Der Material-Manager: Das Erzeugen-Menü – Umgebungen mit PyroCluster und Sky kreieren

Tutorials 1. Oktober 2014 – 0 Kommentare

Kehren wir zwischen diesen allgemeinen Ausführungen zur Bedienung der Materialien kurz zu unserer Szene mit der Telefonzelle zurück. Passend zum Motiv der englischen Telefonzelle fehlt uns dort noch eine Außenszene mit einem Boden und natürlich einem Himmel. Lassen Sie uns hierfür sowohl die bereits bekannten Partikel und PyroCluster, sowie das noch neue Sky-Objekt nutzen. Beginnen wir also mit den bekannten Elementen. Öffnen Sie dazu zuerst die bekannte Szene mit der Telefonzelle über Datei > Öffnen.

Der Boden

Wir benötigen dort einen Boden unter der Telefonzelle. Damit dieser nicht zu unnatürlich und gleichförmig ausfällt, wählen wir das Landschaft-Grundobjekt. Dieses bietet uns bekanntlich einfache Kontrollen zur Erzeugung verschiedener Landschaftstypen.

Um bei Betrachtung der Telefonzelle eine Bodenfläche vorzufinden, die scheinbar bis zum Horizont reicht, sollten wir bei der Größe des Landschaft-Objekts nicht geizen. Lassen Sie es uns mit jeweils 4000 cm in X- und Z-Richtung versuchen. Als Maximum für die Erhebungen der Landschaft setzen wir 40 cm ein. Da sich dadurch die Fläche der Landschaft entsprechend vergrößert, reduzieren sich gleichzeitig auch die Details. Wir wirken dem etwas entgegen, indem wir die den Feine Furchen-Wert auf 100% anheben. Alternativ hierzu könnte auch die Erhöhung der beiden Segmente-Parameter erwogen werden, lassen Sie uns jedoch zuerst versuchen, mit möglichst wenigen Polygonen auszukommen (siehe Abbildung 5.54).

CINEMA-4D - Ein Landschaft-Objekt bildet den Boden der Szene

Abbildung 5.54: Ein Landschaft-Objekt bildet den Boden der Szene

Damit die Zelle auch eine ebene Stellfläche auf der Landschaft findet, deaktivieren wir zuerst Multifraktal sowie Ränder auf Meereshöhe und erhöhen dann den Meeresspiegel auf z. B. 47%. Hierdurch erhalten wir eine an den Rändern unregelmäßig geformte Landschaft, die Abflachungen beinhaltet. Verschieben und drehen Sie das Landschaft-Objekt nun so, dass die Telefonzelle auf einer dieser ebenen Stellen Platz findet. Gefällt Ihnen die Anordnung der Abflachungen nicht, benutzen Sie im Landschaft-Objekt einen anderen Startwert.

Danach rufen Sie noch ein FFD-Objekt auf und ordnen es dem Landschaft-Objekt unter. Passen Sie die Lage und Größe des FFDs an das Landschaft-Objekt so an, dass der Bereich, der aus Ihrer gewünschten Kameraperspektive den Horizont bildet, vollständig innerhalb des FFDs liegt.

CINEMA-4D - Platzierung der Landschaft und der Kamera für eine passende Perspektive

Abbildung 5.55: Platzierung der Landschaft und der Kamera für eine passende Perspektive

Stellen Sie am FFD-Objekt eine ausreichend große Anzahl an Gitterpunkten ein, um die Form des Landschaft-Objekt wie gewünscht verformen zu können. Sie erhalten Durch das Verschieben der FFD-Punkte die Möglichkeit, die ansonsten sanften Hügel der Landschaft in Horizontnähe zu höheren Bergen anwachsen zu lassen und dadurch die Horizontlinie interessanter zu gestalten (siehe Abbildung 5.56).

CINEMA-4D - Formung des Horizonts mit einem FFD-Objekt

Abbildung 5.56: Formung des Horizonts mit einem FFD-Objekt

Der Bodennebel

Wir haben bereits mehrfach über Nebel gesprochen und wie dieser simuliert werden kann. Da wir gleich für die PyroCluster-Effekte sowieso ein Umgebung-Objekt benötigen, können wir auch gleich auf dessen Nebel zurückgreifen. Sie finden das Umgebung-Objekt in CINEMA 4D unter Erzeugen > Umgebung. Über dieses Objekt kann eine globale Helligkeit auf alle Objekte hinzuaddiert werden. Dies führt jedoch in der Regel zu einem Verlust an Dreidimensionalität bei der Schattierung. Falls Sie diese Funktion nutzen möchten, setzen Sie die Helligkeit im Umgebung-Objekt über 0% und wählen eine beliebige Umgebungsfarbe.

Die untere Hälfte der Umgebung-Einstellungen widmet sich ganz dem Nebel. Sofern Nebel aktivieren angehakt ist, können Sie die Farbe des Nebels frei bestimmen. Die Stärke ist ein Multiplikator für die Helligkeit des Nebels. Bei einer Stärke von 0% ist somit kein Nebel mehr zu sehen.

Die Dichte oder Intensität des Nebels wird hauptsächlich über den Distanz-Wert vorgegeben. Dieser Wert gibt die Entfernung von unserer 3D-Kamera an, ab der Objekte vollständig im Nebel verschwinden und nicht mehr zu sehen sind. Objekte in geringerer Entfernung werden mehr oder weniger stark durch den Nebel gefärbt und in ihrer Sichtbarkeit reduziert. Objekte im Nahbereich der Kamera sind jedoch weiterhin nahezu unverändert zu sehen. Entscheidend für das Aussehen des Nebels ist ansonsten noch die Option Hintergrund beeinflussen.

CINEMA 4D kennt viele Objekte, die speziell für die Erzeugung von Himmeln oder Hintergründen konzipiert wurden. Zudem wird der standardmäßig leere 3D-Raum selbst auch als Hintergrund bezeichnet. Ist Hintergrund beeinflussen aktiv, wird der Hintergrund Ihrer Szene also automatisch ebenfalls vom Nebel gefärbt und in der Regel auch komplett verschluckt. Dies ist oft nicht gewollt. Denken Sie nur an einen wolkigen Himmel, den Sie vielleicht als Hintergrund der Szene nutzen möchten. Wenn Sie nun zum optischen Aufweichen des Szenen-Horizonts den Nebel des Umgebung-Objekts aktivieren, wird durch diesen der Himmel komplett verhüllt. Dies mag bei einem Sandsturm noch passend sein, aber ansonsten eher unnatürlich wirken, da sich der Nebel meist nur in Bodennähe aufhält und nicht den Himmel verdeckt. Ist die Option Hintergrund beeinflussen hingegen ausgeschaltet, beschränkt sich der Nebel auf die Färbung und das Einhüllen der echten Geometrie in der Szene. Der Himmel und der Hintergrund der Szene bleiben dadurch frei sichtbar. Wir lassen in unserem Fall diese Option daher ausgeschaltet.

Als Nebelfarbe wähle ich im HSV-Farbsystem die Einstellungen 220°, 10% und 40%. Dies entspricht m RGB-System einem leicht bläulichem Grauton mit den Werten 91, 95, 101. Als Stärke nutzen wir 100% und als Distanz 7000 cm. Der Distanz-Wert kann jedoch bei Ihnen auch etwas anders ausfallen, je nachdem, wie Sie Ihr Landschaft-Objekt platziert haben. Ziel sollte sein, dass der in der Nähe des Horizonts sichtbare Rand der Landschaft leicht vom Nebel gefärbt wird (siehe Abbildung 5.57).

CINEMA-4D - Das Hinzufügen von Nebel mit dem Umgebung-Objekt

Abbildung 5.57: Das Hinzufügen von Nebel mit dem Umgebung-Objekt

PyroCluster-Wolken

Um ein paar Wolken in den Himmel zu zaubern, greifen wir nun auf ein Emitter-Objekt zurück. Wie Sie wissen, finden Sie dieses z. B. unter Simulieren > Partikelsystem. Drehen Sie das Emitter-Objekt so, dass es parallel zum Boden liegt und die Z-Achse senkrecht nach oben zeigt. Was die Höhe des Emitters angeht, so gibt es einiges zu bedenken. Natürlich sind reale Wolken teilweise einige Kilometer über dem Boden zu finden. Dies würde jedoch auch bedeuten, dass die Wolken eine sehr große Fläche bedecken müssen. Dies wiederum würde eine große Anzahl Partikel, ein großes Wolkenvolumen und somit lange Berechnungszeiten nach sich ziehen. Warum also nicht etwas die Perspektive der Szene für sich nutzen und die Wolkendecke viel niedriger als eigentlich physikalisch korrekt anlegen?

Wir versuchen es mit einer Höhe, die ca. dem doppelten der Höhe der Telefonzelle entspricht. Als Abmessungen für die Emitterfläche setzen wir 8000 mal 8000 cm ein. Neigen Sie die Emitterfläche durch Rotation zudem so, dass diese aus Ihrer Kamera-Blickrichtung hinten etwas näher an den Horizont heranreicht (siehe Abbildung 5.58).

CINEMA-4D - Den Emitter für die Erzeugung der PyroCluster-Wolken platzieren

Abbildung 5.58: Den Emitter für die Erzeugung der PyroCluster-Wolken platzieren

Was die Anzahl der Partikel angeht, so versuchen wir es mit dem Wert 1000. Tragen Sie diesen Wert sowohl für die Geburtsrate (Editor) als auch für Geburtsrate (Rendern) ein, damit die Darstellung in den Editoransichten dem späteren Rendering entspricht. Damit nicht zu viele Partikel entstehen, setzen Sie Emission stoppen auf eine kleine Bildnummer, wie z. B. fünf. Sie können dann durch das schrittweise Erhöhen der Bildnummer ausgehend von Bild 0 die Anzahl der Partikel langsam erhöhen, bis die gewünschte Dichte erreicht ist. Benutzen Sie dafür die bekannten Steuerelemente an dem Zeitstrahl unterhalb der Editoransichten. Setzen Sie schließlich die Geschwindigkeit im Emitter auf 2000 cm, damit sich die Partikel leicht aufwärts bewegen. Dies führt automatisch zu kleinen Variationen in der Wolkenhöhe und somit zu noch mehr Volumen in den Wolken.

Lassen Sie sich von den hoch erscheinenden Werten nicht schrecken. Diese beziehen sich immer auf die Animationseinheit Sekunden. Da wir aktuell jedoch nur über die ersten fünf Bilder Partikel erzeugen, legen die Partikel in dieser Zeit auch nur eine Distanz von maximal 400 cm zurück. Ebenso werden nicht 1000 Partikel erzeugt, sondern eben nur maximal 200 erzeugt.

CINEMA-4D - Die Darstellung der stilisierten Partikel-Wolken im Editor

Abbildung 5.59: Die Darstellung der stilisierten Partikel-Wolken im Editor

Damit sind wir vorerst mit dem Emitter-Objekt fertig und können uns den PyroCluster-Einstellungen widmen. Wir benötigen dafür zuerst einen PyroCluster-VolumeTracer, den Sie unter Erzeugen > Shader im Material-Manager finden können. Wie Sie bereits wissen, legt dieses Material die Abtastgenauigkeit der Wolken bei der Bildberechnung fest und muss dem Umgebung-Objekt zugewiesen werden. Ziehen Sie dafür einfach das Vorschaubild des VolumeTracers aus dem Material-Manager direkt auf das Umgebung-Objekt im Objekt-Manager.

Um später möglichst schnelle Ergebnisse zu sehen, stellen Sie im VolumeTracer den Render-Modus auf Manuell und erhöhen Sie alle Sample-Abstand- und alle Strahltiefengrenze-Werte auf 10 bzw. 10%. Diese Erhöhung sollte noch zu verkraften sein, ohne zu starke qualitative Einbußen hinnehmen zu müssen, zumal die Wolkengrößen auch entsprechende Dimensionen annehmen werden.

