AKTUELLAKTUELL FILM & VFXVFX 3D & AANIMATIONNIMATION IINTERACTIVENTERACTIVE IN INDUSTRIEDUSTRIE DIG DIGITALITATAL AARTRTT SSCISCIENCEC EENCE & EDUCATION SERVICE

Die Cycles-Render-Engine in Blender erlaubt endlich einen hohen Grad an Realismus mit wenig Aufwand. Die vom Blender-internen Renderer bekannten Möglichkeiten für „Schummeleien“ kommen dabei aber nicht zu kurz. les Blender Cycles lopment/release-logs/blender-261/blender-261-demo-fi

Der von Blender mitgeliefertemitgelie „inter- © Blender Foundation Lizenz: 2011. CC-BY 3.0 www.blender.org/deve nnee Renderer“Renderer“ ist mittlerweilemittler arg in ddieie Jahre ggekommen.ekommen. SSeit Versi- oonn 2.61 wird zusätzlich „Cycles“ mitgeliefert, ein GPU-RaytraceGPU-Raytracerr mit in- teteraktiverraktiver PPreviewreview aaufuf dderer HHöheöhe dederr Zeit. Die Entwickler sind dabei ihrer ZielZielgruppegrup treu ggebliebeneblieben und llegenegen den Fokus aufauf AAnimationen,nimationen, Flexibilität und künstlerische Freiheit. DP bietet einen Überblick über didiee EEnginengine unundd spracsprachh mmitit HauptentwicklerHauptentwickler BBrechtrecht van Lommel. von Gottfried Hofmann

ür den einen ein Fluch, für den anderen Cycles kig mit Aussicht auf Fleischbällchen“ zeigen, ein Segen – die interne Render-Engine dass diese Technik inzwischen durchaus für Fvon Blender. Gute Perfomance bei unre- Herausgekommen ist Cycles, ein Raytracer Animationen eingesetzt werden kann. Der alistischen Settings, eine große Auswahl an mit interaktiver Preview, der sich auf dem fertige Render dauert damit zwar etwas lä- Möglichkeiten, das Ergebnis zu beeinflussen, Hauptprozessor genauso wohl fühlt wie auf ger, die Interaktivität beim Editieren erlaubt und eine sehr gute Anbindung ans Composi- der Grafi kkarte mit OpenCL oder Cuda. Wäh- aber wiederum deutliche Zeitersparnisse bei ting prädestinieren die Engine für Animati- rend man Änderungen vornimmt, werden der Arbeit. onen und Motion Graphics. diese in der Live-Preview automatisch über- Wenn man sich die zugrunde liegende Für Realismus muss man aber einiges an nommen, was Test-Renderings größtenteils Technik näher ansieht, leuchtet schnell ein, Arbeit investieren und grundlegende Dinge überflüssig macht. Shader- und Textur- wo man bei Cycles schummeln kann, um ent- wie Global Illumination und Kaustiken feh- Workfl ow sind nun komplett node-basiert weder Zeit zu sparen oder künstlerische Frei- len völlig. Wer das benötigt musste bisher zu mit einer zusätzlichen Baum-Ansicht für heit zu erlangen. Die Kamera „verschießt“ einem externen Renderer greifen wie Lux- schnelle Korrekturen oder einfache Materi- dabei Strahlen, die auf verschiedene Ob - render, Yafaray, Octane oder V-Ray. alien. Im Prinzip arbeitet die Engine realis- jekte treffen und dabei ihren Weg und ihren Viele Nutzer wünschten sich diese Fea- tisch respektive physikalisch korrekt. Man Charakter verändern können. Aus den ge- tures aber Blender-intern. Ihnen wurde in hat als Nutzer aber große Freiheiten, wenn Version 2.61, die als verfrühtes Weihnachts- es darum geht, auf den Realismus Einfl uss Gottfried Hofmann studiert Infor- geschenk am 14. Dezember 2011 erschie- zu nehmen. matik an der Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg. nen ist, nun Gehör verschafft. Aber anstatt Zur Finanzierung seines Studiums den internen Renderer immer weiter auf- Hintergrund arbeitet er als Freelancer im VFX- zubohren hat man sich dazu entschieden, Bereich, wofür er hauptsächlich Blender einsetzt. In seiner Freizeit eine Engine von Grund auf neu zu schreiben Ähnliche wie der von Sony Pictures Image- erstellt er Tutorials, die er auf seiner und dabei auch den Workfl ow rundzuerneu- works eingesetzte „Arnold“-Renderer ist Webseite www.BlenderDiplom.com ern. Cycles ein reiner Pathtracer. Filme wie „Wol- kostenlos zur Verfügung stellt.

