Der Material-Manager: Das Erzeugen-Menü – Der Banji-Shader

Dieses Material (Der Banji-Shader) ist auf die Darstellung transparenter und spiegelnder Oberflächen spezialisiert. Typische Anwendungen beinhalten die Darstellung von massivem Glas. Wir schauen uns nachfolgend die Funktion und die Einstellmöglichkeiten der einzelnen Kanäle an.

Streufarbe

Dieser Kanal definiert sowohl die Färbung der Oberfläche als auch die Farbe im Inneren des Objekts (siehe Abbildung 5.12).

CINEMA-4D - Der Banji-Shader ist auf die Darstellung transparenter Materialien spezialisiert.

Abbildung 5.12: Der Banji-Shader ist auf die Darstellung transparenter Materialien spezialisiert.

Letzteres spielt nur dann eine Rolle, wenn das Material auch über Transparenz verfügt. Der Parameter Streufarbe definiert die Färbung der Oberfläche. Die Interaktion dieser Farbe mit der Beleuchtung der Szene wird über den Algorithmus bestimmt. Zur Wahl stehen hier zwei verschiedene Berechnungsmethoden. Die Einstellung Intern greift auf das sogenannte Lambert-Beleuchtungsmodell zurück. Dieses beschreibt die Abnahme der Oberflächenhelligkeit bei abnehmendem Lichteinfallswinkel. Dieses Schattierungsmodell eignet sich für alle glatten Oberflächen. Wenn Ihre Oberfläche etwas angeraut oder porös wirken soll, schalten Sie dagegen besser auf den Oren Nayar-Algorithmus um. Dieser erlaubt über den Härte-Wert die Darstellung diffus streuender Oberflächen. Je größer der Härte-Wert, desto matter und stumpfer wirkt später die Oberfläche.
Über die Werte für Beleuchtung und Kontrast können Sie die Intensität und den Kontrast der Oberflächenbeleuchtung steuern. Je größer der Beleuchtung-Wert ist, desto heller erscheint die Oberfläche. Der Kontrast hingegen beeinflusst den Helligkeitsverlauf der Oberflächenschattierung. Werte über 0% führen zu einem schnelleren Helligkeitsabfall seitlich der direkt beleuchteten Bereiche. Negative Werte halten dagegen die Helligkeit länger konstant und führen zu einer weicheren Schattierung, die ebenfalls wieder den Eindruck einer matten Oberfläche verstärkt.
Die Volumen Farbe kommt nur dann zum Einsatz, wenn auch der Transparenz-Kanal des Materials aktiviert wird. Diese Farbe definiert dann die Färbung des Glases.

Die Volumen Beleuchtung lässt Sie die Helligkeit der Volumen Farbe einstellen, sobald Licht auf die Oberfläche fällt. Die Schatten-Intensität schließlich steht für die Dichte der vom Objekt geworfenen Schatten. Werte unter 100% führen dazu, dass der Schatten zusätzlich an Dichte und Intensität verliert. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass Ihre Szene Lichtquellen verwendet, die einen aktiven Schattenwurf beinhalten.

Glanzlicht 1 bis Glanzlicht 3

Der Begriff Glanzlicht ist etwas missverständlich, denn das Glanzlicht ist in der Realität nichts anderes als die Spiegelung der Lichtquelle auf der Oberfläche. Da die Lichtquellen in 3D-Programmen oft keine Geometrie beinhalten und nur aus einem mathematisch kleinen Punkt im Raum bestehen, lässt sich daraus auch keine Spiegelung berechnen. Aus diesem Grund greift man zum Trick der Glanzlichtberechnung. Dabei wird einfach eine kreisrunde Lichterscheinung dort auf der Oberfläche generiert, wo im Normalfall die Spiegelung der Lichtquelle zu sehen wäre.

Der Banji-Shader bietet Ihnen gleich drei Kanäle für Glanzlichter an (siehe Abbildung 5.13).

CINEMA-4D - Die Einstellungen für das simulierte Glanzlicht verteilen sich auf drei Kanäle.

Abbildung 5.13: Die Einstellungen für das simulierte Glanzlicht verteilen sich auf drei Kanäle.

Dies erlaubt Ihnen verschiedene, in der Größe, Intensität und Färbung variierte Glanzlichter zu generieren, die sich dann überlagern. Wenn Sie mehrere dieser Kanäle aktivieren möchten, sollten Sie also darauf achten, dass sich zumindest die Größe-Werte in den Glanzlicht-Kanälen unterscheiden, damit die Glanzlichter nicht nur deckungsgleich übereinander liegen (siehe untere Abbildung). Im Normalfall entspricht die Farbe eines Glanzlichts der Farbe der Lichtquelle, die sich an dieser Stelle spiegelt. Über den Farbe-Parameter können Sie hier jedoch individuelle Färbungen vergeben. Denken Sie daran, dass die Farbe der verwendeten Lichtquellen zusätzlich die Glanzlichter einfärbt, auch wenn Sie dort andere Färbungen eingestellt haben.