Weiter geht es mit dem eigentlichen Wolken-Material. Rufen Sie dafür wieder im Erzeugen-Menü des Material-Managers diesmal das PyroCluster-Material in der Shader-Rubrik auf und wählen Sie dort als Ausgangsbasis unter den Einstellungen die Wolke. Lassen Sie uns dort mit den Einstellungen der Form beginnen, um im Editor die eigentliche Ausdehnung der Wolkendecke sehen zu können. Wir belassen es dort bei der Kugel-Form und erweitern deren Radius auf 700 cm. Zusätzlich stauchen wir diese Form entlang der Y-Richtung auf die Hälfte, um eine flache Wolkendecke zu simulieren. Der Skalieren-Vektor lautet somit 1, 0,5 und 1. Aktivieren Sie die Vorschau-Option mit einer Max. Sichtbarkeit von z. B. 500, um tatsächlich alle Wolken direkt im Editor sehen zu können.

Kommen wir nun zu den globalen Einstellungen der Wolken. Auf der Global-Dialogseite reduzieren Sie das Volumen auf 50% und die Luminanz auf 10%. Die Wolke verliert dadurch an Helligkeit und Dichte. Weiter geht es in der Beleuchtung-Rubrik. Hier nutzen wir den Modus Bump, um die Oberfläche der Wolken stärker strukturieren zu können und massiver aussehen zu lassen. Dunkle und schwere Regenwolken bilden schließlich eine typische Atmosphäre für eine englische Telefonzelle. Ich setze hier alle Werte außer Eigenleuchten und Bump auf 50%.

CINEMA-4D - So sehen die aktuellen PyroCluster-Wolken in einem Testrendering aus

Abbildung 5.60: So sehen die aktuellen PyroCluster-Wolken in einem Testrendering aus

Diese beiden belasse ich dafür auf 0%. Die Wolken erhalten dadurch zusätzlich leichten Glanz, der die Oberfläche stärker herausarbeitet, ohne durch zu viel Bump-Effekt zu massiv zu wirken.
Weiter geht es in der Schatten-Rubrik. Hier gebe ich Ihnen jetzt schon einmal meine Einstellungen, obwohl diese natürlich erst nach dem Setzen einer Lichtquelle mit aktivem Schattenwurf überprüfbar sind. Wir kommen gleich bei der Besprechung des Sky-Objekts noch darauf zurück. Ich aktivere hier Schatten empfangen und Eigenschatten. Schatten werfen lasse ich ausgeschaltet, damit die Wolken nicht zu unruhige Schatten auf den Boden und die Telefonzelle werfen können. Zudem würde sich dadurch die Bildberechnung abermals ordentlich verlängern.

Als Transparenz für die Schatten wähle ich 30%, damit diese nicht zu massiv wirken. In der Realität sind perfekt schwarze Schatten schließlich auch nur unter extremen Lichtverhältnissen zu beobachten. Schließlich aktiviere ich noch die Eigenschatten-Optionen, um mit individuellen Einstellungen das Aussehen dieser Schattenart selbst bestimmen zu können. Ich setze dort den Bias auf 1 cm und die Sample-Dichte auf 20. Dies sollte kleinere Details der Wolken aus der Schattenberechnung entfernen und zudem für eine Weichzeichnung der Eigenschatten sorgen.

Abschließend geht es in der Noise-Rubrik um die eigentliche Form der Wolkenstrukturen. Ich entscheide mich dort für den Fraktal-Typ Feuer, obwohl Sie natürlich auch gerne eine andere Struktur wählen können. Bei Wolkenformen gibt es schließlich kein Richtig oder Falsch, denn vieles hängt noch von der Skalierung des Musters ab. Ich setze daher die Größe auf 600% und belasse es ansonsten bei den Standardwerten der übrigen Parameter.

Das fertige PyroCluster-Material ziehen Sie nun auf das Emitter-Objekt im Objekt-Manager. Damit ist auch dieser Arbeitsschritt abgeschlossen. Abbildung 5.60 zeigt als Vorgriff auf das Rendering eine Anmutung der aktuellen Wolken. Es folgt die Anpassung des sogenannten Sky-Objekts bzw. des physikalischen Himmels. Mit dessen Hilfe können nicht nur realistische Himmel samt Wolken erzeugt werden, sondern es wird auch eine zur Jahreszeit und Uhrzeit passende Sonnenstands-Simulation berechnet.

Der physikalische Himmel

Auch hier gibt es wieder viele Optionen und Einstellungen die man kennen sollte, denn dieses Objekt erleichtert die Darstellung von Außenszenen doch erheblich. Fügen Sie daher nun das Sky-Objekt in CINEMA 4D durch Aufruf von Erzeugen > Physikalischer Himmel > Physikalischer Himmel hinzu. Wir beginnen bei der Besprechung der Einstellmöglichkeiten auf der Basis-Seite des Dialogs im Attribute-Manager. Neben den üblichen Einstellungen für den Namen, die Sichtbarkeit oder die Zugehörigkeit zu einer Ebene finden Sie dort auch zwei Schaltflächen. Himmel-Preset laden öffnet eine kleine Icon-Galerie mit Vorschaubildern bereits mitgelieferter Himmel. Hier können Sie den gewünschten Himmel anklicken und dann natürlich entsprechend den eigenen Vorstellungen modifizieren. Die Schaltfläche für Wetter-Preset laden betrifft mehr die Darstellung der Wolken am Himmel. Auch hier kann entweder ein Bild angeklickt werden, oder Sie erzeugen die Dichte und Verteilung der Wolken später selbst über die entsprechenden Einstellungen am Sky-Objekt.

CINEMA-4D Sky Basis

Welche Einstellungsrubriken und Effekte das Sky-Objekt überhaupt erzeugen soll, legen Sie über die folgenden Optionen fest. Zuerst geht es hier natürlich um den Himmel an sich, also den typischen Farbverlauf zwischen Horizont und Zenit. Dazu gehört aber auch die Darstellung der Sterne, wenn die Himmelsdarstellung auf eine entsprechend späte Uhrzeit eingestellt wird. Dazu gleich mehr. Auch die Beleuchtung durch die Sonne kann aktiviert werden. Dabei wird diese Lichtquelle automatisch passend zur Jahreszeit und Uhrzeit, und sogar passend zur Ortsangabe positioniert. Damit wird die Sonne dieses Himmels zur ersten echten Lichtquelle Ihrer Szene, denn die Sonne wirft natürlich auch Schatten und lässt sich in Ihrer Intensität frei einstellen.

Der Atmosphäre-Effekt sorgt für die Simulation der Lichtstreuung in der Luft. Dies führt z. B. zu dem Ausgrauen von Farben an Objekten in großer Entfernung. Wolken lassen sich in mehreren Ebenen stapeln. Dabei kommen keine volumetrischen Wolken zum Einsatz, wie sie noch beim PyroCluster-Material erzeugt werden, sondern die Wolken werden flach wie Bilder auf Ebenen projiziert. Aufgrund der oft großen Höhe der Wolken fällt dies aber kaum negativ auf.

Aber auch Volumetrische Wolken sind für dieses Objekt kein Problem. Diese lassen sich sogar mit einem separaten Werkzeug direkt an den Himmel malen. Mehr dazu etwas später. Nebel gehört ebenfalls zu den unterstützten Effekten und kann hier bei Bedarf aktiviert werden. Wie von einem kompletten Himmelssimulator nicht anders zu erwarten, lässt sich sogar ein Regenbogen darstellen. Dieser wird physikalisch korrekt immer gegenüber der Sonnenposition angezeigt und orientiert sich in der Höhe ebenfalls am Sonnenstand.

Sonnenstrahlen können ebenfalls zusätzlich berechnet werden. Diese stellen das Sonnenlicht dar, das durch die Lücken der Bewölkung dringt. Das Vorhandensein von Wolken ist hierfür also Voraussetzung. Schließlich können mit dem Sky-Objekt auch Ihre eigenen Objekte und Modelle z. B. als Mond oder Sonne benutzt werden. Hierzu muss die Rubrik Sky-Objekte aktiviert werden.

Zeit und Position

Wie bereits beschrieben, orientiert sich die Darstellung des Himmels und der Sonnenstände an realistischen Berechnungen. Sie haben daher die Möglichkeit auf der Zeit und Position-Dialogseite sowohl die gewünschte Uhrzeit und das Datum, sowie im unteren Teil eine Stadt auszuwählen. Über die Jetzt- und Heute-Schaltflächen können Sie direkt die aktuelle Uhrzeit und das aktuelle Datum übernehmen lassen. Alternativ steht Ihnen ansonsten noch ein angedeutetes Kalenderblatt zur Verfügung, auf dem Sie durch Anklicken direkt einen bestimmten Tag des Monats aktivieren können. Durch Anklicken der einzelnen Pfeiltasten neben dem Datum bzw. Jahr und der Uhrzeit kann jeweils ein Monat oder eine Minute vor uns zurück geschaltet werden (siehe Ziffern 1 und 2 in Abbildung 5.61). Die Doppelpfeiltasten neben der Uhrzeit verstellen diese jeweils um eine volle Stunde (siehe Ziffer 3 in Abbildung 5.61). Alternativ können Sie die Uhrzeit auch durch Halten der linken Maustaste innerhalb des Zifferblatts und Verschieben des Mauszeigers nach oben und unten verstellen.

CINEMA-4D - Datum, Ort und Uhrzeit für den physikalischen Himmel einstellen

Abbildung 5.61: Datum, Ort und Uhrzeit für den physikalischen Himmel einstellen

Ein Klick auf die kleine Pfeiltaste rechts neben dem Stadt-Parameter öffnet eine Auswahlliste mit verschiedenen Kontinenten, die sich dann noch einmal in verschiedenen Städte aufteilt. Ist dort der gewünschte Ort nicht zu finden, klicken Sie auf das kleine schwarze Dreieck links vor dem Stadt-Parameter und erhalten so Zugriff auf Längen- und Breitengrade sowie auf individuelle Zeitzone-Einstellungen. In der Regel sollten Sie jedoch sicherlich eine Stadt in den Voreinstellungen finden können, die nahe genug am gewünschten Ort liegt.

Auch eigene Orte oder Städte lassen sich definieren und fest speichern. Stellen Sie dazu zuerst Breite, Länge, Zeitzone und die Parameter für die Sommerzeit passend ein. Anschließend rufen Sie Neue Stadt… aus dem rechten Pfeil-Menü neben dem Stadt-Eintrag auf und tragen in den erscheinenden Dialog die entsprechenden Daten für den Namen des Eintrags, das Land und den Kontinent ein. Durch Bestätigung über die OK-Schaltfläche werden die aktuellen Daten fest gespeichert und stehen auch beim nächsten Start von CINEMA 4D wieder im Stadt-Menü zur Verfügung. Die Zeitzonendifferenz bezieht sich auf Greenwich in England. Für den Sonnenstand in Deutschland ist daher hier generell eine Stunde einzutragen. Die Abkürzung SZ steht für Sommerzeit und gibt den Zeitunterschied zur Greenwich-Zeit mit eingerechneter Sommerzeit an. Für Deutschland sind dies generell zwei Stunden.

Die Himmel-Einstellungen

Die Einstellungen dieser Dialogseite sorgen für den Farb- und Helligkeitsverlauf des Himmels und auch für die überlagerte Darstellung des Sternenhimmels. Sie haben hier grundsätzlich die Wahl zwischen zwei Berechnungsverfahren. Ist Physikalischer Himmel angehakt, werden realistische Verläufe basierend z. B auf der Luftfeuchtigkeit und dem aktuellen Stand der Sonne berechnet (siehe Abbildung 5.62). Ohne diese Berechnung haben Sie es selbst in der Hand, wie die Farben des Himmels aussehen sollen. Auf diese Weise sind dann auch abstrakte Umgebungen oder gar Umgebungen auf fremden Planeten umsetzbar.

