Bitmap: Definition und Einsatz im 3D-Rendering

Ein Bitmap (auch Rastergrafik genannt) ist ein Bild, das aus einem Raster von Pixeln besteht, wobei jeder Pixel einen Farbwert speichert. Fotografien, Screenshots und die fertigen Bilder eines 3D-Renderings sind Bitmaps. In der Architekturvisualisierung erfüllen Bitmaps außerdem eine zweite Funktion: Sie sind die Texturen, die beschreiben, wie die Oberfläche jedes Materials in der Szene aussieht.

Pixel und Auflösung

Der Pixel ist die kleinste Einheit eines Bitmaps. Die Auflösung gibt an, wie viele Pixel das Bild in Breite und Höhe hat, zum Beispiel 3840 × 2160 Pixel, was am Bildschirm als 4K bezeichnet wird. Je mehr Pixel, desto mehr Details kann das Bild enthalten und desto stärker lässt es sich vergrößern oder drucken, ohne dass das Raster sichtbar wird.

Es empfiehlt sich, zwei Begriffe zu unterscheiden, die oft verwechselt werden:

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• Pixelauflösung: die tatsächliche Dateigröße, die bestimmt, wie viele Details verfügbar sind.
• Dichte (ppi oder dpi): wie viele Pixel beim Drucken pro Zoll platziert werden. Dies ist eine Ausgabegröße und fügt selbst keine Details hinzu.

Wenn Sie ein Bitmap über seine Auflösung hinaus vergrößern, muss das Programm Zwischenpixel erfinden, und das Bild verliert an Schärfe. Deshalb wird die Auflösung eines Renderings vor dem Start der Berechnung je nach Verwendungszweck festgelegt: Web, soziale Medien, gedruckter Katalog oder großformatige Plane.

Farbtiefe

Jeder Pixel speichert seine Farbe mit einer bestimmten Anzahl von Bits pro Kanal. Ein Bild mit 8 Bit pro Kanal reicht für die Darstellung am Bildschirm aus. Bilder mit 16 Bit oder Gleitkomma (32 Bit) enthalten deutlich mehr Licht- und Farbinformationen, sodass sich Belichtung, Kontrast und Weißabgleich in der Postproduktion anpassen lassen, ohne dass Streifen oder überstrahlte Bereiche auftreten.

Übliche Formate

• JPG: verlustbehaftete Komprimierung, leichte Dateien. Ideal für die Auslieferung im Web und in sozialen Medien, weniger geeignet für wiederholte Bearbeitung.
• PNG: verlustfreie Komprimierung und Alphakanal (Transparenz). Nützlich für Freisteller, Logos und Pläne mit transparentem Hintergrund.
• TIFF: verlustfrei, unterstützt 16 Bit und Ebenen. Übliches Format für den Druck und für hochwertige Archivdateien.
• EXR (OpenEXR): Gleitkomma, unterstützt mehrere Kanäle in einer einzigen Datei. Es ist der Standard, um das unbearbeitete Rendering zusammen mit seinen Renderpasses (Reflexionen, Beleuchtung, Masken, Tiefe) vor der Postproduktion zu speichern.
• HDR (Radiance): High Dynamic Range. Wird vor allem als Umgebungs-Map verwendet: ein Panoramafoto, das die Szene mit dem realen Licht eines Himmels oder eines Innenraums beleuchtet.

Bitmap versus Vektorgrafik

Eine Vektorgrafik besteht nicht aus Pixeln, sondern aus mathematisch beschriebenen Formen: Linien, Kurven und Flächen. Deshalb lässt sie sich unbegrenzt skalieren, ohne an Qualität zu verlieren. CAD-Pläne, Logos und Schriften sind vektorbasiert.

Das Bitmap hingegen hat eine feste Auflösung, kann aber Dinge darstellen, die ein Vektor nicht gut abbildet: komplexe Verläufe, Licht, weiche Schatten, Reflexionen, Texturen und alle Nuancen einer Fotografie. In einem Architekturprojekt werden beide verwendet: Der Vektorplan dient als Grundlage für die Modellierung, und das Endergebnis des Renderings ist immer ein Bitmap.

