Roughness Map und Metallic Map sind zwei Graustufentexturen im PBR-Workflow, die zusammen mit der Albedo Map das physikalisch korrekte Erscheinungsbild eines Materials definieren: Roughness steuert, wie scharf oder verschwommen Reflexionen auf einer Oberfläche erscheinen; Metallic bestimmt, welche Bereiche eines Objekts metallisch oder nicht-metallisch (dielektrisch) sind.
Rubrik: Animation & VFX · Unterrubrik: 3D-Grundlagen · Niveau: Einsteiger Synonyme / Auch bekannt als: Roughness Map: Rauheitskarte, Glossiness Map (invertiert); Metallic Map: Metallicity Map, Metalness Map
Was sind Roughness & Metallic Map?
Diese beiden Texturkanäle sind das Herzstück des modernen PBR-Workflows (Physically Based Rendering). Sie ersetzen die älteren, weniger physikalisch korrekten Specular-Maps und erzeugen realistischere Materialien, weil sie auf echten physikalischen Eigenschaften basieren. Mit nur drei Texturen, Albedo, Roughness und Metallic, kann eine Render-Engine überzeugend mattes Holz, poliertes Metall, rauen Beton oder glatten Kunststoff darstellen.
Erklärung
Roughness Map (Rauheitskarte):
Die Roughness Map ist eine Graustufentextur, bei der:
- Schwarz (0.0) = vollständig glatt → scharfe, klare Spiegelreflexionen (wie poliertes Metall oder Spiegel)
- Weiß (1.0) = vollständig rau → breite, diffuse Reflexionen (wie Beton, raue Holzoberfläche)
- Grautöne = alle Abstufungen dazwischen
Physically based bedeutet: Rauheit beschreibt Mikrooberflächenstruktur (Mikrofacetten-Modell). Eine raue Oberfläche hat viele zufällig ausgerichtete Mikroebenen, die Licht in alle Richtungen streuen (mattes Erscheinungsbild). Eine glatte Oberfläche hat gleichmäßig ausgerichtete Mikroebenen, die Licht gezielt reflektieren (glänzendes Erscheinungsbild).
Glossiness Map ist das direkte Inverse der Roughness Map (Schwarz = rau, Weiß = glatt). Ältere Render-Engines und Software wie Substance Painter (je nach Export-Preset) verwenden Glossiness statt Roughness. Für Blender/EEVEE/Cycles: Roughness bevorzugen.
Metallic Map (Metallizitätskarte):
Die Metallic Map ist ebenfalls Graustufen:
- Schwarz (0.0) = nicht-metallisch (dielektrisches Material): Stein, Holz, Kunststoff, Haut, Stoff
- Weiß (1.0) = metallisch: Stahl, Aluminium, Gold, Kupfer
- Grautöne (zwischen 0 und 1): Selten in der Natur, aber für Korrosion, Schmutz auf Metall oder gemischte Materialien (metallische Farbe) nutzbar
Warum die Unterscheidung Metall / Nicht-Metall?
In der Physik verhalten sich Metalle und Nicht-Metalle grundlegend unterschiedlich beim Interagieren mit Licht:
- Nicht-Metalle (Dielektrika): Absorbieren Licht teilweise (Farbe), reflektieren ca. 2–8% des Lichts an der Oberfläche (Fresnel-Effekt), unabhängig von der Albedo-Farbe. Fresnel-Reflexionen sind typischerweise weiß/farblos.
- Metalle: Reflektieren sehr viel mehr Licht (60–95%), und diese Reflexionen sind farbig (z. B. Gold reflektiert warm-gelblich, Kupfer rötlich). Fast kein Licht dringt tief ins Material ein.
Die Metallic Map teilt der Render-Engine mit, welches physikalische Modell für welchen Bereich verwendet werden soll.
Packed Maps: In Game-Engines und optimierten Workflows werden Roughness und Metallic oft in verschiedene Kanäle einer einzigen Textur gepackt (Channel Packing), um Speicher zu sparen. Unreal Engine verwendet z. B. einen kombinierten ORM-Kanal (Occlusion/Roughness/Metallic) in R, G, B.