CINEMA-4D - Banji Glanz

Die Intensität ist gleichbedeutend mit der Helligkeit des Glanzes. Über die Größe können Sie selbst festlegen, wie groß die simulierte Spiegelung der Lichtquelle sein soll. Zusätzlich ist die Größe eines Glanzpunkts ein Indiz für die Oberflächengüte.

Glatte und polierte Oberflächen zeigen in der Regel kleine und intensive Glanzpunkte. Matte oder raue Oberflächen stellen hingegen eher schwache und große Glanzlichter dar (siehe auch Abbildung 5.14).

CINEMA-4D - Variationen der Glanzlicht-Einstellungen bei ansonsten gleicher Farbgebung

Abbildung 5.14: Variationen der Glanzlicht-Einstellungen bei ansonsten gleicher Farbgebung

Wenn Sie die Einstellung für Streufarbe und Glanzlicht entsprechend dieser Faustformel auf das gewünschte Erscheinungsbild des zu erzeugenden Materials anpassen, ist bereits ein wichtiger Schritt zur Erstellung einer realistisch wirkenden Oberfläche getan.

Der Kontrast regelt auch bei den Glanzlichtern den Helligkeitsverlauf zwischen dem Zentrum und den Randbereichen des Glanzes. Werte über 0% führen dadurch zu härter abgegrenzten Glanzlichtern (siehe rechte Seite der Abbildung 5.14). Der Überstrahlung-Parameter kann benutzt werden, um die Intensität der Glanzlichter in Abhängigkeit der Oberflächenkrümmung zu steuern. Dies bedeutet, dass die Oberflächenteile, die vom Licht praktisch nur gestreift werden, bei Überstrahlung-Werten über 0% stärker als normal Glanz zeigen. Der Abnahme-Wert lässt Sie dann das Ergebnis der normalen Glanzlicht-Berechnung mit dem Überstrahlung-Glanzlicht mischen.

Transparenz

Die Werte für Vorderseite Sichtbarkeit und Rückseite Sichtbarkeit legen prozentual fest, wie viel noch von der Oberfläche und seiner Streufarbe sichtbar bleiben soll (siehe Abbildung 5.15).

CINEMA-4D - Einstellungen der Banji-Transparenz

Abbildung 5.15: Einstellungen der Banji-Transparenz

Die Helligkeit der Rückseite wird zusätzlich noch von eventuell vorhandenen Schatten beeinflusst und erscheint daher in der Regel etwas dunkler. Grundsätzlich gilt, je kleiner diese Werte sind, desto transparenter wird das Objekt. Über den Wert für Randsichtbarkeit kann jedoch selbst die Oberfläche eines zu 100% transparenten Objekts noch wahrgenommen werden, denn hierdurch wird die Transparenz abhängig von der Blickrichtung auf eine Oberfläche. In der Optik ist dieser Effekt unter dem Begriff Fresnel bekannt. Eine Kugel aus Glas wird dadurch an den Rändern kaum noch transparent erscheinen, da sich dort die Oberfläche vom Betrachter stark wegkrümmt.

Ein weiteres wichtiges Charakteristikum von transparenten Materialien ist der Brechungsindex (siehe Beispiele in seitlicher Abbildung). Dieser beschreibt, wie stark ein Strahl beim Übergang in das Material abgelenkt wird. Für diesen Wert gibt es entsprechende Tabellen z. B. im Internet oder auch in der Online-Hilfe von CINEMA 4D. Öffnen Sie hierzu die Hilfe-Funktion über das Menü Hilfe > Hilfe anzeigen… und tragen Sie „Brechung“ als Suchbegriff ein. In der linken Spalte der Suchergebnisse sollten Sie den Eintrag Der Material-Editor: Transparenz finden. Wenn Sie diesen anklicken und etwas im rechten Bereich der Hilfe nach unten scrollen, sollten Sie zu der erwähnten Tabelle der Brechungsindices kommen. Wie Sie dort sehen, hat Luft den Brechungsindex 1, fließendes Wasser den Wert 1,333 und Glas je nach Zusammensetzung Werte zwischen 1,44 und 1,9. Wenn Sie diese Größenordnungen der Brechungsindices im Hinterkopf behalten, dann sollte Ihnen dies bei der Materialerstellung bereits ausreichend genaue Informationen liefern.

