Blender: Anleitung für volumetrischen Nebel und Wolken mit Volume Scatter

Was erfahren Sie in dieser Anleitung?

Volumetrisches Shading ermöglicht es Licht, nicht nur mit den Oberflächen von Objekten, sondern auch mit Partikeln in einem Medium wie Nebel oder Rauch zu interagieren. Es wird daher eingesetzt, um Nebel, Wolken und Rauch in einer Szene darzustellen. In dieser Anleitung erfahren Sie, wie Sie den Volume Scatter-Node in Blender als Volumen-Shader verwenden und welche grundlegenden Funktionen die Einstellungen für Dichte, Farbe und Anisotropie haben. Außerdem behandeln wir, wann Volume Absorption oder Principled Volume infrage kommen und welche Einschränkungen bei den Render-Engines gelten.

Die folgenden Schritte konzentrieren sich darauf, die Funktion der Nodes zu verstehen, statt fertige Werte für eine bestimmte Szene vorzugeben. Da Form und Position des Volumens, die Beleuchtung und die gewählte Render-Engine das Ergebnis beeinflussen, sollten Sie die Einstellungen immer im Kontext der Szene beurteilen.

Voraussetzungen

Sie benötigen eine Blender-Szene, in der Sie mit Volumen-Shadern arbeiten können, sowie ein nodebasiertes Material-Setup. Die herangezogenen Seiten des Blender Manual werden als „latest“-Dokumentation bereitgestellt; in den Quellen wird keine konkrete Versionsnummer genannt. Prüfen Sie daher, ob die Nodes und Optionen auch in Ihrer Blender-Version verfügbar sind. Für die Quellen wird keine zusätzliche Kontoanforderung angegeben.

Als Ausgangspunkt für Nebel eignet sich der Volume Scatter-Node. Soll Rauch Licht sowohl streuen als auch teilweise absorbieren, kann zusätzlich Volume Absorption verwendet werden. Für ein umfassenderes Volumenmaterial kommt Principled Volume infrage; der Node vereint Streuung, Absorption und Emission.

Schritt für Schritt: Volume Scatter einrichten

1. Legen Sie den Bereich des Volumens fest. Entscheiden Sie zunächst, ob der Effekt die gesamte Szene oder nur einen bestimmten Bereich umfassen soll. Für ein begrenztes Nebelfeld können Sie ein Objekt verwenden, das das Volumen definiert. Ein Volumen-Shader auf der World füllt dagegen den gesamten Raum aus und führt daher nicht zum selben Ergebnis wie ein lokal begrenztes Nebelfeld.

2. Überprüfen Sie die Mesh-Grenzen. Wenn Sie ein Mesh als Grenze des Volumens verwenden, muss die von den Flächen gebildete Hülle geschlossen sein. Das Blender-Handbuch empfiehlt ein manifold Volumen-Mesh, also eines ohne offene Löcher oder T-förmige Verbindungen, an denen eine Kante mit drei oder mehr Flächen verbunden ist. Auch die Ausrichtung der Normalen ist wichtig: Nach außen gerichtete Flächen helfen beim Rendern, Innen- und Außenseite des Volumens zu unterscheiden. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, werden die Volumengrenzen möglicherweise nicht wie erwartet interpretiert.

3. Verbinden Sie den Volumen-Shader mit dem Ausgang. Verbinden Sie den Volume-Ausgang des Volume Scatter-Nodes je nach Verwendung mit dem Volume-Eingang des Material Output- oder World Output-Nodes. Wird der Volume-Ausgang mit einem Oberflächeneingang verbunden, landet der Volumen-Shader nicht im richtigen Kanal. Soll das Mesh lediglich die Grenze des Volumens definieren, lässt sich laut Blender-Handbuch der Oberflächen-Shader entfernen und durch einen Volumen-Shader ersetzen. Bei Materialien wie Glas, die sowohl eine Oberfläche als auch einen Innenraum haben, können dagegen ein Oberflächen-Shader und Volume Absorption zusammen verwendet werden.

4. Verwenden Sie Density als grundlegende Kontrolle des Volumens. Density beeinflusst die Wahrscheinlichkeit, dass Licht mit Partikeln im Volumen interagiert. Mit höheren Werten steigt auch die Wahrscheinlichkeit für Streuung oder Absorption, sodass weniger Licht direkt hindurchtreten kann. In einem Dichtefeld, das Rauch definiert, stehen Werte größer null für Bereiche mit Rauch, während der Wert null leere Bereiche darstellt. Wirkt das Ergebnis daher dichter als erwartet, sollten Sie nicht nur den Zahlenwert, sondern auch die Verteilung der Dichte im Volumen überprüfen.

5. Beurteilen Sie Color und Anisotropy getrennt. Color im Volume Scatter legt die Streukoeffizienten für die einzelnen Farbkanäle fest. Anisotropy steuert die Richtungsabhängigkeit des gestreuten Lichts: Bei null wird das Licht gleichmäßig in alle Richtungen gestreut; negative Werte betonen die Rückwärtsstreuung, positive Werte die Vorwärtsstreuung. Laut Handbuch kann beispielsweise gleichmäßige Streuung für Rauch geeignet sein, während Wolken Vorwärtsstreuung zeigen können. Dabei handelt es sich um allgemeine Beschreibungen des Verhaltens, nicht um fertige Einstellungen, die in jeder Szene dasselbe Ergebnis garantieren.

