Der Material-Manager: Das Erzeugen-Menü – Der PyroCluster-VolumeTracer

Die PyroCluster-Erweiterung ermöglicht die Darstellung von Wolken und Rauch, aber z. B. auch von Feuer. Dafür müssen einige Voraussetzungen innerhalb der Szene gegeben sein:

  • Die Form und Bewegung des Rauchs oder Feuers wird durch Partikel beschrieben. Sie müssen daher zuerst über das Standard Partikelsystem von CINEMA 4D oder mit Thinking Particles die gewünschte Simulation erstellen.
  • Um den Partikeln keine Geometrie, sondern ein komplexes Volumen zuordnen zu können, müssen Sie Ihrer Szene ein Umgebung-Objekt hinzufügen. Sie finden dieses unter Erzeugen > Umgebung > Umgebung. Spezielle Einstellungen sind an diesem Objekt nicht notwendig.
  • Im Material-Manager erstellen Sie dann unter Erzeugen > Shader einen PyroCluster-VolumeTracer. Dies ist im strengen Sinn kein Material, denn es wird dadurch keine Oberfläche definiert. Viel mehr geht es in den Einstellungen dieses VolumeTracers um die Abtastgenauigkeit der Partikelumgebung für die spätere Berechnung der PyroCluster-Wolken. Ziehen Sie diesen VolumeTracer anschließend aus dem Material-Manager auf das Umgebung-Objekt im Objekt-Manager, um es diesem zuzuweisen.
  • Schließlich rufen Sie im Material-Manager unter Erzeugen > Shader das eigentliche PyroCluster-Material auf. Dieses legt das Aussehen des Effekts fest. Wir kommen auf die Einstellmöglichkeiten dort etwas später zurück. Das PyroCluster-Material wird dem Emitter-Objekt, bzw. bei der Benutzung von Thinking Particles, dem Partikel-Geometrie-Objekt zugewiesen.

Wie bereits erwähnt, definieren Sie über die Einstellungen im VolumeTracer die Genauigkeit der Partikelabtastung und somit auch die Qualität der Darstellung des Volumeneffekts (siehe Abbildung 5.42). Wie immer, wenn es um die Berechnung von 3D-Effekten geht, steigt gleichzeitig mit der Qualität auch die Rechenzeit an.

CINEMA-4D - Einstellungen des PyroCluster Volume-Tracers

Abbildung 5.42: Einstellungen des PyroCluster Volume-Tracers

Sie werden daher für die ersten Tests sicherlich im VolumeTracer niedrigere Qualitäten wählen als später, wenn es um die finale Bildberechnung geht. Da die erzielbaren Effekte zudem sehr vielseitig einsetzbar sind, lassen sich kaum allgemeine Empfehlungen für Einstellungen aussprechen. Wie Sie gleich sehen werden, bietet der VolumeTracer jedoch bereits einige Voreinstellungen, die als Basis für eigene Einstellungen dienen können. Folgende Optionen stehen Ihnen zur Verfügung:

Die Objekte Rendern-Option aktiviert die Berechnung des PyroCluster-Effekts. Hierüber können Sie die Berechnung also generell aktivieren oder auch ausschalten. Wenn Sie die PyroCluster-Wolken sehen wollen, muss diese Option also angeschaltet bleiben. Sind in Ihrer Szene zudem für das Rendering unsichtbar geschaltete Partikelsysteme vorhanden, so können diese mit Unsichtbare Objekte rendern ebenfalls berechnet werden. Die letzte Option betrifft die Berücksichtigung von Volumenlichtern.

Damit sind Lichtquellen gemeint, die sichtbare Lichtstrahlen ausschicken, wie wir Sie z. B. bei Autoscheinwerfern im Nebel oder Spots in einer verrauchten Diskothek beobachten können. Ist die Option Volumenlicht aktiv, werden solche Lichtstrahlen ebenfalls durch die PyroCluster-Wolken beeinflusst. Auf diese Weise werden z. B. dramatische Sonnenuntergänge möglich, bei der Ihre 3D-Sonne sichtbare Lichtstrahlen durch Lücken in den PyroCluster-Wolken schickt.

Kommen wir nun zu den verschiedenen Standard-Einstellungen. Das Menü Render-Modus stellt Ihnen dafür drei verschiedene Voreinstellungen zur Verfügung, die in Ihrer Qualität von oben nach unten abnehmen. Crisp bietet daher die höchste Qualität, Gas-Crisp eine durchschnittliche und Dunstig eine eher niedrige Darstellungsqualität. Dies ist zwar praktisch, mit etwas Einarbeitung werden Sie jedoch sicher den Manuellen Render-Modus schätzen lernen, denn hier haben Sie volle Kontrolle über die Abtastgenauigkeit der Szene. Die folgenden Parameter stehen Ihnen dort zur Verfügung:

  • Sample-Abstand: Dies ist der wichtigste Wert für die Qualität und auch die Renderzeit des Effekts. Hiermit legen Sie indirekt die Anzahl der Berechnungsschritte fest. Die sinnvolle Größenordnung dieses Werts hängt von der Größe Ihrer PyroCluster-Wolken ab. Je größer ihre Wolken sind, desto größer können Sie diesen Wert ansetzen um Rechenzeit zu sparen, ohne sichtbare Verluste der Qualität hinnehmen zu müssen. Sehr feine oder dünne Nebelschleier hingegen benötigen in der Regel kleinere Einstellungen, damit alle Details in die Berechnung einfließen können. Am besten Sie beginnen mit größeren Werten, je nach Wolkengröße zwischen 10 und 50, und reduzieren diese dann schrittweise, bis der gewünschte Kompromiss zwischen Darstellungsqualität und Renderzeit gefunden ist.
  • Strahltiefen-Grenze: Dieser Parameter stellt eine Abbruchbedingung für die Berechnung eines Bildpixels dar. Stellen Sie sich eine massive Wolke vor, durch die ein Berechnungsstrahl geschickt wird. Bereits nach wenigen Proben innerhalb der Wolke ist dann die Darstellung so massiv, dass weiter hinten liegende Teile der Wolke sowieso nicht sichtbar sein werden. In solchen Fällen hilft dann die Strahltiefen-Grenze dabei, die Berechnung automatisch zu stoppen und somit Rechenzeit zu sparen. Je kleiner der Wert, desto tiefer dringt der Strahl weiter in das Volumen vor, auch wenn bereits massive Wolkenteile durchdrungen wurden. Einstellungen zwischen 1% und 10% helfen daher Rechenzeit zu sparen, ohne sichtbare Qualitätseinbußen hinnehmen zu müssen.
  • Schatten-Map Sample-Abstand: Eine Schatten-Map ist eine von CINEMA 4D erstellte Bitmap, die für die Berechnung von weichen Schattenwürfen herangezogen wird. Eine massive Wolke ist schließlich in der Lage, z. B. das Sonnenlicht zu blockieren und Schatten zu werfen. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass Lichtquellen mit aktivierter Shadow-Maps Schattenberechnung in Ihrer Szene vorhanden sind. Wie bereits beim Sample-Abstand beschrieben, werden auch für die Schattenberechnung Strahlen in die Wolken geschickt, die in festen Abständen Proben, also Samples nehmen. Der Schatten-Map Sample-Abstand definiert die Abstände zwischen diesen Proben und sollte daher auf die Größe der Wolken abgestimmt werden. Im Gegensatz zum Sample-Abstand-Wert werden diese Proben ausschließlich für die Schattenberechnung verwendet und können daher oft noch etwas höher ausfallen.
  • Schatten-Map Strahltiefen-Grenze: Auch dieser Wert ist wieder eine Abbruchbedingungung für die Berechnung eines Strahls. Ähnlich der Strahltiefen-Grenze können hier durch Werte zwischen 1% und 10% Berechnungen von massiven Wolken bereits früher beendet und somit Zeit bei der Berechnung von Schattenwürfen gespart werden.
  • Lichtquellen können unterschiedliche Berechnungen für Schattenwürfe benutzen. Wir haben bereits Schatten-Maps bzw. Shadow Maps kennengelernt. Diese benutzen Bitmaps um daraus weiche Schatten zu errechnen. Eine weitere Schattenart sind die sogenannten harten Schatten. Diese werden durch zusätzliche Berechnungsstrahlen zwischen der Lichtquelle und den Objekten der Szene berechnet. Die Parameter Harte Schatten Sample-Abstand und Harte Schatten Strahltiefengrenze funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie die beiden zuvor beschriebenen Schatten-Map-Parameter, nur dass diese Werte ausschließlich bei Lichtquellen mit harten Schatten verwendet werden. Nutzen Sie in Ihrer Szene keine harten Schatten, so haben diese Parameter auch keine Bedeutung.

Sie wissen nun bereits, dass die Strahltiefen-Grenze durch Anhebung helfen kann, Rechenzeit zu sparen. Die Wolken können dadurch jedoch gleichzeitig auch transparenter wirken als sie eigentlich sind, da der Strahl bereits weit vor dem Erreichen der Rückseite der Wolke nicht weiter berechnet wird. Wie in der seitlichen Abbildung zu erkennen, kann in solchen Fällen die Strahltiefen-Korrektur helfen. Die beiden oberen Bilder zeigen einen Wert von 0%. Die Wolken wirken durch hohe Strahltiefen-Grenzwerte sehr transparent. Die unteren beiden Bilder zeigen den Effekt von 100% Strahltiefen-Korrektur. Die Wolken wirken bei ansonsten identischen Einstellungen massiver, ohne dass die Rechenzeit angestiegen ist.

CINEMA-4D - Strahltief Korrektur

Schließlich wird uns noch die Volumenlicht-Option geboten. Enthält Ihre Szene Lichtquellen mit volumetrischen Lichtstrahlen, werden diese bei aktiver Volumenlicht-Option mit berücksichtigt. Die Wirkung dieser Option hängt also davon ab, ob diese Eigenschaft überhaupt bei den von Ihnen verwendeten Lichtquellen aktiv ist. Der Effekt ähnelt dann den sichtbaren Lichtstrahlen, die bei einer von Wolken teilweise verdeckten Sonne zu beobachten sind.

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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