Die Option für die Interne Spiegelung betrifft die durch Transparenz gebrochene Strahlen. Ist die Option aktiv, können diese Strahlen zusätzlich im Inneren des Objekts gespiegelt werden. Dies macht zwar die Berechnung etwas langsamer, trägt jedoch auch zum Realismus des Materials bei.

Wie Sie bereits von den Erläuterungen zur Modellierung mit Polygonen wissen, sind alle unsere Objekte im Prinzip nur hohle Körper mit einer unendlich dünnen Polygonhülle. Ein auf ein Objekt gelegtes Material orientiert sich an diesen Polygonen und überzieht das Objekt dadurch ebenfalls nur als dünne Hülle. Damit ein transparentes Objekt wie aus massivem Glas und nicht nur wie eine Seifenblase wirkt, sollte die Volumenobjekt-Option aktiviert werden. Das Objekt wird dann so berechnet, als würde es massiv sein.

Spiegelung

Dieser Kanal macht die sichtbare Oberfläche des Objekts zusätzlich spiegelnd. Objekte in der Umgebung werden sich dann also auf der Oberfläche spiegeln können. Die Intensität dieses Effekts ist sowohl von der Intensität im Spiegelung-Kanal selbst, als auch von der über den Transparenz-Kanal definierten Sichtbarkeit der Oberfläche abhängig. Auch hier können Sie wie beim Transparenz-Kanal wieder die Intensität abhängig von der Krümmung der Oberfläche machen. Die Randintensität kann hier auch wieder über den Abnahme-Parameter mit der normalen Spiegelungsintensität abgemischt werden. Sowohl die frontale Spiegelung als auch die Spiegelung im Randbereich kann individuell über Spiegelungsfarbe und Spiegelungsfarbe Rand eingefärbt werden. Denken Sie bei Veränderung dieser Farbwerte daran, dass dunkle Farben gleichzeitig auch zu einer Reduzierung der Spiegelungsintensität führen.

CINEMA-4D - Die Spiegelung-Einstellungen im Banji-Shader

Abbildung 5.16: Die Spiegelung-Einstellungen im Banji-Shader

Die Berechnung einer Spiegelung erfordert die Erstellung zusätzlicher Berechnungsstrahlen. Über den Wert für Spiegelungs-Tiefenabnahme können Sie vorgeben, welche Distanzen so ein Strahl mindestens zurücklegen muss, um noch in die Spiegelung einzufließen. Größere Werte führen dann dazu, dass Objekte oder Oberflächen in unmittelbarer Nähe der spiegelnden Oberfläche gar nicht mehr in der Spiegelung auftauchen.

Umgebung

Mit diesem Kanal können Sie die Spiegelung von Objekten oder Umgebungen vortäuschen, die gar nicht als Modelle in Ihrer Szene vorhanden sind. Dazu lassen sich z. B. Bilder oder auch andere Shader als Textur in diesen Kanal laden. Welche Shader es gibt und wie diese bedient werden, werden Sie etwas später noch ausführlich im Abschnitt über die Standard-Materialien erfahren.

In der Regel werden hier z. B. Panoramabilder von Umgebungen geladen. Um z. B. so ein Bild als Textur zu laden, klicken Sie auf die kleine Schaltfläche mit den drei Punkten rechts neben dem Textur-Parameter oder klicken auf die Schaltfläche mit dem kleinen Dreieck und wählen dann in diesem Menü Bild laden aus. Geladen werden können alle gängigen Bildformate. Die Einstellungen wiederholen sich ansonsten und ähneln in ihrer Wirkung denen des Spiegelung-Kanals. Die Intensität regelt die Sichtbarkeit der geladenen Textur auf der Oberfläche. Überstrahlung definiert die Intensität auf den gekrümmten Teilen der Oberfläche und Abnahme mischt die Ergebnisse von Intensität und Überstrahlung prozentual ab.

Sowohl die normale Spiegelung der geladenen Umgebung als auch die Umgebungsspiegelung der gekrümmten Abschnitte können über Spiegelungsfarbe und Spiegelungsfarbe Rand zusätzlich eingefärbt werden. Auch hier gilt wieder, dass dunklere Farben die Intensität der Umgebung-Spiegelung reduzieren.

Die Option Anisotropische Kratzer verwenden greift auf die Einstellungen im Anisotropisch-Kanal des Materials zurück. Dieser Kanal muss im Fall der Aktivierung also zusätzlich angeschaltet sein. Unter Anisotropie versteht man die Abhängigkeit eines Effekts von der Richtung. Bei Materialien wird dies häufig auf die Laufrichtung von Unebenheiten und Kratzern auf der Oberfläche bezogen. Der sichtbare Effekt sollte jedem z. B. von der Betrachtung einer CD oder DVD her bekannt sein. Der Glanz bildet dort aufgrund der feinen Riefen auf der Oberfläche keine Glanzpunkte sondern verläuft in Streifen.

