NURBS-Objekte mit Splines nutzen

Top-Tutorial, Tutorials 26. Mai 2014 – 0 Kommentare

Wie bereits gelernt, sind Splines zwar hübsch anzusehen, erzeugen aber ansonsten noch keine sichtbaren Oberflächen. Dazu werden diverse NURBS-Objekte benötigt, unter denen die Spline-Objekte im Objekt-Manager eingruppiert werden müssen. Generell hat es bei der Verwendung von NURBS-Objekten Vorteile, wenn die Splines bei der Erstellung in der Welt XY-Ebene angelegt wurden. Dies gilt vor allem für das Extrude-NURBS, den Lathe-NURBS und für den Profil-Spline des Sweep-NURBS. Gewöhnen Sie sich daher frühzeitig die Erzeugung von Splines in der frontalen Editoransicht an.

Ansonsten sollten wir klären, was überhaupt hinter dem Begriff NURBS steckt. Dies ist die Abkürzung für Non-Uniform Rational B-Splines, was uns aber nicht weiter schockieren sollte, denn der Zweck dieser Objekte ist lediglich die Generierung von Oberflächen aus Splines.

NURBS sind also mathematisch definierte Flächen, die auf so genannten Stützstellen oder Kontrollpunkten basieren. Dabei handelt es sich um unsere Spline-Objekte. Ein NURBS-Objekt allein ist daher völlig hilflos und auch im Bild unsichtbar. Erst die Unterordnung eines Spline-Objekts lässt es aktiv werden.

Wie die Splines dabei zum Einsatz kommen und ausgewertet werden, ist bei den vier splinebasierten NURBS-Objekten leicht unterschiedlich. Wir werden uns daher diese Objekte nun im Detail ansehen. Bei allen NURBS-Objekten ist jedoch die Nutzung der so genannten Deckflächen gleich. Wir werden diese daher nur ein Mal bei der Beschreibung des Extrude-NURBS durchgehen. Die Funktionsweise der Deckflächen und deren Parameter sind ansonsten bei den nachfolgend beschriebenen NURBS-Objekten identisch.

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Das Extrude-NURBS

Dieses NURBS-Objekt erzeugt eine unsichtbare Kopie des untergeordneten Splines und verschiebt diese entsprechend der Verschiebung-Werte im Attribute-Manager. Diese drei Werte stehen von links nach rechts gelesen für den X-, den Y- und den Z-Anteil der Verschiebung, gemessen im Objekt-System des Extrude-NURBS (siehe Abbildung 3.21).

CINEMA-4D - Arbeitsweise des Extrude-NURBS

Abbildung 3.21: Arbeitsweise des Extrude-NURBS

Der Original Spline und die verschobene, unsichtbare Splinekopie werden dann mit Polygonen verbunden. Die Anzahl dieser Verbindungsflächen hängt direkt mit den Zwischenpunkten des verwendeten Splines zusammen (siehe seitliche Abbildung). Der Unterteilung-Wert hingegen ist nur für die Unterteilungen in Richtung der Verschiebung zuständig. Eine Erhöhung dieses Werts trägt daher nicht zur Qualität der Form bei und ist nur für eventuelle Verformungen des NURBS-Objekts sinnvoll. Sollten Sie Details am Extrude-NURBS vermissen, lohnt daher eher ein Blick auf die Zwischenpunkte-Einstellungen des verwendeten Splines.

Iso-Unterteilung steuert lediglich die Anzahl der sichtbaren Isobaten, sofern deren Darstellung in der Editoransicht aktiviert ist. Normalen umdrehen führt zu einer Umkehrung der erzeugten Polygone. Die Normalen der Oberfläche weisen dann in die entgegengesetzte Richtung.

Die Hierarchisch-Option ist dagegen schon etwas interessanter, denn sie hat zwei verschiedene Vorteile. Einerseits wird die Limitierung aufgehoben, dass immer nur ein Spline-Objekt unter dem Extrude-NURBS abgearbeitet werden kann. Ist die Option angeschaltet, können Sie daher auch mehrere Splines unter dem NURBS-Objekt gruppieren. Alle werden dann gleichzeitig verschoben und zur Erzeugung der Oberflächen herangezogen (siehe Abbildung 3.22). Ansonsten wird immer nur das oberste Spline-Objekt ausgewertet.