CINEMA-4D - Die Himmel-Einstellungen samt einer typischen Darstellung beim Rendering

Abbildung 5.62: Die Himmel-Einstellungen samt einer typischen Darstellung beim Rendering

Da das Sky-Objekt intern beim Physikalischen Himmel mit größeren Farbräumen arbeitet als dem Standard RGB-Raum, können Sie bei der Umrechnung der Farbräume steuernd eingreifen. So liefert die Option Warme Farben verwenden eine Umrechnung der Verläufe, die mehr zu gelblichen oder gar rötlichen Farben tendiert. Mit Chrominanzfarbmapping erfolgt dagegen eine Verstärkung der Kontraste und eine Verschiebung zu kühleren Farbwerten.

Für die Berechnung des Himmels spielt auch der Horizont eine große Rolle. Dessen Lage resultiert aus dem Radius des Planeten. Sie können daher diesen Wert mit Erdradius (km) auch selbst eintragen, für den Fall, dass Sie die Umgebung eines anderen Planeten darstellen möchten. Der Standardwert von 6370 km entspricht ansonsten bereits dem Erdradius. Zusätzlich kann der Horizont mit negativen Horizont Start-Werten noch weiter abgesenkt werden. Dies ist oft hilfreich, wenn z. B. Landschafts-Objekte benutzt werden, die natürlich nicht bis zum tatsächlichen Horizont der Szene reichen. Der Horizont kann dann manuell etwas tiefer eingestellt werden, um noch hinter den Bergen der Landschafts-Objekte zu verschwinden.

Was den Farbverlauf des Himmels angeht, so lässt sich dieser selbst anlegen sofern Physikalischer Himmel ausgeschaltet und Eigener Horizont angeschaltet wird. Über den Farbe-Verlauf legen Sie dann beliebige Färbungen für den Himmel fest.

Links im Verlauf finden Sie die Horizontfarbe und rechts die Farbe des Zenits. Über die Einstellung für Maximale Höhe legen Sie den Himmelwinkel fest, auf den die erste Hälfte des Farbverlaufs angewendet werden soll. Bei dem Standardwert 20° wird also auf die ersten 20° des Himmels, vom Horizont aus gemessen, die linke Hälfte des Farbverlaufs angewendet. Diese Berechnung wird nur dann abgewandelt, wenn die Sonne tiefer als Max. Höhe am Himmel steht. In diesem Fall wird der Sonnenwinkel als Max. Höhe verwendet.

Ansonsten stehen Ihnen ohne die physikalisch korrekte Himmelberechnung nur die folgenden drei Parameter zur Verfügung: Eintrübung bestimmt den Anteil an Feuchtigkeit in der Luft. Je höher dieser Anteil ist, desto mehr Licht wird in der Luft gestreut. Dies führt dazu, dass die Farbe des Sonnenlichts stärkeren Einfluss auf die Färbung des Himmels bekommt. Das Ozon ist uns als natürliche Blockade gegen ultraviolette Strahlung bekannt. Die Darstellung des Himmels ändert sich dadurch nicht, aber das gestreute Sonnenlicht bekommt durch höhere Ozon-Werte eine bläuliche Färbung. Der dritte Wert ist die Atmosphärenstärke. Dieser Parameter legt die Dicke oder Dichte der sichtbaren Atmosphäre fest. Kleine Werte machen die Atmosphäre selbst zur Tageszeit so durchsichtig dass man die Sterne sehen kann. Größere Werte erhöhen die Helligkeit und Intensität des Himmels. Dies kann im Extrem zu einem gleißend weißen Himmel führen.

Schauen wir nun auf die Besonderheiten, die ein physikalischer Himmel zu bieten hat. Zunächst wäre da noch die Option Horizontlinie zu nennen. Diese legt fest, wie der Bereich unterhalb des Horizonts dargestellt werden soll. Ist die Option angeschaltet, wird der Himmel der unteren Hemisphäre komplett ausgeblendet und Sie können dort die Sterne sehen. Bei aktiver Option werden die Horizontfärbung und deren Helligkeit auf der unteren Kugelhälfte fortgeführt.

Die Intensität ist ein Multiplikator für die Lichthelligkeit des Himmels. Dies bezieht sich also auf das Licht, das vom Himmel auf die Szene geworfen wird und nicht auf die Helligkeit des sichtbaren Farbverlaufs. Schließlich ist zwar die Sonne die Hauptlichtquelle, aber deren Licht wird in der Atmosphäre gestreut und kommt so ebenfalls der Szenenbeleuchtung durch den Himmel zugute. Wenn Sie die Helligkeit des sichtbaren Himmels erhöhen möchten, steht dafür der Parameter Sichtbare Intensität zur Verfügung.

Da auch der nächtliche Himmel noch Licht abstrahlt, gibt es ebenfalls für diese Eigenschaft einen Parameter. Intensitätsverhältnis Nacht dient dabei als Multiplikator für die Intensität. Auf diese Weise können Sie getrennte Einstellungen für die Tag- und die Nachtzeit vornehmen. Dies ist natürlich nur von Interesse, wenn Sie entweder eine entsprechende Uhrzeit eingestellt haben oder die Atmosphärenstärke zur Tagzeit stark reduzieren.

Wie bereits erwähnt, trägt auch der Himmel zur Beleuchtung der Szene bei. Da es sich hierbei oft um Blautöne handelt, verfärbt sich dadurch die Szene ebenfalls leicht bläulich. Über die Sättigungskorrektur können Sie die Färbung des Himmelslichts individuell steuern. Kleine Werte entsättigen das Himmelslicht und lassen es bei einem Wert von 0% nur noch in Grautönen erscheinen. Wenn Sie gar keinen Wert auf eine natürliche Farbverteilung legen, oder die Himmelsfarben in eine bestimmte Richtung korrigieren möchten, verändern Sie den Wert für die Farbtonkorrektur. Sie können dann das gesamte Farbspektrum durchlaufen und den Himmel neu färben. Bei der Einstellung 0% findet ansonsten die physikalisch korrekte Farbgebung statt.

Wie bereits erwähnt, arbeitet das Sky-Objekt mit einem sehr viel größeren Farbraum als dies auf Ihrem Monitor dargestellt werden könnte. Über die Gammakorrektur können Sie daher selbst die Spreizung zwischen Weißpunkt und Schwarzpunkt beeinflussen. Höhere Werte führen zu einer Aufhellung, kleinere Einstellungen zu einer Abdunklung des Himmels.

Schließlich gibt es noch eine Einstellung namens Dithering. Diese fügt den Helligkeits- und den Farbverläufen zusätzlich ein feines Rauschen hinzu. Dadurch lassen sich durch die Umrechnung der Farbräume bedingte Sprünge und Bänder in den Verläufen vermeiden. Ein Wert von 0% deaktiviert diese Funktion.

Die Sonnen-Einstellungen

Ist die Basis-Option für die Sonne aktiv, können Sie hier die Beleuchtung und Färbung der Szene durch die Sonne bestimmen. Da der Stand der Sonne automatisch durch Datum, Uhrzeit und Ort definiert wird, beschränken sich die Einstellmöglichkeiten auf die sichtbaren Attribute dieser Lichtquelle. Die Bahn und Position der Sonne wird zusätzlich an der Windrose im Editor eingezeichnet. Hierzu muss jedoch Positions-HUD anzeigen auf der Seite Details aktiviert sein. Beachten Sie, dass auch die Beleuchtung der nächtlichen Szene durch den Mond indirekt von den Sonnen-Parametern abhängt. Sie sollten also auch bei nächtlichen Szenen die Sonne aktiviert lassen.

Ein Hauptkriterium für die Sonne ist deren Farbe, bzw. die Färbung des Lichts, welches sie abgibt. Wenn Eigene Farbe aktiviert wird, können Sie die Farbe beliebig selbst wählen. Ansonsten übernimmt wieder eine physikalisch korrekte Simulation die Färbung des Sonnenlichts. Wie die so simulierte Sonnenfarbe aussieht, sehen Sie im Feld Vorschaufarbe. Dazu muss also Eigene Farbe deaktiviert sein.

CINEMA-4D Sky Sonne

Wie bereits beim Himmel, so kann auch für das Sonnenlicht eine wärmere Farbpalette verwendet werden. Aktivieren Sie hierzu Warme Farben verwenden. Das Sonnenlicht bleibt zwar auch dann abhängig vom Sonnenstand, wird jedoch mehr in wärmere, also rötlichere Färbungen verschoben. Die Intensität gibt dann die Helligkeit der Sonnenlichtquelle vor. Abhängig hiervon gibt es auch noch die Sichtbare Intensität. Diese stellt die Helligkeit der Sonnendarstellung am Himmel ein, also wie hell die Sonne am Himmel im Bild zu sehen ist. Die Sichtbare Intensität wird hierbei mit der Intensität multipliziert, um die Darstellung der Sonnenhelligkeit zu bestimmen.

Nachfolgend wiederholen sich Parameter, die Sie bereits von den Himmel-Einstellungen her kennen. An dieser Stelle betreffen sie jedoch nur die Beleuchtung durch die Sonne. Über die Sättigungskorrektur können Sie die Färbung des Sonnenlichts einstellen. Bei 0% wird das Sonnenlicht vollständig entsättigt und somit entfärbt. Über die Farbtonkorrektur können Sie das Sonnenlicht beliebig einfärben. Dieses erlaubt Ihnen auch ohne die Eigene Farbe-Option ein individuelles Einfärben des Sonnenlichts. Die Gammakorrektur regelt die Helligkeitsumrechnung der Sonne. Große Gammawerte dunkeln die Schattierung der Szene durch das Sonnenlicht künstlich ab. Auf diese Weise können z. B. Überstrahlungen reduziert werden. Das Größenverhältnis schließlich legt die sichtbare Größe der Sonne am Himmel fest. Da dies gleichzeitig der Größe der Sonnenlichtquelle entspricht, verändert sich hiermit ggf. auch die Schattenberechnung. Mehr dazu gleich.

CINEMA-4D - Linsenglühen und Linsenreflexionen

Abbildung 5.63: Linsenglühen und Linsenreflexionen

Der Effekt der oft ringförmigen Reflexe in einer Kameralinse dürfte Ihnen bekannt sein. Dieser entsteht durch Reflexion und Brechung von Licht in Linsensystemen. Aktivieren Sie hierfür die Linsenglühen-Option. Als Linsenglühen wird hier der sichtbare Strahlenkranz um die Sonne bezeichnet. Benutzen Sie hierfür den Parameter Linsenglühen Intensität, der nach einem Klick auf das kleine Dreieck vor der Linsenglühen-Option angezeigt wird. Dort finden Sie dann auch Linsenreflex Intensität. Dieser Wert ist für die Sichtbarkeit der beschriebenen Blendenflecken zuständig.

Die Entfernung der Sonnenlichtquelle von der Windrose kann über Entfernung skalieren variiert werden. Dies ist eigentlich nur dann nötig, wenn Sie über Eigenes Sonnenobjekt ein selbst erstelltes Polygon-Objekt als Sonne benutzen möchten. Die Beleuchtung durch die Sky-Sonne wird dadurch nicht beeinträchtigt. Selbst die Nutzung einer eigenen Lichtquelle ist hier möglich.

CINEMA-4D Sky Schatten

Deren Färbung, Helligkeit und Position wird dann weiterhin automatisch vom Sky-Objekt übernommen. Der Vorteil liegt darin, dass dann auch andere Lichtquellenarten genutzt werden können und auf die zusätzlichen Einstellungen normaler Lichtquellen zurückgegriffen werden kann. In jedem Fall ziehen Sie für die Zuweisung einfach das entsprechende Objekt aus dem Objekt-Manager in das Eigenes Sonnenobjekt-Feld des Sky-Objekts.