CINEMA-4D - Einstellungen im Banji-Umgebung-Kanal

Abbildung 5.17: Einstellungen im Banji-Umgebung-Kanal

Ähnliche Effekte sind z. B. auch bei gebürsteten Metallen oder auch bei Haaren zu beobachten, denn auch die feinen Schuppen auf der Oberfläche der Haare führen zu so einer Glanzlichtverzerrung. Auf die Einstellungen im Anisotropisch-Kanal kommen wir gleich noch separat zu sprechen.

Hier im Umgebung-Kanal führt der Unschärfe-Wert zu einer Weichzeichnung der Umgebungstextur entsprechend der Kratzerbildung auf der Oberfläche. Da dieser Effekt durch das Erzeugen zusätzlicher Berechnungsstrahlen erzeugt werden muss, kann deren Anzahl über den Samples-Wert vorgegeben werden. Zu kleine Samples-Werte können dazu führen, dass der Effekt gar nicht oder nur sehr schwach zu sehen ist. Zu große Werte können hingegen die Berechnungszeit unnötig verlängern. Versuchen Sie es generell immer erst mit den voreingestellten Werten und passen Sie diese nur an, wenn Sie das Ergebnis weiter verbessern möchten. Der Wert für die Körnung schließlich steuert die Zufälligkeit der Unschärfe-Berechnung. Dabei kommt es zu einer Variation der Samples-Richtungen, die die Unschärfe weniger regelmäßig erscheinen lässt.

Umgebungsfarbe

Dieser Kanal zeigt erst dann eine Wirkung, wenn in Ihrer Szene ein so genanntes Umgebung-Objekt vorhanden ist. Dieses lässt sich unter Erzeugen > Umgebung finden und wird hauptsächlich für die Simulation von Nebel oder von Rauch und Wolken in Verbindung mit dem PyroCluster-Material eingesetzt. Zudem kann dieses Objekt eine sogenannte Umgebungsbeleuchtung erzeugen. Dabei werden alle Oberflächen der Szene aufgehellt und eingefärbt. Dieser Effekt kann nun über diesen Umgebungsfarbe-Kanal zusätzlich für dieses Material beeinflusst werden. Über Umgebungsfarbe und Intensität können Sie dann eigene Färbungen und Helligkeiten definieren, die aber weiterhin mit den Werten des Umgebung-Objekts gemischt werden. Durch die bekannten Parameter Randintensität und Abnahme können Sie auch in diesem Kanal wieder eine Variation des Effekts an den gekrümmten Abschnitten des Modells aktivieren.

Rauheit

Dieser Kanal erlaubt Ihnen die Variation der Oberflächenschattierung. Dadurch kann die Oberfläche wie von feinen Unregelmäßigkeiten zerfurcht wirken und verliert ihre perfekte Glätte. Dabei bleibt die Geometrie des Objekts jedoch unverändert. Der Effekt beruht nur auf einer Variation der Schattierung. Die Form der Furchen oder Kratzer wird durch ein Graustufenmuster definiert, das Sie über das Funktion-Menü auswählen können (siehe Abbildung 5.18).

CINEMA-4D - Die Einstellungen des Rauheit-Kanals und die verfügbaren Noise-Muster

Abbildung 5.18: Die Einstellungen des Rauheit-Kanals und die verfügbaren Noise-Muster

Die recht umfangreiche Liste besticht sicherlich nicht unbedingt durch bildhafte Beschreibungen der Muster. Es bietet sich daher an, auf die kleine Schaltfläche rechts neben dem Funktion-Parameter zu klicken. Es öffnet sich dort ein Icon-Menü, das Vorschaubilder der verschiedenen Muster anbietet.
Jedes dieser Muster basiert auf verschiedenen Formelberechnungen und kann daher frei in der Größe variiert werden, ohne dass es zu den ansonsten bei Bitmap-Bildern üblichen Pixel-Ungenauigkeiten kommt. Das gleiche Muster kann daher für sehr viele verschiedene Oberflächen und Objektgrößen verwendet werden. Zudem verändert sich die Darstellung einiger Muster, wenn die Struktur vergrößert oder verkleinert wird. Dies macht diese Muster sehr vielseitig in der Anwendung. Eine Veränderung des Startwerts führt zudem zu einer Neuberechnung des Musters, falls Sie z. B. mehrere dieser Shader-Materialien in der Szene verwenden möchten, dabei jedoch nicht alle Oberflächen gleich wirken sollen.

