Unter Shading versteht man die Berechnung, wie hell oder dunkel Flächen eines Objekts im Rendering erscheinen – abhängig von Licht, Materialeigenschaften und Blickwinkel.

Für diese Berechnung werden alle Materialparameter berücksichtigt, die im Shader definiert sind: Rauigkeit, Reflexion, Transparenz, Farbe, Brechung u.v.m.

Ein Shader definiert nicht die Form eines Objekts, sondern sein optisches Verhalten.

Damit Shading überhaupt funktioniert, muss Blender wissen, in welche Richtung eine Oberfläche zeigt.

Genau dafür gibt es die sogenannten Normalen:

• Eine Normale ist ein unsichtbarer Pfeil, der senkrecht auf einer Fläche oder einem Polygon steht.
• Beim Shading wird berechnet:
  • • aus welcher Richtung das Licht kommt,
    • in welchem Winkel es auf die Normale trifft,
    • wie stark es reflektiert, gebrochen oder gestreut wird.
    • Je direkter die Normale zur Lichtquelle zeigt, desto heller erscheint die Fläche.

Beispiel:

• Wenn Licht frontal auf eine Fläche trifft (Lichtstrahl ≈ Normale) → Fläche wirkt hell.
• Wenn Licht im flachen Winkel auftrifft → Fläche wirkt dunkler (Lambert’sches Gesetz).
• Normals beeinflussen auch Spiegelungen und Reflexionen: Falsche Normalen führen zu „zerbrochenen“ oder unlogischen Reflexionen.

In Blender lassen sich Normals so anzeigen: Edit Mode → Overlay → Normals.

Normal Maps – Details ohne Geometrie

Mit Normal Maps lassen sich Details wie Fugen, Poren, Kratzer oder Stoffstrukturen darstellen, ohne die Geometrie selbst zu verfeinern.

• In einer Normal Map ist für jeden Punkt der Oberfläche eine Ausrichtung der Normale gespeichert.
• Die drei RGB-Farbkanäle stehen für die drei Achsen (x, y, z) und simulieren Richtungsänderungen.
• Dadurch wirken Oberflächen detaillierter, auch wenn das Mesh eigentlich flach bleibt.

Einschränkung:

• Normal Maps verändern nur das Shading – nicht die Silhouette des Objekts.
• Bei flachen Betrachtungswinkeln kann auffallen, dass die Geometrie unverändert bleibt.

Relief Maps im Vergleich

• Bump Maps**: Graustufenbild, das Höhenunterschiede simuliert → einfache Variante, weniger präzise.
• Normal Maps**: RGB-Bild, das die Richtung der Oberflächennormalen speichert → präziser, realistischere Details.
• Displacement Maps**: Verändern die Geometrie tatsächlich → echte Höhenunterschiede, auch in der Silhouette sichtbar.

Do’s & Don’ts beim Arbeiten mit Normalen

Do’s

• Normals regelmäßig im Viewport überprüfen, um Fehler zu vermeiden.
• Für organische Details (Poren, Kratzer, Stoff) Normal Maps nutzen.
• Bei großen Strukturen Displacement Maps einsetzen.
• Auf die richtige Farbkonvention achten (DirectX vs. OpenGL Normal Maps unterscheiden sich im Grün-Kanal).

Don’ts

• Nicht alles mit Normal Maps lösen → bei Silhouetten oder großen Höhenunterschieden reichen sie nicht aus.
• Keine falsch berechneten oder fehlerhaften Normal Maps verwenden → das führt zu „Beulen“ oder spiegelverkehrten Effekten.
• Normals nicht ignorieren: Falsch ausgerichtete Flächen (z. B. nach innen zeigende Normals) verursachen schwarze Stellen oder unlogisches Shading.