CINEMA-4D - Mit Hierarchisch können mehrere Splines gleichzeitig verschoben werden

Abbildung 3.22: Mit Hierarchisch können mehrere Splines gleichzeitig verschoben werden

Der zweite Effekt dieser Hierarchisch-Option ist, dass die Auswertung des Verschiebung-Vektors im aktivierten Zustand auf das Achsensystem jedes untergeordneten Splines bezogen wird. Im ausgeschalteten Zustand war ja nur das Achsensystem des Extrude-NURBS wichtig. Dies erlaubt Ihnen z. B. die Verdrehung einzelner Buchstaben-Splines, ohne für jedes Spline-Objekt ein eigenes Extrude-NURBS anlegen zu müssen.

Die Deckflächen-Einstellungen

Wie bereits erwähnt, sind die Einstellungen für Deckflächen bei allen nachfolgend noch beschriebenen NURBS-Objekten identisch. Wir werden daher nur an dieser Stelle ausführlich darauf eingehen. Deckflächen meinen generell die Bereiche, die von geschlossenen Splines begrenzt werden. Da Splines bekanntlich mehrere Segmente enthalten können, werden geschlossene Segmente innerhalb eines ebenfalls geschlossenen Segments dabei als Öffnungen oder Löcher in der Deckfläche interpretiert.

Da es bei den NURBS-Objekten meist um die Erzeugung einer Verschiebung untergeordneter Splines oder um das Verbinden mehrerer Splines mit Flächen geht, lassen sich zwei separate Deckflächen anlegen: Eine für den Start und eine für das Ende der Verschiebung. Diese Begriffe tauchen daher auch im Deckfläche-Bereich des Attribute-Managers wieder auf, sofern ein NURBS-Objekt selektiert wurde, das mit Splines arbeitet.

In diesen Menüs stehen jeweils die gleichen Optionen zur Wahl:

  • Keine: Es werden keine Deckflächen erzeugt. Sie können an dieser Seite also in das Innere des NURBS-Objekts sehen.
  • Deckflächen: Sofern ein geschlossener Spline vorhanden ist, wird dessen Fläche geschlossen dargestellt. Sind sowohl für Start als auch für Ende Deckflächen aktiviert wurden, erscheint das NURBS-Objekt massiv und geschlossen.
  • Rundung: Mit Rundung ist der Übergang zwischen den durch Verschiebung entstandenen Polygonen und der Deckfläche gemeint. In dieser Einstellung kann die Rundung auch unabhängig von einer Deckfläche berechnet werden.
  • Deckflächen und Rundung: Dies ist eine Kombination aus den beiden oben genannten Modi, bei der sowohl die Deckfläche als auch die anschließende Abrundung erzeugt werden.

Wie Sie von den parametrischen Grundobjekten bereits wissen, müssen alle Rundungen durch Polygone fein aufgelöst werden. Ihnen stehen daher bei den Einstellungen Rundung und Deckflächen und Rundung zusätzlich die Werte für Start-/End-Stufe und Start-/End-Radius zur Verfügung. Die Stufe-Werte definieren die Zahl an Polygonen die verwendet werden. Je mehr Polygone, desto detaillierter fällt die Abrundung z. B. bei Großaufnahmen aus. Der Radius-Wert beschreibt dagegen die Größe der Abrundung.

Standardmäßig wird der Radius einer Rundung auf die verwendete Splineform aufaddiert. Das NURBS-Objekt wird dadurch also größer als ursprünglich durch den Spline-Umriss angelegt. Um dies zu verhindern müssen Sie die Kontur beibehalten-Option aktivieren. Dies erhöht jedoch auch das Risiko, dass bei zu großen Rundung-Radien und zu engen Kurven am verwendeten Spline Durchdringungen auf den Deckflächen entstehen können.

Die Form der Abrundung kann zudem über Rundungstyp definiert werden (siehe Abbildung 3.23). Zur Wahl stehen hier z. B. Linear, Konvex, Konkav und Halbkreis. Einstellungen, wie 1 Stufe, 2 Stufen oder Eingelassen führen hingegen zu treppenartigen Übergängen zwischen der Deckfläche und den seitlichen Mantelflächen.