Die Stärke des Effekts wird über die Amplitude definiert. Dabei stehen die hellen Bereiche des Musters scheinbar hervor, wogegen die dunklen Stellen wie Senken oder Furchen wirken. Die Detailtiefe der gewählten Funktion kann über den Oktaven-Wert eingestellt werden, sofern dieser von dem jeweiligen Muster unterstützt wird. Je mehr Oktaven, desto mehr Details sind im Muster zu erkennen. Auf die Berechnungszeit hat dies kaum negative Auswirkungen.

Soll sich das Muster während einer Animation noch verändern, so erhöhen Sie den Geschwindigkeit-Wert. Für die Berechnung von Standbildern hat dies keinen Einfluss. Wenn Sie die Wirkung des Geschwindigkeit-Werts direkt beobachten möchten, wählen Sie nach einem Rechtsklick auf das Vorschaubild im Material-Editor Animieren aus. Haben Sie genug gesehen, deaktivieren Sie den Effekt anschließend wieder auf die gleiche Weise, damit Rechenzeit für die Aktualisierung des Material-Editors eingespart wird.

Der Abnahme-Parameter reduziert die Darstellung von Details automatisch, sobald die Distanz zwischen der Kamera und dem Objekt zunimmt, oder der Blickwinkel auf die Oberfläche flacher wird. Dies kann besonders bei Animationen hilfreich sein, da bewegte Objekte angenehmer und natürlicher empfunden werden, wenn diese weichgezeichnet und nicht so detailreich angezeigt werden.

Ähnlich funktioniert der Delta-Parameter, der ebenfalls die Detailtiefe und –darstellung des Musters beeinflusst. Große Delta-Werte führen zu mehr sichtbaren Details, kleine Werte lassen das Muster weicher und verschwommen aussehen. Zu große Werte können jedoch auch zu unschönen Darstellungsproblemen führen. Übertreiben Sie es hier also nicht. Werte zwischen 0% und 100% sollten in jedem Fall problemlos in der Anwendung sein.

Die folgenden zwei Optionen beeinflussen die Auswertung der Muster-Funktion. Bei Harter Bump entstehen härtere Grenzen zwischen den erhöht und den abgesenkt erscheinenden Schattierungen. Das gewählte Muster tritt scharf hervor. Durch die Absolut-Option können zudem die ansonsten als Absenkung dargestellten Bereiche ebenfalls als Erhöhungen berechnet werden.
Die folgenden Einstellungen beschäftigen sich mit der Auswertung des Funktion-Musters und mit dessen Wirkung auf die Farbigkeit und Helligkeit der Oberfläche. So können Sie mit den beiden Clipping-Werten die hellen und dunklen Bereiche des Musters beschneiden. Große Clipping unten-Werte vergrößern die dunklen Bereiche des Musters, kleine Clipping oben-Werte weiten die hellen Bereiche aus.

Mit Unebenheiten Intensität 0% erhalten die optisch abgesenkten Bereiche keine gesonderte Einfärbung, sondern übernehmen die normale Streufarbe der Oberfläche. Größere Werte führen zu einer Überlagerung dieser Stellen mit der Unebenheit Farbe. Auch hier kann diese Farbverteilung dann wieder über die beiden Werte für Unebenheiten Clipping unten und Unebenheiten Cliping oben beschränkt werden.

CINEMA-4D - Anisotropie

Anisotropisch

Wie bereits im Abschnitt zum Umgebung-Kanal erläutert, beschreibt der Begriff der Anisotropie die Verzerrung von Glanzlichtern und die Darstellung von feinen Riefen auf der Oberfläche (siehe seitliche Abbildung). Die Form und Laufrichtung dieser Riefen wird über das Projektion-Menü festgelegt. Die Basis dafür ist jeweils die Projektionsrichtung, die über die Textur-Tags eingestellt wird. Mehr dazu im Abschnitt über die Zuweisung der Materialien und die Textur-Tags. Es stehen die folgenden Einträge zur Auswahl:

