Leitfaden zu Belichtung und Schärfentiefe für Innenraumvisualisierungen in Unreal Engine

In Unreal Engine lassen sich Post Process Volume und Kameraeinstellungen gemeinsam einsetzen, um die Darstellung und Kameraeffekte in Innenraumszenen zu steuern. Die Dokumentation von Epic Games beschreibt, wie Volumes auf die gesamte Szene oder bestimmte Bereiche angewendet werden und wie sich automatische Belichtung und kinematische Schärfentiefe mit unterschiedlichen Steuerelementen anpassen lassen. Die Schritte zur automatischen Belichtung und kinematischen Schärfentiefe basieren auf der UE-4.27-Dokumentation; in der allgemeinen Erklärung zu Post-Processing wird keine Version genannt. Prüfen Sie daher bei den Bezeichnungen der Einstellungen die Benutzeroberfläche der verwendeten Unreal-Engine-Version.

1. Wirkungsbereich der Darstellung festlegen

Zum Hinzufügen eines Post Process Volume kann das Bedienfeld Place Actors verwendet werden. Nach dem Platzieren des Volumes in der Szene sind seine Eigenschaften im Bedienfeld Details zugänglich. Zunächst muss entschieden werden, ob die Einstellungen das gesamte Level oder nur einen bestimmten Bereich beeinflussen sollen. Ist Infinite Extent (Unbound) aktiviert, werden die Grenzen des Volumes ignoriert und der Effekt auf die gesamte Szene angewendet. Ist die Option deaktiviert, bleibt die Wirkung auf den Bereich beschränkt, in dem sich das Volume befindet.

Für Innenraumvisualisierungen kann ein Volume, das die gesamte Szene beeinflusst, sinnvoll sein, um eine allgemeine Farb- und Belichtungswirkung festzulegen. Für Räume oder Bereiche mit unterschiedlichen Looks lassen sich auch mehrere Volumes platzieren. Bei Überschneidungen kommt es auf die Priority-Werte an: Ein Volume mit höherer Priorität überschreibt die Einstellungen eines Volumes mit niedrigerer Priorität. Wie das Ergebnis bei sich überschneidenden Volumes mit gleicher Priorität zustande kommt, wird in der Dokumentation nicht festgelegt. Eine klare Abstufung der Prioritäten sorgt daher für ein besser vorhersehbares Setup.

Blend Radius erzeugt rund um das Volume einen Übergangsbereich. Blend Weight bestimmt, wie stark die Eigenschaften des Volumes wirken: 1 bedeutet volle Wirkung, 0 keine Wirkung. Diese Steuerelemente helfen dabei, die Darstellung beim Übergang von einem Raum in einen anderen schrittweise zu überblenden, statt sie abrupt zu ändern. Ist die Einstellung Enabled des Volumes deaktiviert, wird kein Post-Processing-Effekt angewendet.

2. Belichtung zwischen Innen- und Außenbereich steuern

Die automatische Belichtung hellt das Bild abhängig von der Szenenhelligkeit auf oder dunkelt es ab. Die Dokumentation beschreibt drei Messmodi. Auto Exposure Histogram ermöglicht mithilfe eines Histogramms mit 64 Bereichen eine feinere Kontrolle und wird in der UE-4.27-Dokumentation als standardmäßiger Messmodus angegeben. Auto Exposure Basic ist eine schnellere Methode mit weniger Einstellungen, die die logarithmische Helligkeit der Szene bei reduzierter Auflösung berechnet. Im Modus Manual wird die Belichtung unabhängig von der Szenenhelligkeit auf einen festen Wert eingestellt.

Bei Fenstern, durch die man von einem Innenraum in einen hellen Außenbereich blickt, kann die automatische Belichtung den Umgang mit Helligkeitsunterschieden im Bild erschweren. Für solche Szenen mit hohem Kontrast können laut Epic-Dokumentation die Steuerelemente für Local Exposure hilfreich sein. Eine Belichtungsmessmaske kann außerdem Pixel in der Bildmitte stärker gewichten und so die Wahrscheinlichkeit verringern, dass helle Objekte am Bildrand abrupte Belichtungsänderungen auslösen. Die Maske lässt sich sowohl mit den Modi Histogram als auch Basic verwenden.

Die Einstellungen Speed Up und Speed Down steuern, wie schnell sich die Belichtung dem Zielwert nähert. Für einen Übergang von dunkel zu hell empfiehlt die Dokumentation einen höheren Wert für Speed Up; für einen Übergang von hell zu dunkel einen niedrigeren Wert für Speed Down. Beim Upgrade eines Projekts von UE 4.24 oder älter auf UE 4.25 oder neuer können sich aufgrund von Änderungen an der automatischen Belichtung, die die Rückwärtskompatibilität beeinträchtigen, Abweichungen ergeben.