6. Wählen Sie bei Bedarf eine Streuphase. Für Volume Scatter sind die Phasenfunktionen Henyey–Greenstein, Fournier–Forand, Draine, Rayleigh und Mie dokumentiert. Im Blender-Handbuch sind Fournier–Forand, Draine, Rayleigh und Mie als Cycles-exklusiv gekennzeichnet. Rayleigh wird mit der Streuung an Partikeln in Verbindung gebracht, die kleiner als die Wellenlänge sind; Mie mit größeren Partikeln wie in Wolken und Nebel. Fournier–Forand wird für Unterwasserumgebungen beschrieben, Draine für interstellaren Staub. Prüfen Sie vor der Auswahl, ob die Phasenfunktion von Ihrer Render-Engine unterstützt wird.

7. Berücksichtigen Sie Absorption und einen umfassenderen Volumen-Node. Während Volume Scatter Licht in verschiedene Richtungen streut, schwächt Volume Absorption einen Teil des Lichts entlang des Volumens ab. Laut Blender-Handbuch lassen sich die beiden Komponenten zusammen verwenden; Absorption kommt auch für Darstellungen wie schwarzen Rauch oder farbiges Glas infrage. Wenn Streuung, Absorption und Emission über einen einzelnen Node gesteuert werden sollen, kann Principled Volume eine Alternative sein.

Häufige Fehler und wichtige Hinweise

Wenn das Volumen nicht sichtbar ist, überprüfen Sie zuerst die Node-Verbindungen und Mesh-Grenzen. Stellen Sie sicher, dass der Ausgang von Volume Scatter mit dem Volume-Eingang des Material- oder World-Output-Nodes verbunden ist. Eine offene Stelle im Mesh oder uneinheitlich ausgerichtete Flächen können beeinflussen, wie die Grenze als Innen- und Außenseite interpretiert wird. Diese Prüfungen sind ein sinnvollerer erster Schritt, als das Problem ausschließlich durch eine höhere Dichte lösen zu wollen.

Ein weiterer Fehler besteht darin, Density nur als „Nebelmenge“ zu betrachten. Da die Dichte auch die Wechselwirkung des Lichts mit dem Volumen beeinflusst, sollte sie gemeinsam mit der Verteilung im Volumen und den Lichtverhältnissen beurteilt werden. Um zu erkennen, in welchen Bereichen der Effekt auftritt, betrachten Sie das Dichtefeld und die Volumengrenzen getrennt.

Auch bei World-Volumen gilt es, eine wichtige Einschränkung zu beachten: Laut Blender-Handbuch haben der World-Oberflächen-Shader und Sonnenlichter keinen Einfluss, wenn ein Volumen-Shader für die World verwendet wird. Daher eignen sich World-Volumen besonders für Nacht- oder andere dunkle Szenen. Soll die Streuung von Sonnenlicht in der Atmosphäre modelliert oder der Nebel auf einen bestimmten Bereich beschränkt werden, kann ein Volumenobjekt, das die Szene umgibt, besser geeignet sein. Seine Größe bestimmt den Umfang des Volumens, mit dem das Licht interagiert.

Berücksichtigen Sie auch die Grenzen der Render-Engine. Laut Blender-Handbuch ist die Anzahl der Volumenbounces in Cycles standardmäßig null; dadurch wird nur Einfachstreuung erzielt. EEVEE unterstützt keine Mehrfachstreuung in Volumen. Wenn für die Darstellung von Wolken oder Rauch mehrere Streuungsbounces erforderlich sind, sollten Sie die erwartete Qualität zusammen mit der Renderzeit abwägen.

Nächste Schritte: Vergleichen Sie die Ergebnisse je nach Szene

Ändern Sie nach der Grundeinrichtung Density, Color und Anisotropy nacheinander in derselben Szene, um die Wirkung der einzelnen Einstellungen zu beobachten. Wenn mehrere Einstellungen zugleich verändert werden, lässt sich schwerer nachvollziehen, welche Änderung das Ergebnis verursacht hat. Testen Sie im nächsten Schritt dasselbe Volumen mit unterschiedlichen Beleuchtungs-Setups und vergleichen Sie die Wirkung eines begrenzten Volumenobjekts mit der Verwendung eines World-Volumens.

Wenn Sie ein umfassenderes Material für Rauch, Feuer oder Wolken benötigen, sehen Sie sich Principled Volume an. Laut Blender-Handbuch können in Volumen wie Rauch und Feuer Eigenschaften wie Dichte, Farbe und Temperatur verwendet werden; benutzerdefinierte Shader können diese Daten über den Attribute-Node abrufen. Bei einer Darstellung, die Mehrfachstreuung erfordert, sollten Sie die Unterstützung durch die Render-Engine und die erwartete Renderzeit gemeinsam mit der visuellen Beurteilung berücksichtigen.

Quellen und Lizenz

Diese Anleitung wurde anhand der Dokumentation „Volume Scatter“ und „Volumes“ des Blender Manual ins Türkische übertragen. Beide Quellen stehen unter der Lizenz CC BY-SA 4.0.