Schließlich finden Sie am Ende dieser Dialogseite noch die Einstellungen für die Schatten. Im Typ-Menü haben Sie dort die Wahl zwischen Keiner, Hart und Fläche. Bei Keiner werden für die Sonne keine Schatten berechnet. Die Einstellung Hart führt zu scharf abgegrenzten Schatten. Diese Art Schatten stellt einen guten Kompromiss zwischen Realismus und Rechenzeit bei der Beleuchtung durch Sonnenlicht dar. Schließlich werden bei der Einstellung Fläche zusätzliche Berechnungsstrahlen von der Oberfläche der Sonne aus in die Szene geschickt. Durch das Interpolieren vieler dieser Strahlen können natürlich wirkende Schatten berechnet werden, die an der Objektbasis hart aussehen und an den Rändern weich auslaufen. Die Weichheit des Fläche-Schattens kann durch die Größe der Sonne und somit durch den Parameter Größenverhältnis gesteuert werden. Eine größere Sonne führt automatisch zu weicheren Schattenwürfen der Objekte in der Szene. Die seitliche Abbildung stellt exemplarisch oben den harten und darunter den Fläche-Schatten dar.

Die Anzahl der Berechnungsstrahlen wird durch die beiden Werte für Minimale Sampleanzahl und Maximale Sampleanzahl definiert. Höhere Werte stehen immer für präzisere Ergebnisse, die aber auch entsprechend länger für die Berechnung benötigen. Zu kleine Werte führen hingegen zu sichtbarem Rauschen in den Schatten.

Als grobe Faustformel können Sie sich merken, zuerst beide Werte auf den gleichen Wert zu setzen und beide Parameter dann schrittweise solange zu erhöhen, bis die sichtbaren Störungen in den Schatten verschwunden sind. Anschließend reduzieren Sie den Wert für Minimale Sampleanzahl auf ein Drittel oder gar ein Viertel des ermittelten Werts. Dies führt zu keiner sichtbaren Verschlechterung der Schattenqualität, hilft aber dabei, die Rechenzeiten zu optimieren.

Der Parameter Schattengenauigkeit stellt eine Entscheidungshilfe für CINEMA 4D dar, ob eher die minimale oder die maximale Anzahl an Samples benutzt werden soll. Eine Reduzierung des Werts kann daher auch die Berechnungszeit drücken helfen. Damit dies nicht zu einer deutlichen Verschlechterung des Ergebnisses führt, ist das richtige Verhältnis zwischen Min. Sampleanzahl und Max. Sampleanzahl sehr wichtig. Hierzu habe ich Ihnen oben bereits eine Faustformel für die Ermittlung dieser Werte an die Hand gegeben. Sind diese Werte gefunden, benutzen Sie nur noch die Schattengenauigkeit, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Qualität und Rechenzeit zu finden. Starten Sie dabei mit einer Schattengenauigkeit von 50% und erhöhen Sie diese bei Bedarf schrittweise um jeweils 10% bis die Qualität der Schatten zusagt.

Auch die Farbe des Schattens kann beeinflusst werden. Normalerweise dürften Sie mit Schwarz hier richtig liegen, aber zum manuellen Aufhellen oder gar Einfärben der Schatten sind hier auch hellere Färbungen möglich. Denken Sie daran, dass selbst schwarze Schatten noch durch die Himmelsbeleuchtung und eventuell andere in der Szene vorhandene Lichtquellen aufgehellt und gefärbt werden können.

Die Atmosphäre-Einstellungen

Dieser Effekt simuliert den Dunst in der Luft, der das Sonnenlicht streut. Dadurch verändern sich die Farben der Objekte in der Nähe des Horizonts (siehe Abbildung 5.64).

CINEMA-4D - Durch die Atmosphäre können entfernte Objekte durch Dunst beeinflusst werden.

Abbildung 5.64: Durch die Atmosphäre können entfernte Objekte durch Dunst beeinflusst werden.

Die typische Blaufärbung ist die Folge. Der Effekt ist abhängig von der Entfernung der Objekte vom Betrachter. CINEMA 4D geht dabei von realistischen Größenverhältnissen aus. 1000 m in CINEMA 4D entsprechen bei einem Szenenskalierungsverhältnis von 100% exakt 1000 Metern in der Realität. Ändern Sie das Szenen-skalierungsverhältnis z. B. auf 50% werden 1000 CINEMA 4D-Meter zu 2000 Metern in der Realität.

Die Intensität steuert den Anteil des in der Luft gestreuten Lichts. Im Normalfall wird dafür die Färbung des Himmelslichts übernommen. Wenn Sie den Anteil der Horizontüberblendung erhöhen, wird jedoch die Färbung des Horizonts benutzt. Dies führt zu einem noch weicheren Übergang zwischen Boden und Himmel. Die Sättigung und Färbung des Dunstes kann zusätzlich über die Sättigungskorrektur und die Farbtonkorrektur beeinflusst werden. Sie kennen diese Parameter bereits aus den Einstellungen des Himmels und des Sonnenlichts.

Über die Veränderung der Gammakorrektur greifen Sie in die Darstellung der Helligkeitswerte der Atmosphäre ein. Größere Werte führen hier zu einer zusätzlichen Aufhellung des Effekts. Schließlich können Sie über das Dithering ein leichtes Rauschen in den Beleuchtungseffekt mischen. Dies kann eventuell sichtbare Helligkeits- und Farbbänder vermeiden helfen.
In unserer Szene lassen wir die Atmosphäre ausgeschaltet. Das Umgebung-Objekt übernimmt mit seinem Nebel bereits einen Großteil dieser Funktionalität.

Die Wolken-Einstellungen

Eine Himmelsdarstellung wäre ohne Wolken natürlich unvollständig. Das Sky-Objekt erlaubt Ihnen daher auch einfache Wolkenformen durch das Überlagern von Noise-Mustern darzustellen (siehe Abbildung 5.65).

CINEMA-4D - Parameter für die Wolken und exemplarische Darstellung des Effekts

Abbildung 5.65: Parameter für die Wolken und exemplarische Darstellung des Effekts

Sie kennen die hier angebotenen Noise- bzw. Rauschmuster bereits z. B. aus der Besprechung der Shader-Materialien, wo diese z. B. für die Definition der Oberflächenrauigkeiten angeboten wurden. Ein weiterer Beweis dafür, wie vielseitig diese Muster eingesetzt werden können, ohne auf Bitmaps zurückgreifen zu müssen.

Im oberen Teil der Wolken-Dialogseite finden Sie einen Helligkeitsverlauf. Diese Horizont-ausblendung sorgt dafür, dass die Wolken ab einer bestimmten Distanz zum Horizont automatisch ausgeblendet werden. Es würde ansonsten zu unrealistisch wirken, wenn die Wolken in der Ferne exakt mit dem Horizont zusammentreffen. Die Farbreiter können Intensität-Werte nutzen, die Sie nach dem Anklicken eines Reiters und dem Aufklappen des kleinen Dreiecks vor dem Verlauf direkt in das Intensität-Feld eintragen können. Ein Wert von 0% lässt die Wolken voll sichtbar. Bei 100% hingegen werden die Wolken vollständig ausgeblendet. Der rechte Rand des Verlaufs entspricht hierbei dem Horizont. Folgerichtig ist der linke Rand mit dem Zenit des Himmels gleichzusetzen. Wenn Sie also nur Wolken in Horizontnähe sehen möchten, kann der Verlauf durchaus auch mit 100% Intensität starten. Wir belassen es hier jedoch bei dem Standardverlauf von schwarz zu weiß und setzen den zweiten schwarzen Farbreiter auf eine Position von ca. 92%. Dies blendet die Wolken bereits weit oberhalb des Horizonts weich aus.

Die Schatten werfen-Option führt später dazu, dass die simulierten Wolken tatsächlich auch das Sonnenlicht blockieren und filtern können. Es können dadurch Schatten auf dem Boden entstehen. Wir lassen diese Option hier ausgeschaltet um Rechenzeit zu sparen.

Gleich darunter finden Sie Optionen, über die Sie beliebige Kombinationen aus bis zu sechs Wolkenebenen zusammenstellen können. Jede aktivierte Wolkenebene stellt eine neue Einstellungsrubrik im unteren Teil der Dialogseite zur Verfügung. Die jeweiligen Einstellungen für diese Ebenen sind immer identisch, daher werden wir uns diese nur exemplarisch für Ebene 1 einmal näher ansehen. Wir deaktivieren Ebene 3, da diese standardmäßig sehr dunkle und eher formlose Wolken erzeugt. Die übrigen Einstellungen dieser Seite belassen wir für unsere Szene bei den Standardwerten.

Gleich oben an in den Ebenen finden Sie ein Noise-Menü, in dem die gewünschte Wolkenform und Wolkenverteilung ausgewählt werden kann. Die angebotenen Muster lassen sich aber auch über die kleine Schaltfläche mit dem Pfeil als Icongalerie betrachten und dort aktivieren. Farbe und Höhe dieser Wolken lassen sich ebenfalls bequem vorgeben. Auf diese Weise können Sie z. B. dunklere Wolken tiefer und hellere Wolken höher am Himmel anordnen lassen. Dies verstärkt die dreidimensionale Wirkung der Wolken, obwohl es sich hier nur um flache Texturen handelt. Sollten Sie einmal für Sie nützliche Einstellungen für eine Wolkenebene gefunden haben, so können Sie diese nach einem Klick auf die Als Preset speichern-Schaltfläche im Content-Browser speichern lassen. Durch Drag&Drop aus dem Content-Browser in das Vorschaubild einer Wolkenebene laden Sie so eine Voreinstellung wieder. Die Vorschaubilder leisten aber noch mehr. So können Sie die kompletten Einstellungen einer Wolkenebene auf eine andere übertragen, indem Sie das Vorschaubild der einen auf das Vorschaubild der anderen Wolkenebene ziehen.

Die gewählte Noise-Struktur gibt die Verteilung der Wolken und deren Form an. Das Aussehen kann jedoch noch vielfältig durch die folgenden Parameter beeinflusst werden. Die Dichte definiert die Sichtbarkeit der Wolken und deren Kontrast. Mehr Dichte resultiert daher in massiveren Wolken. Die Bedeckung ist für die Größe der Wolken zuständig und damit für den Anteil der Wolken am Himmel. Der Dicke-Parameter gibt die Sichtbarkeit der Wolken für die Beleuchtung durch die Sonne an. Mit einer geringen Dicke erscheint die Wolke daher heller beleuchtet.

Die Transparenz hat nichts mit dem Aussehen der Wolken selbst zu tun, sondern mit der Intensität ihres Schattenwurfs. Dies spielt daher nur eine Rolle, wenn Schatten werfen aktiv ist. Sollten Sie in Ihrer Szene weitere, eigene Lichtquellen mit aktiven Schattenwürfen verwenden wollen, so können auch diese Lichter Schattenwürfe der Wolken erzeugen. Dazu müssen die Lichtquellen jedoch oberhalb einer Höhe von 10000 Metern platziert werden, denn dort werden die Wolkentexturen während der Bildberechnung platziert. Die Höhe-Angabe in den Wolkeneinstellungen entspricht also keiner realen Entfernung. In der Regel werden Sie jedoch zusätzliche Schatten vermeiden wollen, da die Sonne ja bereits Wolkenschatten erzeugt.

Die folgenden Einstellungen skalieren das Noise-Muster und heften bei der Positionierung und der Animation der Wolken. Die Einstellungen Skalieren N-S und Skalieren W-O können zu einer Skalierung des Wolkenmusters in Nord/Süd- bzw. West/Ost-Richtung genutzt werden. Diese Richtungen werden durch die Windrose des Sky-Objekts vorgegeben (siehe untere Abbildung).

CINEMA-4D Sky Editor

Auf diese gleiche Weise funktionieren die Werte bei Pos N-S und Pos W-O, nur dass hierüber das Muster in die entsprechenden Richtungen verschoben werden kann. Durch Animation dieser Werte können über den Himmel ziehende Wolken dargestellt werden. Aber auch die Form der Wolken selbst kann animiert werden. Hierzu verwenden Sie den Wert für die Animations-Geschwindigkeit. Höhere Einstellungen führen dann zu schnelleren Fluktuationen der Wolkenmuster. Diese zufällige Wolkenveränderung kann durch andere Offset-Einstellungen variiert werden, falls Ihnen das Ergebnis nicht gefällt.