Beispiele
- Blender (Principled BSDF): Image Texture → Non-Color → mit
Roughness-Eingang verbinden. Zweite Image Texture → Non-Color → mitMetallic-Eingang verbinden. Colorspace muss bei beiden auf „Non-Color" stehen, da es sich um Daten, nicht um Farben handelt. - Cinema 4D / Redshift: Im Redshift-Material verbindet man die Roughness Map mit dem
Refl. Roughness-Eingang und die Metallic Map mit demMetalness-Eingang des Redshift Standard Material. - Unreal Engine 5: Im Material-Editor Texture Sample →
R-Kanal für AO,G-Kanal für Roughness,B-Kanal für Metallic → direkt in die entsprechenden Material-Inputs. - Substanz Painter: Der PBR Metallic/Roughness-Workflow ist der Standard in Substanz. Im Layer-System malt man direkt Roughness- und Metallic-Werte auf die Modell-Oberfläche. Der Export-Preset sorgt für korrekte Texturdateien.
- Anfängerfehler: Roughness/Metallic Maps mit sRGB statt Non-Color laden. Da diese Maps Daten (Werte zwischen 0–1), keine Farben enthalten, führt der sRGB-Gamma-Korrekturfaktor zu falschen Werten: Das Material sieht entweder zu glänzend oder zu rau aus.
In der Praxis
In Blender empfiehlt sich für beide Maps derselbe Setup-Prozess: Shift+A → Texture → Image Texture → Bild laden → Colorspace auf „Non-Color" setzen. Roughness-Map Color-Output → Roughness-Input Principled BSDF. Metallic-Map Color-Output → Metallic-Input Principled BSDF. Zum Testen: Roughness-Wert direkt im Shader von 0 (glänzend) auf 1 (matt) schieben, um den Effekt zu verstehen, bevor man die Textur anschließt. Metallic zwischen 0 und 1 zeigt den Unterschied zwischen Kunststoff (0) und Metall (1) deutlich.
Vergleich & Abgrenzung
Roughness vs. Glossiness: Inverses Verhältnis. Glossiness = 1 − Roughness. Manche Engines (CryEngine, älter) und Software-Presets exportieren Glossiness statt Roughness. Metallic/Roughness-Workflow vs. Specular/Glossiness-Workflow: Beide sind PBR-kompatibel, aber Metallic/Roughness ist intuitiver und heute Standard. Im Specular/Glossiness-System gibt es eine separate Specular Map, die die Reflektivität direkt als Farbe definiert. Roughness vs. Smoothness (Unity): In Unity heißt der inverse Wert „Smoothness", Weiß = glatt, Schwarz = rau. Beim Import aus Substanz Painter muss das entsprechende Preset gewählt werden.
Häufige Fragen (FAQ)
Kann Metallic einen Wert zwischen 0 und 1 haben? Physikalisch korrekt: Nein. In der Realität ist ein Material entweder metallisch oder nicht-metallisch. Werte zwischen 0 und 1 werden für Übergangsbereiche genutzt: Dreck auf Metall, metallische Farbe, korrodierte Oberflächen. In der Praxis ist es üblich, für saubere Metalle 1.0 und für saubere Nicht-Metalle 0.0 zu verwenden.
Warum sieht mein Metall ohne Roughness-Map unrealistisch aus? Ein perfekt poliertes Metall (Roughness = 0) ohne Variation sieht wie ein Spiegel aus, in der realen Welt hat fast jede Oberfläche leichte Unregelmäßigkeiten. Eine Roughness Map mit subtilen Variationen (z. B. leichte Kratzer, Fingerabdrücke, Bearbeitungsspuren) macht metallische Oberflächen deutlich realistischer.
Verwandte Einträge
Weiterführend
- Lagarde, S. & de Rousiers, C. (2014): Moving Frostbite to Physically Based Rendering. SIGGRAPH.
- Burley, B. (2012): Physically Based Shading at Disney. SIGGRAPH Course Notes.
- Online: Substance 3D PBR Guide Part 2:
