Unity Lighting Tutorial

Unity Lighting Tutorial – Erstelle atemberaubende Beleuchtungseffekte in Unity

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Das Lighting (Beleuchtung) in Unity ist bei der Erstellung von interaktiven Anwendungen und im Bereich Game Development eine wichtige Komponente. Egal, ob es sich um ein Spiel oder eine Virtual- oder Augmented Reality Anwendung handelt.

Grundlegend ist die Beleuchtung dafür verantwortlich, Objekte in einer Szene sichtbar zu machen. Darüber hinaus verleiht die richtige Beleuchtung der Szene Realismus durch Schatten, Reflexionen, Spiegelungen und trägt zusätzlich zur Tiefenwahrnehmung bei.

Bei der Entwicklung von Anwendungen ist jedoch eine ausgewogene Herangehensweise erforderlich. Je mehr Lichtquellen und Details eingesetzt werden, desto höher sind die Anforderungen an die Performance. Das kann je nach Plattform zu Herausforderungen führen. Anwendungen auf High-End-PCs besitzen beispielsweise ganz andere Anforderungen als Anwendungen auf Smartphones.

In diesem Unity Lighting Tutorial erhältst du einen umfassenden Überblick über das Thema Beleuchtung in Unity. Egal, ob du Einsteiger bist oder bereits Erfahrung gesammelt hast. Dieses Tutorial wird dir helfen, deine Kenntnisse zu erweitern und dein Verständnis für Unity Lighting zu vertiefen.

Übersicht Lighting

Bevor wir auf die verschiedenen Beleuchtungstechniken in Unity eingehen, ist es wichtig, eine grundlegende Übersicht über das Beleuchtungskonzept zu schaffen. Hierbei wird zwischen direkter (direct) und indirekter (indirect) sowie der globalen Beleuchtung unterschieden.

Direct Lighting

Das Direct Lighting bezeichnet das Licht, das von einer Lichtquelle direkt auf die Oberfläche eines Objektes fällt oder direkt vom Betrachter gesehen wird. Bei einer Anwendung ist der Betrachter nichts anderes als eine virtuelle Kamera in der Szene. Die einzelnen Pfade der Beleuchtung werden auch als Lichtpfade bezeichnet. Allgemein gesprochen handelt es sich um Direct Lighting, wenn der Lichtpfad nicht oder höchstens einmal abgelenkt wird. Dieser hat somit keinen oder nur einen einzigen Bounce. Blicken wir dazu auf die folgende Abbildung.

Beleuchtungskonzept Direct Lighting

In dieser Darstellung sind eine Lichtquelle in Form einer Glühbirne, verschiedene Objekte, Lichtpfade und ein Betrachter enthalten. Verfolgt man die einzelnen Pfade des Lichts, so treffen sie direkt auf die Oberfläche eines Objektes und werden nicht reflektiert. Einzig der Lichtpfad auf den Ball auf der linken Seite wird einmal abgelenkt. Die Anzahl der Bounces liegt hierbei also bei 1. Es handelt sich somit um Direct Lighting. Lass uns im Gegensatz dazu auf das Indirect Lighting blicken…

Indirect Lighting

Das Indirect Lighting bezeichnet hingegen das Licht, das von einer Lichtquelle ausgesendet und von Objekten in der Szene mehrmals abgelenkt wird. Im Allgemeinen hat der Lichtpfad mindestens 2 Bounces. Dieses Konzept der Beleuchtung trägt zum Realismus einer Szene bei, da es die Lichtverteilung und Reflexionen zwischen den Objekten berücksichtigt. Auch hierzu wieder eine Abbildung.

Beleuchtungskonzept Indirect Lighting

Auch in dieser Darstellung sind eine Lichtquelle in Form einer Glühbirne, Objekte, Lichtpfade und ein Betrachter zu sehen. Verfolgt man die einzelnen Pfade des Lichts, so besitzen sie mindestens 2 Bounces. Der Lichtpfad, der vom Ball auf der linken Seite reflektiert wird, hat insgesamt 5 Bounces. Damit handelt es sich um indirect Lighting.

