CINEMA 4D-Grundlagen: Das Fenster zur 3D-Welt – Das Optionen-Menü

Die Einstellungen dieses Menüs erweitern die Optionen im Darstellung-Menü der Editoransichten. Auch bei diesen Funktionen gilt, dass diese erst einmal nichts mit der späteren Bild- oder Animationsberechnung zu tun haben, sondern ausschließlich die Darstellung in den Editorfenstern beeinflussen (siehe Abbildung 1.12).

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Abbildung 1.12: Einträge und Untermenüs des Optionen-Menüs in den Editoransichten

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Die Detailstufe

Die Detailstufe betrifft ausschließlich parametrische Objekte. Dies sind Objekte, die durch Einstellungen definiert werden, wie z. B. die NURBS-Objekte oder die parametrischen Grundobjekte von CINEMA 4D. Wie diese Objekte funktionieren, werden Sie noch im entsprechenden Abschnitt erfahren. Die Anzahl der Flächen an diesen Objekten kann dynamisch in drei Stufen gesteuert werden, nämlich Niedrig, Mittel und Hoch (siehe Abbildung 1.13). Dies führt dann bei niedrigen Darstellungsstufen dazu, dass in den Editoransichten nur eine vereinfachte Darstellung dieser Objekte erfolgt, bei der Bildberechnung aber wieder das hoch aufgelöste Objekt zu sehen ist. Weil dabei Flächen für die Editordarstellung eingespart werden, kann die Darstellungsgeschwindigkeit komplexer Objekte in den Ansichten beschleunigt werden.

Ansonsten kennen Sie den Begriff des Renderns ja bereits aus früheren Erläuterungen. Das Rendern kann aber nicht nur für die finale Bildberechnung eingesetzt werden, sondern auch direkt in den Editoransichten. Man spricht dann vom Editor-Rendering.

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Abbildung 1.13: Das gleiche Kugel-Grundobjekt, dargestellt in den Detailstufen Niedrig, Mittel und Hoch

Die Auflösung der Editoransichten ist zwar in der Regel in keiner Weise mit der späteren Bildausgabe beim Rendering zu vergleichen, aber die Qualität der Darstellung ist nahezu identisch und erlaubt uns damit eine schnelle Überprüfung z. B. der Materialeinstellungen oder der Lichter, ohne die oft langen Berechnungszeiten für ein Bild in hoher Auflösung abwarten zu müssen. Sollen bei diesen Editor-Renderings bereits die gleichen hohen Detailstufen wie beim Rendern der finalen Auflösung angewendet werden, aktivieren Sie die Option für Render-Detailstufe benutzen.
Stereoskopie

Nicht zuletzt seit James Camerons Avatar in den Kinos einen neuen Boom der Stereoskopie losgetreten hat, ist 3D-Stereo wieder in aller Munde. Dabei ist die Technik keinesfalls neu. Die älteren unter Ihnen werden sich vielleicht noch an entsprechende Sondersendungen im Programm des WDR während der 1980er erinnern, die von vielen gebannt mit rot/grün-Brillen verfolgt wurden.

Die Technik basiert darauf, dass zwei nebeneinander platzierte Kameras das natürliche Sehen nachahmen. Damit bei der späteren Betrachtung dieses Stereo-Films im Kopf wieder ein einzelnes Bild entstehen kann, dürfen das linke Auge nur das Bild der linken Kamera und das rechte Auge das Bild der rechten Kamera sehen. Für diesen Zweck wurden diverse Verfahren entwickelt, wie z. B. Brillen mit unterschiedlich gefärbten Gläsern, aktive Shutterbrillen oder passive Brillen mit Polarisationsgläsern. Auch an Wiedergabegeräten, bei denen gar keine Brillen mehr benötigt werden, wird bereits länger geforscht.

Gestaltet sich die Platzierung und Bedienung realer Kameras für die Stereoskopie noch relativ aufwändig, so haben wir es in CINEMA 4D sehr viel einfacher. Das simple Aktivieren der Stereoskopie-Option simuliert den Blick durch zwei parallele Kameras in den Editoransichten, wobei eine einfache rot/grün-Färbung benutzt wird (siehe Abbildung 1.14). Wenn Sie sich eine entsprechende Brille aufsetzen, können Sie dann Ihre Szene tatsächlich dreidimensional sehen. Dies funktioniert auch bereits recht eindrucksvoll, solange Sie nicht zu nahe an die Objekte heranzoomen. Der Perspektivsprung zwischen der linken und der rechten Kamera wird ansonsten zu groß, um sich noch mit einer natürlichen Augenstellung zu einem Bild zusammenfassen zu lassen.