  • Planar: Die Kratzer werden auf die XY-Ebene der Texturprojektion gelegt.
  • AutoPlanar: Der Verlauf der Kratzer folgt der Oberfläche des Objekts und orientiert sich dabei an den Normalen der Polygone. Die Projektion im Textur-Tag spielt hierbei keine Rolle mehr.
  • Shrink-Wrapping: Bei dieser Projektion wird das Objekt wie mit einer virtuellen Folie eingeschweißt, die sich an die Oberfläche anschmiegt. Der Verlauf der Kratzer ist dabei jedoch wenig vorhersehbar. Es kommt zu einer radialen Polbildung an der durch das Textur-Tag festgelegten Materialposition.
  • Radial AutoPlanar: Es entstehen kreisförmige Kratzer um die Position des Materials herum. Die Kratzer folgen dabei der Richtung der Polygon-Normalen,
  • Radiales Muster AutoPlanar: Die Kratzer formen sich überlappende Kreise, wie es beim Zierschliff von Metallen angewendet wird. Derartige Oberflächen werden häufig bei Maschinen und Möbeln im Lebensmittelbereich eingesetzt. Wie bei allen AutoPlanar-Modi, folgen die Kratzer auch hier der Richtung der Polygon-Normalen.
  • Radial Planar: Wie Radial AutoPlanar, nur dass hier die Kreise in der XY-Ebene der Texturprojektion liegen und nicht der Oberfläche des Objekts folgen.
  • Radiales Muster Planar: Wie Radial Planar, nur dass hier wieder mehrere, sich an den Rändern überlappende Kratzer-Kreise erzeugt werden.

Die Projektionsgröße legt dabei die Skalierung der kreisförmigen Kratzermuster fest. Was die planaren Projektionen angeht, so können Sie X Härte und Y Härte benutzen, um die Länge der Glanzlichter in X- oder Y-Richtung zu skalieren. Die Tiefe der Kratzer ist an den Amplitude-Wert gekoppelt. Der Größe-Parameter ist für die Darstellung aller Kratzer-Effekte zuständig und kontrolliert dadurch den Abstand zwischen den Riefen. Kleine Größe-Werte führen daher zu feineren Riefen. Der Länge-Wert ist für die individuelle Länge jedes Kratzers zuständig. Kurze Riefen wirken grob, längere dagegen verleihen der Oberfläche ein edleres Aussehen. Der Abnahme-Wert schließlich ist wie in anderen Kanälen auch für die Reduzierung des Effekts bei gekrümmten Oberflächen und bei zunehmender Distanz zwischen dem Objekt und der Kamera zuständig. Bei kleinen Werten sind mehr Details sichtbar, große Werte reduzieren dagegen die Detailfülle. Letzteres ist aus bereits erwähnten Gründen besonders für Animationen interessant. Bei der Berechnung von Standbildern ist hingegen eine höhere Detailfülle nützlich.

Schließlich stehen Ihnen noch drei Glanzlicht-Optionen zur Verfügung. Über diese legen Sie fest, welche der bis zu drei Glanzlicht-Kanäle von den Kratzern beeinflusst werden sollen. Auf diese Weise ist es durchaus möglich, z. B. nur Glanzlicht 1 anisotrop verzerren zu lassen, wobei Glanzlicht 2 und 3 weiterhin kreisrund dargestellt werden und nicht auf die Kratzer reagieren.

Esoterik

In diesem Kanal finden Sie nur einen Parameter für die Schatten-Intensität. Dieser beschreibt die Dichte des durch das Objekt geworfenen Schattens. Sie können den Effekt bereits in der Materialvorschau beobachten, wenn Sie dort nach einem Rechtsklick auf das Vorschaubild im Material-Editor Cylinder (Soft Shadow) auswählen und alle Materialkanäle, bis auf Streufarbe deaktivieren. Eine Verringerung der Schatten-Intensität führt dann dazu, dass der angezeigte Schatten immer mehr an Substanz verliert. Dieser Materialkanal ist immer aktiv und stellt daher auch keinen separaten Schalter für die Aktivierung zur Verfügung.

Illumination

Die Einstellungen dieses Materialkanals tauchen in identischer Form in vielen Shader-Materialien und auch in den Standard-Materialien auf. Wir werden diese Parameter daher nur an dieser Stelle ein Mal ausführlich behandeln. Auch bei diesem Kanal handelt es sich wieder um permanent aktive Einstellungen, die nicht separat angeschaltet werden müssen.

Globale Illumination – diffuse Beleuchtung

Die Optionen in der oberen Hälfte der Dialogseite befassen sich mit dem Verhalten des Materials bei aktiver Globaler Illumination. Diese spezielle Berechnungsart ist Bestandteil des Advanced Render-Moduls und muss dort separat aktiviert werden. Beim normalen Raytracing und dem Rendern ohne indirekte Beleuchtung spielen diese Einstellungen dann keine Rolle. Materialien unterscheiden zwischen dem Generieren und dem Empfangen von globaler Illumination, kurz mit GI abgekürzt. Bitte beachten Sie, dass die Erzeugung und Auswertung von globaler Illumination bei Shader-Materialien, wie z. B. Banji etwas eingeschränkt ist. So ist es damit z. B. nicht möglich, Licht von leuchtenden Materialien anderer Objekte zu empfangen. Möchten Sie für die Bildberechnung GI benutzen, sollten Sie daher großteilig auf CINEMA 4D Standard-Materialien setzen.

