Wer Glas in Blender realistisch darstellen möchte, kommt nicht allein mit einem korrekten Shader aus. Für eine glaubwürdige Abbildung von Glasoberflächen sind Caustics ein entscheidender Bestandteil.

Was sind Caustics?

Caustics sind die charakteristischen Lichtmuster, die entstehen, wenn Lichtstrahlen an gekrümmten, reflektierenden oder transparenten Oberflächen – etwa Glas oder Wasser – gebrochen und gebündelt werden. Dort, wo sich die Strahlen verdichten, entstehen helle Bereiche, während andere Zonen im Schatten bleiben. Diese Lichtmuster machen den Unterschied zwischen einer glatten, sterilen Glasdarstellung und einer, die wie echtes Glas wirkt.

Typische Beispiele sind Lichtflecken, die ein Weinglas auf eine Tischdecke wirft, oder die tanzenden Muster am Boden eines Swimmingpools. Ohne Caustics wirken Glasmaterialien oft künstlich und wenig überzeugend.

Warum sind Caustics so aufwendig – und warum werden sie in Blender standardmäßig unterdrückt?

Damit Caustics entstehen, muss der Weg des Lichts präzise verfolgt werden: von der Lichtquelle über Brechungen und Reflexionen bis zur Kamera. Das ist rechenintensiv, da sich Lichtstrahlen an jeder Oberfläche vielfach teilen, umlenken und neu bündeln.

Um die Berechnung zu beschleunigen, kehrt Blender den Weg des Lichts um: Cycles startet die Strahlen von der Kamera aus und verfolgt, welche davon eine Lichtquelle erreichen. Diese Methode ist deutlich effizienter, weil nur Strahlen berechnet werden, die tatsächlich im finalen Bild sichtbar sind. Allerdings macht sie die exakte Simulation von Caustics nahezu unmöglich, da viele dieser Lichtwege nicht direkt zur Kamera zurückführen.
Aus diesem Grund werden Caustics in Blender standardmäßig unterdrückt – um Renderzeiten zu verkürzen und störendes Rauschen, sowie „Fireflies“ zu vermeiden.

Zwei Schlüsselparameter für echte Caustics

Es gibt zwei Parameter, die für die Berechnung realistischer Caustics entscheidend sind: Filter Glossy und Path Guiding. Beide befinden sich in den Render Properties von Cycles.

Filter Glossy

Um Rauschen und Fireflies zu vermeiden, vereinfacht Cycles spiegelnde Reflexionen, indem Licht diffus gestreut wird. Dadurch gehen Caustics verloren, da die feine Lichtbündelung geglättet wird.
Der Parameter Filter Glossy steuert, wie stark diese Vereinfachung greift:

• Wert 1 (Standard): Reflektiertes Licht wird trotz glatter Oberfläche diffus gestreut. Reflexionen werden stark geglättet – Caustics verschwinden, dafür sinkt das Rauschen.
• Wert 0: Reflexionen werden exakt berechnet – echte Caustics entstehen, allerdings mit längeren Renderzeiten und höherer Rauschanfälligkeit.
• Praxis-Tipp: Werte zwischen 0.1 und 0.01 erzeugen sichtbar mehr Struktur in Schattenbereichen, ohne die Renderzeiten übermäßig zu erhöhen.

Path Guiding

Path Guiding hilft Cycles, relevante Lichtstrahlen gezielt zu verfolgen und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass Strahlen tatsächlich eine Lichtquelle erreichen. Dadurch entstehen sauberere und deutlich sichtbarere Caustics.
Der Nachteil: Path Guiding steht derzeit (Blender 5) nur für CPU-Rendering zur Verfügung.

• Path Guiding muss in den Rendersettings manuell aktiviert werden.
• Bei aktivem GPU-Rendering wird der Menüpunkt automatisch ausgeblendet.
• Ohne Path Guiding kann Cycles zwar Caustics darstellen, diese sind jedoch meist deutlich schwächer ausgeprägt.

Einfluss der Lichtquelle

Die Schärfe und Klarheit von Caustics hängen stark von der Lichtquelle ab:

• Harte, kleine Lichtquellen (z. B. Punktlicht oder Sonne) erzeugen scharfe, gut definierte Caustics.
• Große, diffuse Lichtquellen führen zu weichen, kaum sichtbaren Mustern.

Praktischer Tipp

Die Berechnung von Caustics erzeugt immer starkes Rauschen, insbesondere in Schattenbereichen, wo sich die Lichtmuster zeigen. Selbst bei hohen Sampling-Werten bleibt oft Rest­rauschen bestehen, das durch den Denoiser leicht verfälscht werden kann.

• Setze den Noise Threshold auf einen sehr niedrigen Wert (z. B. 0.0001).
• Dies verlängert die Renderzeit deutlich, sorgt aber für saubere Ergebnisse mit klaren Lichtmustern und ohne Artefakte.