Unter den vielen verfügbaren Shadern in Blender nimmt der Principled BSDF Shader eine besondere Rolle ein. Er vereint die wichtigsten Materialeigenschaften in einem einzigen, vielseitigen Shader.

Anstatt für jedes Material mehrere Shader kombinieren zu müssen (z. B. Diffuse, Glossy, Subsurface), lassen sich mit dem Principled BSDF nahezu alle gängigen Materialien aus der realen Welt über ein zentrales Node abbilden.

Damit wird der Workflow deutlich übersichtlicher und praxisnaher: Der Shader basiert auf dem PBR-Konzept (Physically Based Rendering) und bietet eine klare, intuitive Steuerung von Parametern wie Rauigkeit, Reflexion, Transparenz oder Subsurface Scattering.

Der Principled BSDF ist daher der Standard, wenn es darum geht, realistische Materialien in Blender zu erstellen – egal ob für Metall, Kunststoff, Glas, Haut oder Stoff.

Base Color

Die Base Color (auch Albedo genannt) ist die Grundfarbe deines Materials.

Sie bestimmt, wie das Material im diffusen Licht aussieht, also die „reine“ Farbwirkung der Oberfläche ohne Spiegelungen, Glanzlichter oder Transparenzen. 

Die Base Color legt fest, wie viel Licht in welcher Wellenlänge (Farbe) von der Oberfläche zurückgestreut wird. Sie ist der wichtigste Parameter für den Gesamteindruck, weil sie direkt die sichtbare Materialfarbe bestimmt.

Tip für die Praxis: Die Base Color sollte nicht komplett reinweiß (RGB 1,1,1) sein. Physikalisch realistische Materialien reflektieren nie 100 % des Lichts. Ein Wert um 0.8 (in allen drei Farbkanälen) für Weiß ist realer.

Interaktion mit anderen Shader-Parametern: Der Metallwert (Metallic) beeinflusst, wie stark Base Color für diffuse Reflexion oder für Spiegelungen genutzt wird. Bei nichtmetallischen Materialien (Plastik, Holz, Stein) ist Base Color die diffuse Farbe. Bei Metallen steuert Base Color die Farbe der Spiegelungen.

Metallic

Der Metallic-Wert bestimmt, ob ein Material als Metall oder Nichtmetall (Dielektrikum) gerendert wird.

Metalle reflektieren fast das gesamte Licht spiegelnd und nehmen dabei die Farbe des Materials an. Nichtmetalle reflektieren einen Teil diffus (meist farbig) und den Rest spiegelnd (weißlich). Der Metallic-Regler ist damit eine Art Schalter zwischen zwei Lichtmodellen (0 für dielektrische Oberflächen und 1 für Metalle).    

Zwischenwerte (z. B. 0.3) sind physikalisch ungenau, da es in der Realität keine „Halbmetalle“ gibt. Blender erlaubt aber Zwischenwerte, das ist praktisch z. B. für gemischte Oberflächen (verschmutztes Metall, oxidierte Flächen). 

Roughness

Der Roughness-Wert bestimmt, wie glatt oder rau die Oberfläche eines Materials wirkt – und damit, wie scharf oder weich Spiegelungen erscheinen.

In der Realität ist keine Oberfläche perfekt glatt. Selbst poliertes Metall oder Glas hat mikroskopisch kleine Unebenheiten. Diese „Mikrofacetten“ entscheiden, ob Lichtstrahlen in eine Richtung reflektiert werden (glatt – Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel) oder gestreut werden (rau – Licht wird diffus reflektiert).

 

In der Praxis kommen fast immer Zwischenwerte zum Einsatz, da es keine perfekt glatten oder komplett diffusen Oberflächen gibt. Für die realistische Darstellung von Oberflächen werden nahezu immer Reflektionen benötigt.

Deshalb ist Roughness extrem wichtig, um Materialien glaubwürdig wirken zu lassen.

IOR (Index of Refraction)

Der IOR-Wert gibt an, wie stark Licht beim Übergang von einem Material in das andere seine Richtung ändert, also gebrochen wird. Der deutsche Begriff für IOR ist Brechungsindex und beeinflusst vor allem Reflexionen bei nichtmetallischen Materialien. Er ist oft bei Glas, Wasser oder transparenten Flüssigkeiten relevant. 