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wonnenen Informationen errech- les/) net die Kamera einen Farbwert für jeden Pixel. Lässt man dem Spiel lange genug freien Lauf, erhält man am Ende ein physikalisch kor- rektes Resultat. Wenn man jedoch eingreift, lässt sich Renderzeit sparen oder künstlerische Freiheit erlangen.

Zeit sparen und vieles ändern

Am einfachsten lässt sich Zeit

sparen, indem man die Anzahl der org/development/release-logs/blender-261/blender-261-demo-fi „Bounces“ reduziert. Ein Wert von null schaltet ganz automatisch die (© Mike Pan / Blender Foundation Lizenz: 2011. CC-BY 3.0 http://www.blender. Global Illumination aus. Außer- Ein einfacher Shader in Cycles – Über Nodes lassen sich Shader in Cycles nach Belieben mischen. dem kann man für jedes Objekt Das Bild oben ist die Live-Preview bei moderaten 512 Samples. festlegen, ob es für bestimmte Strahlen sichtbar sein soll, hier genannt „Ray fürs Compositing integriert, darunter rudi- Renderer ausfüllen musste. Freelancer, klei- Visibility“. Nutzer von Cinema 4D werden sich mentäre Render-Layer sowie der Holdout- ne Studios und VFX-Interessierte sollten die dabei gleich zu Hause fühlen, denn die Funk- Shader, mit dem Objekte als transparente Entwicklungen im Auge behalten. tion ähnelt stark dem dortigen „Render Tag“. Bereiche im Render erscheinen. So lassen sich Objekte mit einem Klick aus Ausblick Spiegelungen entfernen oder für die Kamera Fazit unsichtbar machen (was besonders bei Licht Die Render-Engine Cycles befi ndet sich mo- emittierenden Objekten praktisch ist). Mit Cycles schließen die Render-Bordmittel mentan noch in einer frühen Entwicklungs- Es bieten sich aber noch deutlich mehr von Blender endlich zur Konkurrenz auf. phase. Für die nähere Zukunft geplant (und Möglichkeiten. Denn über die „Light Path“- Gleichzeitig wird der Workflow flexibili- in der Version 2.62, die bei Erscheinen dieser Node lassen sich auch Shader mittels der siert und die zahlreichen Möglichkeiten zum Ausgabe der DP aktuell sein wird) mögli- Strahl-Informationen beeinfl ussen. Dadurch Schummeln schließen eine Lücke, die von cherweise schon integriert: zusätzliche Ma- ist es zum Beispiel möglich, Schatten oder den externen Engines bisher offen gelassen nipulationsmöglichkeiten bei den Shadern, Kaustiken zu verstärken, abzuschwächen wurde und die vormals der Blender-interne um beispielsweise einen Toon-Look zu er- oder einzufärben. Gleiches gilt für Refl exi- reichen, Optimierungen der Geschwindigkeit onen, die nochmals feiner über Material- und Render-Layer sowie -Passes. Für die eigenschaften ansprechbar sind. In nähere Zukunft sind Subsurface der aktuellen Entwicklungs- Displacement und Depth of Field – Die Strukturen Scattering, Motion Blur und version sind zudem schon auf diesen Christbaumkugeln sind durch Volumetrics im Visier. Displacement entstanden. die ersten Optionen (© Olivier Amrein Lizenz: 2011. CC-BY 3.0 www.blendswap.com/ 3D-models/misc-objects/christmas-balls/)

