Was ist Physically Based Rendering (PBR)?

Physically Based Rendering (PBR) ist ein Ansatz zur Berechnung von Licht und Materialien, der sich an physikalischen Prinzipien orientiert. Dazu gehören Energieerhaltung und die vom Blickwinkel abhängige Reflexion. Parameter wie Base Color, Roughness und Metalness beschreiben die Oberfläche. Wie sie im Bild wirkt, hängt auch von Beleuchtung, Geometrie, Renderer und Farbmanagement ab. PBR erleichtert den Materialabgleich, ersetzt aber weder die Produktreferenz noch die gestalterische Entscheidung. Ein Beispiel für unsere Arbeit mit Material und Licht: Küchenvisualisierung für LEICHT IDEA.

‍

Die wichtigsten PBR-Maps

Albedo / Base Color: beschreibt die Grundfarbe ohne eingebackene Beleuchtung. Im Metalness-Workflow enthält Base Color bei Metallen die Farbe der Reflexion.
Normal Map: verändert die Oberflächennormalen für die Lichtberechnung. Sie fügt keine Geometrie hinzu und verändert die Silhouette nicht.
Roughness Map: steuert die mikroskopische Rauigkeit und damit die Breite und Schärfe von Reflexionen.
Metalness / Metallic: unterscheidet metallische von nichtmetallischen Oberflächen. Bei einem einheitlichen Material kann ein konstanter Wert statt einer Textur genügen.
Ambient Occlusion (AO): nähert die Abschattung durch benachbarte Geometrie an. AO ist optional und ersetzt keine vollständige Lichtberechnung.

Grundlagen und die beiden verbreiteten PBR-Workflows erklärt der Adobe Substance 3D PBR Guide.

‍

Beispiele für PBR-Maps

Fünf nebeneinander angeordnete Textur-Maps eines Stoffgewebes: Base Color, AO, Height, Normal und Roughness — Fünf Maps eines Stoffmaterials, von links nach rechts: Base Color, Ambient Occlusion, Height, Normal und Roughness. Sie beschreiben unterschiedliche Eigenschaften. Ob eine Textur nahtlos wiederholbar ist, muss separat geprüft werden.

‍

Welche PBR Map brauche ich fürs rendern?

Es gibt kein Pflichtset aus vier oder fünf Texturdateien. Welche Maps nötig sind, hängt von Material, Detailgrad und Zielsystem ab. Gleichmäßige Eigenschaften können häufig als Werte im Shader hinterlegt werden.

Materialtyp	Wichtige Parameter	Je nach Detail nötig	Darauf achten
Gebürstetes Metall	Base Color, Metalness, Roughness	Anisotropie; Normal oder Geometrie für sichtbare Struktur	Bürstrichtung und Reflexionen unter passendem Licht prüfen
Leder / Stoff	Base Color, Roughness; meist nichtmetallisch	Normal, Displacement; je nach Material Sheen	Gewebemaßstab, Falten und Glanz gegen die Vorlage prüfen
Glas	Transmission, IOR, Roughness	Absorption, Materialstärke und gegebenenfalls Volumen	Alpha-Transparenz ersetzt keine Lichtbrechung
Lackiertes Holz	Base Color, Roughness; nichtmetallisch	Normal und eine separate Lackschicht im Shader	Maserung und Lackglanz getrennt abstimmen

‍

Weitere Infos zu Texturen & Materialerstellung: Material- & Oberflächen-Digitalisierung sowie Oberflächen Visualisierung.

3D Visualisierung eines hellen Wohnzimmers mit braunem Ledersofa und Blick auf die umliegende Natur durch große Fenster

Vom Fachbegriff zum visuellen Erlebnis

Wir nutzen diese Technologien nicht nur, wir beherrschen sie. Entdecke, wie wir für führende Marken fotorealistische Welten erschaffen.

Portfolio ansehen

Praxisbeispiele & Medien

Holz, Stoff und Glas stellen unterschiedliche Anforderungen an ein Material. Die folgenden Bilder zeigen, worauf es beim Abgleich ankommt. Aus einem fertigen Rendering allein lässt sich nicht ablesen, welche Maps oder Shader im Einzelnen verwendet wurden.

Detail einer dunklen Holzlehne mit sichtbarer Maserung und hellem Geflecht im Hintergrund — *Holz und Geflecht: Maserungsrichtung, Poren und Reflexionen müssen zusammenpassen. Feine Oberflächendetails und sichtbare Öffnungen stellen unterschiedliche Anforderungen an Textur und Geometrie.*

‍

Nahaufnahme eines beigefarbenen Stoffsofas mit Gewebestruktur, Nähten und Sitzpolstern — *Stoff im Detail: Gewebemaßstab, Nähte, Falten und Glanz bestimmen die Wirkung. Eine Normal Map allein beschreibt nicht die gesamte Polsterform.*

‍

Glasfront eines interlübke-Schranks mit Spiegelungen, dunklem Griff und sichtbaren Schubladen — *Glasfront und Rahmen: Durchsicht, Reflexionen und Materialstärke zusammen beurteilen. Zum Projekt für interlübke.*

‍

Workflow bei Danthree

Materialgrundlage: Je nach Oberfläche arbeiten wir mit Materialvorlagen, Aufnahmen, Scans oder prozedural erstellten Strukturen.
Map-Erstellung: Wir erstellen die für das Material und die geplante Nutzung benötigten Texturen.
Look-Development und Shader: Wir stimmen die Materialparameter in der Render-Engine ab.
Testbilder: Wir prüfen Maßstab, Farbe und Reflexionen unter den vorgesehenen Lichtbedingungen anhand der Referenzen.
Abstimmung und Weiterverwendung: Welche Bilddaten oder Materialien übergeben und später wiederverwendet werden, richtet sich nach dem vereinbarten Projektumfang.