Bei nichttransparenten Materialien wird der IOR vor allem für den Fresnel-Effekt genutzt. Der Fresnel-Effekt bewirk, dass Reflektionen auf einer Oberfläche stark vom Betrachtungswinkel abhängen. Konkret: Je flacher der Blickwinkel auf eine Oberfläche ist, umso stärker ist die Reflexion.    

Ein gutes Beispiel für den Fresnel-Effekt ist ein klarer Gebirgs-See. Beim Blick senkrecht nach unten auf die Wasseroberfläche sind kaum Spiegelungen zu sehen und man kann bis auf den Grund des Sees schauen. Bei einem Blick über den See (flacher Betrachtungswinkel) spiegeln sich die Berge im Hintergrund auf der Wasseroberfläche wie auf einem Spiegel.

Standardmäßig ist im Principled BSDF von Blender der IOR-Wert auf 1.45 eingestellt, ein typischer Wert für Glas und Kunststoff. Die exakten IOR-Werte für verschiedene Materialien lassen sich den entsprechenden Tabellen im Internet entnehmen. Oft benötigte Werte sind: Luft (IOR=1), Wasser (IOR=1,33), Glas (IOR=1,45 – 1,8), Kunstoff (IOR=1,4 – 1,6), Diamant (IOR=2,42). 

Der Brechungsindex ist nur relevant für Nichtmetalle. Bei Metallen (metallic=1) wird im IOR eingestellte Wert ignoriert.

Alpha 

Eine physikalisch korrektere Simulation der Lichtdurchlässigkeit lässt sich mit dem Parameter „Transmission“ erreichen. 

In der Praxis verwende ich Alpha nur in Kombination mit einer Map als Maske, um zu steuern an welchen Stellen der Oberfläche ein Material sichtbar sein soll oder um Teile einer Oberfläche im Rendering komplett unsichtbar zu machen. 

Beispiel: Blätter an einem Baum lassen sich mit einer einzigen Plane darstellen. Mit einer Maske im Alpha-Kanal erhält jedes einzelne Blatt im Rendering eine komplexe Form, obwohl es nur aus einer einzigen Fläche besteht.

Diffuse Roughness

Dies ist ein Regler, der im überarbeiteten BSDF-Shader neu hinzugekommen ist. Um Reflexionen auf diffusen Oberflächen zu simulieren, gibt es nun zwei Modelle: Das Lambert-Modell und das Oren-Nayar-Modell. 

Bisher wurde ausschließlich das Lambert-Modell verwendet. Dieses geht von einer perfekt diffusen Oberfläche aus und reflektiert auftreffende Lichtstrahlen nach dem Zufallsprinzip in alle möglichen Richtungen. Das Oren-Nayar-Modell ist eine Weiterentwicklung und simuliert eine rauhe Oberfläche mit vielen kleinen Microfacets. Die Richtung der reflektierten Lichtstrahlen wird exakt nach der Ausrichtung dieser Micofacets berechnet. Dies erzeugt eine realistischere Darstellung von Oberflächen, die nicht perfekt diffus sind, indem es das Licht ungleichmäßiger verteilt. 

Somit ist der Diffuse-Roughness Parameter eigentlich ein Schalter, der beim Wert 0 das Lambert-Modell und beim Wert 1 das Oren-Nayar-Modell verwendet. Zwischenwerte sind physikalisch nicht korrekt, können aber verwendet werden und machen bei der Simulation von diffusen Oberflächen   durchaus Sinn.

Je niedriger der Wert im Roughness-Kanal ist umso weniger ist der Unterschied der beiden Simulationsmodelle zu sehen, da es bei beiden Modellen um die Darstellung von diffusen Oberflächen geht.

Für die meisten realen Oberflächen, die nicht perfekt glatt sind, liefert das Oren-Nayar-Modell überzeugendere und genauere Ergebnisse. Insbesondere bei weichen Lichtstreuungen im Schattenbereich. Der Unterschied ist sehr subtil! – Aber sichtbar!

