Polygonale Sparmaßnahmen

Tutorials 14. Juli 2012 – 0 Kommentare

Autor: Uli Staiger

Betrachten wir doch mal das Motiv der Karteikastenstadt. Wenn man könnte, wie man wollte, dann müsste man die Schublade nur einmal bauen und dann so oft in die Schränke einfügen wie nötig. Bevor man solches tut, sollte man aber rechnen: Bei rund 1000 Schubladen, die aus je rund 8000 Polygonen bestehen, wäre alleine dieser Motivbestandteil 8 Mio. Polygone „dick“ und damit schon jenseits dessen, was die meisten Rechner problemlos verkraften. Rechnet man nun noch die fein unterteilten Felder des Mittelgrundes und die hoch aufgelöste Stadt im Hintergrund dazu, so dürfte man zwischen 15 und 20 Millionen Polygone zusammengeklont haben: Polygonale No-Go-Area.

Wir empfehlen:
Projektentwicklung mit CINEMA 4D

Abgesehen davon, dass man alleine zum Testrendern einen Rechner bräuchte, wie ihn wohl nur das Pentagon oder Hollywood nutzen, machen bereits während der Konstruktionsphase CPU und GPU gemeinsam schlapp. Das Problem beginnt schleichend: Bewegungen werden ruckelig, das Programm braucht mehr Zeit, um die neue Ansicht zu berechnen. Wenn Sie’s nicht selbst tun, schaltet die Grafikkarte ab einer gewissen Belastungsgrenze selbständig vom Gouraud-Shading auf die weniger rechenintensive Quader-Ansicht um, die das Motiv aber nur noch erahnen lässt: Formen und Lichter werden während des Bewegungsvorgangs vorübergehend ausgeblendet. Jetzt bloß nicht an die Renderzeit denken, schaffe ich den Abgabetermin noch?

Es gilt also, Polygone zu sparen, ohne an der Qualität des Ergebnisses Abstriche zu machen. CINEMA 4D hat eine ganze Reihe von Möglichkeiten, Polygone zu sparen und die Renderzeit zu verkürzen. Damit man diese Möglichkeiten auch sinnvoll anwenden kann, benötigt man zunächst ein grobes Layout, eine Art Masterplan, der vorgibt, welcher Bildbestandteil im Vordergrund liegt und welcher weniger fein aufgelöst zur Gestaltung des Hintergrundes beiträgt. Was CINEMA 4D dann an attraktiven Sparmaßnahmen zu bieten hat, um ganze Welten zu entwerfen, schauen wir uns mal im Einzelnen an:

 

Kanten runden

Die Karteischränke sind aus einem Würfel geformt, der je zwölf Segmente in Breite und Tiefe und achtzehn in der Höhe besitzt. Soll das Objekt nun im Vordergrund untergebracht werden, so ist eine Rundung von fünf Segmenten angebracht. Weiter hinter reichen auch ein oder zwei Segmente vollkommen aus. Vergleichen wir mal die Polygonzahlen, die durch die Rundung an diesem Objekt zustande kommen: Ohne Rundungssegment besitzt das Objekt 1248 Polygone, ein Segment führt zu 1432 Polygonen und die vorgegebene Standard-Anzahl von 5 zu sagenhaften 2328 Polygonen. Rundungen vorsichtig zuzuteilen lohnt sich!

 

Bevel

Wer keine Polygonsorgen hat, greift schnell und häufig zum Hyper-NURBS, wenn es darum geht, Ecken und Kanten zu runden. Rundet das HN zu stark, kann man entweder seine Wichtung reduzieren oder, das geht schneller, das Objekt um den Faktor 1 oder 2 unterteilen. Leider produziert dieses Vorgehen aber ein Polygonmonster, das wesentlich feiner aufgelöst ist als in den meisten Fällen nötig. Also: Wenn es lediglich darum geht, Kanten abzurunden, ist der Befehl Bevel besser geeignet. Er rundet nur die Kanten, lässt die Flächen aber unangetastet.

