Handbuch: Erstellung von Bildsynthesen
- Einführung
- FreeCAD entdecken
- Arbeiten mit FreeCAD
- Alle Arbeitsbereiche auf einen Blick
- Herkömmliche Modellierung, der CSG Weg
- Herkömmliches 2D Entwerfen
- Modellierung für Produktdesign
- Modelle für den 3D Druck vorbereiten
- Erstellen von 2D Zeichnungen
- BIM Modellierung
- Verwendung von Kalkulationstabellen
- Erstellen von FEM Analysen
- Erstellen von Bildsynthesen
- Skripte in Python erstellen
- Die Gemeinschaft
Rendering (Neudeutsch für den etwas sperrigen Begriff Bildsynthese) ist der Prozess der Erstellung hochgradig realistischer Bilder von 3D-Modellen durch die Simulation von Beleuchtung, Material und Textur. Es wird üblicherweise in der Film- und der Spieleindustrie sowie im Produktdesign eingesetzt, wo fotorealistische Visualisierungen benötigt werden, um Entwürfe und Konzepte darzustellen. Damit Bilder erstellt werden können, die echten Fotos gleichen, werden spezialisierte Werkzeuge zur Steuerung von Beleuchtung, Reflexionen und Schatten benötigt.
FreeCAD ist aber in erster Linie auf technisches Modellieren ausgerichtet und weniger auf künstlerische und visuelle Effekte. Sein vorrangiger Zweck ist es, präzise 3D-Modelle für Konstruktion, Design und Produktion zu erstellen. Daraus resultiert, dass FreeCAD keine hoch entwickelten Werkzeuge für Fotorealismus enthält.
FreeCAD stellt allerdings den Arbeitsbereich Render bereit, der als Addon installiert werden kann (Es ist keiner der Standardarbeitsbereiche). Dieser Arbeitsbereich ermöglicht dem Anwender FreeCAD-Modelle mit externen Render-Programmen wie Blender Cycles, LuxCoreRender oder POV-Ray zu verbinden. Durch den Arbeitsbereich Render können Anwender ihre Modelle verwenden und diese externen Werkzeuge wirkungsvoll einsetzen, um ihre Konstruktionen mit realistischer Beleuchtung und Texturen zu rendern (synthetisieren). Diese Herangehensweise erhält FreeCAD schlank und fokussiert, während die Flexibilität, bei Bedarf Fotorealistisch zu rendern, bestehen bleibt.
Der Arbeitsbereich Render integriert einige externe Renderer in FreeCAD einschließlich LuxCorerender, POV-Ray und Blender Cycles. LuxCoreRender ist ein moderner, physikbasierter Renderer, der fotorealistische Bilder erstellt, aber eine erhebliche Rechenleistung erfordert, besonders für große Szenen. POV-Ray ist schon älter, ist aber immer noch ein zuverlässiges Raytracing-Programm und geht weniger verschwenderisch mit den Ressourcen um, dafür lässt es etwas den Realismus neuerer Technologien vermissen. Blender Cycles ist über FreeCAD erreichbar, wenn Blender installiert ist und stellt eine leistungsfähige Rendering-Lösung mit GPU- und CPU-Unterstützung zur Verfügung, die qualitativ hochwertige Bilder effizient erstellt. Allerdings erfordert dies die separate Installation von Blender und das Exportieren der Modelle zu Blender, um sie zu rendern. Jeder Renderer hat seine Stärken, abhängig von der Balance zwischen Realismus, Leistung und Systemressourcen. Jede Option hat ihre Stärken und Schwächen, abhängig von der Art der Darstellungen, die man rendern möchte. Der beste Weg sie herauszufinden, ist die Beispiele auf ihren zugehörigen Webseiten zu vergleichen.