Subsurface-Scattering (SSS)

Der Subsurface-Parameter steuert die Unterflächenstreuung von Licht. Das bedeutet: Licht dringt in ein Material ein, wird unter der Oberfläche gestreut und tritt an einer anderen Stelle wieder aus. Das ist entscheidend für Materialien, die nicht völlig lichtundurchlässig sind, sondern ein weiches, transluzentes Aussehen haben. Beispiele hierfür sind Haut, Milch, Wachs, Marmor oder Blätter von Pflanzen.

Da Subsurface-Scattering ein komplexes Thema ist, habe ich hierzu im Anschluss an die Erklärungen des BSDF-Shaders ein eigenes Kapitel angefügt.

Specular

Specular kontrolliert die Intensität der spiegelnden Reflexionen bei Nichtmetallen (dielektrische Materialien) – in der Praxis reicht fast immer der Standardwert 0.5. 

Für Metalle (Metallic = 1) wird der Specular-Wert ignoriert, da hier die Base Color die Spiegelungsfarbe bestimmt.

Specular = 0 → fast keine spiegelnden Reflexionen (wirkt unnatürlich flach).

Specular = 1 → sehr starke Reflexionen (wirkt wie nass oder hochglänzend). 

In der Realität hängt die Stärke der Reflexion vom Brechungsindex (IOR) des Materials ab.

Der Principled Shader nutzt dafür eine Umrechnung: Specular-Wert = 0.5 entspricht einem IOR-Wert von ca 1.5. Ein Specular Wert von 0.3 erinnert an Gummi und ein Wert von 0.7 wirkt wie nasser Kunstoff. 

In der Praxis liefert hier ein IOR-Wert von 0.5 gute Ergebnisse und muß selten verändert werden. Physikalisch korrekt ist das ganze sowieso nicht. Daher am besten im IOR-Parameter den tatsächlichen Brechungsindex eintragen und Specular nur zum künstlerischen Feintuning der Oberfläche verwenden.

Über den Parameter Specular-Tint lässt sich die Färbung der Reflexion definieren. Das ist genausowenig physikalisch Korrekt wie Specular Regler selbst. Dieser Regler dient also ebenfalls eher der kreativen Optimierung des Materials.

Im Specular Regler sind noch die beiden Parameter für Anisotropic und Anisotropic Rotation enthalten.

Anisotropie tritt auf, wenn eine Oberfläche mikroskopische Strukturen mit klarer Richtung hat. Zum Beispiel: Metall, das in eine Richtung gebürstet oder poliert wurde, Textilien (Fasern reflektieren entlang ihrer Webrichtung) oder CDs/DVDs (kreisförmig gepresste Rillen).

Praktisch bedeutet das: Statt eines runden Glanzpunkts bekommst du elliptische oder linienförmige Glanzlichter, wie man sie auf gebürsteten Oberflächen sieht.

Anisotropic: Der Anisotropic-Wert steuert, wie gerichtet (also nicht gleichmäßig in alle Richtungen) die spiegelnden Reflexionen verlaufen.

0.0 (Standard) → isotrop, Reflexionen verteilen sich gleichmäßig in alle Richtungen.

1.0 → maximal anisotrop, Reflexionen werden stark gestreckt und wirken „gezogen“.   

Anisotropic Rotation: Dieser Regler steuert die Ausrichtung der anisotropen Reflexionen.

Wertebereich: 0 bis 1, was einer vollen 360°-Rotation entspricht. Damit kannst du einstellen, in welche Richtung die „gezogenen Glanzlichter“ laufen (horizontal, vertikal, diagonal …).

Tangent Input: Über einen Tangent-Node können anisotrope Effekte an Oberflächen entlang bestimmter UV-Koordinaten oder Texturen orientiert werden (z. B. für kreisförmige Muster).

Transmission

Der Transmission-Regler steuert die Lichtdurchlässigkeit eines Materials, also die Transparenz für physikalisch korrektes Durchscheinen (im Gegensatz zu Alpha, das nur die sichtbare Transparenz steuert).

Transmission erzeugt realistische Lichtbrechung (Refraction) im Material und  funktioniert zusammen mit Brechungsindex (Index of Refraction) und Roughness, um echte Glas-, Wasser- oder transparente Kunststoff-Effekte zu simulieren. Anders als Alpha wird Transmission physikalisch korrekt berechnet, einschließlich Fresnel-Effekt und Lichtstreuung an der Oberfläche.