Bei dieser speziellen Berechnungsart wird Licht nicht nur direkt benutzt, also als Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle auf eine Oberfläche trifft, sondern auch indirekt, bzw. diffus. Unter diffusem Licht versteht man die Weiterleitung oder Reflexion von Licht zwischen Oberflächen. Eine angeleuchtete Wand kann dann also einen Teil des Lichts auch auf die Decke oder den Boden reflektieren, von wo aus es womöglich noch weiter auf wieder andere Objekte reflektiert wird. Dies führt zu einer sehr weichen und natürlichen Beleuchtung der Szene, da damit das reale Verhalten von Licht gut angenähert werden kann. Die Abbildung 5.19 verdeutlicht den Unterschied in der Bildwirkung bei ansonsten gleichen Materialien und Beleuchtungsbedingungen in der Szene.

CINEMA-4D - Die identische Szene links ohne, rechts mit globaler Illumination berechnet

Abbildung 5.19: Die identische Szene links ohne, rechts mit globaler Illumination berechnet

Ob das Material überhaupt Licht weiterleiten soll, legen Sie mit der Option GI generieren fest. Dies ist übrigens auch entscheidend für Materialien, die leuchtende Eigenschaften besitzen. Während der GI-Berechnung können diese Materialien dann selbst zu Lichtquellen werden und benötigen gar kein direkt auf die Oberfläche treffendes Licht mehr. Der Anteil des von einem Material reflektierten oder erzeugten Lichts kann über den Stärke-Wert eingestellt werden. Zudem lässt sich dieses reflektierte Licht noch entsprechend der Oberflächenfarbe einfärben. Je nach Sättigung wird dann z. B. weißes Licht, das auf eine rote Wand trifft, in der Reflexion auch zu rötlichem Licht. Dies ist ebenfalls in der Realität zu beobachten und trägt automatisch zu einer harmonischen Lichtstimmung bei.

CINEMA-4D - Links die Illumination-Einstellungen eines 3D-Shaders, rechts die entsprechenden Einstellungen eines CINEMA 4D-Standardmaterials

Abbildung 5.20: Links die Illumination-Einstellungen eines 3D-Shaders, rechts die entsprechenden Einstellungen eines CINEMA 4D-Standardmaterials

Das gleiche Prinzip lässt sich nun auch auf das Empfangen von diffusem Licht übertragen. Über GI empfangen legen Sie zuerst pauschal fest, ob dieses Material überhaupt auf diffuses Licht reagieren soll. Die Stärke definiert dann den diffusen Lichtanteil, der für die Aufhellung der Oberfläche ausgewertet werden soll. Auch hier kann die Sättigung bei Bedarf angepasst werden, um z. B. bei einer Sättigung von 0% nur die Helligkeit aufzunehmen und dabei die Farbe des diffusen Lichts nicht zu berücksichtigen.

Da die Berechnung des diffusen Lichts generell zeitaufwändig ist, können Sie über das Deaktivieren der beiden Optionen für das Generieren und Empfangen von GI ggf. etwas Zeit einsparen. Dies bietet sich vor allem für Materialien an, die entweder sehr stark transparent sind, also z. B. Glasscheiben, die kaum Licht aufnehmen oder reflektieren, oder eine sehr dunkle Oberfläche haben. Letzteres ist z. B. bei vielen Metallen der Fall, die hauptsächlich durch ihre Glanzeigenschaften und die Spiegelung wirken.

Caustics

Die untere Hälfte der Einstellungen dieser Seite beschäftigt sich mit den so genannten Caustics. Damit ist die Bündelung von Lichtstrahlen an spiegelnden oder brechenden transparenten Objekten gemeint. Typische Beispiele sind die wellenartigen Muster, die sich am Boden von Schwimmbädern bilden oder auch der gleißend helle Lichtpunkt, der durch die Fokussierung des Sonnenlichts durch eine Lupe entsteht (siehe auch Abbildung 5.21).

CINEMA-4D - Links ohne, rechts mit Caustics bei einem spiegelnden Material

Abbildung 5.21: Links ohne, rechts mit Caustics bei einem spiegelnden Material

Caustics werden in CINEMA 4D durch die Generierung einer hohen Zahl von sogenannten Photonen berechnet. Deren Anzahl und Helligkeit wird später über separate Einstellungen an den Lichtquellen bestimmt. In den Materialeinstellungen geht es daher nur um die Art der Auswertung dieser Informationen.

