Was ist eine Lightmap?
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Definition Lightmap
Eine Lightmap speichert vorberechnete Beleuchtung auf Oberflächen. Welche direkten und indirekten Lichtanteile sie enthält, hängt vom Verfahren ab. Beim Lightmapping wird diese Information in Texturen gebacken, damit die Anwendung sie später auslesen kann. Das kann Berechnungen zur Laufzeit verringern, benötigt aber Texturspeicher und unterstützt Änderungen an Licht, Geometrie oder Materialien nur begrenzt.
Wie funktioniert Lightmapping?
- Szene mit festem Licht-Setup (Position, Farbe, Intensität) vorbereiten.
- Geeignete UV-Koordinaten ohne überlappende Bereiche vorbereiten. Häufig wird dafür ein eigener UV-Kanal verwendet; dessen Zuordnung hängt von der Anwendung ab.
- Der Lightmapper berechnet die vorgesehenen Lichtanteile für die Texel. Ambient Occlusion ist ein ergänzendes Verfahren und kein Ersatz für indirekte Beleuchtung.
- Beleuchtungsdaten im Format der Zielanwendung speichern. Kodierung, Auflösung und gegebenenfalls Richtungsinformationen gehören zum gewählten Verfahren.
- Der Shader wertet die Lightmap gemeinsam mit dem Material aus. Weitere Beleuchtung, Spiegelungen und bewegliche Objekte können weiterhin Berechnungen zur Laufzeit benötigen.
Vergleich: Lightmap vs. Echtzeit-Beleuchtung
| Kriterium | Lightmap (gebacken) | Dynamische Beleuchtung |
|---|---|---|
| Performance | Weniger Lichtberechnung zur Laufzeit, zusätzlicher Texturspeicher | Aufwand abhängig von Verfahren, Szene und Zielgerät |
| Lichtänderungen später | Änderungen an gebackenen Anteilen erfordern meist einen neuen Bake | Unterstützte Lichtänderungen werden zur Laufzeit berechnet |
| Konsistenz / Look | Gebackene Beleuchtung bleibt fest; UV-, Auflösungs- und Kompressionsfehler sind möglich | Dynamisch, mit verfahrensabhängigen Sampling- und Schattenartefakten |
| Produktionsaufwand | UV-Vorbereitung, Bake-Zeit und Prüfung | Beleuchtungsaufbau und Optimierung für die Zielhardware |
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Kompakter Workflow (5 Schritte)
1. UV-Zuordnung und Auflösung vorbereiten
Plane eigene UV-Bereiche für Flächen, die unterschiedlich beleuchtet werden. Abstand zwischen den Inseln, Texturauflösung, Filterung und Kompression müssen zusammenpassen. Ein pauschaler Wert von 4 bis 16 Pixeln passt nicht für jede Anwendung. Epic erläutert Lightmap-UVs und Padding.
Grundlagen zur Zuordnung von Texturen findest du unter UV Mapping.
2. Licht-Setup & Probe-Bakes
Lege fest, welche Lichtanteile gebacken werden und welche dynamisch bleiben. Kleine Probe-Bakes helfen, die Verteilung der Beleuchtung und auffällige Lecks früh zu prüfen. Die finale Auflösung richtet sich nach Szene, Betrachtungsabstand und Zielgerät.
Für die Bildgestaltung bleibt die Lichtführung entscheidend, auch bei 3D-Animationen.
3. Lichtdaten passend zur Zielanwendung backen
Verwende die von der Zielanwendung erwartete Kodierung und Farbraumzuordnung. Nicht jede Lightmap ist eine frei austauschbare lineare 16-Bit-Datei. Entscheide bewusst, ob AO separat bleibt und wie sie später mit der Beleuchtung kombiniert wird.
→ Technischer Kontext: Texture Baking (Map Baking)
Ein gebackener Schatten in einem Bild ist nicht automatisch eine Lightmap für eine interaktive Anwendung. Unsere Freisteller und Packshots sind ein eigener Bildtyp.
4. Integration in Viewer/Engine
Prüfe Materialunterstützung, UV-Kanal und Lichtintensität in der konkreten Engine. Three.js dokumentiert lightMap im MeshStandardMaterial; Unity und Unreal verwenden eigene Abläufe. Bereits gebackene Licht- oder AO-Anteile dürfen nicht unkontrolliert erneut hinzugefügt werden.
Ein interaktiver 3D-Raum und eine 360°-Tour benötigen nicht automatisch dasselbe Beleuchtungsverfahren.
Für den Einsatz einer Engine siehe auch Unreal Engine und virtuelle Produktion.
5. QA & Feinschliff
Kontrolliere UV-Nähte, Lichtlecks, Schattenauflösung und Materialwirkung in der Zielanwendung. Teste die vorgesehenen Produktvarianten, Kamerabewegungen und Geräte. Halte Einstellungen und Referenzbilder fest, damit spätere Änderungen vergleichbar geprüft werden können.
