masterpiece



	Masterpiece Tutorial - Digital Imaging Unter Digital Imaging verstehen wir, ein immaterielles, geometrisches Datenmodell durch Belichtung sichtbar, und so der visuellen Vorstellung zugänglich zu machen. Wir werden uns dabei mit Microstation Masterpiece beschäftigen, einem Unterprogramm von Microstation95. Es erlaubt, von digitalen Modellen Bilder anzufertigen, die eine Analyse der Räumlichkeit im Bezug auf die Lichtsituation ermöglichen. Durch Ihre starke räumliche und damit architektonische Aussagekraft vermitteln sie eine materielle Vorstellung des Arbeitsmodells und können zusammen mit geometrisch-analytischen Strichzeichnungen eine vollständige Beschreibung eines architektonisches Objektes bilden. Wir setzen zu dieser Übung voraus, dass Sie mit Microstation95 umgehen können und das Solid Modeling Tutorial abgeschlossen haben. Hilfreich aber nicht Vorraussetzung ist auch ein Interesse an photographischer Bildgestaltung. Krypta Thema Als ersten Schritt werden wir unsere Digital Imaging Versuche an dem Modell durchführen, welches Sie zu diesem Zweck im Solid Modeling Tutorial erstellt haben. Es handelt sich um eine Krypta (Gr. kryptos = verborgen), einen verborgenen Innenraum im doppelten Sinn. Zum einen besitzt das architektonische Modell keinen funktionalen Zugang, zum anderen handelt es sich ja als Datenmodell um ein immaterielles Konstrukt. Diesen Innenraum werden wir nun zu einem realen, d. h. vorstellbaren Objekt weiterentwickeln, wobei der eigentliche Baukörper als Form in diesem Zusammenhang nicht von Interesse ist. Ablauf In Masterpiece gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten ein Bild zu rendern (= belichten): - Ray Tracing - Radiosity Wir werden uns in diesem Tutorial mit beiden Variationen beschäftigen. Wobei sie auch oft kombiniert verwendet werden. Vorbereitung was Starten Sie Microstation95 auf und öffnen Sie die Datei 'krypta.dgn'. Visualization Tools was Starten sie die Tool-Palette 'Visualization Tools' und schieben Sie sie an den linken Rand. wo 'Tools' -> 'Visualization Tools' Camera View erzeugen was Erzeugen Sie eine perspektivische Aussenansicht der Krypta. wo Starten Sie das Fenster 'Define Camera' mit dem Camera-Button in den 'Visualization Tools' . was Klicken Die in das Ansichtsfenster 2, in dem die Perspektive gezeigt werden soll. Stellen Sie folgende Werte im Fenster 'Define Camera' ein: 'Active View' auf '2' um alle folgenden Einstellungen auf das Ansichtsfenster 2 zu beziehen. 'Projection' auf 'Three Point' um eine mit drei Punkten definierte Perspektive zu erzeugen. Klicken sie in die beiden Felder 'Continous View updates' und ' Display View Cone' um eine interaktive Einstellmöglichkeit zu haben. wie Sie sehen jetzt in jedem Fenster eine Pyramide, die den gerade aktuellen view darstellt. Der Augpunkt befindet sich an der Spitze der Pyramide und der Bildausschnitt wird durch die Grundfläche der Pyramide dargestellt. Im Ansichtsfenster 2 sehen Sie die aktuell eingestellte Perspektive.



	was Durch ziehen der drei weissen Angriffspunkte der Pyramide in den anderen Ansichtsfenstern können Sie die Aussenperspektive einstellen. Am besten stellen Sie den horizontalen und vertikalen Blickwinkel manuell im Fenster 'Define Camera' auf die Werte 70.00 (horizontal). Der vertikale Blickwinkel wird dann automatisch nachgeführt. (Sollte Ihr Fenster nicht dieselben Einstellungsmöglichkeiten wie das hier abgebildete Fenster aufweisen, dann klicken Sie bitte auf den Button 'More' und danach auf 'View Information'.) Kameraposition abspeichern was Sichern Sie jetzt die soeben eingestellte Aussenperspektive mit Hilfe des Fensters 'Utilities' -> 'Saved Views' ab. (Wie im Microstation95 Tutorial beschrieben.) Ein kleines Render-Fenster erzeugen was Verkleinern Sie das Ansichtsfenster 2 auf etwa die Hälfte und stellen Sie Ihre Aussenperspektive ein. Materialdefinition was Erstellen Sie folgende Materialdefinitionen: Wände und 'Gitter' = 'wall-sand' Boden = 'floor-granite' Decke = 'roof-white' Scheiben = 'glass-clear' Scheibe vor dem Gitter = 'man-pointing' wo