Volumetrische Wolken

Das Sky-Objekt unterstützt auch volumetrische Gebilde, ähnlich den PyroCluster-Wolken, sofern die Option Volumetrische Wolken in den Basis-Einstellungen aktiv ist. Diese Art Wolke kann dann z. B. sogar mit einer Kamera umflogen oder gar durchflogen werden. Zum Erstellen der volumetrischen Wolken finden Sie das Wolkenwerkzeug unter Erzeugen > Physikalischer Himmel. Selektieren Sie das Sky-Objekt und malen Sie danach mit dem Wolkenwerkzeug einfach die gewünschte Wolkenform an den Himmel in der Zentralperspektive (siehe Abbildung 5.66).

CINEMA-4D - Volumetrische Wolken lassen sich direkt in den Himmel malen

Abbildung 5.66: Volumetrische Wolken lassen sich direkt in den Himmel malen

Nach dem Lösen der linken Maustaste erscheint ein neues Wolke-Objekt unter dem Sky-Objekt. Dieses enthält die Informationen über die gezeichnete Wolke. Wenn Sie dieses Wolke-Objekt selektieren, können Sie mit gehaltener Shift-Taste in der Zentralperspektive durch Verschieben des Mauszeigers über die nun sichtbaren Begrenzungen der Wolke, eine transparente Ebene verschieben. Diese kann horizontal oder vertikal durch den Vorschauquader der Wolke verlaufen. Dies hängt davon ab, auf welcher Kante des Wolkenquaders Sie den Mauszeiger entlangführen. Sie sehen dies exemplarisch unten rechts in Abbildung 5.66.

Diese transparente Ebene legt praktisch eine Mal-Ebene für Sie fest. Wenn Sie einen Linksklick ausführen und dann die Shift-Taste lösen, wird die Ebene fixiert. Wenn Sie jetzt wieder zum Wolkenwerkzeug wechseln, werden die neuen Wolkenformen ausschließlich auf dieser Ebene erstellt. Das Wolkenwerkzeug bietet Ihnen zudem noch zahlreiche weitere Funktionen und Parameter an (siehe Abbildung 5.67).

CINEMA-4D - Die Einstellungen des Wolkenwerkzeugs

Abbildung 5.67: Die Einstellungen des Wolkenwerkzeugs

Da das Werkzeug an einen Pinsel erinnert, legen Sie mit Radius die Größe Malspitze fest. Die Dichte definiert die Menge an Wolken, die beim Malen erstellt werden. Maximale Größe legt eine Obergrenze für die Abmessungen der Wolke fest und Schwellwert definiert prozentual die Tiefe innerhalb der Wolke, in der gemalt wird. Bei 100% malen Sie praktisch im Zentrum der Wolke, bei 0% an den Rändern. Auf diese Weise müssen Sie nicht immer auf die transparente Bezugsebene zurückgreifen.

Zusätzliche Schaltflächen erlauben das Löschen der Wolke, das automatische Füllen einer definierten Bezugsebene mit Wolken über Ebene füllen und die Erstellung einer kugelförmigen Wolke, die sich jedoch an den Abmessungen des Wolkenquaders orientiert. Mit Kugel füllen können dann auch linsenförmige Wolken erstellt werden, wenn der Wolkenquader eher flach ist. Das Volumen der jeweils automatisch erstellten Wolken orientiert sich am Dichte-Wert.

Das Wolkenwerkzeug hat aber noch mehr zu bieten. In der Glätten-Rubrik finden Sie drei Schaltflächen, mit denen Sie besonders die Ränder der gezeichneten Wolken natürlich auslaufen lassen können (siehe nachfolgende Abbildung 6.68). Diese Funktionen lassen sich also nicht interaktiv mit der Maus durch Malen aktivieren, sondern nur durch Klick auf die Schaltflächen.

Wenn Sie die Ränder der Wolke glätten möchten, geben Sie zuerst mit Distanz die Entfernung vom Wolkenrand ein, über die sich der Dichteverlauf erstrecken soll. Mit dem Variation-Wert können zufällige Variationen der Distanz bei der Glättung berechnet werden. Den Verlauf der Glättung, bzw. deren Intensität können Sie über eine Form-Kurve selbst definieren. Ohne diese Kurve wird ansonsten nur ein linearer Glättungsverlauf genutzt. Der Klick auf Ränder glätten berechnet dann die Weichzeichnung der Wolkenränder. Diese Funktion kann natürlich auch mehrfach hintereinander angewendet werden, bis der gewünschte Effekt eintritt.

Soll hingegen die gesamte Wolke weichgezeichnet werden, nutzen Sie die nächste Rubrik und die Alle glätten-Schaltfläche. Der Stärke-Wert definiert die Intensität der Glättung und Variation ist wieder für eine gewisse Zufälligkeit bei der Berechnung verantwortlich.

Über die unterste Gruppe können Sie die Dichteverteilung innerhalb der Wolke vollständig neu gestalten. In der Regel wird die Mitte der Wolke auch der dichteste Teil sein, dies ist jedoch nicht immer optisch ansprechend oder realistisch. An dieser Stelle ist dann die Erzeugung einer Dichtekurve Pflicht. Sie erstellen diese durch einfaches Klicken im Dichte neu-Funktionsgraphen. Die X-Achse dieses Graphen steht für die alte Dichte der Wolke. Der linke Rand entspricht der Dichte von 0%, der rechte steht für 100% Dichte.

CINEMA-4D - Die Glätten- und Anzeige-Einstellungen des Wolkenwerkzeugs

Abbildung 5.68: Die Glätten- und Anzeige-Einstellungen des Wolkenwerkzeugs

Entsprechend ist die Höhe der Kurve für die neue Dichte der Wolke zuständig. Der Boden des Graphen entspricht der neuen Dichte von 0%. Folglich entspricht der obere Rand dem neuen Dichte-Wert 100%. Ein Klick auf Dichte neu weist der Wolke die neue Dichteverteilung zu.

Die Anzeige-Rubrik des Werkzeugs ist der Vorschauqualität der Wolke gewidmet. Über den Qualität-Regler geben Sie die Anzahl der Wolkenpunkte vor, die für die Darstellung im Editor benutzt werden. Ein Klick auf Render-Vorschau stellt die aktuell selektierten Wolke-Objekte in der gleichen Qualität dar, die auch für die Bildberechnung der Szenen verwendet wird. Dies kann durchaus länger dauern. Eine Alternative hierzu ist die Nutzung von Erweitertes OpenGL in den Darstellungsoptionen der Editoransichten. Auch dadurch wird die Darstellungsqualität zumindest soweit verbessert, dass eine Begutachtung der Wolkenform möglich wird.

CINEMA-4D Wolken

Eine etwas versteckte Funktion wird durch das Unterordnen eines Polygon-Objekts, eines Spline-Objekts oder gar eines Partikel-Emitters unter einem Wolke-Objekt ausgelöst. Eine bereits bestehende Wolke wird hierdurch gelöscht und stattdessen eine neue Wolke in Form des untergeordneten Objekts erstellt (siehe seitliche Abbildung). Anschließend kann sogar das formgebende Objekt wieder gelöscht werden. Die Wolke bleibt bestehen.

.6.1 Wolken gruppieren

Da in der Regel nicht nur eine Wolke am Himmel steht sondern mehrere, werden volumetrische Wolken unter einer Wolkengruppe einsortiert. Sie finden die Wolkengruppe ebenfalls unter Erzeugen > Physikalischer Himmel. Voraussetzung für das Gelingen der Gruppierung ist, dass die Wolkengruppe im Objekt-Manager unter dem Sky-Objekt einsortiert wird. Unterhalb der Wolkengruppe wiederum sind dann die einzelnen Wolke-Objekte einzuordnen.

CINEMA-4D - Die Wolkengruppe fasst mehrere Wolken zusammen

Abbildung 5.69: Die Wolkengruppe fasst mehrere Wolken zusammen

Die Wolkengruppe dient nicht nur dem Gruppieren, sondern z. B. auch dem Animieren der Wolken. Auf diese Weise können mehrere Wolken zusammen verschoben oder gedreht werden. Im Objekt-Modus ist sogar die Skalierung von Wolken und Wolkengruppen möglich. Zudem bietet die Wolkengruppe mehrere Einstellungen für die Platzierung und das Aussehen der Wolken an. Min. Höhe und Max. Höhe definieren einen Höhenbereich für die untergeordneten Wolken. Min. Abnahme und Max. Abnahme funktionieren ähnlich wie die Distanzwerte bei einer Nebelberechnung. Je kleiner die Werte sind, desto dichter wirken die Wolken. Große Werte lassen die Wolken luftiger und transparenter aussehen.

Min. Abnahme Leuchten und Max. Abnahme Leuchten definieren die Aufnahme von Sonnenlicht in den untergeordneten Wolken. Je kleiner die Werte sind, desto mehr Sonnenlicht wird verschluckt. Die Wolke wird dadurch also dunkler. Große Werte führen also zu helleren Wolken. Sie ahnen es sicherlich bereits, denn Min. Abnahme Transparenz und Max. Abnahme Transparenz geben die Grenzwerte für die Sichtbarkeit der Wolken-Schatten an. Je kleiner die Transparenz desto deckender werden die Schattenwürfe der Wolken.

Schließlich stehen Ihnen noch zwei Farbwerte zur Verfügung, über die Sie die Färbung der Wolken vorgeben können. Im Normalfall dürften Weiß- und Grautöne passend sein, sofern Sie keine Rauch- oder Rußwolken darstellen möchten. Falls Sie sich wundern, warum immer minimale und maximale Werte eingetragen werden müssen, so löst sich dieses Rätsel bei der folgenden Besprechung des Wolke-Objekts und dessen Mischen-Werts.

Geht es Ihnen um das feste Verbinden einzelner Wolke-Objekte zu einem neuen Wolke-Objekt, selektieren Sie die entsprechenden Wolke-Objekte im Objekt-Manager und rufen dann in CINEMA 4D Wolken verbinden unter Erzeugen > Physikalischer Himmel auf. Die alten Wolke-Objekte bleiben zusätzlich bestehen, werden aber deaktiviert.

.6.2 Die Wolken-Einstellungen

Sie wissen bereits, dass ein Wolke-Objekt automatisch durch Zeichnen mit dem Wolkenwerkzeug entsteht. Sie können es aber auch direkt aus dem Menü Erzeugen > Physikalischer Himmel abrufen und dann erst durch das Zeichnen oder mit der Unterordnung eines Polygon-, Spline- oder Emitter-Objekts füllen. Die Wolke kann über Anfasser an allen drei Achsen skaliert werden. Enthält das Wolke-Objekt bereits eine Wolkenstruktur, wird diese dabei automatisch mitskaliert. Bei Unterordnung der Wolke unter einer Wolkengruppe übernimmt die Wolke deren Einstellungen. Soll die Wolke eigene Einstellungen verwenden, selbst wenn diese einer Wolkengruppe untergeordnet wurde, so aktivieren Sie Wolkengruppe außer Kraft setzen (siehe Abbildung 5.70).

Hierdurch werden die Einstellungen für die Höhe, die Abnahme, Abnahme Leuchten, Abnahme Transparenz und die Wolkenfarbe aktiv (siehe Abbildung 5.70).

CINEMA-4D - Die Einstellungen eines Wolke-Objekts

Abbildung 5.70: Die Einstellungen eines Wolke-Objekts

Sie kennen diese Einstellungen bereits von der Besprechung der Wolkengruppe. Ist hingegen die genannte Option aktiv, werden die Einstellungen der Wolkengruppe übernommen. Da dort immer Grenzwerte definiert wurden, können Sie über den Mischen-Wert der Wolke alle Wolke-Objekte in einer Gruppe individuell einstellen, z. B. was deren Höhe oder Abnahme angeht. Ein Mischen-Wert von 100% verwendet dann die maximalen Einstellungen der Wolkengruppe. Bei 0% werden folglich die Minima-Werte benutzt.