Auch hier legen Sie über die Optionen für Caustics generieren und Caustics empfangen zuerst pauschal fest, ob dieses Material überhaupt an der Bündelung des Lichts beteiligt sein soll, bzw. caustische Effekte empfangen soll. Die Aktivierung der generierenden Eigenschaften macht nur für Materialien Sinn, die spiegelnde oder transparente Eigenschaften besitzen. Ansonsten ist es so, dass auch die Berechnung der Caustics ein Bestandteil des Advanced Render-Moduls ist, der separat aktiviert werden muss. Sofern dies nicht der Fall ist, werden diese Einstellungen gar nicht ausgewertet und beeinflussen somit auch die Berechnungsdauer nicht negativ.

Das Empfangen und Generieren von Caustics wird durch zwei Stärke-Werte bestimmt. Auf diese Weise können z. B. nur schwach sichtbare Caustics noch in ihrer Helligkeit skaliert werden. Da die Caustics aus vielen einzelnen Photonen-Lichtpunkten zusammengesetzt werden, können Sie über die Sample-Distanz indirekt festlegen, wie viele Photonen jeweils zu einem Bildpixel verrechnet werden. Größere Distanzen führen zu einer Weichzeichnung der Caustics, zu kleine Werte dagegen machen die einzelnen Photonen selbst sichtbar, was den Caustics oft ein körniges Aussehen verleiht. Wie viele der Photonen innerhalb der Sample-Distanz jeweils miteinander verrechnet werden, können Sie über den Samples-Wert bestimmen. Dabei handelt es sich nur um eine obere Begrenzung, mit der die Rechenzeit beschränkt werden kann. Sind mehr Photonen innerhalb der Sample-Distanz vorhanden als unter Samples angegeben, werden diese einfach ignoriert. Liegt dagegen der Samples-Wert höher als Photonen vorhanden sind, werden auch nur die Photonen ausgewertet, die innerhalb der angegebenen Distanz vorhanden sind.

Zuweisen

Auch dieser Kanal taucht in allen Materialien wieder auf und stellt überall die gleichen Einstellungen zur Verfügung. Wir werden daher auch nur an dieser Stelle diesen Teil besprechen. Die im Kanal angezeigte Liste stellt alle die Objekte dar, die bereits mit diesem Material belegt wurden. Dies erleichtert den Überblick darüber, ob z. B. dieses Material bislang überhaupt in der Szene verwendet wird. Da Materialien innerhalb einer Objekthierarchie an untergeordnete Objekte vererbt werden, tauchen in der Liste ggf. nicht alle Objekte auf, die von diesem Material beeinflusst werden. Liegt das Material also z. B. auf einem Null-Objekt, unter dem dann zehn Würfel eingeordnet wurden, so ist in der Auflistung nur das Null-Objekt zu sehen (siehe Abbildung 5.22).

CINEMA-4D - Der Zuweisen-Teil eines Materials

Abbildung 5.22: Der Zuweisen-Teil eines Materials

Nach Rechtsklick auf den Namen eines Listeneintrags stehen Ihnen einige Funktionen zur Verfügung. Über Entfernen kann so z. B. das Material von diesem Objekt wieder entfernt werden. Dies führt dann als logische Konsequenz auch zu einer Entfernung des Objekts aus der Auflistung. Das Objekt selbst bleibt aber natürlich unverändert. Das Entfernen betrifft nur die Materialzuweisung zu seiner Oberfläche. Den gleichen Effekt hat ein Rechtsklick auf das kleine Materialicon rechts neben dem Objektnamen und die Auswahl von Tag löschen. Dort finden Sie dann auch den Menüpunkt Tag auswählen, der das entsprechende Textur-Tag im Objekt-Manager selektiert. Ähnlich funktioniert Objekt auswählen, das nach einem Rechtsklick auf den Objektnamen selektiert werden kann. Dies führt zur Selektion des entsprechenden Objekts in der Szene.

Im Manager anzeigen scrollt den Objekt-Manager an die passende Stelle um das Objekt dort zu sehen. Dies führt jedoch nicht gleichzeitig zu einer Selektion dieses Objekts. Schließlich steht Ihnen nach einem Rechtsklick auf das kleine Materialicon noch der Befehl Alles entfernen zur Verfügung. Dadurch wird dieses Material von allen Objekten der Szene entfernt. Als logische Konsequenz davon, finden Sie die Zuweisen-Liste anschließend leer vor. Das Material als solches bleibt durch das Entfernen von den Objekten jedoch unverändert bestehen.
Neben diesen verwaltenden Befehlen funktioniert die Liste aber auch in umgekehrter Reihenfolge und kann somit auch zum Zuweisen des Materials zu Objekten genutzt werden. Dazu ziehen Sie einfach das entsprechende Objekt aus dem Objekt-Manager direkt in diese Liste hinein.

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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