Texturen und Maps in einem 3D-Material

In der Render-Engine ist ein Material nicht nur eine Farbe. Es wird aus mehreren Bitmaps aufgebaut, wobei jede eine physikalische Eigenschaft der Oberfläche steuert. Dies wird als PBR-Workflow (physically based Rendering) bezeichnet.

• Diffuse Map oder Base Color Map (Albedo): Farbe und Zeichnung des Materials ohne Licht und Schatten, zum Beispiel die Maserung von Holz oder das Fugenbild von Feinsteinzeug.
• Normal Map: ein Bild mit bläulichen und violetten Tönen, das feines Relief wie Fugen, Poren oder die Rauheit eines Putzes simuliert, ohne Geometrie hinzuzufügen.
• Roughness Map (Rauheits-Map): in Graustufen; sie zeigt, welche Bereiche matt und welche poliert sind. Sie steuert das Aussehen der Reflexionen.
• Displacement Map (Verschiebungs-Map): ebenfalls in Graustufen; sie verformt die Geometrie tatsächlich. Sie ist für aus der Nähe sichtbare Reliefs reserviert, wie Naturstein, Pflastersteine oder Sichtmauerwerk.
• Weitere Maps: Metallness, Ambient Occlusion, Opacity (für Laub oder Lamellen) und Emission (für Leuchten).

Die Qualität dieser Maps bestimmt einen großen Teil des Realismus. Eine Textur mit geringer Auflösung wirkt in einer Nahaufnahme unscharf; eine Textur, die sich zu oft wiederholt, verrät ein künstliches Muster an einer großen Fassade. Studios arbeiten mit Bibliotheken gescannter Materialien und erstellen, wenn das Projekt es erfordert, Texturen aus echten Herstellermustern.

Einsatz im Architektur-Rendering

Bei einem Architektur-Rendering erscheint das Bitmap in drei Phasen des Prozesses:

• Eingabe: Materialtexturen, HDR-Maps für die Beleuchtung, Fotos des Grundstücks, um das Gebäude in seine reale Umgebung zu integrieren.
• Berechnung: Die Engine erzeugt das Bild Pixel für Pixel, normalerweise als EXR, mit getrennten Renderpasses, um jede Lichtkomponente anzupassen.
• Ausgabe: Nach der Postproduktion wird das Bild in dem für den jeweiligen Zweck geeigneten Format und in der passenden Auflösung exportiert – vom leichten JPG für das Web bis zum hochauflösenden TIFF für den Druck.

Wenn Sie an einem Wohn- oder Bauträgerprojekt in Spanien arbeiten, können Sie sehen, wie wir diesen Workflow auf unserer Seite Renderings in Madrid und im Bereich Spanien anwenden. Beispiele für Oberflächen und Materialien in fertigen Bildern finden Sie im Portfolio.

Häufige Fragen

Welche Auflösung benötigt ein Rendering für den Druck?

Das hängt von der Druckgröße und der Betrachtungsdistanz ab. Ein Katalog, der aus der Nähe gelesen wird, benötigt mehr Pixel pro Zentimeter als eine Großfläche, die aus mehreren Metern Entfernung betrachtet wird. Richtig ist, den endgültigen Verwendungszweck festzulegen, bevor Sie das Rendering starten.

Kann man ein Bitmap in eine Vektorgrafik umwandeln?

Man kann vektorisieren, aber das funktioniert nur bei einfachen Bildern wie Logos oder Strichzeichnungen gut. Ein fotorealistisches Rendering mit Licht und Texturen verliert alle Nuancen, wenn es in Vektoren umgewandelt wird.

Warum wird das Rendering als EXR und nicht direkt als JPG gespeichert?

Weil das EXR alle Lichtinformationen im Gleitkommaformat und die Renderpasses getrennt bewahrt. So kann die Postproduktion Belichtung, Farbe und Reflexionen korrigieren, ohne das Bild zu verschlechtern. Das JPG wird erst am Ende erzeugt, nur für die Auslieferung.