3. Schärfentiefe über die Kamera einstellen

Die UE-4.27-Dokumentation beschreibt kinematische Schärfentiefe für Desktop- und Konsolenplattformen, die Deferred Shading und Clustered Forward als Renderverfahren verwenden. Drei grundlegende Faktoren bestimmen, welcher Bildbereich scharf ist: Brennweite, f-stop und Fokusabstand zum Motiv. Schärfentiefe kann die Aufmerksamkeit der Betrachtenden auf ein bestimmtes Objekt in der Szene lenken. In der Architekturvisualisierung sollte die Entscheidung über die Schärfe jedoch mit dem Ziel der räumlichen Darstellung übereinstimmen.

Die Brennweite beeinflusst das Sichtfeld: Wie das in der Dokumentation angeführte Beispiel zeigt, wird das Sichtfeld mit zunehmendem Wert enger. Der Fokusabstand ist die Entfernung zwischen Kamera und Motiv, auf das fokussiert werden soll. Nähert sich das Motiv der Kamera, kann der Hintergrund stärker unscharf werden. Je kleiner die f-stop-Zahl, desto geringer die Schärfentiefe und desto deutlicher die Unschärfe im Vorder- und Hintergrund. Bei einer größeren Zahl bleibt ein breiterer Bereich scharf.

In Epics Beispielen wird die Brennweite zwischen 50 mm, 75 mm und 100 mm variiert, der Fokusabstand zwischen 4 m, 7 m und 10 m. Die f-stop-Beispiele umfassen die Werte 1,4, 2,8 und 5,6. Dabei handelt es sich nicht um feste Empfehlungen für jeden Innenraum, sondern um Beispiele aus der Dokumentation, die die Auswirkungen der Kameraeinstellungen veranschaulichen. Laut der UE-4.27-Erklärung verändert eine Änderung des f-stop in dieser Engine nicht die Lichtintensität; die Belichtung muss also nicht wie bei einer realen Kamera gleichzeitig neu ausgeglichen werden.

4. Empfohlene Reihenfolge und häufige Fehler

Die folgende Reihenfolge erleichtert es, die Auswirkungen der Einstellungen aufeinander einzuschätzen:

1. Fügen Sie über das Bedienfeld Place Actors ein Post Process Volume hinzu und öffnen Sie das Bedienfeld Details.

2. Entscheiden Sie, ob das Volume die gesamte Szene oder nur einen begrenzten Bereich beeinflussen soll. Legen Sie bei mehreren sich überschneidenden Volumes unterschiedliche Prioritäten fest.

3. Wählen Sie anhand der Helligkeitsänderungen zwischen Innen- und Außenbereich den Modus für die automatische Belichtung. Wenn eine feste Belichtung erforderlich ist, prüfen Sie den Modus Manual.

4. Testen Sie die Übergangsgeschwindigkeiten der Belichtung und gegebenenfalls die Messmaske gemeinsam mit den Bewegungen in der Szene. Entscheiden Sie nicht allein anhand eines einzelnen Frames, sondern prüfen Sie auch Übergänge an Türen und Fenstern.

5. Wenn Sie eine kinematische Kamera verwenden, legen Sie zuerst das Motiv und den Fokusabstand fest; passen Sie anschließend Brennweite und f-stop an den Bildausschnitt an.

Ein häufiger Fehler ist, bei sich überschneidenden Volumes dieselbe Priorität zu verwenden und dadurch unklarzulassen, welche Einstellung Vorrang hat. Ein weiterer: Einstellungen anhand eines einzelnen Bildes vorzunehmen, ohne zu prüfen, wie die automatische Belichtung auf die Helligkeit am Fensterrand reagiert. Bei der Schärfentiefe ist es außerdem falsch anzunehmen, ein kleinerer f-stop-Wert würde einen größeren Bereich scharfstellen: Die Dokumentation beschreibt das Gegenteil, nämlich eine geringere Schärfentiefe und stärkere Unschärfe. Schließlich würde die Annahme, eine Änderung des f-stop verändere in Unreal Engine auch die Lichtintensität, das Verhalten einer realen Kamera unmittelbar auf die Engine übertragen.

Für Architektinnen und Architekten, Innenarchitektinnen und Innenarchitekten sowie Archviz Artists liegt der Nutzen dieser Steuerelemente darin, die Lichtverhältnisse und Fokusentscheidungen unterschiedlicher Räume innerhalb derselben Szene konsistent darstellen zu können. Übergänge zwischen Volumes bestimmen, wie sich die Darstellung an Raumgrenzen verändert; Belichtungseinstellungen beeinflussen die Helligkeitsunterschiede an Fenstern und Türöffnungen; die Schärfentiefe legt fest, welcher Bildbereich hervorgehoben wird. Werden die Werte im Zusammenhang mit der Szene und dem Kameraziel getestet, lässt sich die visuelle Wirkung der dokumentierten Einstellungen leichter nachvollziehen.

Dieser Leitfaden enthält keine Angaben zu bestimmten Hardwareanforderungen oder Lizenzbedingungen. Epic weist jedoch darauf hin, dass eine Erhöhung des Final Gather Quality-Werts in Lumen das Rauschen reduziert, die GPU-Kosten aber deutlich steigert. In Projekten mit Lumen sollten Qualitätseinstellungen daher zusammen mit dem gewünschten Bild und der Hardwarebelastung bewertet werden.