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Abbildung 1.14: Links die normale Editoransicht, rechts zum Vergleich das gleiche Objekte in stereoskopischer Ansicht

Später werden Sie noch weitere Optionen bei der Besprechung der Kamera-Objekte, der Rendervoreinstellungen und der Ansichts-Voreinstellungen kennenlernen, um diesen Effekt auch für die Bildberechnung präzise steuern zu können.

Linearer Workflow

Bei der Erzeugung und Darstellung von Bildern ergeben sich einige grundsätzliche Schwierigkeiten. Jedes Gerät benutzt eigene Vorgaben, wie mit Farben und Helligkeiten umgegangen wird. Jeder, der einmal ein Digitalfoto auf verschiedenen Monitoren und dann womöglich noch einmal nach dem Ausdruck auf einem Tinten- oder Laserdrucker verglichen hat, wird teilweise riesige Unterschiede wahrgenommen haben. Bei der Betrachtung von Bildern an einem Monitor liegt dies oft an der Gamma-Kurve des Monitors und somit an dessen Kalibrierung.

Beim Rendering eines Bilds interessiert sich CINEMA 4D hierfür erst einmal nicht. Intern wird mit 32 Bit Farbtiefe und somit mit feinsten Abstufungen und höchster Präzision bei der Farbbestimmung gearbeitet. Letztlich sind unsere Monitore jedoch nur in der Lage, 8 Bit-Bilder anzuzeigen. Hier kommt es also erstmals zu einer Umrechnung. Zudem hat jeder Monitor ein eigenes Gammaprofil, also eine Art Fahrplan, wie die verschiedenen Farben und Abstufungen anzuzeigen sind.

Diese Gammakurve soll im Idealfall z. B. dafür sorgen, dass Helligkeitsunterschiede zwischen Farben proportional wahrgenommen werden. Eine Fläche von 50% Helligkeit soll also neben einer weißen Fläche möglichst exakt halb so hell wirken. Es geht beim Gamma also um menschliches Farb- und Helligkeitsempfinden und nicht um die tatsächliche Helligkeit eines Pixels. Diese würde ja ansonsten immer perfekt mit einem linearen Gamma-Profil wiedergegeben.

Um diese Veränderung der ansonsten ja physikalisch korrekten Helligkeiten eines Renderings durch das Monitorprofil zu kompensieren, müssen die Helligkeiten praktisch durch eine invertierte Gammakurve künstlich verstärkt oder abgeschwächt werden, um schließlich auf dem Monitor wieder richtig, sprich linear angezeigt zu werden. Diesen Vorgang nennt man auch neudeutsch einen linearen Workflow (siehe Abbildung 1.15).

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Abbildung 1.15: Auf beiden Seiten sehen Sie die exakt gleiche Szene. Links ohne, rechts mit aktiviertem linearen Workflow. Die Lichtverteilung wirkt dort sehr viel natürlicher und weniger kontraststark.

Damit dieser funktionieren kann, sind dazu natürlich auch die verwendeten Bilder, Shader und Materialien in diese Berechnung mit einzubeziehen. Glücklicherweise nimmt uns CINEMA 4D dies nach dem Anhaken von Linearer Workflow in den so genannten Projekt-Voreinstellungen automatisch ab. Wir kommen auf diesen Dialog etwas später noch zu zurück. Zudem ist dort der Lineare Workflow standardmäßig bereits aktiviert. Nur beim Laden von Dateien, die mit CINEMA 4D-Versionen vor Release 12 erstellt wurden, wird diese Option automatisch deaktiviert.
Um die an den linearen Workflow angepassten Schattierungen und Materialien auch direkt im Editor sehen zu können, aktivieren Sie Shading Linearer Workflow in den Optionen der Editoransichten. Dazu reicht es übrigens aus, diese Option in einer einzigen Editoransicht zu bedienen. Die übrigen Ansichten übernehmen automatisch diese Einstellung.