Global Illumination

Global Illumination (globale Beleuchtung) ist ein wichtiger Aspekt der Beleuchtung in Unity. Es bezieht sich auf die Simulation der indirekten Lichtausbreitung in einer Szene, einschließlich der Reflexionen und Schatten. Das trägt maßgeblich zum Realismus einer Anwendung bei.

In Unity stehen verschiedene Global-Illumination-Techniken zur Verfügung. Darunter das Enlighten-System und der Progressive Lightmapper. Diese Techniken verwenden komplexe Algorithmen, um die Lichtausbreitung in einer Szene zu berechnen und die entsprechenden Lichtinformationen zu speichern.

Der Unity Lighting Editor (Window → Rendering → Lighting) beinhaltet die Einstellungen für die Beleuchtungsfunktionen der Szene, darunter auch die Einstellungen für Global Illumination. In diesem Menü kannst du verschiedene Parameter wie beispielsweise die Auswahl des Lightmapping-Verfahrens anpassen.

Unity Lighting Editor

Lightmapping Settings

Lightmapper: Die Auswahl des Lightmapping-Verfahrens wie beispielsweise Enlighten oder Progressive Lightmapper. Du kannst das bevorzugte Verfahren auswählen, um die Beleuchtungsqualität und die Berechnungszeit zu optimieren.

Direct Samples: Die Anzahl der Proben, die für die direkte Beleuchtung verwendet werden. Eine höhere Anzahl kann zu genaueren Schatten und Reflexionen führen, erhöht jedoch auch die Berechnungszeit.

Indirect Samples: Die Anzahl der Proben, die für die indirekte Beleuchtung verwendet werden. Eine höhere Anzahl kann zu detaillierteren indirekten Lichteffekten führen, erhöht jedoch auch die Berechnungszeit.

Environment Samples: Die Anzahl der Proben, die für die Beleuchtung der Umgebung verwendet werden. Eine höhere Anzahl kann zu besserer Beleuchtung der Umgebung und realistischeren Reflexionen führen.

Min Bounces: Die minimale Anzahl von Bounces, die für die Berechnung des indirekten Lichts berücksichtigt werden. Das bestimmt die Anzahl der Reflektionen, die das indirekte Licht in der Szene erfährt.

Max Bounces: Die maximale Anzahl von Bounces, die für die Berechnung des indirekten Lichts berücksichtigt werden. Das beeinflusst die Reichweite der indirekten Lichtausbreitung und kann die Berechnungszeit beeinflussen.

Weitere Informationen dazu findest du hier. Okay, da du jetzt einen Überblick über die Beleuchtungskonzepte hast, wollen wir uns im nächsten Abschnitt des Unity Lighting Tutorials mit den verschiedenen Lichtquellen beschäftigen.

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Arten Lichtquellen

Das Lighting in Unity ist eine Simulation von Licht aus der realen Welt. Dadurch wirkt dein Spiel oder deine Anwendung deutlich realistischer. Jedes Licht benötigt grundsätzlich eine Lichtquelle. Hierfür gibt es 3 wichtige Eigenschaften. Diese Eigenschaften sind in jeder Lichtquelle in Unity als Parameter verfügbar.

  • Die Form bestimmt die Richtung, in der das Licht emittiert wird.
  • Die Größe bestimmt den Bereich, den das Licht beeinflusst.
  • Die Stärke (oder Intensität) bestimmt, wie weit das Licht strahlt und wie hell es ist.