	Klicken Sie auf den Farbeimer in den 'Visualization Tools' . Jetzt erscheint das Fenster 'Apply Material' was Um die vorbereitete Materialpalette zu laden drücken Sie bitte auf 'Open...' und wählen Sie in dem nun erscheinenden File-Browser die Datei 'krypta.pal' aus und drücken Sie 'ok'. Jetzt sollte im Fenster 'Apply Material' bei 'Palette' 'Krypta' stehehn. Wählen Sie nun nacheinander die Materialien (unter 'Material:') aus und klicken Sie jeweils auf 'Assign'. Jedesmal wenn Sie auf 'Assign' drücken, erscheint folgendes Fenster:



	Drücken Sie jetzt bitte auf den Knopf 'New'. Es erscheint ein neues Fenster:



	Hier können Sie direkt die Zuordnung des Materials zu einem Level und einer Farbe eingeben. Natürlich ist es auch möglich dies durch anklicken des Elements oder in der Farb- bzw. Layer-Palette im Fenster 'Assign Materials: Materialname'. Geben Sie also die folgenden Wertepaare zu den entsprechenden Materialien ein: Materialname Level Color glass-clear 1 80 floor-granite 1 2 wall-sand 1,2 4,2 roof-white 1 3 man-pointing 1 4 Dies hat zur Folge, dass z.B. alle Elemente die auf Level 1 sind und gleichzeitig die Farben 80 haben dem Material glass-clear zugeordnet werden. Bestätigen Sie in diesem Fenster und dem Fenster 'Assign Materials: Materialname' mit 'ok'. A. Ray Tracing Global Lighting was Stellen Sie die globalen Lichtwerte ein, d.h. Sonne, Ambient (Diffuses Licht) und Flashbulb (in Blickrichtung ausgerichtetes Licht). Diese Werte gelten in unserem Fall für das Ray Tracing. Die Sonneneinstellung kann bedingt auch im Radiosity Verfahren verwendet werden. Ambient und Flashbulb jedoch nicht. wo 'Settings' -> 'Rendering' -> 'Global Lighting' wie Aktivieren Sie 'Ambient', 'Flashbulb' und 'Solar' sowie 'Solar Shadows'. Geben Sie für 'Intensity' bei 'Ambient' den Wert '0.45', bei 'Flashbulb' den Wert '0.12' und bei 'Solar' den Wert '1.00' ein. Die 'Solar Shadow Resolution' stellen Sie bitte auf '512'. was Stellen Sie die Position der Sonne ein. wie Normalerweise würde man wahrscheinlich die Position der Sonne über eine Tatsächliche Position (z.B. Zürich) und eine reale Uhrzeit bestimmen. Da unser Modell jedoch nicht kontextbezogen ist, ergibt dieses Vorgehen keinen Sinn. Wir werden die Sonnenposition direkt über den 'Azimuth Angle' (= Winkel der Sonne gegen Nord) und den 'Altitude Angle' (= Höhenwinkel der Sonne, 90 Grad = senkrecht) eingeben. Aktivieren Sie hierzu bitte 'Lock' und tragen Sie folgende Werte ein: 'Azimuth Angle' = 255 'Altitude Angle' = 15



	1. Rendering mit Ray Tracing was Jetzt werden Sie die von Ihnen eingestellte Aussenperspektive im Ansichtsfenster 2 rendern. wie Drücken Sie bei den 'Visualization Tools' auf den Kubus . Stellen Sie dann im neu erschienenen Fenster 'Render' den 'Render Mode' auf 'Ray Trace'. Klicken Sie jetzt in das Ansichtsfenster 2, in dem Ihre Aussenansicht eingestellt ist. Nach relativ kurzer Rechenzeit sollte Ihnen das Ray Tracing-Ergebnis Zeilenweise angezeigt werden. Ganz unten links im Microstation95-Fenster wird Ihnen auch eine Statistik angeboten, in der sie Masterpiece darüber informiert welche Zeile des Bildes gerade gerechnet wird.



	Künstliche Lichtquellen einstellen was Sie werden jetzt in die drei Oberlichter der Krypta künstliche Lichtquellen einsetzen. wo Klicken Sie in den 'Visualization Tools' auf die Glühbirne . Jetzt erscheint das Fenster 'Define Light'. wie Stellen Sie dort den 'Mode' auf 'Create' und den 'Type' auf 'Area Light'. Verändern Sie dann bitte die 'Brightness' auf '500.0'.