CINEMA-4D - Die verschiedenen Rundungstypen am Beispiel eines extrudierten Kreis-Splines

Abbildung 3.23: Die verschiedenen Rundungstypen am Beispiel eines extrudierten Kreis-Splines

Die Angabe des Phong-Winkels fließt nach einer eventuellen Konvertierung des NURBS-Objekts z. B. über Mesh > Konvertieren > Grundobjekt konvertieren in die Einstellungen der Phong-Tags ein, die hinter den Objekten mit den Rundungs-Polygonen liegen. Dort kann dieser Glätten bis-Wert ansonsten natürlich auch nach der Konvertierung editiert werden.
Wie die Rundung angebracht wird, steuern Sie mit den folgenden zwei Optionen (siehe Abbildung 3.24).

CINEMA-4D - Auswirkungen der Hülle nach innen- und Loch nach innen-Optionen

Abbildung 3.24: Auswirkungen der Hülle nach innen- und Loch nach innen-Optionen

Hülle nach innen sorgt im aktiven Zustand dafür, dass die Rundung zu einer Verkleinerung der Deckflächen führt. Die Mantelflächen des NURBS-Objekts begrenzen dadurch immer die äußere Form des Objekts. Dies ist auch die Standardeinstellung. Im ausgeschalteten Zustand krümmt sich die Rundung nach außen und vergrößert dadurch die Deckflächen. Die Mantelfläche wird entsprechend der Radius-Angabe der Rundung verkleinert. Loch nach innen hat den gleichen Effekt, bezieht sich jedoch ausschließlich auf eventuell über Spline-Segmente erzeugte Löcher in den Deckflächen. Sind keine Löcher in den Deckflächen vorhanden, hat diese Option keine Wirkung. Die rechte Seite der Abbildung 3.24 zeigt den Effekt an einem Kreis-Spline mit aktiver Ring-Option.

Auch die Deckflächen selbst können von uns noch gesteuert werden. Über das Typ-Menü geben Sie vor, wie die Deckflächen generiert werden sollen (siehe Abbildung 3.25). Bei N-Gons wird einfach eine einzige N-Gon-Fläche als Deckfläche eingesetzt. Sie haben dadurch keinerlei Einfluss mehr auf die innere Polygonstruktur dieser Fläche, erhalten jedoch ein optisch schön aufgeräumtes Objekt.

CINEMA-4D - Unterschiedliche Unterteilungsarten für die Deckflächen

Abbildung 3.25: Unterschiedliche Unterteilungsarten für die Deckflächen

Bei Typ Dreiecke werden ausschließlich Dreiecke zum Schließen der Deckflächen verwendet. Beim Typ Vierecke wird folgerichtig versucht möglichst viele viereckige Polygone in den Deckflächen unterzubringen. Dies gelingt jedoch nur immer zu einem bestimmten Prozentsatz. Die übrigen Flächen können daher auch in diesem Modus aus Dreiecken bestehen.
Die Typen Dreiecke und Vierecke haben zusätzlich noch den Vorteil, dass die Regelmäßige Unterteilung-Option freigeschaltet wird. Ist diese angehakt, können Sie über den Weite-Wert eine maximale Kantenlänge für die Unterteilung der Deckflächen vorgeben. Es entstehen dadurch zusätzliche Punkte innerhalb der Deckflächen. Dies ermöglicht z. B. die qualitativ hochwertige Deformation eines NURBS-Objekts. Ansonsten können Sie darauf natürlich verzichten, da dieser Effekt unmittelbar nichts zur Form des NURBS-Objekts beiträgt.

Das Lathe-NURBS

Dieses NURBS-Objekt funktioniert wie eine Töpferscheibe. Ein untergeordnetes Spline-Objekt wird dabei in mehreren Schritten um die Y-Achse des Lathe-Objekts rotiert (siehe Abbildung 3.26).

CINEMA-4D - Das Lathe-NURBS rotiert untergeordnete Splines um seine Y-Achse und erzeugt dadurch Flächen.

Abbildung 3.26: Das Lathe-NURBS rotiert untergeordnete Splines um seine Y-Achse und erzeugt dadurch Flächen.

Die Anzahl dieser Schritte regeln Sie über den Unterteilung-Wert des Lathe-NURBS im Attribute-Manager. Je mehr Unterteilungen, desto geringer werden die Abstände zwischen den Spline-Kopien und desto runder wirkt das NURBS-Objekt.