Weight = 0 → kein Licht dringt durch, Material wirkt undurchsichtig.

Weight = 1 → Licht passiert vollständig, wie bei Glas oder klarem Wasser.

Zwischenwerte sind möglich und machen physikalisch Sinn.

Für ein glasklares Material wird ein niedriger Roughness-Wert benötigt. Bei höheren Roughness-Werten wird das Licht an der Oberfläche gestreut, ändert innerhalb das Materials seine Richtung nicht mehr (z.B. satiniertes Glas). 

Für transparente Materialien ist der Brechungsindex (IOR) von entscheidender Bedeutung, da Lichtstrahlen beim Übergang von Luft zu einem lichtdurchlässigen Material die Richtung ändern. Weitere Infos zu den korrekten IOR-Werten unterschiedlicher Materialen findest Du am Anfang des Kapitels unter dem Punkt: Brechungsindex.

Für metallische Oberflächen hat der Transmission-Regler keine Bedeutung, da diese Materialien Licht reflektieren, es aber nicht hindurchlassen. Eine Veränderung von Transmission Weight zeigt bei einem Metallness Wert=1 keine Wirkung.

Hier noch ein paar Beispiele:

Klares Glas: Transmission = 1, Roughness ≈ 0, IOR = 1.45

Milchglas: Transmission = 1, Roughness ≈ 0.3–0.5

Wasseroberfläche: Transmission ≈ 1, Roughness sehr gering

Plastikfolie: Transmission ≈ 0.8, Roughness ≈ 0.2

Coat

Mit den Parametern unter Coat lassen sich Materialien mit einer zusätzlichen klaren Beschichtung (Clearcoat) sehr realistisch darstellen, ohne dass man mehrere Shader übereinander bauen muss.

In der Realität liegt bei vielen Materialien eine dünne transparente Schicht über der eigentlichen Oberfläche:

• Autolack besteht aus Basisfarbe + Klarlack.
• Keramik ist mit einer Glasur überzogen.
• Gitarren oder Möbel sind mit Harz/Lack beschichtet.

Diese Schicht reflektiert Licht zusätzlich zur Basisoberfläche und simuliert eine zweite Schicht über dem Basis-Material. Diese zusätzliche Schicht  beeinflusst in erster Linie die Reflexionen. 

Coat Weight steuert die Stärke der Beschichtung: 

Wert 0 – kein Effekt, das Material bleibt in seiner Oberflächenbeschaffenheit wie es ist.

Wert 1 volle Lackschicht. Die Glanzlichter verändern sich deutlich.

Coat Roughness bestimmt wie glatt oder rau die Beschichtung der Oberfläche ist.

Coat IOR auch für die zusätzliche Lackschicht lässt sich ein eigener Brechungsindex vergeben. Hiermit lässt auch für diese Schicht ein sehr realistischer Fresnel-Effekt simulieren.

Coat Tint ermöglicht das Einfärben der eigentlichen Beschichtung.

Dieser Block verfügt über einen eigenen Eingang zum Verknüpfen einer Normal-Map. Mit dieser Map lassen sich zusätzliche Details und Schattierungen, unabhängig von der Normal-Map des Basis-Materials hinzufügen.

Sheen

Der Sheen-Block simuliert die weichen, streuenden Lichtreflexe, die bei Stoffen wie Wolle, Samt oder Seide entstehen. Diese Materialien reflektieren Licht nicht wie glatte Flächen, sondern haben unzählige kleine Fasern, die das Licht sehr diffus und in flachen Winkeln zurückwerfen.

Stoffe haben winzige Fasern, die Licht eher an den Rändern und in flachen Blickwinkeln zurückwerfen. Sheen ergänzt also den Shader um diese faserbasierte Lichtstreuung.

Sheen Weight regelt die Stärke des Effekts.

0.0 → kein zusätzlicher Faser-Glanz.

1.0 → maximaler Effekt, die Oberfläche wirkt stark samtig.

Typisch für Stoffe: bei höherem Sheen-Wert wirken sie „weicher“ und leuchten an den Kanten.

Sheen Roughness steuert, wie scharf oder weich der Sheen-Glanz dargestellt wird. Man kann ihn sich wie das Pendant zu „Roughness“ bei Spiegelungen vorstellen – nur eben für den Faser-Glanz von Stoffen.