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DDP1202_072-075_CyclesP1202_072-075_Cycles 7733 006.02.20126.02.2012 110:10:500:10:50 AKTUELL FILM & VFX 3D & ANIMATION INTERACTIVE INDUSTRIE DIGITAL ARTSCIENCE & EDUCATION SERVICE Ich habe meine ideale Render- Engine geschrieben

Die DP im Gespräch mit Brecht van Lommel über die neue Render-Engine für Blender: Cycles. Brecht ist der Hauptverantwortliche für die Entwicklung.

ausschließlich an der Cycles-Engine als neu- Dinge ausschalten zu können. Global Illumina- er Renderer für Blender. tion, Kaustiken und Feineinstellungen bei den Bounces sind allgemeine Beispiele. Wir haben DP: Was ist die Zielgruppe von Cycles? aber noch viel mehr im Gepäck, um Sachen Brecht van Lommel: Die Zielgruppe ist in zwar nicht physikalisch korrekt, aber brauch- etwa die gleiche wie die von Blender selbst – bar für Animationen darstellen zu können. einzelne Künstler und kleine Studios. Cycles (© William Maanders. Lizenz: CC-BY 3.0) ist nicht als Render Engine für Hollywood kon- DP: Animationen werden mit Cycles im nächs- Brecht van Lommel ist der Hauptverantwortliche zipiert. Sie soll einfach zu benutzen sein und ten Open Movie genug gerendert werden. für die Entwicklung der Cycles-Render-Engine. schnell Ergebnisse liefern mit möglichst wenig Freust du dich schon auf die kommenden technischen Parametern, in die man sich erst Aufgaben? DP: Wie ist es dazu gekommen, dass du die einlernen müsste. Weiterhin habe ich großen Brecht van Lommel: Das ist in den nächsten Entwicklung einer komplett neuen Render- Wert auf Interaktivität gelegt. In Cycles hat vier Monaten, da bin ich schon ein wenig ängst- Engine für Blender angestoßen hast? man eine interaktive Preview, die sich updatet lich. Wir werden sehen wie es funktioniert, zur Brecht van Lommel: Ich hatte schon lange an während man arbeitet. Das ist sehr wichtig. In Not haben wir noch den Blender-internen dem bisherigen Blender-internen Renderer den Open Movies gab es viele komplexe Szenen, Renderer in der Hinterhand. Aber Cycles gearbeitet. Wir haben ihn in vielen Projekten bei denen Minuten vergehen konnten, bis man wird ausgiebigen Tests im Bereich VFX un- wie den Open Movies eingesetzt. Leider hat er nach dem Drücken auf „Render“ die ersten Pi- terzogen werden. Render Layer und Render viele Limitierungen. Seine Entwicklung geht xel sah. Feintuning von Parametern ist in einer Passes sollen mit realen Aufnahmen kompo- zurück auf die späten 80er Jahre und nach solchen Situation natürlich äußerst schwierig. niert werden. Dazu kommt Umgebungslicht und nach wurde immer mehr hinzugefügt. Der Darum habe ich Cycles als interaktiven Ray- von realen Aufnahmen. Das wird der Fokus Kern ist nicht sehr modular und auf direkte tracer konzipiert. Er aktualisiert während man der nächsten Monate: Cycles für VFX-Arbeiten Beleuchtung und Rasterisierung ausgelegt. Parameter ändert und man sieht dadurch die fi t machen. Neues hinzuzufügen wurde immer schwie- Ergebnisse so schnell wie möglich. riger. Ich versuchte, den Kern aufzubohren und DP: Das Shader-System wurde maßgeblich von zu erneuern, aber das funktionierte nicht sehr DP: Du hast Cycles nicht absolut physikalisch der Open Shading Language (OSL) beeinfl usst, gut. Irgendwann hatte ich viel freie Zeit und korrekt aufgebaut, sondern erlaubst zahl- sie wird aber nicht direkt eingesetzt? da habe ich angefangen, meine eigene ideale reiche Schummeleien? Brecht van Lommel: Wir haben momentan Render-Engine zu schreiben. Ich habe dabei Brecht van Lommel: Wir versuchen, zahl- zwei Backends. Eines unterstützt OSL, lässt versucht, Erfahrungen aus den Open Movies reiche Schummeleien zu erlauben, die in di- sich aber nicht direkt nutzen. Das andere ist mit einfl ießen zu lassen. Nach einem halben versen physikalischen Render Engines nicht auf CPU und GPU implementiert. Direkte OSL- Jahr habe ich die Sache Ton Roosendaal, dem möglich sind. Grundsätzlich sieht die Sache Unterstützung in Blender ist aber geplant. Vorsitzenden der Blender Foundation, gezeigt so aus: Wenn man Animationen rendern und war interessiert. Jetzt arbeite ich wieder möchte und sich eine höhere Geschwindigkeit DP: Dann wird man auch eigene oder fremde für die Blender Foundation, die Hälfte der Zeit wünscht, dann muss es möglich sein, diverse OSL-Shader in Blender nutzen können?