Installation
Bevor man den Arbeitsbereich Render in FreeCAD verwenden kann, muss man sowohl den Arbeitsbereich selbst (wie in diesem Abschnitt gezeigt) als auch eine der externen Rendering-Anwendungen wie LuxCoreRender, POV-Ray oder Blender Cycles (mit installiertem Blender) installieren. Die Installation dieser Anwendungen ist in der Regel unkompliziert, da sie Installationsprogramme für verschiedene Plattformen bereitstellen und häufig in den Software-Verzeichnissen von Linux-Distributionen enthalten sind. Sobald diese Werkzeuge installiert sind, kann man FreeCAD mit diesen Renderern verbinden, um hochwertige Bilder zu erstellen.
Sobald POV-Ray oder LuxCorerender installiert ist, müssen wir den Pfad zu ihrer Hauptdatei in den FreeCAD-Einstellungen festlegen. Dies ist normalerweise nur unter Windows und Mac erforderlich. Unter Linux wählt FreeCAD den Pfad aus den Standardverzeichnissen aus. Den Speicherort der ausführbaren Dateien von povray oder luxrender findet man, indem man das System nach Dateien mit den Namen povray (oder povray.exe unter Windows) und luxrender (oder luxrender.exe unter Windows) durchsucht. Auf der Registerkarte Einstellungen kann man den Pfad angeben und einige Parameter einrichten.
Rendern mit PovRay
Wir werden die Tabelle verwenden, die wir in dem Kapitel traditionelles modellieren zum erstellen von Renderings mit PovRay erstellt haben.
- Man beginnt, indem man die Datei table.FCStd lädt, die wir zuvor modelliert haben, oder über den Link am Ende dieses Kapitels, und ruft den
Render auf.
- Man erstellt ein Rendering-Projekt, indem man in der Symbolleiste auf die Schaltfläche für den Renderer klickt. In unserem Beispiel wählen wir den
PovRay-Renderer.
- Eine für das Projekt geeignete Vorlage auswählen. Wir entscheiden uns für die Vorlage povray_sunlight.pov.
- Man kann auch andere Vorlagen ausprobieren, nachdem man ein neues Projekt erstellt hat, indem man einfach die Eigenschaft Vorlage bearbeitet.
- Ein neues Projekt wurde nun erstellt:
- Man kann die gewünschten Objekte zum Projekt hinzufügen, indem man sie auswählt und auf die Option 16px Rendering-Ansicht klickt.
- Wenn wir möchten, können wir ein Material auf unseren Körpern anwenden, indem wir auf die Option
Material klicken. In unserem Fall wählen wir die Option matt.
- Jetzt können wir auf die Schaltfläche
klicken, woraufhin unser gerendertes Ergebnis in einem separaten Fenster angezeigt wird.
Um ehrlich zu sein, ist das Endergebnis nicht besonders beeindruckend. Der Rendering-Prozess ist iterativ und erfordert Zeit und Geduld, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen. Darüber hinaus ist POV-Ray, wie oben erwähnt, in Bezug auf Realismus etwas eingeschränkt. Man kann ruhig verschiedene Renderer ausprobieren. Der Ablauf bleibt weitgehend derselbe, der einzige Unterschied besteht in der Auswahl eines anderen Renderers zu Beginn des Prozesses.
Herunterladen
- Das Tabellenmodell: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/table.FCStd
- Die während dieser Übung erstellte Datei: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/render.FCStd
Weiterlesen
- Erste Schritte
- Installation: Herunterladen, Windows, Linux, Mac, Zusätzliche Komponenten, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Grundlagen: Über FreeCAD, Graphische Oberfläche, Mausbedienung, Auswahlmethoden, Objektname, Voreinstellungseditor, Arbeitsbereiche, Dokumentstruktur, Objekteigenschaften, FreeCAD unterstützen, Spenden
- Hilfe: Anleitungen, Videoanleitungen
- Arbeitsbereiche: Std Base, Arch, Assembly, BIM, CAM, Draft, FEM, Inspection, Material, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework



