Globale Beleuchtung mit Lumen: eine Übersicht

Lumen ist ein Echtzeit-System für globale Beleuchtung und Reflexionen, mit dem du vollständig dynamische indirekte Beleuchtung und Reflexionen in deine Twinmotion-Szenen einbauen kannst. Lumen verbessert die globale Beleuchtung beträchtlich, indem es viel präziser simuliert, wie Licht mit Objekten interagiert und wie sich Licht und Reflexionen im Wechselspiel mit mehreren Objekten verhalten.

Auf dieser Seite erhältst du einen Überblick zu Lumen und dessen Funktionsweise in Twinmotion. Weitere Informationen zu Lumen und bewährte Verfahrensweisen zur Erreichung optimaler Ergebnisse findest du unter Globale Beleuchtung mit Lumen verwenden.

Globale Beleuchtung mit Lumen in Twinmotion

Globale Beleuchtung simuliert die Interaktion von Licht mit Objekten und Materialien und biete eine präzise Beleuchtung und Reflexionen für deine Szenen.

Im Real time-Rendering-Modus in Twinmotion hast du zwei Modi zur Auswahl: Standard und Lumen.

• Der Standard-Modus nutzt ein Näherungssystem für die globale Beleuchtung basierend auf Light Propagation Volumes (LPV). Das Verfahren liefert schnelle Resultate, die von der Qualität und Genauigkeit her aber nicht an Lumen heranreichen.

• Lumen basiert auf Raytracing und simuliert präzise die indirekte Beleuchtung mittels diffuser Interreflexionen mit unendlichen Zurückwerfungen und Spiegelreflexionen (einzel und mehrfach).

  • Diffuse Interreflexionen treten auf, wenn Licht direkt auf ein Objekt trifft, das nicht glänzend oder spiegelnd ist, und wenn das Licht, das auf das Objekt trifft, auf andere Oberflächen in der Nähe zurückgeworfen wird und sie beleuchtet. Besitzt das Objekt eine diffuse Farbe, nimmt das zurückgeworfene Licht diese Farbe an und beleuchtet Oberflächen in der Nähe in dieser Farbe.

    

  • Spiegelreflexionen treten auf, wenn das Licht eines Objekts auf eine glänzende oder spiegelnde Oberfläche eines Objekts in der Nähe trifft, zum Beispiel einen Spiegel.

    

Technische Details zu Lumen

Oberflächen-Cache und Karten

Lumen erfasst die Materialeigenschaften für jedes Mesh aus mehreren Winkeln und erstellt einen Oberflächen-Cache aus diesen Daten. Mit den Daten lassen sich schnell direkte und indirekte Beleuchtungsinformationen für jeden Lichtstrahlpunkt in der Szene finden. Jede dieser erfassten Oberflächenpositionen nennt sich Karte, die offline für jedes Mesh erzeugt werden.

Raytracing und Lumen

Lumen basiert auf Raytracing. Dabei handelt es sich um ein Render-Technologie, die hochwertige, realistische Beleuchtung, Reflexionen und Schatteneffekte erzeugen kann. Raytracing kann software- oder hardwarebasiert sein.

• Software-Raytracing funktioniert auf unterschiedlichsten Hardware- und Betriebssystemplattformen, jedoch gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Arten von Geometrie, Materialien und Arbeitsabläufen, die dafür infrage kommen.

• Hardware-Raytracing unterstützt mehr Arten von Geometrie, Materialien und Arbeitsabläufen, aber dafür ist leistungsstärkere Hardware erforderlich.

Gegenwärtig unterstützt Twinmotion Lumen unter Windows nur im Hardware-Raytracing-Modus und unter MacOS nur im Software-Raytracing-Modus.

Systemanforderungen

Für den Einsatz von Lumen gelten folgende Systemanforderungen:

Windows

• Betriebssystem: Windows 11 64-Bit oder Windows 10 64-Bit, Version 1909, Revision .1350 oder neuer, oder die Versionen 2004 und 20H2, Revision .789 oder neuer

• Render Hardware Interface (RHI): DirectX 12

• Grafikkarte: NVIDIA RTX-2000-Serie oder besser, oder AMD RX-6000-Serie oder besser

MacOS

• Betriebssystem:

  • Mindestens erforderlich: MacOS 12.5 Monterey

  • Empfohlene Version: MacOS Ventura 13

• GPU: Erfordert eine externe GPU und funktioniert mit einer integrierten CPU/GPU-Einheit.

• Grafikkarte: Kompatibilität mit Metal 1.2 erforderlich

Lumen-Funktionen

Lumen führt leistungsstarke, dynamische Funktionen für globale Beleuchtung mit Echtzeit-Performance in Twinmotion ein.

Diffuse, indirekte Beleuchtung mit Lumen

Globale Beleuchtung mit Lumen bietet dynamische, diffuse indirekte Beleuchtung, indem Licht, das auf Oberflächen trifft, kontinuierlich auf andere Oberflächen in der Nähe zurückgeworfen wird. Jedes Zurückwerfen verursacht zwar hohe Berechnungskosten und beeinträchtigt die Render-Zeit, doch das System kann reale Lichtverhältnisse sehr genau nachbilden, wo Licht auch unendlich oft von Oberflächen reflektiert wird, bis es all seine Energie verloren hat.

• Diffuse, indirekte Beleuchtung erzeugt einen Effekt namens "Farbsaum".

• Besitzt die ursprüngliche Lichtquelle eine Farbe, dann wird das Licht in der Farbe auf andere Oberflächen reflektiert.

• Besitzen die Oberflächen eine Streufarbe, dann wird das Licht in der Farbe ebenfalls auf andere Oberflächen reflektiert.

Objekte in der Szene, die diese indirekte Streubeleuchtung blockieren, produzieren indirekte Streuschatten.

Die Szene unten zeigt den indirekte Streubeleuchtungs-Effekt, der von der globalen Beleuchtung mit Lumen erzeugt wird.

Ohne Lumen

Mit Lumen

Lumen und Umgebungsbeleuchtung

Lumen verbessert die Qualität von Umgebungsbeleuchtung und Reflexionen für einen natürlicheren Effekt. Dazu gehört die Beleuchtung in Szenen mit Himmelsbeschattung, bei der Innenräume sehr viel dunkler sind als Außenraumbeleuchtung.

Lumen liefert ebenfalls globale Beleuchtung für Transluzenz- und Höhennebeleffekte, dies aber in niedrigerer Qualität als bei undurchsichtigen Oberflächen.

Im folgenden Bild beleuchtet Umgebungsbeleuchtung den Höhennebel in der Szene.

Lumen und emissive Materialien

Mit Lumen können Objekte, die Materialien mit emissiven Eigenschaften haben, glänzendes und gestreutes Licht auf andere, nahe Objekte werfen. Vielleicht möchtest du ein Material mit emissiven Eigenschaften auf ein Grundkörper-Objekt wie einen Würfel anwenden und diesen für Beleuchtung in der Szene platzieren.

Allerdings können Rauschen-Artefakte in der Szene erscheinen, wenn der Würfel zu klein und hell ist. Anstatt Objekte mit emissiven Materialien in einer Szene zu verwenden, empfehlen wir, Lichtquellen aus der Twinmotion-Bibliothek zu platzieren.

Weitere Informationen dazu findest du unter Oberflächengröße und emissive Eigenschaften.

Im folgenden Bild beleuchtet eine Kugel mit emissiven Materialeigenschaften die Szene. Die Größe der Kugel ist groß genug, damit Licht ohne Rauschen-Artefakte reflektiert wird.

Lumen-Reflexionen

Lumen bietet dynamische Streu- und Glant-Reflexionen auf allen Roughness-Werten von Materialien, von 0 % bis 100 %.

Lumen übernimmt Skylight-Schatten, liefert glänzende Reflexionen bei Transluzenz und unterstützt mehrere glänzende Reflexionen (die Reflexion von Licht zwischen zwei oder mehr reflektierenden Oberflächen).

Das folgende Bild zeigt, wie emissive Oberflächen Streu- und Glanz-Reflexionen beeinflussen und wie sie von dem Rauheit-Wert der umgebenden Oberflächen beeinflusst werden.

Unterstützte Lichttypen

Alle Lichtquellen und Lichttypen in Twinmotion nutzen globale Beleuchtung mit Lumen. Das schließt Bilder mit hohem Dynamikbereich (HDRIs), den dynamischen Twinmotion-Himmel und die Lichter in der Twinmotion-Bibliothek mit ein.

Bekannte Probleme

• Verstreute und gemalte Vegetation: Verstreute und gemalte Vegetation trägt nicht zu Lichtreflexionen für die globale Illumination von Lumen bei.

  

  

  Verstreute Vegetation

  Manuell platzierte Vegetation

• VR mode: Lumen wird im Virtuelle-Realität-Modus (VR) unterstützt. Aufgrund der sehr hohen Hardwareanforderungen musst du dies jedoch ausdrücklich gestatten, indem du das Kontrollkästchen Enable Lumen in VR in den VR-Qualitätseinstellungen des Preferences-Panels aktivierst.Durch die Nutzung von Lumen im VR-Modus kann es in bestimmten Szenen zu Rendering-Artefakten kommen.

• Reflexionen:

  • Objekte, die im Viewport nicht sichtbar sind, werden nicht oder nur mit niedrigerer Qualität reflektiert.

    

  • Durchscheinende Materialien wie Glas und Partikel-Sprites werden in umgebenden Reflexionen nicht korrekt gerendert und erscheinen nicht in Reflexionen, wenn sie nicht im Viewport sichtbar sind.

    

  • Spiegelmaterialien werden nicht so genau wie erwartet in der Szene reflektiert. Wir empfehlen, Objekte mit Spiegelmaterialien nicht als Fokuspunkt der Szene zu verwenden.