	Stellen Sie die Farbe durch klicken auf den Button 'Color...' ein. Es erscheint ein weiteres Fenster. Wählen Sie dort bitte die Farbe 'green'. Klicken Sie jetzt in einem beliebigen Ansichtsfenster auf das grüne Sechseck im rechten Oberlicht. Hiermit haben Sie das Element, aus welchem ein 'Area Light' werden soll, selektiert. Es erscheint jetzt ein Pfeil, der die Richtung in der das Licht von der Flächenlichtquelle abstrahlt anzeigt. Da diese Richtung von der Zeichenreihenfolge in der das Polygon gezeichnet wurde abhängig ist, kann es sein, dass der Pfeil nach oben zeigt. Sollte dies der Fall sein, dann aktivieren Sie bitte im Fenster 'Define Light' das Feld 'Reverse'. Der Pfeil zeigt weiterhin in die ursprüngliche Richtung, das Licht wird jedoch in die entgegengesetzte Richtung abstrahlen. Wenn alle Einstellungen für die Lichtquelle korrekt sind, dann bestätigen Sie die Auswahl mit einem Mausklick mit der



	linken Maustaste im Ansichtsfenster. Verfahren Sie nun mit den beiden anderen Oberlichtern ebenso, wobei Sie bitte darauf achten, die Farbe entsprechend auf blau und rot zu ändern und die 'Brightness' jeweils auf '500.0' zu setzen. Prüfen Sie bitte auch die Abstrahlrichtung der Lichtquelle und korrigieren Sie sie nötigenfalls. Zum Abschluss können Sie die Lichtquellen noch im 'Mode' 'Modify' überprüfen. Wenn Sie dort auf 'Scan...' klicken werden Ihnen nacheinander alle im Modell vorhandenen Lichtquellen angezeigt, wobei eine gepunktete Linie die Richtung und Farbe der Lichtquelle anzeigt. Hintergrund-Himmel einstellen was Sie werden jetzt ein Bild eines Himmels als sogenanntes 'Environment Map' einrichten. Dieses 'Environment Map' ist ein Bild, welches auf die Innenseiten eines imaginären Kubus projeziert wird, welcher sich um Ihr Modell herum befindet. Diese 'Environment Map' ist normal nicht sichtbar, sondern wird nur in Elementen dargestellt die den Modellhintergrund spiegeln. wo 'Setting' -> 'Rendering' -> 'Assign Materials' wie Aktivieren Sie unter 'Tools' die Funktion 'Set Environment Map' -> 'All...'



	Wählen Sie in dem nun erscheinenden Fenster das Bild 'sky03.jpg' aus. Sie können sich die Bilder ansehen, in dem Sie auf 'Preview' drücken. Innenperspektive einstellen was Verändern Sie bitte die Grösse des Ansichtsfenster 2 auf etwa die Hälfte. Stellen Sie im Ansichtsfenster 2 die Perspektive 'per2' 'Innen Gitter' ein. 2. Rendering mit Ray Tracing was Rendern Sie diese Perspektive in dem Sie bei den 'Visualization Tools' auf den Kubus drücken und danach in das Ansichtsfenster 2 klicken. Einstellung der Darstellungstiefe



	was Laden Sie die 2. Innenperspektive in das Ansichtsfenster 2. Stellen Sie die 'Display Depth' so ein, dass das ganze Objekt sichtbar ist. wie Öffnen Sie das Tool-Fenster 'Tools' -> '3D' -> '3D View Control', klicken Sie auf das obere 'Fernseher-Icon'. Klicken Sie jetzt einmal in das Ansichtsfenster 2 um Masterpiece zu sagen in welchem Ansichtsfenster Sie das Ergebnis der Einstellung angezeigt haben möchten. Klicken Sie dann in in eines der anderen Ansichtsfenster und verziehen Sie das Rechteck, welches im 'view cone' auftaucht ganz in Richtung Augpunkt und bestätigen Sie diese Einstellung durch klicken der linken Maustaste. Ziehen Sie dann das 2. Rechteck so weit vom Augpunkt weg, dass das ganze Modell zwischen Augpunkt und Rechteck dargestelt wird. Bestätigen Sie dies wieder durch einen Mausklick. Jetzt wird das ganze Modell vom Augpunkt weg dargestellt. 3. Rendering mit Ray Tracing was Rendern Sie jetzt die zweite Innenperspektive. Global Lighting Einstellungen was Verändern Sie die Einstellungen für 'Ambient Light', 'Flashbulb', 'Solar' und 'Solar Shadow' bis Sie mit dem Ergebnis zufrieden sind. Testen Sie auch andere Sonnenstände.



