Hilfe von sog. Undersampling werden Bereiche im Bild, (psycho)visuell kaum oder gar nicht auffällig sind, für die Berechnung zusammengefasst, was eine deutliche Zeitersparnis zur Folge hat. Die finalRender Stage-2 AA-Engine arbeitet sehr effizient und schnell bei gleichzeitig qualitativer Vergleichbarkeit mit nicht-adaptiven (und daraus folgend zeitintensiven) AA-Methoden.

Undersampling sollte für Animationen möglichst vermieden werden, da unerwünschtes Farb- und Kantenflimmern auftreten kann. In diesem Fall sollten nur positive Werte für die AA-Stufen Min Rate und Max Rate verwendet werden. Dies ist kein Fehler des Algorithmus oder gar ein Bug des Programms, sondern hängt unter anderem mit dem Shannon'schen Abtasttheorem zusammen. Mit Final Render Stage 2 ist es möglich, die AA-Samples der Objekte farbkodiert anzeigen zu lassen. Dabei werden die Pixel bzw. Kanten, die das Sampling-Minimum benötigen, blau dargestellt und die mit maximalem Sampling Rot. Sind in dieser Darstellung viele Pixel bzw. Kanten rot oder orange, ist dies ein Zeichen, dass die Maximale Sampling-Rate einen zu hohen Bildanteil in Anspruch nimmt und somit der Vorteil des adaptiven Algorithmus nicht oder nur sehr schlecht genutzt wird. Ein ausgeglichenes Bild sollte möglichst wenige rote Bereiche und im Allgemeinen einige grüne und hauptsächlich blaue oder schwarze Bereiche besitzen.

Artefaktfreie GI

finalRender Stage-2 für Cinema 4D bietet viele Einstellmöglichkeiten für GI und Animation. Die AQMC GI Engine besitzt 2 unterschiedliche Modi, einen "Camera Fly Mode" für Szenen mit nicht animierten Objekten und einen "Character Animation Mode" für Szenen mit animierten Objekten. Um Artefakte zu vermeiden, werden im Charakter Animation Mode mehrere Bilder (normalerweise ca. 3-5 Bilder) vor und nach dem eigentlich zu berechnenden Bild mit berücksichtigt. Dies wird im ersten Rechendurchgang gelöst, in dem berechnet wrd, wie stark sich die Ansicht zwischen den Einzelbildern ändert bzw. wie viele Bereiche im jeweils folgenden Bild neu auftauchen und eine zusätzliche GI-Lösung benötigen. Im zweiten Durchgang findet die eigentliche Bildberechnung statt, die die vorher ermittelten Daten zur Vemeidung von Artefakten nutzt.

Hier einige Beispiele:
(alle Animationen von Sébastien Florand)

Flickerfree GI 1: Animation anschauen MOV, H.264

Flickerfree GI 2: Animation anschauen MOV, H.264

Flickerfree GI 3: Animation anschauen MOV, H.264

Caustics

Mit Caustics (auf deutsch auch Kaustik genannt) bezeichnet man helle Lichtmuster die durch Lichtbündelung um oder durch ein Objekt entstehen können. Jeder kennt die hellen Lichtflecken am Schwimmbadboden und die Lichtbündelung einer Lupe bei strahlender Sonne. Kaustiken werden meist von Objekten aus Glas oder Metall (transparente oder reflektive Kaustik) erzeugt. Oftmals sind millionen Photonen nötig, um bestimmte Muster sichtbar zu machen, aber auch hier hat fR gutes Potenzial, um äußerst schnell Kaustiken zu simulieren.

Render-Engine

Um GI und Kaustiken bzw. transluzente Materialien berechnen zu können, ist es nötig, mit einem Algorithmus, bekannt als Photon Mapping von der Lichtqelle ausgehend sog. Photonen in die Szene zu senden und deren weiteren Weg zu verfolgen. Photon-Mapping ist zur Zeit das Standardverfahren für derartige Berechnungen und existiert in verschiedenen Ausprägungen für beinahe alle Rendering-Programme. Selbst sogenannte "Unbiased Renderer" wie Maxwell Renderer, Indigo etc. bedienen sich dieser Methode in abgewandelter Form. Das allgemeine Prinzip stützt sich auf sogenannte Monte-Carlo-Methoden und Russisch Roulette, Methoden zur Erzeugung pseudo-zufälliger Ereignisse bzw. Zahlen. Praktisch funktioniert das Verfahren bei GI, Kaustik und Transluzenz (participating media) gleich. Der einzige Unterschied ist, dass für die GI im Regelfall diffuse Reflexionen eine Rolle spielen und bei kaustischen Photonen spekulare Reflexionen die Hauptrolle spielen. Interaktionen zwischen Kaustik, streuenden Materialien und GI sind ebenfalls möglich, wenn z.B. GI-Photonen auf reflektierende, transluzente oder transparente Flächen treffen, können diese Kaustiken erzeugen. Im umgekehrten Fall können Kaustiken diffus gestreut oder reflektiert werden und die GI-Lösung beeinflussen. Bei der Berechnung werden die Positionen der Photonentreffer mit den dazugehörigen Energien und Auftreffwinkeln relativ zur Flächennormalen einer dreidimensionalen Datenstruktur (kd-tree) gespeichert, ähnlich einem BSP-tree oder einem binärem Baum in drei Dimensionen, um den weiteren Datenzugriff zu beschleunigen.