Auch hier spielen natürlich die Zwischenpunkte des verwendeten Splines eine Rolle. Sie definieren hier die Punktanzahl und damit die Details am rotierten Spline. Wie weit das Spline-Objekt rotiert werden soll, geben Sie mit dem Winkel-Wert an. Eine Einstellung von 360° führt zu einem vollständigen Umlauf. Aber auch Werte unter oder weit über 360° sind möglich. Dies kann sinnvoll sein in Verbindung mit dem Verschiebung-Wert. Dieser führt zu einer gleichzeitigen Verschiebung des rotierten Splines entlang der Y-Achse des NURBS-Objekts. Auf diese Weise lassen sich helixartige Strukturen oder Schneckengehäuse erzeugen. Neben der Verschiebung ist auch eine Skalierung möglich. Der rotierte Spline wird dadurch zum Ende seiner Drehung hin größer oder kleiner, je nachdem, ob der Wert über oder unter 100% angelegt wird.

CINEMA-4D - Variationsmöglichkeiten durch Verschiebung, Skalierung und Winkel-Variation am Lathe-NURBS

Abbildung 3.27: Variationsmöglichkeiten durch Verschiebung, Skalierung und Winkel-Variation am Lathe-NURBS

Beachten Sie generell, dass die Größe des resultierenden NURBS-Objekts vor allem vom Abstand der Splinepunkte von der Y-Achse des Lathe-NURBS abhängt. Auch bei diesem NURBS-Objekt macht es daher Sinn, das Spline-Objekt zuerst in der XY-Ansicht zu erstellen oder anzulegen. Der Rotationsradius kann dann einfach durch seitliches Verschieben des Splines in dieser Editoransicht erfolgen.

CINEMA-4D Lathe

Um geschlossene Gläser, Flaschen oder Vasen zur erzeugen, müssen Sie an den entsprechenden Stellen nur die Punkte des Querschnitt-Splines exakt auf der Y-Achse des Lathe-NURBS platzieren (siehe seitliche Abbildung). Dies ist in der Regel am Boden derartiger Objekte der Fall. Haben Sie das Lathe-NURBS nach dessen Aufruf noch nicht verschoben, reicht dazu also das Setzen der X- und der Z-Position des Splinepunkts im Koordinaten-Manager auf die Koordinate 0 im Welt-System.

Die übrigen Einstellungen, wie Isobaten-Unterteilung und die Option Normalen umdrehen entsprechen den gleichnamigen Einstellungen am Extrude-NURBS.

Das Loft-NURBS

Anders als bei den bislang beschriebenen NURBS-Objekten macht das Loft-NURBS erst bei der Verwendung von mindestens zwei untergeordneten Spline-Objekten Sinn. Diese Splines werden dann Ihrer Reihenfolge im Objekt-Manager nach, von oben nach unten miteinander durch Polygone verbunden. Dabei ist die Laufrichtung der Splines von entscheidender Rolle, denn die Verbindungen zwischen den Splines beginnen immer am jeweils ersten Punkt der Splines und folgen dann der Index-Nummerierung an den einzelnen Splines.

Hier werden jedoch nicht einfach die Punkte oder Zwischenpunkte der Splines miteinander verbunden, sondern das Loft-NURBS führt selbst eine Unterteilung entlang der Splines durch. Die Anzahl der dabei verwendeten Punkte entspricht dem Wert für Mesh-Unterteilung U. Die Abschnitte zwischen den Splines werden dann mit dem Parameter Mesh-Unterteilung V definiert (siehe auch Abbildungen 3.28 und 3.29).

CINEMA-4D - Das Loft-NURBS vermag untergeordnete Splines mit einer Polygonhaut zu überziehen.

Abbildung 3.28: Das Loft-NURBS vermag untergeordnete Splines mit einer Polygonhaut zu überziehen.

CINEMA-4D - Funktionsweise von Mesh-Unterteilung U und V

Abbildung 3.29: Funktionsweise von Mesh-Unterteilung U und V

Die Anordnung der Punkte auf den Splines kann über die Option Organische Form gesteuert werden. Ist die Option ausgeschaltet, orientiert sich das NURBS-Objekt an den vorhandenen Splinepunkten. Dies ist vorteilhafter für Splines mit abrupten Richtungswechseln, die dann exakter abgebildet werden. Ist die Option dagegen aktiv, werden die Punkte aus der Mesh-Unterteilung U gleichmäßig über den Verlauf der Splines verteilt. Details können dabei zwar verloren gehen, dafür gleicht die Oberfläche aber auch Spitzen in den Splines aus und kann dadurch organischer oder weicher erscheinen.