Light Path Rays in Cycles – Schema, wie sich von der Kamera verschossene Strahlen bewegen und verändern können. (© Brecht van Lommel 2011)

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Brecht van Lommel: Das Hauptproblem ist, OSL auf der GPU zum Laufen zu bekommen. Das ist fast so viel Arbeit, wie bisher in Cycles steckt. Das ist keine einfache Aufgabe, wir brauchen mehr Leute, die uns dabei helfen.

DP: Fürs Rendern auf der Grafi kkarte unter- stützt Cycles sowohl OpenCL als auch Cuda. Ist das nicht viel Extra-Aufwand? Brecht van Lommel: Im Grunde sind sich die Sprachen sehr ähnlich. OpenCL hat lediglich ein paar mehr Einschränkungen als Cuda. So- bald man sich auf OpenCL beschränkt, ist es sehr einfach, parallel für Cuda und die CPU zu Schummeleien: Ein einfaches Beispiel, wie sich in Cycles auf den Realismus Einfl uss nehmen lässt. Hinter entwickeln. Die reine CPU-Version ist wichtig, dem Blob befi ndet sich eine Plane, die orangefarbenes Licht emittiert. Dieses ist nur in den Refl exionen auf dem Blob sichtbar und verleiht ihm eine leichte Kante. Damit die Rückwand nicht auch angestrahlt da es Leute ohne passende Grafi kkarten gibt wird, wurde zudem die Rückseite der Plane „ausgeschaltet“. Die Spiegelungen der Hohlkehle im Blob wur- (man denke an Renderfarmen). Oder man hat den ebenfalls entfernt. Links oben sieht man den fertigen Render mit einem einfachen Compositing. eine Szene, die viel Speicher benötigt. OpenCL ist auch sehr wichtig, denn es wird sowohl von AMD und Nvidia unterstützt. Cuda hat die beste Performance, es macht also Sinn, alle drei zu unterstützen. Dann hat jeder Nutzer die Mög- lichkeit, seine Hardware perfekt auszureizen.

DP: Was das Interface angeht, setzt du sowohl auf Nodes als auch auf Layer? Brecht van Lommel: Wir haben uns für Nodes entschieden, weil man damit viele coole Tricks und Kombinationen erstellen kann, die mit Layern nicht möglich wären. Allerdings tendieren Nodes dazu, schwierig zu handha- ben zu sein. Für Szenen mit vielen Materialien werden wir Presets anbieten – Node-Gruppen mit Voreinstellungen für Plastik oder Metall. Die wird man in einer einfachen Baumstruk- tur übereinanderlegen können. Damit sind schnell Resultate möglich und man Schummeleien Teil 2 – Dieser Glas- hat immer noch die Möglich- Der Frost in dieser Szene wurde über Partikel realisiert, Affenkopf wird ausschließlich indi- die Cycles dank Instancing effi zient rendern kann. rekt über seine eigenen Kaus- keit, all die komplexen tiken einer unsichtbaren und verrückten Dinge Lichtquelle beleuchtet. über Nodes zu re- alisieren. ❯ ei (© Frederik Steinmetz Lizenz: 2011. CC-BY 3.0 blenderdiplom.com/index.php/de/tutorials/item/75-winter-special)

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DDP1202_072-075_CyclesP1202_072-075_Cycles 7755 006.02.20126.02.2012 110:10:590:10:59