Als Rendering bezeichnet ein Bild oder Video von einem ungebauten Gebäude bzw. Objekt oder einer Szene. Eine Rendering-Software erstellt dabei auf Basis von Rohdaten in einem 3D-Modellierungsprogramm (wie Revit oder SketchUp) oder Informationen in einem Animations- oder Schnittprogramm eine 3D-Visualisierung.
Rendern ermöglicht es z.B. Architekten und Designern, ihre Entwürfe einfach zu kommunizieren und so schnellere Design-Entscheidungen zu treffen. Kunden und Auftraggeber erhalten dank realistischer Darstellungen schnell und einfach ein Gefühl für geplante Projekte.
In diesem Artikel erhalten Sie umfassende Einblicke in das Thema Rendering. Neben den Grundlagen des Renderings geht es um das Rendern in verschiedenen Branchen, seine Vorteile und verschiedene Arten, die sich mithilfe von Echtzeit-Technologie in kürzester Zeit umsetzen lassen.
Was ist Rendern?
Das Rendern (oft auch als Bildsynthese bezeichnet) ist eine Form der Computergrafik, also der Bilderzeugung mittels Computer. Genauer gesagt handelt es sich beim Rendering um einen Prozess, bei dem aus Rohdaten mithilfe von Computergrafik ein Bild oder Video erstellt wird. Diese Rohdaten können eine 2D- oder 3D-Szene bzw. Objekte beschreiben.
Der Computer bzw. das jeweilige Programm zieht beim Rendern die vorhandenen Informationen (wie z.B. ein Modell von einem Gebäude, von einem Produkt oder auch Geoinformationen) zur Berechnung heran und verwandelt sie in eine 3D-Computergrafik.
Ob Produktdesign, Fotografie oder Filmtechnik – das Rendern beschreibt den vorletzten Schritt vor der endgültigen Fertigstellung und beinhaltet die Umwandlung einer Datei oder eines Arbeitsmodells in ein fertiges Bild oder Video.
Wo wird Rendern verwendet?
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Objekt bzw. Modell: Als Ausgangspunkt dienen in einem Programm wie z.B. Revit oder SketchUp modellierte Objekte. Bei der Fertigstellung werden die Daten dieser Objekte – je nach Wunsch – in abstrakte oder detaillierte Darstellungen verwandelt. Der Computer bezieht Oberfläche, Farben und Lichtquellen mit ein und erstellt daraus eine Grafik.
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Bearbeitung eines Bildes: Ein Foto lässt sich mit Render-Effekten nachbearbeiten. Dabei stehen dank Computer-Berechnung diverse Effekte wie Schärfe, Belichtung, Sättigung und ähnliche zur Fertigstellung und Optimierung eines Bildes zur Verfügung.
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Berarbeitung eines Videos: Auch bei der Videobearbeitung spielt Rendering-Technik eine wichtige Rolle. Bei einem Video handelt es sich meist um eine Komposition bzw. eine Timeline, die aus mehreren Ebenen besteht. Jede dieser Ebenen enthält unterschiedliche Informationen wie Text, Grafiken oder Audio. Durch Rendern wird aus allen Ebenen einer Komposition das fertige 2D-Bild erstellt.
Renderings in verschiedenen Branchen
Heute ist das Rendern aus der digitalen Welt nicht mehr wegzudenken. Es kommt in vielen verschiedenen Disziplinen wie Architektur und Design, aber auch in anderen Bereichen wie dem Film und der Entwicklung von Spielen zur Anwendung.
In der Objektplanung und Innenarchitektur geben gerenderte Inhalte in Form von realistischen Bildern einen detaillierten Einblick in erste Konzepte und Entwürfe. Sie ermöglichen es allen Projektbeteiligten, sich Landschaften, Gebäude oder einen Raum besser vorzustellen und stellen somit einen essenziellen Schritt im Planungsprozess dar.
Beim Design helfen Renderingprogramme bei der Visualisierung und Veranschaulichung einer Skizze oder von Objekten. Darüber hinaus wird das Rendern vor allem bei Animationen, Simulatoren und Videospielen sowie in der Videobearbeitung eingesetzt und liefert visuelle Effekte in der Film- und Fernsehindustrie.
Basics des Rendern in der Architektur
In der Planungsbranche werden Renderings in der Regel von einem Modell angefertigt, das zuvor in einer 3D-Software wie SketchUp, Revit, Rhino, Vectorworks oder Archicad erstellt wurde.
Ein Renderingprogramm übernimmt die Fertigstellung dieser 3D-Objekte und verwandelt sie in ein anschauliches 2D-Bild oder aber auch ein Video. Dafür konvertiert der Computer die Daten des Modells in eine virtuelle Darstellung. Sämtliche Parameter wie Formen, Oberflächen, Materialien, Sonnenstand bzw. Bewölkung sowie die entsprechende Beleuchtung oder etwaige Schatten lassen sich beliebig anpassen und so die gewünschten Effekte erzielen.
Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad entstehen so abstarkte Bilder oder detaillierte Ergebnisse. Bei realistischen Darstellungen ist es oft schwer zu erkennen, ob es sich um eine 3D-Visualisierung oder oder ein Foto des fertigen Gebäudes handelt.
Renderingtechnologie ermöglicht es Architekturbüros, Konzepte und Projekte einfach darzustellen bzw. zu präsentieren und Feedback für Designs einzuholen. Probleme lassen sich frühzeitig identifizieren und Grundrisse optimieren. Außerdem vereinfachen Bilder und Videos die Kommunikation zwischen den einzelnen Projektbeteiligten und beschleunigen die Abläufe im gesamten Entwurfsprozess.
Wichtigste Arten von Renderings
Beim (architektonischen) Rendern stehen verschiedene Darstellungsarten zur Verfügung. Es lassen sich sowohl statische Einzelbilder (Innen- bzw. Außenansichten, Luftbilder etc.) oder Panoramen als auch ganze Video-Rundgänge durch ein Gebäude erstellen. Mit speziellen Echtzeit-Tools ist es sogar möglich, Projekte in der virtuellen Realität mit einem VR-Headset zu erkunden.
Hier eine Übersicht der wichtigsten Renderingtypen:
Fotorealistische Darstellung
Bei fotorealistischen Renderings handelt es sich um die realistischste Art des Renderns. Sie sollen möglichst echt wirken und nur schwer von Fotos zu unterscheiden sein. Beleuchtung, Schatten und Materialien sowie 3D-Objekte sorgen für ein möglichst detailgetreues Bild.
Häufig werden diese Darstellungen in der Architekturvisualisierung, aber auch im Produktdesign verwendet, wo sie Gebäude und Objekte zum Leben erwecken. Beim Einstieg in die Materie helfen z.B. unsere 5 Tipps für das Erstellen realistischer Renderings in Enscape.
Das Gegenstück zum fotorealistischen Darstellung ist das Non-photorealistic Rendering. Bei diesem soll die Grafik bewusst vom Originalmodell abweichen und so eine skizzenhafte Optik erzeugen.
Echtzeit-Rendering
Echzeit-Renderings sind darauf ausgelegt, möglichst schnelle Ergebnisse zu liefern. Sie finden nicht nur in der Architekturbranche Anwendung, sondern werden auch bei interaktiven Grafiken, Animationen und bei Spielen eingesetzt.
Dank Real-Time-Technologie lassen sich modellierte Objekte in Sekundenschnelle in eine 3D-Visualisierung transformieren – meist ist dafür nur ein einziger Klick nötig.
Das Thema Echtzeit-Rendering birgt auch einige Herausforderungen: Oft erfordern entsprechende Programme eine leistungsstarke Hardware und die Geschwindigkeit wirkt sich in weniger exakten Ergebnissen aus. Je nach Software gestaltet sich teils auch die Implemetierung in den Designprozess schwierig.
Virtuelle Realität (VR) & Augmented Reality (AR)
Im Zusammenhang mit Real-Time-Rendering gilt es auch Virtual Reality und Augemented Reality zu erwähnen. Diese beiden Technologien lassen die virtuelle und reale Welt miteinander verschmelzen und heben die Visualisierung von Objekten in Kombination mit Echtzeit-Anwendungen auf ein völlig neues Level.
3D-Modelle lassen sich mittels VR und AR in Form von virtuellen Rundgängen interaktiv erkunden und ermöglichen es Kunden und Auftraggebern, Entwürfe im Maßstab 1:1 zu entdecken.
Die Technologie hinter dem Rendering
Zum besseren Verständnis von Renderingprogrammen und deren richtiger Auswahl hier ein kompakter Überblick über die technischen Komponenten, die berücksichtigt werden sollten.
Grafikkarten & Prozessoren
Die Hardware spielt bei der Verarbeitung von Rendering-Aufgaben eine essenzielle Rolle. Sie wirkt sich direkt auf die Geschwindigkeit und Qualität der Ergebnisse aus. Insbesondere geht es dabei um die Grafikkarten (GPUs) und Prozessoren (CPUs).
CPUs bearbeiten in der Regel einzelne, große Aufgaben besser. GPUs sind hingegen für kleinere Aufgaben optimiert, die gleichzeitig erledigt werden sollen. Generell lässt sich deshalb sagen, dass CPU-Rendern genauer ist, GPU-basiertes jedoch schneller. Grafikprozessoren eignen sich damit folglich wesentlich besser für Echtzeit-Technologien.
Software & Tools
Die Wahl der optimalen Rendering-Software richtet sich nach den invididuellen Anforderungen. In erster Linie gibt es zwei Technologien, die sich in der Geschwindigkeit der Berechnungen und der Fertigstellung der Bilder unterscheiden.
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Offline-Renderer
Offline-Renderer (wie z.B. V-Ray) werden oft auch als Pre-Rendering bezeichnet. Sie liefern äußerst realistische, genaue Ergebnisse in höchster Qualität und kommen deshalb häufig in der finalen Projektphase zum Einsatz.
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Echtzeit-Renderer
Im Gegensatz zur Genauigkeit der Offline-Engines überzeugen Echtzeit-Tools allen voran mit Schnelligkeit. Um den Entwurfsprozess möglichst nahtlos zu gestalten, ist hier allerdings die Wahl des Anbieters besonders wichtig. Bei vielen Softwares müssen sämtliche Änderungen im Renderingprogramm anschließend manuell auf das Ausgangsmodell übertragen werden.
Enscape ist ein Echtzeit-Rendering-Plugin, das sich direkt in Ihr Zeichenprogramm integrieren lässt. Auf diese Weise können Sie parallel modellieren und visualisieren. In Enscape hinzugefügte Materialien, Assets oder andere Anpassungen werden in Echtzeit mit Ihrem CAD- oder BIM-Modell synchronisiert. Die Informationen sind also stets auf dem neuesten Stand und für alle Projektbeteiligten jederzeit einsehbar.
Der Rendering-Prozess
Zur Veranschaulichung der Nutzung von Renderings in der Planung gibt dieser kurze Schritt-für-Schritt-Guide Einblicke in die wichtigsten Punkte:
3D-Modell bzw. 3D-Szene
Im ersten Schritt gilt es, die gewünschte Szene möglichst genau vorzubereiten. Je präziser die 3D-Daten, desto besser ist auch das Ergebnis beim Rendern.
Ein digitales Modell bildet die Grundlage für die später erstellten Einzelbilder und Videos. Neben Objekten und Formen kann es auch Figuren, Assets und die Umgebung umfassen. Generell sollten Modelle sämtliche wichtigen Details beinhalten und die richtigen Proportionen berücksichtigen.