Verteiltes Rechnen

finalRender Stage 2 bietet mit "Distributed Rendering (kurz "DR") eine Möglichkeit ein einzelnes Bild von mehreren Rechnern gleichzeitig berechnen zu lassen. Das Bild wird dazu in vorher festgelegte sog. Buckets zerteilt und über ein lokales Netzwerk komprimiert an die Rechner verschickt. Für diese Art von verteiltem Rechnen ist wenig Know How nötig, da man lediglich eine finalRender- Installation auf den Rechnern benötigt und einen Client (fRStation) startet. Dieser lässt sich auch ohne weiteres als Dienst einrichten. Einstellungen am Client sind in der Regel nicht nötig. Diese Variante ist nicht dazu geeignet um Animationen zu berechnen, da es dabei zu Artefakten kommen kann.

Die andere Variante kennen wir bereits von C4D NET dort wird eine Animation auf verschiedene Rechner verteilt, indem vor dem Rendern genau festgelegte teile einer Animation von den Render Clients berechnet wird. Beispiel: 4 Rechner sollen 100 Bilder (Timeline 0-99) berechnen: Rechner 1 rechnet von 0-24. Rechner 2 rechnet von 25-49. Rechner 3 von 50-74 und Rechner 4 von 75-99. Am Ende werden dann alle Bilder zusammengefügt.

Eine Kombination beider Methoden ist nicht möglich.

Photometrisches Licht

finalRender Stage-2 for CINEMA 4D unterstützt photometrisches Licht (IES file format) um reale Lichtsituationen zu rendern. Viele Lampenhersteller bieten IES-Daten ihrer Lampen und Lichtquellen an. Diese Daten können dazu genutzt werden, real wirkende Renderings mit korrekten Illuminationswerten zu generieren. So können zum ersten Mal energetisch und leuchttechnisch korrekte Beleuchtungen in CINEMA 4D gestaltet und verwendet werden. Auch ein Studiolight Setup kann zum Beispiel einfach in einer finalRender-Szene nachgestellt werden, indem man einfach die korrekten IES-Daten der Studiolampen, die man auch in der Realität verwendet, eingibt.

Echtes Micro Triangle Displacement

Micro Triangle Displacement ist eine erweiterte Rendering-Methode, die dem Benutzer die Möglichkeit gibt, mehr Oberflächendetails für ihre Modelle durch Erzeugung und Verschiebung zusätzlicher Dreiecke zu erzeugen. Noch besser ist, dass diese zusätzlichen Dreiecke erst zur Laufzeit (rendertime) generiert werden, was bedeutet, dass selbst millionen von Micro-Triangles keinen zusätzlichen Systemspeicher belegen. finalRender's Micro-Triangles existieren nur für einen kurzen Moment, und werden nur generiert, wenn sie im jeweiligen Renderbucket gebraucht werden.

finalRender's Micro Triangle Displacement hilft beim Erzeugen realistischerer Oberflächen, als jemals zuvor. MTD wird auch von Global Illumination und anderen Raytrace Effekten unterstützt. In den folgenden Bildern sieht man den Unterschied zwischen normaler Oberfläche mit C4D-eigenem Displacement-Mapping und MTD:

Ohne MTD

Mit MTD

Updates

Cebas versorgt die Maxon Cinema4D finalRender-Anwender regelmäßig mit kostenlosen Service-Updates. Dabei werden nicht nur die üblichen Kinderkrankheiten beseitigt sondern auch regelmäßig neue Features hinzugefügt.

Service Pack 1

Service Pack 2

Service Pack 3

Änderung der Lizensierung

Die Anzahl der zu verwendenen CPUs (pro Lizenz) wurde von 4 auf 10 hochgesetzt. Diese Anzahl der CPUs gilt nicht nur lokal auf einen Rechner begrenzt, sondern allgemein auch für die Anzahl aller am Netzwerk-Rendering beteiligten CPUs.