 

Materialmapping

Vermeiden Sie, als Materialtextur große Bilddateien zu verwenden. Die Frontblende für die Schubladen ist eine in Photoshop erstellte Datei von wenigen Kilobyte Größe. Um sie aber dennoch auf dem Schrank 576 Mal, also 144 Mal pro Seite, aufzutragen, genügt es, anstelle von UVW-Mapping das Quadermapping zu verwenden und das Material zu kacheln. Das birgt den weiteren Vorteil, dass sich die Bilddatei durch Verschieben der Texturachsen exakt auf der unregelmäßigen Oberfläche positionieren lässt.

 

Hypernurbsglättung

Die Griffe der Schubladen im Vordergrund sind im klassischen Boxmodelling-Verfahren entstanden, also aus einem Würfel extrudiert. Um sie hübsch zu runden, ist ein Hyper-NURBS-Objekt fast unumgänglich. Auch die messingfarbene Einfassung des Etiketts ist von einem HN gerundet. Doch je nach Abbildungsgröße wurde die Unterteilung für den Renderer auf 2, 1 oder sogar 0 gesetzt. Auch die fein unterteilten Schraubenköpfe sind nicht mehr erkennbar und können für die kleineren Schubladen im Hintergrund entfernt werden, um Speicherkapazität und Renderzeit einzusparen.

 

Relief oder Displacement?

Oberflächen mit haptischer, quasi fühlbarer Rauigkeit wirken echt. Erzeugt man diese über den Displacementkanal, entsteht eine tatsächlich raue Polygonstruktur. Zwar sind die langen Renderzeiten in Verbindung mit der subpolygonalen Unterteilung seit der Version 11.5 reduziert, doch dauert das Rendern noch immer erheblich länger als beim Einsatz des Reliefkanals. Dessen einziger Nachteil besteht darin, dass er Kanten glatt und nicht wie der Displacementkanal rau darstellt. Für die geringen Höhenunterschiede der dargestellten Hammerschlaglackierung reicht er völlig aus: Das spart Renderzeit.

 

Grundsubstanz erstellen

Die komplex wirkende Grundsubstanz der Stadt ist bei näherem Hinsehen eine recht einfache Kombination zweier einander durchdringender Ebenen. Beide besitzen dieselben Abmessungen der Grundfläche, die eine ist jedoch mit 20 x 40 Segmenten fein aufgelöst, die andere wesentlich gröber. Extrudiert man die Flächen zunächst nach innen, dann nach oben, so entsteht eine Art regelmäßiges Stelenfeld. Verwendet man aber einen Variationswert, so lässt sich der Grad der Unregelmäßigkeit sehr gut steuern.

 

Renderinstanzen verwenden

Die aus zwei Ebenen extrudierte Grundsubstanz könnte man einfach über ein Arrayobjekt duplizieren. Damit würde aber jedes Duplikat den Arbeitsspeicher belasten, was umso ärgerlicher wäre, als dass die hintersten Flächen gar nicht mehr en détail zu erkennen sind. Abhilfe schafft das Klonobjekt aus dem MoGraph-Modul: Damit wird die Stadtebene zu einem Gitter angeordnet. Und jetzt kommt’s: Dieses Gitter können Sie beliebig groß gestalten, wenn Sie die in der Version 11.5 eingeführte Option der Renderinstanz anklicken: Die Klone sind zwar sichtbar, belasten den Arbeitsspeicher aber erst beim Rendern!

 

Nebel einsetzen

Größe kann man nicht alleine durch große Abmessungen erzeugen, sondern auch durch das Einfügen von Nebel. So wird die sogenannte Luftperspektive erzeugt, die aufgrund von Wassertröpfchen und Schwebeteilchen in der Luft eine große Entfernung suggeriert. Die optische Wirkung des Kunstnebels ist dabei echtem Nebel verblüffend ähnlich: Die Dynamik, also das Verhältnis des dunkelsten zum hellsten Wert, wird mit zunehmender Entfernung geringer und gleicht sich der Eigenfarbe des Nebels an.