Erweitertes OpenGL

OpenGL ist Ihnen eventuell bereits als Programmierschnittstelle vor allem für Grafikkarten bekannt, um typische 3D-Aufgaben beschleunigt darstellen zu können. Dies hat den Vorteil, dass nicht alles, was die Darstellung von 3D-Objekten betrifft, ausschließlich über den Hauptprozessor Ihres Rechners erfolgen muss. Das Einzeichnen von Punkten oder das Schattieren einer Oberfläche unter Lichteinfluss können viel schneller von einer darauf spezialisierten Grafikkarte erledigt werden.

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Abbildung 1.16: Exemplarische Gegenüberstellung normaler OpenGL-Darstellung (links) und Erweiterter OpenGL-Qualität im Editor

Da nicht davon ausgegangen werden kann, dass jeder CINEMA 4D-Benutzer immer die aktuellsten Grafikkarten und Treiber verwendet, sind neuere Funktionen von OpenGL innerhalb von CINEMA 4D unter dem Begriff Erweitertes OpenGL separat zu aktivieren. Ob Erweitertes OpenGL überhaupt von der eigenen Grafikkarte unterstützt wird, kann ein separater Test in den Programm-Voreinstellungen prüfen. Mehr dazu im entsprechenden Abschnitt.

Kann Erweitertes OpenGL genutzt werden, verbessert sich dadurch sichtbar die Darstellung von Schattierungen und Glanzpunkten (siehe Abbildung 1.16). Weitere Optionen, wie Schatten und Transparenz aktivieren verbesserte Darstellungen dieser Effekte im Editor, sofern Lichtquellen mit Schattenwürfen bzw. transparente Materialien im Einsatz sind. Natürlich können Sie von dieser Darstellung dann noch nicht die Qualität erwarten, die durch das Rendering der Szene erzielt wird. Bereits ohne ein Rendering abschätzen zu können, wie groß z. B. ein Schattenwurf ausfallen wird, kann aber sehr hilfreich sein.

Unter Noises werden mathematisch erzeugte Muster verstanden, die von so genannten Shadern in Materialien erzeugt werden können. Ist diese Option aktiv, können diese Muster bereits im Editor auf den Oberflächen angezeigt werden. Post Effekte dagegen bezeichnen Eigenschaften, die dem eigentlichen Bild nachträglich hinzugefügt werden. Dies kann z. B. eine automatische Farbkorrektur oder eine optische Weichzeichnung zur Simulation der Schärfentiefe einer Kamera sein.

CINEMA 4D selbst unterstützt Post-Effekte im Erweiterten OpenGL der Editoransichten nur sehr rudimentär. Interessant kann diese Option daher eher im Zusammenspiel mit Plugins, also externen Erweiterungen werden, die diesen Effekt gezielt nutzen. Wie bereits erwähnt, kommen wir nochmals bei der Besprechung der Programm-Voreinstellungen auf dieses Thema zurück.
Backface-Culling

Hinter diesem Begriff verbirgt sich nur das Weglassen aller Elemente, die auf der Rückseite eines Objekts liegen. Dies ähnelt der Verdeckte Linien-Darstellungsart für Objekte, nur dass dabei weiterhin durch die vorne liegenden Flächen hindurchgeguckt werden kann. Dies wird vor allem in der Darstellung-Kombination aus Linien und Drahtgitter deutlich.

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Abbildung 1.17: Die Grundgeometrie dieses Rollschuhs ist recht simpel, wirkt jedoch durch ein HyperNURBS-Objekt organisch gerundet. Rechts sehen Sie die Isolines-Darstellung beim Editieren der HyperNURBS-Form.

Auf der linken Seite wurde diese Option ausgeschaltet. Die Originalform des Objekts wird dadurch als eine Art Linienkäfig sichtbar.
Auch hier hat der Effekt wieder nichts mit der späteren Berechnung der Objekte zu tun, sondern bietet uns nur eine weitere Option für die Objektdarstellung im Editor.

Isolines

Isolines lassen sich mit den bereits besprochenen Isobaten/Isoparmen vergleichen, die ja eine vereinfachte Struktur der Objektoberfläche darstellten. Es werden also nicht alle Polygonkanten angezeigt, sondern nur eine gewisse Auswahl davon. Dies hält die Ansicht übersichtlich und vermittelt dennoch ein gutes Gefühl über den Verlauf der Kanten auf der Geometrie.