Durch Hohe Beleuchtungsqualität wird auch das Beleuchten von Wolken mit Lichtquellen möglich, die sich z. B. direkt im Zentrum der Wolke befinden. Dies kann für die Darstellung einer Gewitterwolke nützlich sein, die von einem Blitz erhellt wird. Die Rechenzeit steigt in diesem speziellen Modus jedoch weiter an. Ohne diese Option ist die Beleuchtungsberechnung eher auf Sonnenlicht als einzige Lichtquelle optimiert.

Wurde die Form Ihrer Wolke nicht durch Malen mit dem Wolkenwerkzeug sondern durch Unterordnung eines Polygon-, Spline- oder Emitter-Objekts erstellt, können Sie den Abnahme-Funktionsgraphen und den Distanz-Wert benutzen. Die Abnahme stellt dann den Dichteverlauf im Randbereich der Wolke dar. Der Distanz-Wert definiert den Abstand vom Rand der Wolke aus gemessen, auf den die Abnahmekurve angewendet wird. Bei der Benutzung eines untergeordneten Objekts für die Formgebung der Wolke sollte zudem auch Form behalten aktiviert werden. Dies beschleunigt dann die Darstellung der Wolke im Editor. Nur wenn das formgebende Objekt zusätzlich auch noch animiert wird, sollte auf die Option verzichtet werden.

Der Wolkentyp legt grundsätzlich fest, wie die vorhandenen Wolkenpunkte, egal ob durch Malen oder durch Unterordnung eines Objekts entstanden, ausgewertet werden (siehe Abbildung 5.70). Zur Wahl stehen die folgenden Typen:

  • Standard: Die Wolke wird unter Verwendung der bekannten Parameter berechnet. Die Wolkenform entspricht grob den gemalten Umrissen.
  • Ac perlucidus: Es kommt zur Berechnung einer zerklüfteten Wolke, die an vielen Stellen den Himmel durchblitzen lässt. Der Wert für Bedeckung stellt die Anzahl und Größe der Lücken innerhalb der Wolke ein. Größere Werte führen zu dichteren und größeren Wolken. Der Kontrast-Wert beeinflusst die Ränder dieser Wolken. Ein kleiner Kontrast erzeugt weich auslaufende Wolkenränder, ein großer Kontrast stellt die Wolken dagegen hart abgegrenzt dar.
  • Ac lenticularis: Diese Wolken wirken gleichförmig und sehen in abgeflachter Form am natürlichsten aus. Sehr ähnlich dem Standard-Wolkentyp.
    Cb capillatus incus: Typische Gewitterwolken, die sich ambossförmig auftürmen. Das Verhältnis definiert dabei den Unterschied in den Breiten am unteren und am oberen Ende der Wolke. Die Rillentiefe fügt der Wolkenstruktur zusätzliche Unregelmäßigkeiten hinzu. Die Formstärke beschreibt die Länge des Übergangs zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Wolke.

Dieser letzte Typ eignet sich nicht so gut für die Verwendung mit Splines, Partikeln oder Objekten zur Formgebung, wie Sie ganz unten in der seitlichen Abbildung erkennen können. Dort sehen Sie von oben nach unten die Typen Ac lenticularis, Ac perlucidus und Cb capillatus incus. Als Wolkenform diente ein einfacher Kreis-Spline, der unter der Wolke eingruppiert wurde.

CINEMA-4D Wolken_2

Die drei Größe-Werte schließlich sind für die Skalierung des Noise-Musters zuständig, das für die Unregelmäßigkeiten und die äußere Form der Wolken benutzt wird. Auf diese Weise lassen sich auch streifenförmige Wolken erzeugen, wenn z. B. die X-Größe sehr viel höher als die Y- und Z-Größen eingestellt wird. Die drei Werte für die Gitterpunkte geben Ihnen ansonsten fortlaufen Informationen über die tatsächliche Größe der Wolke in den drei Raumrichtungen.

Die Nebel-Einstellungen

Wie Sie bereits wissen, bietet auch das Sky-Objekt die Berechnung von Nebel an. Dabei können Sie über Start Höhe und Ende Höhe exakt die Lage des Nebels über dem Boden festlegen. Die Maximale Distanz funktioniert etwas anders als z. B. beim Umgebung-Objekt, denn hier geht es um die räumliche Ausdehnung des Nebels. Die Distanz wird von der aktuellen Kameraposition aus berechnet. Der Nebel füllt somit nur den Raum zwischen der Kamera und dieser Distanz aus. Die eigentliche Dichte des Nebels wird über den gleichnamigen Parameter vorgegeben. Größere Werte machen den Nebel massiver, kleinere dagegen transparenter. Der Verlauf der Dichte kann zusätzlich über den Graphen Dichteverteilung individuell gestaltet werden. Der linke Rand entspricht dort der Kameraposition. Rechts ist die maximale Distanz zu finden. Die Höhe der Kurve definiert einen Multiplikator für den Dichte-Wert. Erreicht die Kurve also den oberen Rand des Graphen, wird in dieser Entfernung auch die eingestellte Dichte erreicht. Zudem kann natürlich auch eine eigene Farbe für den Nebel vergeben werden.

Nachfolgend begegnen uns wieder die bekannten Noise-Typen, die in Verbindung mit der Noisestärke für die Auflockerung des ansonsten homogenen Nebels sorgen (siehe auch Abbildung 5.71).

CINEMA-4D - Die Nebel-Parameter und rechts daneben ein Beispiel mit stark gefärbten und durch Noise turbulent gestalteten Nebel

Abbildung 5.71: Die Nebel-Parameter und rechts daneben ein Beispiel mit stark gefärbten und durch Noise turbulent gestalteten Nebel

Das Noise-Muster kann über die drei Skalierung-Werte in allen drei Raumrichtungen vergrößert und verkleinert werden. Die Noise-Struktur kann zudem über die drei Bewegung-Werte verschoben werden. Eine Animation dieser Werte simuliert daher das Ziehen von Nebelschwaden im Wind. Dabei verändert sich jedoch das Noise-Muster nicht. Dies ist nur mit der Animationsgeschwindigkeit möglich, die eine Veränderung des Musters bewirkt. Bewegung und Animationsgeschwindigkeit sind also auch unabhängig voneinander nutzbar.

Die noch fehlenden drei Parameter haben ausschließlich etwas mit der Berechnungsqualität des Nebels zu tun. Die Samplegröße ist ein Maß für die Dichte der Berechnungsstrahlen, die für die Darstellung des Nebels verwendet werden. Kleine Werte führen daher zu exakteren Ergebnissen bei gleichzeitig längeren Renderzeiten. Die Schattenintensität ermöglicht es mit ansteigenden Werten, dass Objekte Schatten in den Nebel werfen können. Auch dies wird mit stark ansteigenden Berechnungszeiten erkauft. Die Beleuchtungsintensität schließlich färbt den Nebel zusätzlich durch das einfallende Sonnenlicht.

Die Regenbogen-Einstellungen

Immer wenn Licht durch ein transparentes Medium fällt wird es gebrochen. Dabei werden die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts unterschiedlich stark abgelenkt. Das Farbspektrum des Lichts wird sichtbar. Auf den Himmel bezogen lässt sich dieses Phänomen bei Regenbögen beobachten. Sofern die Voraussetzungen für deren Erscheinen gegeben sind, entsteht der Regenbogen gegenüber der Sonnenposition. Je tiefer die Sonne am Himmel steht, desto höher am Himmel steht der Regenbogen. Dabei besteht der Regenbogen streng genommen aus bis zu zwei verschiedenen Bögen. Auch dieser zweite Bogen kann mit dem Sky-Objekt automatisch erstellt werden.

Die Maximale Stärke ist ein Multiplikator für die Sichtbarkeit des Effekts. Ein größerer Wert reduziert somit die Transparenz des Regenbogens und lässt diesen durch die stark hervortretenden Farben schnell comichaft und kitschig wirken (siehe Abbildung 5.72).

CINEMA-4D - Die Regenbogen-Einstellungen des physikalischen Himmels

Abbildung 5.72: Die Regenbogen-Einstellungen des physikalischen Himmels

Wie Sie wissen, entstehen Regenbögen durch die Brechung des Sonnenlichts an kleinen Tröpfchen in der Luft. Die Menge an Feuchtigkeit in der Luft haben wir bereits beschrieben, nämlich über den Parameter Eintrübung in den Himmel-Einstellungen des Sky-Objekts. Soll dieser Wert auch für die Erzeugung des Regenbogens ausgewertet werden, aktivieren Sie Eintrübungsabhängig. Über die beiden Einstellungen Min. Eintrübung Schwellwert und Max. Eintrübung Schwellwert geben Sie dann einen Prozentbereich der Eintrübung vor, bei dem der Regenbogen sichtbar ist. Auf diese Weise können Sie über die Animation der Eintrübung auch die Sichtbarkeit des Regenbogens beeinflussen.
Die folgenden Winkelwerte definieren die Breite der beiden Rebenbögen. Die Differenz zwischen innerer Winkel und äußerer Winkel lässt Sie diese Eigenschaft getrennt für den ersten und den zweiten Regenbogen einstellen. Über diese Winkel eine bestimmte Position und Breite einzustellen wird ansonsten sicher nicht auf Anhieb gelingen. Einige Testberechnungen werden wohl notwendig sein.

Schließlich stehen Ihnen mit Abschneiden Start und Abschneiden Ende zwei Parameter zur Verfügung, um die räumliche Entfernung des Regenbogens vom Betrachter zu definieren. Die Entfernungen werden jeweils von der aktuellen Kameraposition aus gemessen. Objekte, die in einer Entfernung bis Abschneiden Start positioniert wurden, werden vor dem Regenbogen abgebildet. Objekte, die weiter als bei Abschneiden Ende entfernt liegen, sind hinter dem Regenbogen. Objekte, die zwischen diesen Abständen platziert werden, werden teilweise mit dem Regenbogen überlagert.

Die Sonnenstrahlen

Liegt die Sonne teilweise hinter dichten Wolken verborgen, können in der Natur sichtbare Lichtstrahlen durch Löcher in der Wolke dringen oder an deren Rändern entstehen. Die Sonnenstrahlen-Rubrik hilft Ihnen dabei, diesen Effekt zu simulieren. Voraussetzung hierfür ist, dass die Sonne von Wolken zumindest teilweise verdeckt wird. Auch hier können Sie dann wieder über die Eintrübungsabhängig-Option die Intensität der sichtbaren Lichtstrahlen von der Luftfeuchtigkeit abhängig machen. Die Eintrübung wurde in den Himmel-Einstellungen des Sky-Objekts vorgenommen. Ansonsten ist die Intensität für die Stärke des Effekts zuständig.

CINEMA-4D - Links ohne, rechts mit Sonnenstrahlen

Abbildung 5.73: Links ohne, rechts mit Sonnenstrahlen

Um etwas Rechenzeit zu sparen und nur die intensiveren Lichtstrahlen dargestellt zu bekommen, nutzen Sie den Min. Helligkeit-Parameter. Nur Lichtstrahlen, die eine größere Helligkeit als hier angegeben besitzen, werden überhaupt berechnet. Da sich die Lichtstrahlen dreidimensional im Raum ausbreiten, können Sie über Startabstand und Endabstand einen Tiefenbereich abstecken, in dem die Strahlen berechnet werden sollen. Im Raum zwischen der Kamera und dem Startabstand werden dann also keine Strahlen berechnet. Das gleiche gilt für Bereiche, die weiter als bei Endabstand angegeben von der Kamera entfernt liegen.

Schließlich findet sich auch hier wieder ein Wert für den Sampleabstand. Kleinere Werte führen zu mehr Berechnungsschritten, höherer Qualität der Strahldarstellung und längeren Berechnungszeiten. Abbildung 5.73 zeigt auf der rechten Seite, welche Wirkung allgemein von Sonnenstrahlen zu erwarten ist.

Die Sky-Objekte

Das Sky-Objekt bietet Ihnen bereits vielfältige Effekte und Objekte an. So werden z. B. automatisch Sonne und Mond, aber auch viele der von der Erde aus sichtbaren Sterne dargestellt. Sie haben über die Rubrik Sky-Objekte zusätzlich noch die Möglichkeit, eigene Bitmaps zu laden und als eigene Himmelskörper zu platzieren.