 

Polygonreduktion

Je weiter von der Kamera entfernt sich ein Polygonobjekt befindet, desto geringer darf seine Auflösung sein. Deswegen gibt es im Deformer-Menü das Polygon-Reduktions-Objekt. Dieses kleine Ding leistet Großes: Es trianguliert und reduziert die Polygone bei gleichzeitiger Erhaltung der Form: Selbst eine Reduzierung um 50% ist in den meisten Fällen noch recht unauffällig.

Achtung: Entlastet wird der Arbeitsspeicher erst, wenn das Reduktionsobjekt über den Befehl Akt. Zustand in Objekt wandeln aus dem Funktionen-Menü mit dem Polygonobjekt verrechnet wird.

 

Splines überprüfen

Das Geländer besteht aus einem Richtungsspline, einem Profilspline und einem Sweep-NURBS-Objekt, welches aus beiden Splines den Geländer-Handlauf errechnet. Auch hier lassen sich eine Menge Polygone sparen, indem man die Einstellungen der Splines überprüft. Steht der Modus der Zwischenpunkte auf „Angepasst“, so unterteilt CINEMA den Spline dem angegebenen Winkel entsprechend: Je kleiner der Winkel, desto feiner die Unterteilung, und desto mehr Polygone entstehen. Es ist also sinnvoll, das Geländer aus zwei Teilen zu konstruieren und nur im Vordergrund die hoch aufgelöste Variante einzusetzen.

 

Effekte? Kommt drauf an

Auch beim Rendern verwendet man ungern Einstellungen, die die Renderzeit ohne sichtbare Qualitätsverbesserung verlängern. Vor allem einige Effekte des Advanced Renderers, wie beispielsweise die Ambient Occlusion, verlängern die Renderzeit beträchtlich. Anders verhält es sich mit den Effekten Farbmapping und Farbkorrektur: Mit beiden Effekten lassen sich sowohl die Farbgestaltung als auch die Kontrastwiedergabe fein steuern. Die Zunahme der Renderzeit ist dennoch gleich null!

 

Himmelssampler vs. Irradiance Cache

Auf diesen Effekt verzichtet man meistens nur ungern: Die Global Illumination, die auftreffende Lichtstrahlen reflektiert und so für einen sehr realistischen Bildeindruck sorgt. Im Modus Irradiance Cache kann man die Strahlentiefe festlegen: Ein Wert von 3 oder mehr sorgt auch im letzten dunklen Winkel noch für einen Rest Zeichnung.

Solch dunkle Winkel kommen aber in unserem Motiv gar nicht vor, also kann man die GI im Modus Himmelssampler einsetzen: Die Strahlentiefe wird auf einen Wert von 1 begrenzt, jeder Lichtstrahl also nur einmal reflektiert. Das spart enorm viel Renderzeit, ohne die Qualität zu beeinträchtigen!

 

Das Ergebnis sieht dann so aus:

Wir empfehlen:
Maxon BodyPaint 3D-Video-Training

Unsere Empfehlung für dich

Cinema 4D für Einsteiger – für R16/R17/R18

Cinema 4D für Einsteiger – für R16/R17/R18

Überschreite mit unserem neuen und sagenhaften Standardwerk für Cinema 4D die Grenzen der Wahrnehmung. Das Release 16 ist das beste Update, das Maxon je herausgebracht hat!

  • Neue Funktionen von R16, R17 und R18 im Detail erklärt
  • In über 15,5 Stunden Video-Training Cinema 4D von A bis Z ergründen
  • PLUS 850 PDF-Seiten und Arbeitsmaterialien
  • Maximales Kreativtraining: Nachbau des Covermotivs

Zum Training

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Folgende HTML-Elemente sind erlaubt:<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>