Bei Produktdarstellungen muss die Beleuchtung zum Material passen. Ein Projektbild allein belegt nicht, dass dafür Lightmaps eingesetzt wurden.
Quick-Tipps
- UV-Abstände: Padding anhand der Auflösung und des Filterverhaltens planen, statt einen festen Pixelwert zu übernehmen.
- Auflösung: Nach sichtbarer Fläche und Schattenbedarf wählen. Höhere Auflösungen brauchen mehr Speicher und können die Übertragung vergrößern.
- AO: Zusätzliche Abdunklung gezielt beurteilen. Sie darf Materialdetails nicht verdecken oder Schatten ungewollt verdoppeln.
- Farbraum: Kodierung und Dekodierung müssen zusammenpassen. Nicht jede Lichttextur darf wie eine gewöhnliche Farbtextur behandelt werden.
- Varianten: Auch gebackenes indirektes Licht kann von der Materialfarbe abhängen. Bei veränderten Materialien oder Formen den Bake erneut prüfen.
Häufige Fehler & wie du sie vermeidest
- Überlappende UVs: Unterschiedlich beleuchtete Flächen erhalten versehentlich dieselben Werte. Eine eindeutige Zuordnung und der richtige UV-Kanal verhindern diese Verwechslung.
- Zu wenig Padding: Nachbarinseln können sich beim Filtern beeinflussen. UV-Abstände und Auflösung gemeinsam prüfen.
- Zu geringe Auflösung: Schatten und Übergänge verlieren Detail. Texeldichte an den sichtbaren Bedarf anpassen.
- Lichtlecks: Ursache können Geometrie, UVs, Auflösung oder Bake-Einstellungen sein. Die konkrete Ursache eingrenzen, bevor Geometrie oder Bake-Einstellungen verändert werden.
- Doppelte Abdunklung: Gebackene und zusätzliche AO oder Schatten getrennt ansehen und ihre Kombination abstimmen.
FAQ - Lightmaps
Brauche ich Lightmaps, wenn ich Ray Tracing nutze?
Nicht zwingend. Ray Tracing ist eine Berechnungstechnik, die auch beim Backen eingesetzt werden kann. Eine Anwendung kann gebackene und dynamische Beleuchtung kombinieren. Entscheidend ist, welche Teile der Szene sich verändern dürfen und welches Ergebnis auf den Zielgeräten erreicht wird.
Welche Maps ergänzen eine Lightmap?
Das hängt vom Materialmodell ab. Base Color, Roughness, Metalness und Normal Maps können Oberflächeneigenschaften beschreiben; nicht jeder Kanal braucht eine eigene Textur. Eine Lightmap speichert Beleuchtungsdaten. Sie ersetzt weder die Materialdefinition noch die Geometrie.
Wie groß sollte eine Lightmap sein?
Es gibt keine passende Universalauflösung. Maßgeblich sind sichtbare Fläche, Betrachtungsabstand, Schattenverlauf und Speicherbudget. Prüfe zunächst einen Probe-Bake und erhöhe die Texeldichte dort, wo sie sichtbar benötigt wird. Eine beliebig gekachelte Textur ersetzt keine ortsabhängige Beleuchtung.
Kann ich eine Lightmap nachträglich bearbeiten?
Das ist möglich, wenn Format und Anwendung es erlauben. Änderungen an Helligkeit oder Farbe müssen mit den übrigen Lichtanteilen zusammenpassen. Bei veränderter Geometrie, anderen Lichtpositionen oder relevanten Materialänderungen ist ein neuer Bake häufig sinnvoller als eine Bildretusche.
Eignen sich Lightmaps für Produktkonfiguratoren und AR?
Für feste Szenenteile können sie sinnvoll sein. Bewegte Produkte, wechselnde Oberflächen und eine reale AR-Umgebung stellen andere Anforderungen. Ein gebackener Schatten passt nicht automatisch zu jeder Variante oder Platzierung. Deshalb müssen Beleuchtung und Variantenkonzept gemeinsam geplant werden.
Welche Lightmapper bietet Unity?
Unity 6.0 dokumentiert Progressive Lightmapping mit CPU- oder GPU-Backend. In Unity 6.6 kommt der Compute Light Baker hinzu; der Progressive CPU Light Baker ist dort als veraltet gekennzeichnet. Unity empfiehlt den Compute Light Baker oder den Progressive GPU Light Baker. Prüfe die Anforderungen deiner eingesetzten Version und vergleiche nach einem Wechsel das Beleuchtungsergebnis in einer repräsentativen Szene. Unity-Dokumentation zu 6.0; Neuerungen in Unity 6.6.
Wie prüfst du eine Lightmap vor der Veröffentlichung?
Kontrolliere UV-Zuordnung, Nähte, Schatten, Farbwiedergabe und Ladeverhalten in der tatsächlichen Zielanwendung. Vergleiche die geplanten Varianten und Kameraperspektiven mit den freigegebenen Referenzen. Ein fehlerfreier Bake allein bestätigt weder Produktgenauigkeit noch ausreichende Leistung auf jedem Gerät.