Mehr zum Prozess: 3D-Visualisierung-Studio und 3D-Modellieren.

‍

Vorteile für Marken & Marketing

Nachvollziehbarer Materialaufbau: Getrennte Parameter erleichtern es, Farbe, Rauigkeit und Oberflächenstruktur gezielt abzustimmen.
Wiederverwendbare Grundlage: Materialdaten können weitere Motive unterstützen, wenn Renderer, Maßstab und Nutzung zusammenpassen.
Kontrollierbare Darstellung: Referenzen und Testbilder helfen, Abweichungen im Material zu erkennen und zu korrigieren.
Mehrere Ausgabekanäle: Für Web, Print oder Echtzeit prüfen wir die jeweiligen Anforderungen an Texturen, Shader und Farbmanagement.

Metalness/Roughness und Specular/Glossiness

Die Bezeichnungen allein sagen nicht, ob ein Shader physikalisch begründet arbeitet. Beide Workflows können PBR umsetzen. Entscheidend sind das Materialmodell, passende Werte und die Implementierung im Renderer.

Aspekt	Metalness/Roughness	Specular/Glossiness
Grundprinzip	PBR-Workflow mit metallischer Maske und Rauigkeit	Ebenfalls als PBR-Workflow nutzbar; Reflexionsfarbe und Glätte separat beschrieben
Materialfarbe	Base Color: diffuse Farbe bei Nichtmetallen, Reflexionsfarbe bei Metallen	Diffuse beschreibt die diffuse Farbe; Specular die Reflexion
Rauigkeit	Roughness beschreibt die mikroskopische Rauigkeit	Glossiness beschreibt die Glätte; die Umrechnung hängt vom Shader ab
Übertragung	Basis des glTF-2.0-Materialmodells; Erweiterungen je nach Material	Unterstützung im Zielsystem prüfen; Umwandlung nicht immer verlustfrei

Weitere Grundlagen zu Licht & Rendering: Ray Tracing

‍

FAQ - Was ist Physically Based Rendering (PBR)?

‍

Was ist der Unterschied zwischen PBR und klassischem Shading?

PBR orientiert die Licht- und Materialberechnung an physikalischen Prinzipien. Specular/Glossiness ist dabei nicht automatisch ein Gegenmodell: Auch dieser Workflow kann PBR umsetzen. Die Namen der Maps allein belegen weder Genauigkeit noch Realismus. Der Adobe PBR Guide erläutert beide Workflows.

‍

Welche Maps brauche ich mindestens für PBR?

Es gibt keine allgemein verpflichtende Anzahl an Texturen. Im Metalness/Roughness-Workflow werden Base Color, Metallic und Roughness beschrieben; bei gleichmäßigen Eigenschaften können konstante Werte genügen. Normal, AO und weitere Maps kommen je nach Aufgabe hinzu. Die glTF-2.0-Spezifikation unterscheidet entsprechende Faktoren und optionale Texturen.

‍

Kann ich bestehende Materialien auf PBR umstellen?

Oft lassen sich vorhandene Materialien weiterverwenden oder anpassen. Eine Diffuse-Map mit eingebackenem Licht ist jedoch nicht automatisch eine geeignete Base-Color-Map. Auch Specular/Glossiness lässt sich nicht für jedes Material durch einfaches Umbenennen oder Invertieren verlustfrei übertragen. Prüfe das Ergebnis im Zielrenderer anhand der Produktreferenz.

‍

Woher bekomme ich PBR-Texturen?

Mögliche Quellen sind eigene Materialdigitalisierung, fotografische Vorlagen, prozedurale Erstellung und Texturbibliotheken. Prüfe Nutzungsrechte, Maßstab, Auflösung und die Abstimmung der Maps untereinander. Für produktspezifische Oberflächen können wir die Materialdigitalisierung anhand deiner Vorlagen besprechen.

‍

Warum sieht dasselbe PBR-Material nicht überall gleich aus?

Beleuchtung, Belichtung, Farbmanagement, Shader und Geometrie beeinflussen das Ergebnis. Auch die Unterstützung von Materialeigenschaften kann sich zwischen Anwendungen unterscheiden. PBR liefert eine gemeinsame Grundlage, aber keine Garantie für identische Bilder. Prüfe das Material im tatsächlich verwendeten Zielsystem.

‍

Reicht Transparenz für ein PBR-Glasmaterial?

Nein. Alpha-Transparenz und Lichtdurchlässigkeit mit Brechung sind unterschiedliche Eigenschaften. Für Glas können Transmission, Brechungsindex, Rauigkeit, Materialstärke und Absorption relevant sein. Welche davon verfügbar sind, hängt vom Shader und Renderer ab. Die Khronos-Übersicht zu PBR in glTF zeigt entsprechende Materialerweiterungen.

‍