64bit Unterstützung

fRArchitectural Material

Normal Mapping

Light Material

Shader Wrapper

Service Pack 4

Ankündigung

Am 12.06.2008 kündigt Cebas auf der Siggraph 2008 die neue Version finalRender Stage-2 for CINEMA 4D Release R2.0 an. Mehr Informationen hierzu gibt es auf der Cebas Seite

Kompatibilität zu Cinema4D

Bei externen Render Plug-ins ist nicht nur die eigene Leistung wichtig, sondern auch die nahtlose Einbindung in das Hauptprogamm. Man spricht in diesem Fall auch von einer Brücke. Final Render ist eine externe Engine, deren Oberfläche in C4D integriert wurde. Viele Anwender sind es gewohnt, Cinema4D-spezifische Objekte, Materialien und Effekte zu benutzen, die in anderen Programmen auf anderem Wege erzeugt werden. Bestimmte Tags, Lichter, Shader und Einstellungen funktionieren nicht im Zusammenhang mit fR und müssen auf ungewohntem Wege erzeugt werden. Hier ist eine Aufstellung der möglichen Probleme:

Lichter

Alle Lichttypen sind verwendbar. Ausnahme bei Flächenlichtern, fR-Stage2 kann nur rechteckige Flächenlichter berechnen. Bei allen Lichtern sind folgende Funktionen nicht Anwendbar: Bei Detail keine Abnahme möglich. Keine Schattenkegel. Kein Schattenumriss. Linsen, Noise und Sichtbarkeit werden komplett ignoriert.

Post Effekte

finalRender berechnet keine Cinema4D-Post-Effekte.

Materialien

Man kann Standard-C4D-Materialen verwenden, sollte aber folgende Einschränkungen beachten. Die Kanäle Glühen, Nebel und Normale funktionieren gar nicht. Die ehemaligen Channel Shader wie Banji, Banzi, Cheen, Danel, Fog, Mabel, Nukei, Terrain werden nicht unterstützt. Cinema4D-Anwender sind es gewohnt, dass eingeladenen Texturen im JPG Format gut funktionieren. In fR sollte man darauf achten, unkomprimierte TIFF- oder TGA-Dateien statt komprimierter Formate zu verwenden. Textuebenen sind nur ab C4D 9.5 nutzbar. Pyrocluster und Sketch & Toon Material funktionieren gar nicht. Bei Materialeffekten stehen nur Subsurface Scattering und Spektral für fR bereit. Ambient Occlusion, Dirt, Backlight, Distorter, Falloff, Lumas, Normal Direction, Projector, Proximal, Ripple, Splineund Vertex Map sind nicht verwendbar.

Material Manager

Die Funktion Unbenutzte Materialien löschen und Doppelte Materialien löschen werden nicht unterstützt.

Oberfläche

Eindocken des Shader Trees in das Cinema4D Layout und ein anschließendes Speichern werden nicht unterstützt.

Objekte und Tags

Vordergrundobjekt wird nicht erkannt. Das Render-Tag funktioniert.

Bugs/Lösungen

Fehlende fR Material Nodes Ausgänge

Wenn man Cinema4D in deutscher Sprache betreibt, fehlen beim Standard-fR-Material die Ausgänge für Color und Displacement. Für eine dauerhafte Lösung erstellt man ein neues fR-Material, fügt die beiden Ausgänge "Color" und "Displacement" (Auf Groß- und Kleinschreibung achten) hinzu, wählt das Material im Material-Manager und benutzt im Attribut-Manager den Befehl "bearbeiten > als Voreinstellung speichern". Ab sofort sind alle neuen fR-Materialien mit den richtigen Ports ausgestattet.

Displacement

1. Bump Mapping funktioniert nicht auf einem Objekt mit Displacement (MTD).
2. Polygon-Selektionen werden für das Displacment-Mapping komplett ignoriert.
3. Keine Eigenbeschattung mit weichen Schatten möglich.

Spiegelung fehlt oder umgedreht

Bei Spiegelungen niedriger als 7% wird unter Umständen das Spiegelbild umgedreht oder fehlt ganz. Bei farbigen Spieglungen mit niedrigen Werten kommt es ebefalls schnell zu einem fehlerhaftem Spiegelbild. Lösung: Höhere Werte benutzen.

Edge Shader

Artefakte beim Rendern mit diesem Shader. Lösung: keine.