Unterteilung pro Segment bezieht sich auf Mesh-Unterteilung V, also die Unterteilungen zwischen den zugewiesenen Splines. Ist die Option aktiv, werden die Unterteilungen jeweils zwischen zwei benachbarten Splines berechnet, ansonsten erfolgt die Unterteilung bezogen auf die Gesamtlänge des Loft-Objekts.

Bei aktiver Schleife-Option erfolgt automatisch auch eine Verbindung zwischen dem ersten und dem letzten Spline unter dem Loft-NURBS. Je nach räumlicher Anordnung sind damit dann auch Ringe und geschlossene Röhren möglich. Die Option für Lineare Interpolation führt zu geradlinigen Verbindungen zwischen den Splines. Ansonsten erfolgt eine weiche Oberflächenberechnung, die sich an der Anordnung der Splines orientiert.
Die UV-Koordinaten wurden bereits kurz bei der Vorstellung des Struktur-Managers angesprochen. Es handelt sich hierbei um zusätzliche Koordinatenwerte für jeden Punkt des Objekts. Diese UV-Koordinaten sind jedoch nicht für die Form des Objekts, sondern ausschließlich für das Aufbringen von Materialien und Texturen wichtig.

Auf den Punkt gebracht definieren die UV-Koordinaten also, welcher Abschnitt eines Materials auf dem jeweiligen Punkt einer Oberfläche angezeigt wird. Dies erleichtert die Anpassung von Materialien, die um eine gekrümmte Oberfläche herumlaufen und macht die Fixierung einer Textur auf einer animierten Oberfläche erst möglich. Ist UV anpassen aktiv, werden automatisch UV-Koordinaten so erzeugt, dass das gesamte Objekt damit überzogen wird, unabhängig von den Abständen zwischen den Splines. Ansonsten erfolgt die Erzeugung von UV-Koordinaten abhängig von den Abständen zwischen den verwendeten Splines.

Die Parameter für Normalen umdrehen und die Isobaten Unterteilung entsprechen ansonsten wieder den gleichnamigen Optionen der bereits bekannten NURBS-Objekte.

Das Sweep-NURBS

Auch dieses NURBS-Objekt benötigt wieder mindestens zwei untergeordnete Splines, wendet diese jedoch gänzlich anders als das Loft-NURBS an. Der erste untergeordnete Spline muss unbedingt in der XY-Ebene liegen und wird als Profil interpretiert. Der zweite untergeordnete Spline kann beliebig ausgerichtet sein und wird als Pfad benutzt. Der Sweep-NURBS nutzt dabei die Zwischenpunkte des Pfad-Splines und platziert auf diesen Kopien des Profil-Splines. Diese Kopien werden dann untereinander verbunden. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach z. B. Schläuche oder Kabel erzeugen (siehe auch Abbildung 3.30).

CINEMA-4D - Das Sweep-NURBS wendet ein Profil auf einen Pfad an.

Abbildung 3.30: Das Sweep-NURBS wendet ein Profil auf einen Pfad an.

Das Sweep-NURBS stellt zudem einige Optionen zur Verfügung, die die Lage und Größe der Profil-Kopien steuern. Skalierung Ende definiert so z. B. die Endgröße des Profils am Ende des Pfads. Rotation Ende dagegen lässt Sie die Endstellung letzten Profils auf dem Pfad steuern (siehe auch untere Abbildung). In beiden Fällen passen sich die übrigen Profile prozentual zu ihrer Position auf dem Pfad an. Beachten Sie, dass die gesamte Platzierung und Drehung der Profile von deren Objektsystem abhängig ist. Liegt das Profil-Achsensystem also außerhalb der Splinekurve, können auch exzentrische Rotationen um den Pfad realisiert werden.