Materialien, Texturen, Licht & Schatten
Bei der realistischen Darstellung von 3D-Modellen spielen Materialien und Texturen in jedem Fall eine wichtige Rolle. Sie erwecken diese zum Leben und schaffen die gewünschte Atmosphäre. Je nach Einstellungen können Oberflächen von matt und glänzend bis hin zu spiegelnd oder transparent variieren, unterschiedliche Farben haben und bestimmte Elemente in den Fokus rücken. Während Metall z.B. über eine hohe Reflexion verfügt, absorbiert Holz das Licht und erhält durch eine organische Maserung seine charakteristische Optik.
Die Beleuchtung beeinflusst das Ambiente ebenfalls nachhaltig und ist deshalb ein wesentlicher Punkt jeder realistischen 3D-Visualisierung. Je nach Art des Lichts verändert sich die Stimmung einer gerenderten Szene.
Schatten und Reflexionen ermöglichen die Erzeugung von Bildern, die Emotionen hervorrufen. Sie erzeugen räumliche Tiefe und entscheiden über die Qualität realitätsnaher Darstellungen.
Kameraeinstellungen
Wie beim Fotografieren, sind auch beim Rendern die Kameraeinstellungen entscheidend. Je nach Position verändert sich aufgrund von Fokus und Proportionen die gesamte Wirkung eines Bildes.
Blickfeld und Blickwinkel verändern die Wahrnehmung eines Objektes und auch Brennweite und Schärfentiefe der 3D-Kamera sollten bei jedem guten Rendering berücksichtigt werden.
Rendering-Parameter
Abschließend gibt es noch weitere Einstellungen, die das Ergebnis beeinflussen. Dazu gehört allen voran die Auflösung. Sie legt je nach Pixel und Seitenverhältnis Größe und Form von Bild bzw. Video fest. Höhere Auflösungen sind detailgenauer, erfordern aber mehr Computer-Rechenleistung und Speicher. Eine geringere Auflösung bedeutet Einbußen bei der Qualität, eignet sich aber vor allem bei einfacheren Einzelbildern und Videos.
Zwei weitere Parameter sind das Sampling und das Anti-Aliasing, die ebenfalls direkt mit der Qualität der Renderingergebnisse zusammenhängen. Die Samples hängen mit dem Rauschen zusammen, das es beim Rendern gibt. Je mehr Samples, desto klarer Bild oder Video, aber auch länger die Dauer für die Anfertigung.
Beim Anti-Aliasing werden die gezackten Pixelkanten geglättet, die beim Rendern von 3D-Szenen entstehen. Eine höhere Anzahl von Samples wirkt sich positiv auf das Anti-Aliasing aus, verlängert aber die Renderzeiten.
FAQ
Woher kommt der Begriff Rendern?
Der Begriff Rendern kommt vom Englischen to render (= erbringen, machen, leisten). Beim Begriff Bildsynthese handelt es sich um die wörtliche Übersetzung vom Wort Rendering.
Was macht ein Renderer?
Ein Renderer ist ein Programm, das aus Rohdateien oder einer Skizze (Modell, Objekt oder andere Informationen) ein Bild errechnet. Neben Offline-(bzw. Pre-)Renderern gibt es auch Echtzeit-Tools. Nähere Details finden Sie oben im Artikel.
Wie lange dauert es zu Rendern?
Die Dauer beim Rendern hängt von diversen Parametern ab. Während Einzelbilder von Objekten schneller fertig sind, kann es sich bei Videos und Clips mit aufwendigen Berechnungen sowie Filmen oder TV-Spezialeffekten sogar um Stunden oder Tage handeln. Schnellere Ergebnisse gibt es beim Echtzeit-Rendering, bei dem Designvisualisierung bzw. 3D-Rendering in wenigen Sekunden fertig sind.
Was ist ein Renderbild?
Bei einem Rendering handelt es sich um ein von einem Computer erzeugtes Bild. Entsprechende Programme erstellen aus Daten (Modelle von Objekten und Gebäuden oder einer Video-Komposition).