Klicken Sie auf die Objekt platzieren…-Schaltfläche, die ganz unten auf der Dialogseite zu finden ist. Es öffnet sich ein Datei öffnen-Dialog, über den Sie beliebige Bilder laden können. Besitzen diese Bilder Alpha-Kanäle, werden diese automatisch ausgewertet und stellen das Bildmotiv frei. Versehentlich geladene Bilder können nach einem Rechtsklick auf deren Icon in der Sky-Objekte-Liste und durch Auswahl von Entfernen auch wieder gelöscht werden.

Was die Größe und Position des geladenen Bilds am Himmel angeht, so können Sie diese selbst mit der Maus in der Zentralperspektive der Editoransichten einzeichnen. Halten Sie dazu die linke Maustaste an der gewünschten Stelle am Himmel gedrückt und ziehen Sie dann den Mauszeiger seitlich weg. Es entsteht ein Kreis, der die Größe des Bildmotivs anzeigt. Nach dem Lösen der Maustaste wird das Bild an die Stelle des Kreises gesetzt und passend skaliert. Beachten Sie hierbei, dass immer eine Scheibe mit dem Bildmotiv dargestellt wird, auch wenn das Bild keinen Alpha-Kanal enthält. Die Randbereiche werden dadurch also beschnitten.

Aber auch jetzt ist noch eine Beeinflussung von Position und Größe möglich. Wenn Sie das Sky-Objekt selektieren und dort in die Sky-Objekte-Liste wechseln, finden Sie neben dem Icon der geladenen Bilder verschiedene Werte, die durch Anklicken editiert werden können. Der Azimuth gibt den Winkel zwischen der nach Süden weisenden Achse des Sky-Objekts und dem Bild an. Abgemessen wird hierbei im Uhrzeigersinn. Bei einer Winkeleingabe von 90° steht das Bild daher exakt im Westen, bei 180° im Norden und so fort.

Der Höhe-Wert gibt den Winkel zwischen dem Horizont und dem Bild wieder. Bei einer Eingabe von 0° liegt das Bild somit exakt auf dem Horizont. Beachten Sie, dass eine Platzierung im Zenit durch Eingabe von 90° nicht möglich ist, ohne eine fehlerhafte Darstellung des Bilds zu riskieren. Verwenden Sie stattdessen Einstellungen knapp unterhalb von 90° wie z. B. 89°.

Der Winkel-Wert ist ein Maß für die Größe des Bilds. Zudem kann das geladene Motiv auch noch von der Sonne beleuchtet werden. Dabei wird das Motiv so berechnet, als würde es sich um ein kugelförmiges Objekt handeln. Möchten Sie diesen Effekt nicht, deaktivieren Sie das Häkchen in der Beleuchtung-Spalte der Sky-Objekte. Schließlich können Sie auch noch die Sichtbarkeit des Bilds über den Intensität-Parameter vorgeben. Bei einem Wert von 100% wird das Bild vollständig transparent und somit unsichtbar.

Die Details des Sky-Objekts

Unabhängig von den übrigen Optionen und Parametern finden Sie in der Details-Rubrik allgemeine Einstellungen zum Sky-Objekt. Über Mond anzeigen, Sterne anzeigen und Planeten anzeigen können Sie diese drei Elemente individuell auch von der Darstellung des Himmels ausnehmen. Durch Entfalten der Dreiecksflächen hinter den Mond- und der Sterne anzeigen-Optionen werden zusätzliche Einstellungen sichtbar (siehe Abbildung 5.74).

CINEMA-4D - Die Details-Einstellungen des physikalischen Himmels

Abbildung 5.74: Die Details-Einstellungen des physikalischen Himmels

Die Größe des Mondobjekts wird über die Skalierung vorgegeben, Die Parameter Hellintensität und Dunkelintensität regeln die Helligkeit des Mondes in Abhängigkeit zur Sonnenbeleuchtung. Sie können aber auch ein eigenes Objekt als Mond zuweisen indem Sie es aus dem Objekt-Manager in das Feld Eigenes Mondobjekt hineinziehen. Die Entfernung des eigenen Monds kann über Entfernung skalieren variiert werden.

Auch die Darstellung der Sterne können Sie über zahlreiche Parameter variieren. Die Min. Magnitude wirkt wie ein Filter auf die Sterne. Bei kleinen Einstellungen bleiben nur noch die hellsten Sterne sichtbar, bei großen Werten werden alle Sterne sichtbar. Zusätzlich zur Helligkeit kann auch die Größe der einzelnen Sterne variiert werden. Ist Sterne mit Magnitude skalieren aktiv, werden helle Sterne gleichzeitig etwas größer angezeigt. Ohne diese Option bleiben alle Sterne gleich groß. Die Helligkeit der Sterne wird zusätzlich von Sterne erhellen beeinflusst. Sternenradius kann zudem zur Skalierung der Sterne benutzt werden.

Mit der Option Sternenbilder anzeigen können Sie die typischen Sternzeichen am nächtlichen Himmel durch zusätzliche Verbindungslinien zwischen den Sternen einzeichnen lassen. Die Farbe dieser Verbindungslinien kann individuell bestimmt werden. Sollen zudem noch die Längen- und Breitengrade der Himmelskugel dargestellt werden, erhöhen Sie die Gitterweite über 0°. Auch diese Liniendarstellung kann über Gitterfarbe wieder individuell gefärbt werden.

Sie haben bereits erfahren, dass nicht nur die Sonne Licht abgibt, sondern auch der Himmel selbst. Dieses Himmelskuppellicht kann hier generell an- und ausgeschaltet werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Szene mit globaler Illumination berechnet werden soll. Das oft bläuliche Himmelslicht kann dann störend sein. Zudem tragen dann nicht nur Lichtquellen, sondern auch leuchtende Materialien zur Beleuchtung bei. Durch die Generiert GI-Option kann die Beeinflussung der Szenenbeleuchtung bei globaler Illumination ein- und ausgeschaltet werden. Die Färbung des Himmels fließt dann ggf. ebenfalls nicht länger in die Szenenbeleuchtung mit ein.

Falls die Beleuchtung der Szene durch die Himmelsfarben in der globalen Illumination gewünscht wir, legen Sie mit Stärke und Sättigung deren Einfluss fest. Sie kennen diese Parameter bereits von der Besprechung der Shader-Materialien her. Nutzen Sie ebenfalls die Wolken am Sky-Objekt, so kann auch deren Einfluss auf die GI-Berechnung definiert werden. Hohe Werte für Wolkeneinfluss verstärken die Beleuchtung der Szene durch die Wolken.

Wie Sie wissen, wird bereits im Editor eine gute Vorschau des Himmels angezeigt, ohne dass unbedingt Testberechnungen nötig wären. Die Qualität dieser Vorschau kann aber noch gesteigert werden, wenn Sie das Menü Textur: Vorschaugroße benutzen, um dort eine höhere als die voreingestellte Auflösung zu wählen. Hierdurch steigt zwar auch der Speicherbedarf an, aber die Darstellungsqualität lässt sich im Gegenzug dramatisch steigern.

Da alle Berechnungen der Lichtparameter und der verschiedenen Darstellungsoptionen im Sky-Objekt immer zu einem bestimmten Zeitpunkt der Szenenaktualisierung stattfinden, kann dies zu Problemen führen, wenn Sie z. B. eigene Schaltungen verwenden möchten, um auf Parameter des Sky-Objekts Einfluss auszuüben. Dieser Zeitpunkt der Berechnung eines Objekts nennt sich Priorität. Sie haben über dieses Menü daher die Wahl zwischen verschiedenen Rubriken, die alle zeitlich gestaffelt berechnet werden. Initial ist immer die zuerst berechnete Gruppe an Objekten bei einer Neuberechnung der Szene oder der Editoransichten. Das Schlusslicht bilden die Generatoren. Diese werden also als letzte Objektgruppe aktualisiert. Innerhalb dieser Gruppen können über den angehängten Zahlenwert weitere Abstufungen gesetzt werden. Ein Objekt mit der Priorität Expression und dem Zahlenwert -499 wird daher vor dem Objekt mit der gleichen Priorität, aber dem Zahlenwert +499 ausgeführt. Höhere Zahlen bedeuten also eine spätere Ausführung.

Dies kann spätestens bei der Verwendung von XPresso- oder ThinkingParticles-Schaltungen wichtig werden, wenn eine Schaltung z. B. auf die Werte eines animierten Objekts reagieren soll. Die Schaltung darf dann zeitlich immer erst nach der Animation des Objekts berechnet werden, damit dort immer die aktuellen Werte zur Verfügung stehen.

Die Option Positions-HUD anzeigen aktiviert eine Windrose-Darstellung direkt in den Editoransichten. Dabei ist die Nordrichtung standardmäßig entlang der Welt-Z-Achse ausgerichtet. Dieses System kann jedoch mit dem Rotieren-Werkzeug auch manuell gedreht werden, wenn z. B. die Gebäude Ihrer Szene zu einer anderen Achse ausgerichtet wurden. Der Sonnenstand passt sich entsprechend der manuellen Drehung der Windrose an. Ebenso entspricht die Höhe der Windrose der Horizonthöhe Ihrer Szene. Auch die Position kann daher mit dem Verschieben-Werkzeug individuell angepasst werden, obwohl diese Anpassung kaum nötig sein sollte. Die Größe durchschnittlicher Szenen dürfte in Relation zur Himmel-Umgebung verschwindend gering sein.

Schließlich wissen Sie bereits, dass das Sky-Objekt viele Effekte direkt im Editor anzeigen kann. Dazu gehören natürlich der Farbverlauf des Himmels, aber auch die Beleuchtung durch die Sonne und die Darstellung der Wolken, sofern diese Optionen aktiviert sind. Ist die Option Editor aktualisieren angeschaltet, werden die Editordarstellungen laufend aktualisiert sobald ein Parameter des physikalischen Himmels verändert wird.

Testberechnungen auslösen

Gerade bei der Erstellung von Materialien, aber auch später bei der Platzierung und Ausrichtung von Lichtquellen werden Testberechnungen immer wichtiger. Damit sind in der Regel Renderings gemeint, die entweder direkt in den Editoransichten ausgeführt werden, oder solche, die geringere Qualitätsstufen nutzen als es beim finalen Rendering der Fall sein wird. Dieses Thema hat also nicht direkt etwas mit dem Materialsystem zu tun, es macht an dieser Stelle jedoch Sinn, die wichtigsten Techniken für die Testberechnung Ihrer Szene zu besprechen, damit Sie selbst bereits jetzt das Aussehen Ihrer Szene begutachten können. Viele Effekte, wie z. B. Transparenzen und Spiegelungen sind zudem ausschließlich durch Raytracing-Berechnungen darstellbar und können daher nicht in vergleichbarer Qualität in den Editoransichten angezeigt werden.

Die Qualität der Testberechnungen und auch des finalen Renderings wird über die Rendervoreinstellungen vorgegeben. Wir werden uns diesen Dialog nun kurz ansehen und uns dabei auf die zu diesem Zeitpunkt wichtigen Optionen beschränken. Die übrigen Einstellmöglichkeiten werden dann später bei der Besprechung der verschiedenen Berechnungsverfahren für Szenen abgehandelt. Sie finden die Rendervoreinstellungen sowohl als Icon in der oberen Leiste, als auch im Rendern-Menü unter dem Eintrag Rendervoreinstellungen bearbeiten.

Die Rendervoreinstellungen

Dieser Dialog enthält alle Parameter, die für die Qualität und Art der Renderings wichtig sind. Viele dieser Einstellungen sind zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht relevant für Sie. Wir werden uns daher vorerst auf die für Testberechnungen wichtigen Rubriken und Werte beschränken.