Isolines können immer dann angezeigt werden, wenn ein Objekt zusätzlich von einem so genannten HyperNURBS-Objekt geglättet wird (siehe Abbildung 1.17). Dieses Objekt arbeitet parametrisch, indem es ein zugewiesenes Modell feiner mit Flächen auflöst und diese zusätzlich gewonnenen Polygone dann noch zur Abrundung der Form neu anordnet. Dieses Objekt wird dadurch zu einem Schlüsselelement vieler Modellierungsprojekte, denn es hilft dabei, bereits aus relativ simpler und eckiger Geometrie abgerundete und organische Formen zu erzeugen.

Zum Bearbeiten so eines HyperNURBS-Objekts können Sie weiterhin mit dem eckigen Originalobjekt arbeiten, oder – sofern Sie die Isolines-Option aktivieren – auch direkt mit Kontrollpunkten, die auf der gerundeten HyperNURBS-Oberfläche liegen. Dieses Prinzip wird Ihnen deutlicher werden, sobald Sie in einem späteren Kapitel mehr über die Modellierung mit dem HyperNURBS-Objekt erfahren.

Ebenenfarbe

Die Option Ebenenfarbe verwenden sorgt dafür, dass Objekte automatisch die Farbe der Ebene erhalten, der sie zugewiesen wurden. Sie können sich unter Ebenen ein einfaches Sortiersystem vorstellen. Sie legen dabei selbst die gewünschte Anzahl an Ebenen bzw. Gruppen an und sortieren Ihre Objekte dort ein. Dies macht bei Projekten mit sehr vielen Objekten Sinn, um z. B. alle Schrauben einer Maschine immer in einer Ebene zu haben. Ebenen erleichtern dann u. a. das schnelle Ein- oder Ausblenden ihrer Elemente im Editor.

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Abbildung 1.18: Polygone haben eine Vorder- und eine Hinterseite, die bei einer Selektion unterschiedlich gefärbt im Editor erscheinen. Zudem kann wahlweise die Normale als weiße Linie auf der Vorderseite der Polygone eingezeichnet werden.

Jede Ebene erhält automatisch von CINEMA 4D eine Farbe, die dann durch Anhaken dieser Option auf die Objekte angewendet werden kann. So erhalten Sie im Editor einen schnellen Überblick darüber, welche Objekte z. B. alle zu der blauen Gruppe gehören. Sie erfahren später noch mehr zu den Ebenen und wie diese verwaltet werden.

Normalen

Wir haben bereits kurz über die Polygone als kleinste sichtbare Einheit einer Oberfläche gesprochen. Es handelt sich hierbei um drei- oder viereckige Ebenen. Dies bedeutet jedoch auch, dass es je eine Vorder- und eine Rückseite an den Polygonen gibt, ähnlich wie bei einem Blatt Papier, das ja ebenfalls eine Vorder- und eine Rückseite hat (siehe Abbildung 1.18).
Um den Verlauf des auf ein Polygon fallenden Lichts berechnen zu können, zieht CINEMA 4D eine so genannte Normale heran. Dabei handelt es sich um einen Vektor, der in der Regel senkrecht auf der Vorderseite des Polygons steht und von diesem weg zeigt. Diese Normalen werden aber auch für viele Modellierfunktionen benutzt. Es kann daher hilfreich sein, die Richtung der Normalen auf den Polygonen eines Objekts tatsächlich auch im Editor sehen zu können. Dazu müssen Sie die Normalen-Option aktiviert haben.

Tags

Unter Tags versteht CINEMA 4D individuelle Eigenschaften, die Objekten zugewiesen werden können. Dies kann z. B. ein Oberflächenmaterial sein, eine Vorgabe, die über die Qualität des Objekts während der Bildberechnung bestimmt oder gar eine Schaltung oder ein Skript, das die Bewegung des Objekts während der Animation beeinflusst. Es existieren je nach Ausbaustufe von CINEMA 4D über 50 verschiedene Tags. Eines davon nennt sich Darstellung-Tag und kann u. a. individuellen Einfluss auf die Schattierung des Objekts in den Editoransichten nehmen.