CINEMA-4D Sweep Nurbs

Zudem sind Sie nicht gezwungen, immer den gesamten Pfad-Spline zu nutzen. Über Wachstum Start und Wachstum Ende können Sie sich auch einen Abschnitt herauspicken. Dies kann besonders für Animationen interessant sein, wenn z. B. das Befüllen eines Schlauchs mit einer Flüssigkeit gezeigt werden soll. Es muss dann nur der Wachstum Ende-Wert von 0% bis 100% animiert werden. Die Isobaten-Angabe ist hingegen wieder ein alter Bekannter und dient nur der Darstellung im Isobaten-Modus der Editoransichten.

CINEMA-4D Banking

Folgende Optionen stehen zusätzlich zur Wahl:

  • Parallele Verschiebung: Die Profil-Kopien werden parallel zueinander ausgerichtet und nicht passend zum Kurvenverlauf des Pfad-Splines gedreht. In den meisten Fällen bleibt diese Option besser ausgeschaltet.
  • Konstante Querschnitte: Ohne diese Option bleiben die Profil-Splines in ihrer Größe unabhängig vom Verlauf des Pfads. Es kann dann in scharfen Kurven und bei Knicken des Pfads zu Einschnürungen der Form kommen. Dies wird beim Aktivieren der Option verhindert.
  • Banking: Dieser Begriff bezieht sich auf die Rotation der Profile um den Pfad. Der Effekt ähnelt damit dem sich in die Kurve legen einer Karussell-Gondel. Die Profil-Splines werden dadurch abhängig von den Kurven im Pfad geneigt. Dies kann jedoch nur gelingen, wenn auch ein räumlich gekrümmter Pfad vorliegt (siehe obere Abbildung).
  • Segmente beibehalten: Diese Option hat nur Auswirkungen, wenn Sie die Wachstum-Parameter benutzen. Ist die Option aktiv, rasten die Profil-Splines automatisch auf den Zwischenpunkten des Pfads ein. Dies kann dann ggf. zu Sprüngen führen, wenn der Wachstum-Wert editiert wird. Ist die Option ausgeschaltet, bestimmt das Sweep-NURBS unabhängig von den Zwischenpunkten des Pfads eine prozentuale Position für die Profile entsprechend den Wachstum-Werten.
  • UVs anpassen: Im Normalfall werden die UV-Koordinaten des Sweep-NURBS auf die gesamte Länge des Pfad-Splines gestreckt. Ist diese Option angehakt werden dabei die beiden Wachstum-Einstellungen berücksichtigt. Wachstum Start 0% und Wachstum Ende 50% führen dann beispielsweise dazu, dass die UV-Koordinaten bereits auf die ersten Hälfte des Pfads angepasst werden und nicht auf den gesamten Pfad. Ein zugewiesenes Material ist also auch dann vollständig auf dem Sweep-NURBS sichtbar, wenn die generierte Form nicht den gesamten Pfad einnimmt. Anders bei aktiver Option. Die UV-Koordinaten werden immer auf die Gesamtlänge des Pfads gestreckt und sind dadurch unabhängig von den Wachstum-Werten.
  • Normalen umdrehen: Dies ist wieder ein alter Bekannter. Diese Option kann zum Drehen der Flächen am Sweep-NURBS verwendet werden, ohne die Form zu verändern.

Mit Rail-Splines arbeiten

Unter einem Rail-Spline versteht man in CINEMA 4D ein separates Spline-Objekt, dessen Abstand und Lage in Bezug auf den Pfad-Spline z. B. zur Ausrichtung und Skalierung der Profil-Splines verwendet werden kann. In der Regel geht man dazu so vor, dass eine Kopie des Pfad-Spline erstellt wird und diese ebenfalls unter dem Sweep-NURBS eingruppiert wird. Wichtig ist auch hier wieder die richtige Reihenfolge der Splines unter dem Sweep-Objekt. Zuerst kommt das Profil, dann folgt der Pfad und schließlich bildet der Rail-Spline das Ende der Gruppe. Anschließend müssen natürlich noch die Punkte am Rail-Spline so verschoben werden, dass ein Abstand zwischen Pfad und Rail entsteht. Diese Lücke zwischen Pfad und Rail kann sowohl für die Skalierung der Profile als auch für deren Ausrichtung ausgewertet werden. Dafür sind die Optionen Rail-Richtung benutzen und Rail-Skalierung benutzen gedacht.

CINEMA-4D - Mithilfe von Rail-Splines kann die Skalierung und Rotation des Profils im Sweep-NURBS individuell gesteuert werden.