Für das Unity Lighting gibt es unterschiedliche Arten. Abhängig vom verwendeten Typ werden die Objekte in der Szene entsprechend gerendert. Hier sind die wichtigsten Typen im Überblick, die ich dir im Anschluss Schritt-für-Schritt erkläre:

  • Directional Light
  • Point Light
  • Spot Light
  • Area Light
  • Ambient Light

Directional Light

Das Directional Light simuliert eine parallele, weit entfernte Lichtquelle wie beispielsweise die Sonne. Diese Art von Beleuchtung wird in Unity standardmäßig eingefügt und beleuchtet Objekte aus einer bestimmten Richtung.

Directional Light in Unity

Eine wichtige Eigenschaft des Directional Light ist, dass die Platzierung dieser Lichtquelle keinen Einfluss auf die Beleuchtung der Objekte hat. Unabhängig von der Position werden alle Objekte gleichmäßig beleuchtet. Lediglich die Rotation des Directional Light hat einen Einfluss, wie in der folgenden Abbildung zu erkennen ist. Mit dem Transform Tool kann der Winkel der Lichtquelle verändert werden, um beispielsweise einen Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang zu simulieren. Die Schatten in der Szene werden entsprechend dem Einfallswinkel des Lichts gerendert.

Directional Light in Unity rotiert

Point Light

Das Point Light simuliert eine Lichtquelle, die von einem bestimmten Punkt im Raum wie beispielsweise einer Glühbirne ausgestrahlt wird. Sie sendet Licht in alle Richtungen gleichmäßig aus und beleuchtet Objekte in der näheren Umgebung. Je weiter entfernt ein Objekt von dieser Lichtquelle ist, desto geringer wird es beleuchtet.

Unity Point Light

Eine der wichtigsten Parameter des Point Light ist die Range (Reichweite). Damit lässt sich bestimmen, wie weit das Licht reicht, bevor es an Intensität verliert. Du kannst die Reichweite in Unity anpassen, um den gewünschten Beleuchtungsbereich festzulegen.

Ein weiterer Aspekt ist die Intensity (Intensität). Sie beeinflusst die Helligkeit des Lichts, die von der Lichtquelle abgestrahlt wird. Damit lässt sich die Beleuchtungsstärke des Lighting und die gewünschte Atmosphäre in der Szene steuern.

Zusätzlich zur Reichweite und Intensität bietet das Point Light in Unity auch die Möglichkeit eine Farbe und Schatten einzustellen. Es ist auch möglich, mehrere dieser Lichtquellen in einer Szene zu platzieren, um komplexe Beleuchtungsszenarien zu erstellen und bestimmte Bereiche der Szene gezielt zu beleuchten.

Unity Point Light Settings

Spot Light

Das Spot Light simuliert eine Lichtquelle, die einen konzentrierten Lichtstrahl erzeugt. Du kannst dir das ganze wie bei einem Scheinwerfer oder einer Taschenlampe vorstellen. Sie sendet einen kegelförmigen Lichtstrahl aus, der Objekte in einer bestimmten Richtung beleuchtet.

Unity Spot Light

Eine der wichtigsten Parameter ist der Spot Angle (Öffnungswinkel). Er definiert den Bereich, den das Licht abdeckt. Ein enger Öffnungswinkel erzeugt einen konzentrierteren Lichtstrahl mit einem scharfen Übergang zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Bereichen. Ein weiter Öffnungswinkel erzeugt hingegen einen breiteren Lichtstrahl mit einem weicheren Übergang.

Wie beim Point Light lässt sich auch beim Spot Light die Range (Reichweite) und Intensity (Intensität) einstellen. Mit der Kombination aus Öffnungswinkel, Reichweite und Intensität kannst du den gewünschten Beleuchtungsbereich und die Helligkeit festlegen.

Zusätzlich zur Reichweite, Intensität und Öffnungswinkel bietet Unity auch die Möglichkeit eine Farbe und Schatten einzustellen. Wie bei anderen Lichtquellen ist es auch möglich, mehrere in einer Szene zu platzieren. So kannst du verschiedene Spot Lights mit unterschiedlichen Parametern und Positionen kombinieren, um eine detaillierte und präzise Beleuchtung zu erzeugen.