Wertebereich: 0.0 (glatt) – Der Sheen-Glanz ist relativ scharf und klar.

(Eignet sich für glänzende, feine Stoffe wie Seide oder Satin.

Wert: 1.0 (rau) – Der Sheen-Glanz wird breit und diffus, wirkt matter. (Typisch für Wolle, Filz oder Samt).

Sheen Tint bestimmt, wie stark der Sheen-Effekt die Base Color einfärbt.

0.0 – Sheen ist neutral (weißlich).

1.0 – Sheen übernimmt komplett die Farbe der Base Color.

Beispiel: Neutraler Samt: Sheen Tint = 0 – heller Glanz unabhängig von Stofffarbe. Farbsatter Samt: Sheen Tint = 1 – Glanz nimmt die Stofffarbe an.

Emission

Emission fügt einem Material die Fähigkeit hinzu, selbst Licht auszustrahlen.

Das ist kein Spiegeln oder Brechen von Licht (wie bei den anderen Parametern), sondern eine eigene Lichtquelle.

Mit diesem Parameter ist es möglich jedes 3D-Objekt zum leuchten zu bringen. In der Realität kann dies eine Glühbirne sein,  deren Glühfaden Licht abstrahlt, LEDs und Bildschirme, oder heiße Metalle, die je nach Temperatur rot, orange oder weiß glühen.

Emission Color: Legt die Farbe des ausgestrahlten Lichts fest.

Weiß = neutrales Licht,

Bunt = farbiges Leuchten (z. B. ein grünes Neonröhren-Material).

Mit zusätzlichen Nodes (z.B. dem Blackbody-Node) lässt sich die Farbtemperatur des abgegebenen Lichts sehr präzise steuern.

Emission Strength: Bestimmt die Intensität des ausgestrahlten Lichts.

0.0 → kein Leuchten.

1.0 → Material leuchtet in Normalstärke.

Höhere Werte → stärkeres Leuchten (z. B. Neon, Displays, Glühdrähte).

Wichtig: Emission selbst beleuchtet die Szene nur in Cycles, nicht in Eevee (außer man aktiviert Bloom für den Glüheffekt). In Eevee ist das Leuchten also eher ein „optischer Schein“, während in Cycles tatsächlich Licht in der Szene entsteht.

Thin Film

Der Thin-Film-Block erzeugt Interferenzfarben, die entstehen, wenn Lichtstrahlen innerhalb einer dünnen Schicht reflektiert und überlagert werden.

Das sieht man in der Realität z. B. bei: Regenbogenfarben auf einer Seifenblase, Ölfilm auf Wasser, CD/DVD-Beschichtungen, speziellen optischen Beschichtungen (Linsen, Brillen).

Wenn Licht auf die dünne Schicht trifft, wird ein Teil oben und ein anderer Teil unten reflektiert. Diese beiden Lichtwellen überlagern sich und verstärken oder löschen Farben aus. Dadurch entsteht das charakteristische Schillern.

Dicke + IOR bestimmen, welche Wellenlängen (Farben) verstärkt werden.

Thin Film Thickness (Dicke) gibt die physikalische Stärke der dünnen Schicht in Nanometern an.Typische Werte in der Realität sind 100–1000 nm.

Unterschiedliche Dicken erzeugen unterschiedliche Farbmuster.

Beispiel: 200 nm – eher bläulich/violett, 400–600 nm – gelblich/grünlich

Thin Film IOR (Brechungsindex): Bestimmt, wie stark sich das Licht in der Schicht bricht und damit, wie intensiv die Interferenzfarben wirken.

Typische Werte: 1.3–1.5 für organische Filme (Öl, Seife), 1.4–2.0 für technische Beschichtungen (Metalle, Glas, Filter)

Auch hierfür habe ich einige Beispiele zusammengestellt: Seifenblase – Thickness ≈ 250–400 nm, IOR ≈ 1.33–1.4 / Ölfilm auf Wasser – Thickness ≈ 400–800 nm (unregelmäßig, Regenbogeneffekt), IOR ≈ 1.4–1.5 / Optische Beschichtung (Antireflex-Linse, Kameraobjektiv) – Thickness ≈ 100–200 nm, IOR ≈ 1.6–2.0