Auf diese Weise lässt sich also ein Objekt permanent z. B. in Quick-Shading Qualität darstellen, obwohl im Editor eine ganz andere Qualitätsstufe für die Darstellung der Objekte eingestellt wurde. Damit dieses spezielle Darstellung-Tag auch ausgewertet wird, muss die Tag-Option im Optionen-Menü aktiv sein.

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Abbildung 1.19: Dialog des Darstellung-Tags, wie er sich im Attribute-Manager darstellt

Über das Darstellung-Tag kann dann die Nutzung des Schattierungsmodus, die Linienart der Darstellung und die Detailstufe ebenso individuell eingestellt werden, wie die Nutzung von Backface-Culling, Texturen und des Erweiterten OpenGLs (siehe Abbildung 1.19). Was mit Texturen gemeint ist, können Sie gleich im Anschluss nachlesen.

Zudem gibt es im Tag-Dialog noch einen Sichtbarkeit-Parameter. Dieser Prozentwert vermag tatsächlich die Sichtbarkeit bzw. die Transparenz des Objekts stufenlos zwischen 0% und 100% einzustellen. Dies kann z. B. während einer Animation praktisch sein, um ein Objekt langsam ein- oder auszublenden.

Die Ghosting-Rubrik im Darstellung-Tag ist für Sie nur dann interessant, wenn es um Figur-Animationen geht, also so genannte Character-Animation. Es lassen sich dann verschiedene Bewegungsphasen einer Animation gleichzeitig im Editor anzeigen, was die Einstellung des Timings einer Animation vereinfachen kann.

Texturen

Texturen sind Bitmaps, also Bilder oder Filme, die in Materialien verwendet werden. Ebenso gehören so genannte Shader in diese Rubrik. Shader sind mehr oder weniger komplexe Programme, die z. B. Farbverläufe, komplexe Muster oder physikalische Oberflächeneigenschaften simulieren können. Dank dieser Shader müssen wir später nicht jede Eigenschaft einer Oberfläche mit geladenen Bildern simulieren. Sie erfahren mehr über Texturen und Shader im Abschnitt über das Materialsystem von CINEMA 4D. Bis hierhin müssen Sie nur wissen, dass nur durch Aktivieren der Texturen-Option, diese auch im Editor angezeigt werden. Für die eigentliche Bildberechnung hat diese Option auch diesmal wieder keine Bedeutung.

X-Ray

Dieser Röntgenmodus lässt das gerade ausgewählte Objekt halbtransparent erscheinen. Dies ermöglicht Ihnen z. B. andere Objekte im Editor zu sehen, die sich innerhalb dieses größeren Objekts befinden. Etwas später werden Sie lernen, dass diese Eigenschaft auch jedem einzelnen Objekt separat vergeben werden kann. Eine vorherige Selektion ist dann nicht mehr nötig, um den X-Ray-Effekt im Editor zu sehen. Der X-Ray-Effekt hat keinen Einfluss auf die Sichtbarkeit des Objekts beim Rendern.

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Abbildung 1.20: Unterschiedliche Positionen des Standardlichts

Das Standardlicht

Wir sprachen bereits darüber, dass CINEMA 4D eine eigene Lichtquelle nutzt, solang wir selbst keine Lichter gesetzt haben. Diese Lichtquelle wird z. B. im Schattierungsmodus Quick-Shading genutzt um Glanz und Helligkeitsverläufe auf den Objekten darzustellen (siehe Abbildung 1.20). Sie können zwar die Helligkeit und Farbe dieses Lichts nicht weiter bestimmen, aber dafür die Richtung verändern aus der dieses Standardlicht kommt. Nach Auswahl des Standardlicht-Eintrags erscheint dafür ein eigenes Fenster mit einer Kugel. Durch einen gehaltenen Mausklick auf diese Kugel können Sie dann durch Verschieben des Mauszeigers die Position des Standardlichts verändern. In der Regel macht jedoch die frontale Beleuchtung während der Modellierung Ihrer Objekte den meisten Sinn. Für die Bildberechnung werden dann sowieso wieder spezielle Lichtquellen verwendet, so dass diese Funktion eher zu den unwichtigeren gehört.

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette CINEMA 4D-Kompendium mit über 850 Seiten Know-how als Download (PDF und ePub) gibt es hier zum Download: CINEMA 4D-Kompendium.

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