	Grössere Bilder Rendern was Rendern Sie grössere Versionen der Bilder. wie Ziehen Sie das Ansichtsfenster 2 grösser und rendern Sie erneut. B. Radiosity Global Lighting für Radiosity einstellen was Stellen Sie die Optionen 'Ambient', 'Flashbulb' und 'Solar' bei den 'Global Lighting' Einstellungen ab. Dies muss geschehen, da das sogenannte 'Diffuse Licht' (= ambient light) durch das Radiosity Verfahren auf rechnerischem Wege ermittelt wird und nicht wie bei dem Ray Tracing Verfahren welches Masterpiece anwendet manuell auf einen Durchschnittswert eingestellt werden muss. Das Sonnenlicht stellen wir ab, da wir den Einfluss der farbigen Oberlichter auf die Oberflächen untersuchen wollen und mit den gegebenen Sonneneinstellungen mit dem sehr direkten Licht einen zu grossen Kontrast hätten. Siehe auch 'Radiosity <-> Ray Tracing'. wo 'Settings' -> 'Rendering' -> 'Global Lighting' wie Deaktivieren Sie 'Ambient', 'Flashbulb' und 'Solar' in dem Sie die jeweiligen Kontrollkästchen anklicken, so dass das Kreuz verschwindet. Radiosity Einstellungen was Um die Radiosity-Einstellungen zu verändern, öffnen Sie bitte das Fenster 'Radiosity'. wo 'Settings' -> 'Rendering' -> 'Radiosity' wie Verändern Sie die 'Radiosity Settings' wie folgt: 'Maximum Samples per Shot' = 2 'Maximum Element Subdivisions' = 2 'Subdivision Contrast Threshold' = 0.2 (Der Helligkeitskontrast zwischen den Eckpunkten einer Sub-Fläche bei dem die Fläche nicht mehr weiter unterteilt wird. Siehe auch 'Radiosity <-> Ray Tracing') Bei 'Material Usage' verändern Sie bitte die Werte für 'Material Receives Light' und 'Receiver Reflects Light' jeweils auf 'Always'. Jetzt werden alle Objekte in die Berechnung mit einbezogen, ohne Rücksicht darauf, ob bei ihnen evtl. die Attribute auf 'Radiosity off' gestellt wurden. Deaktivieren Sie 'Illuminate Both Sides of Surfaces'. So wird nur die jeweils sichtbare Seite der Elemente berechnet, nicht die Innenseite von Solids. Bei 'Lighting' aktivieren Sie bitte 'Process All Lights First'. So werden zuerst die künstlichen Lichtquellen und ihr Einfluss auf die Oberflächen berechnet und dann erst die Reflektionen. Aktivieren Sie 'Ambient' sowie 'Brightness Scale' unter 'Display Settings' und stellen Sie 'Brightness Scale' auf den Wert 2.0 ein. Bei 'Initially Subdivide Until ...' stellen Sie bitte folgende Werte ein: 'Patch Area' = 2.0 'Element Area' = 1.0 'Non-shooting Element Area' = 4.0 (Siehe dazu 'Radiosity <-> Ray Tracing')



	Perspektive wählen was Wählen Sie die Innenperspektive welche in Richtung der Oberlichter zeigt. 1. Rendering mit Radiosity was Rendern Sie eine erste Version mit dem Radiosity Verfahren. wie Klicken Sie auf 'Solve Radiosity' im Fenster 'Radiosity' und klicken Sie danach in das Ansichtsfenster 2 um es zu Berechnen. Wie auch bei den Renderings mit dem Ray Tracing Verfahren wird Ihnen eine Statistik im unteren linken Eck des Microstation95 Fensters angezeigt. Hier können Sie sehr schön mitverfolgen wie erst die eingestellten 100 Iterationen (Wert im Fenster 'Radiosity', 'Limit Number of Shots') berechnet werden und danach ein Ray Tracing des Ergebnisses erstellt wird.



	Verbesserungen des Ergebnisses was Noch ist das errechnete Bild viel zu dunkel und ungenau. Ungenau bedeutet in diesem Fall, dass die Beleuchteten Flächen viel zu konzentriert sind, es haben also noch sehr wenige Lichtreflektionen an den Element-Oberflächen stattgefunden. Verändern Sie in einem ersten Schritt die Anzahl der Iterationen, welche Sie zulassen. wie Setzen Sie 'Limit Number of Shots' auf 200 und berechnen Sie das Bild neu, in dem Sie wieder auf 'Solve Radiosity' drücken und danach in das Ansichtsfenster 2 klicken. Um sich für die nächste Berechnung Zeit zu sparen, können Sie vorher im Fenster 'Radiosity' unter 'File' das Kontrollkästchen 'Keep Database in Memory' aktivieren. Damit sorgen Sie dafür, dass Iterationen die schon durchgeführt wurden bei weitergehenden Berechnungen berücksichtigt werden. Allerdings müssen Sie darauf achten bei Veränderung der Radiosity-Einstellungen die 'Database' zu löschen. Masterpiece löscht die 'Database' nur bei Materialänderungen automatisch. Die Statistik wo Am linken unteren Rand des Microstation95 Fensters. was In dieser Statistik wird Ihnen mitprotokolliert wie weit Masterpiece in der Berechnung des Renderings schon fortgeschritten ist.

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