Abbildung 3.31: Mithilfe von Rail-Splines kann die Skalierung und Rotation des Profils im Sweep-NURBS individuell gesteuert werden.

Abbildung 3.31 zeigt hierzu ein Beispiel. Eine simple, senkrechte Linie wurde hier als Pfad verwendet. Das Profil bildet ein Kreis-Spline mit aktiver Ellipse-Option. Als Rail wurde auf einen Helix-Spline zurückgegriffen, der in der Abbildung grün eingefärbt zu sehen ist. Um die dreidimensionale Form der Helix besser erkennen zu können, zeigt die rötliche Kurve die in der Höhe zusammengestauchte Helix an. Wird nur Rail-Skalierung benutzen aktiviert, wird fortlaufend entlang der senkrechten Pfad-Linie der Abstand zum grünen Helix-Spline vermessen und auf die Größe des Kreis-Profils angewendet. Dies ist in der Mitte der Abbildung 3.31 zu sehen.

Ist Rail-Richtung benutzen ebenfalls aktiv, richtet sich das Profil zusätzlich mit seiner X-Achse auf die entsprechende Stelle am Rail-Spline aus. Die Z-Achse des Profils folgt weiterhin der Richtung des Pfads.
Sind beide Optionen aktiv, können Sie zusätzlich die 2 Schienen-Option aktivieren. Ist diese angehakt, werden die Profile weiterhin mittig auf dem Pfad geführt, ansonsten aber so gedreht und gleichmäßig skaliert, dass sie die Lücke zum Rail-Spline komplett überbrücken. Ohne 2 Schienen-Option werden die Profile zwischen Pfad und Rail zentriert angeordnet und passend zur Lücke zwischen den Splines skaliert.

Die Detail-Einstellungen

Alternativ zur Verwendung eines Rail-Splines können auch über die Details im Dialog eines Sweep-NURBS individuelle Skalierungen und Verdrehungen entlang des Pfad-Splines realisiert werden (siehe Abbildung 3.32). Hierzu stehen zwei Funktionsgraphen zur Verfügung, die wiederum über einen Klick auf die kleinen Dreiecke hinter den Namen Skalierung und Rotation weitere Einstellungen zur Verfügung stellen. Wir hatten diese Dialogelemente bereits an anderer Stelle besprochen.

CINEMA-4D - Über Skalierung- und Rotation-Kurven kann die Größe und Ausrichtung des Profils ebenfalls individuell eingestellt werden.

Abbildung 3.32: Über Skalierung- und Rotation-Kurven kann die Größe und Ausrichtung des Profils ebenfalls individuell eingestellt werden.

Die Skalierung-Kurve ist so zu interpretieren, dass die Breite von links nach rechts gelesen dem Verlauf des Pfads entspricht. Der senkrechte Abstand der Kurve vom Boden des Funktionsgraphen entspricht Skalierungen zwischen 0% und 100% der Original Profil-Größe. Eine horizontal am oberen Rand des Graphen verlaufende Kurve führt daher zu keiner Veränderung der Profile auf dem Pfad. Wird die Kurve durch senkrechtes Verschieben der vorhandenen Punkte so angepasst, dass sie in der linken unteren Ecke startet und in der rechten oberen Ecke endet, beginnen die Profile mit einer Skalierung auf 0% der Originalgröße und steigern dann ihre Größe linear, bis sie am Ende des Pfads wieder die ursprüngliche Größe von 100% erreichen.

Natürlich können Sie, wie bei derartigen Graphen in CINEMA 4D gängig, auch zusätzliche Kontrollpunkte einfach über die Ctrl/Strg-Taste in den Graphen klicken, um noch mehr Kontrolle über die Skalierung zu erhalten. Überzählige Punkte können per Selektion und Betätigen der Entf- oder Rückschritt-Taste auch jederzeit wieder gelöscht werden.

Der Rotation-Graph funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Hier sind die Maxima und Minima jedoch nicht fix vorgegeben, sondern können über die Von- und Zu-Wertfelder editiert werden. Eine am unteren Boden des Graphen verlaufende Kurve führt zur Verwendung des Von-Winkels für die Drehung der Profile. Verläuft die Kurve am oberen Rand, kommen die Winkel des Zu-Feld zum Einsatz.

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: CINEMA 4D-Kompendium.

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