Die Wahl des Renderers

Das Renderer-Menü oben links legt die Art der Bildberechnung fest. Standard ist hier die normale Qualitätsstufe von CINEMA 4D, bei der mit Raytracing gearbeitet wird. Dieser Modus kann individuell über die Effekte…-Taste zusätzlich z. B. mit globaler Illumination oder Caustics ergänzt werden. Der Modus Physikalisch ist ganz neu in CINEMA 4D 13 und simuliert reale Kamerasysteme und Beleuchtungsalgorithmen. Dies beinhaltet also bereits globale Illumination, Bewegungsunschärfe oder z. B. Schärfentiefe. Software und Hardware sind in Ihrer Darstellungsqualität vergleichbar mit dem, was Sie aus den Editoransichten kennen. Im Software-Modus wird die Darstellung komplett über die CPU berechnet. Bei Hardware dagegen läuft die Berechnung über Ihre Grafikkarte und kann dadurch teilweise schneller und bei einigen Effekten, wie z. B. Nebel, qualitativ höherwertig ausfallen. Haben Sie in den Programm-Voreinstellungen unter Renderer > CineMan einen externen RIB-fähigen Renderer angegeben, so können Sie diesen beim Umschalten auf die Option CineMan aktivieren. Andere installierte Renderer, wie z. B. Vray oder mental ray tauchen ansonsten als zusätzliche Optionen ebenfalls im Renderer-Menü auf und können hier aktiviert werden. Sind keine externen Renderer installiert, werden Sie hier also Standard oder Physikalisch aktiviert lassen und eventuell für die schnelle Vorschau einer Animation Software oder Hardware benutzen, da es dort nicht so sehr auf die Bildqualität ankommt, wenn z. B. nur Bewegungsabläufe einer Animation überprüft werden müssen.

Die Ausgabe-Parameter

Hier geht es um die Auflösung des Bilds oder der Animation die berechnet werden soll (siehe Abbildung 5.75).

CINEMA-4D - Die Rendervoreinstellungen definieren die Art und Qualität der Bildberechnung.

Abbildung 5.75: Die Rendervoreinstellungen definieren die Art und Qualität der Bildberechnung.

Der untere Teil der Dialogseite legt dabei für Animationen die Anzahl der zu berechnenden Bilder und die Bilderrate fest. Beginnen wir jedoch oben auf der Seite.
Sie finden dort eine kleine Schaltfläche mit einem Pfeil, unter der Sie zahlreiche Voreinstellungen für gängige Bild- und Videoformate abrufen können (siehe untere Abbildung). Alternativ hierzu können Sie aber auch manuelle Eingaben in die Felder Breite und Höhe vornehmen. Selbst die Umrechnungen von z. B. Zentimeter- oder Millimeter-Abmessungen in eine Pixelauflösung ist hier kein Problem. Sie finden dafür hinter dem Breite-Wert ein Umschaltmenü für die Einheit. Ebenso können Sie direkt einen DPI- oder Pixel/cm-Wert für die Auflösung vorgeben. Die notwendige CINEMA 4D Renderauflösung wird automatisch angepasst.

CINEMA-4D Aufloesung

Sind bereits Auflösungen eingetragen, so kann Proportionen erhalten aktiviert werden. Immer wenn Sie einen der Werte Höhe oder Breite verändern, wird der jeweils andere Wert automatisch so angepasst, dass das ursprüngliche Seitenverhältnis der Aufgabe erhalten bleibt. Selbst wenn wir für die Testberechnungen noch nicht auf die finale Auflösung zurückgriffen müssen, so hat das frühzeitige Einstellen zumindest des gewünschten Seitenverhältnisses große Vorteile für uns. Sie können dann nämlich bereits durch die Rahmen und Abdunkelungen (Safe Frames) in der Zentralperspektive den Bereich der Szene erkennen, der tatsächlich später in Ihrem Bild zu sehen sein wird. Wir haben hierüber bereits bei der Besprechung der Ansichts-Voreinstellungen gesprochen.

Das Seitenverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen Breite zu Höhe, kann aber auch über den Parameter Seitenverhältnis direkt vorgegeben werden. Ein zusätzliches Menü rechts daneben bietet gängige Verhältnisse, wie z. B. 4:3 oder 16:9 zur Direktauswahl an. Etwas verwundern mag Sie vielleicht auch, dass Pixel nicht immer quadratisch sein müssen. So werden einige Videoformate z. B. mit verzerrten Pixeln berechnet, die dann erst bei der Ausgabe z. B. auf einem Fernseher wieder entzerrt werden. Dieses Pixelverhältnis kann ebenfalls vorgegeben werden. Für die Standbildausgabe oder die Wiedergabe auf modernen HD-Fernsehern ist jedoch ein Pixelverhältnis von eins die richtige Wahl. Gleiches gilt bei Animationen für das Field-Rendering, dessen Parameter Sie weiter unten im Dialog finden. Das aktive Field-Rendering sorgt für das Rendering im Zeilensprung-Verfahren. Dies ist ebenfalls für Standbilder ungeeignet und auch für viele moderne Ausgabemedien nicht mehr notwendig. Im Zweifel informieren Sie sich vor Erstellung des Renderings z. B. bei Ihrem Kunden oder bei der Person, die für die Postproduktion verantwortlich ist, ob Interlacing im Ausgabematerial gewünscht ist oder nicht.

Das Dauer-Menü legt beim finalen Rendering fest, wie viele Bilder berechnet werden. Durch Aktuelles Bild wird immer nur das gerade im Editor angezeigte Bild berechnet, selbst wenn Sie eine längere Animation angelegt haben. Alle Bilder lässt den gesamten Zeitraum, den Sie z. B. über die Projekt-Voreinstellungen definiert haben, berechnen. Die Einstellung Vorschaubereich greift auf den Bildbereich im Zeitstrahl zurück, den Sie als Vorschaubereich definiert haben. Dies ist also ein beliebiger Ausschnitt aus Ihrer Gesamtanimation. Schließlich können Sie bei Manuell auch selbst beliebige Von/Bis-Bildnummern eintragen. Der Bildschritt definiert dann bei allen Renderings, die über mehrere Bilder laufen, ob Bilder ausgelassen werden sollen. In der Regel werden Sie hier nur den Bildschritt eins verwenden, damit tatsächlich alle Bilder der Animation auch berechnet und gespeichert werden. Es kann jedoch für die Begutachtung der Beleuchtungssituation während einer Animation ausreichen, z. B. immer nur jedes fünfte oder gar zehnte Bild berechnen zu lassen. Vergessen Sie nach dieser Testberechnung jedoch nicht, diesen Wert wieder auf eins zu stellen.

Schließlich haben wir dann noch die Bilderrate zur Verfügung, die sowohl mit dem Ausgabemedium als auch mit den Einstellungen Ihres Projekts in Einklang stehen sollte. Für die Berechnung von Standbildern hat dieser Parameter jedoch keine Bedeutung.

Unterhalb der Anzeige für die Bildauflösung finden Sie noch eine Option namens Bereichsrendern. Dies kann für Testberechnungen von aufwändigen Standbildern in hoher Auflösung interessant sein, denn Sie können dann nur einen Teil des Gesamtbilds rendern lassen. Durch Anklicken der kleinen Dreieckstaste vor Bereichsrendern erscheinen zusätzliche Einstellungen. Über die vier Zahlenwerte definieren Sie in Pixeln die Abstände von den Rändern des Gesamtbilds. Der Bereich zwischen diesen Abständen legt dann den rechteckigen Ausschnitt des Bilds fest der berechnet wird. Die übrige Bildfläche bleibt einfach Schwarz. Wenn Sie im Editor bereits einen interaktiven Renderbereich benutzen, so können Sie über Von IRB kopieren dessen Lage und Größe direkt übernehmen. Dies erspart das Abschätzen und die manuelle Eingabe der Werte. Was genau ein interaktiver Renderbereich ist und wie dieser funktioniert, lernen Sie gleich im Anschluss an die Besprechung der Rendervoreinstellungen.

Schließlich finden Sie noch unten ein Textfeld für eigene Anmerkungen. Hier können Sie eigene Kommentare und Informationen hinterlassen, z. B. für welches Ausgabemedium die eingestellten Parameter gelten sollen. Dies kann bei der Weitergabe des Projekts an eine andere Person hilfreich sein, da dieser Kommentar natürlich mit Ihrem Projekt gespeichert wird.

Die Antialiasing-Einstellungen

Die Qualität eines Renderings hängt stark von der Art und Stärke der Kantenglättung ab. Wie Sie wissen, werden an schrägen Linien auf einem Monitor die Pixel als Treppenstufen sichtbar. Dieser Effekt kann durch das Antialiasing reduziert werden (siehe Abbildung 5.76).

CINEMA-4D - Die Antialiasing-Einstellungen. V.l.n.r: Keines, Geometrie, Bestes

Abbildung 5.76: Die Antialiasing-Einstellungen. V.l.n.r: Keines, Geometrie, Bestes

Im Modus Keines wird ganz auf diese Kantenglättung verzichtet. Entsprechend grob wirken die Objekte und auch die Materialien, denn auch Transparenzen, Spiegelungen und verwendete Texturen profitieren sehr von gutem Antialiasing. Für Testberechnungen kann diese Einstellung dennoch nützlich sein, um Rechenzeit zu sparen.
Bei Geometrie werden die Umrisse der Objekte optisch geglättet. Dies kann die Qualität der Ausgabe bereits deutlich steigern, hat jedoch keine Wirkung auf Materialien. Daher wird zumindest für die finale Bildberechnung immer auf Bestes geschaltet, denn dieses glättet sowohl Objektumrisse als auch alle Materialeigenschaften.

Die Filter-Einstellung bietet diverse Algorithmen an, wie das Antialiasing berechnet werden soll. Bereits auf die entsprechenden Ergebnisse optimiert sind die Einstellungen Kubisch (Standbild) und Gauss (Animation). Animationen wirken nämlich mittels Gauss-Filter weichgezeichnet natürlicher. Generell legen alle Filter fest, wie die so genannten Subpixel zu einem Bildpixel verrechnet werden (siehe Abbildung 5.77).

CINEMA-4D - Die verschiedenen Filter-Einstellungen im Vergleich

Abbildung 5.77: Die verschiedenen Filter-Einstellungen im Vergleich

Für das Antialiasing müssen nämlich die gerenderten Pixel in noch kleinere Einheiten unterteilt werden, eben diese Subpixel. Die Abbildung 5.77 stellt diese als rötliche Kuben dar. Je feiner die Unterteilung in Subpixel, desto mehr Informationen können in die Kantenglättung einfließen, desto länger dauert aber auch die Bildberechnung.

Je nach Wahl des Filters werden benachbarte Subpixel mehr oder weniger stark miteinander verrechnet. In der Abbildung ist dieser Zusammenhang durch bläuliche Kurven angedeutet. Dort können Sie auch erkennen, wie einige Filter sogar in den negativen Bereich, also unter die Ebene der Subpixel schwingen. Dies ist bei Kubisch, Mitchell und besonders Sinc der Fall und führt zu einer Überschärfung von Konturen und starken Kontrasten im Bild. Im Einzelfall kann das aber auch zum Flimmern in einer Animation oder schlicht zu einer unnatürlich starken Randschärfe führen. In solchen Fällen aktivieren Sie Negative Komponenten abschneiden, um das Durchschwingen in den negativen Bereich zu verhindern.

Gauss und PAL/NTSC hingegen sind generell aufgrund des harmonischen Verlaufs der Filterkurve gut für Animationen geeignet und liefern weichgezeichnete Bilder. Die übrigen Filter liegen mit Ihrer Wirkung zwischen zusätzliche Scharfzeichnung und einer Weichzeichnung. In jedem Fall können Sie jedoch über Eigene Größe auch selbst Einfluss auf die Menge der erfassten Subpixel nehmen. Filterbreite und Filterhöhe geben für die X- und Y-Richtung der gerenderten Bitmap die Anzahl an Pixeln an, die von der gewählten Filterkurve erfasst werden. Diese Werte lassen sich bis auf vier Pixel erhöhen, was dann natürlich zu einer extremen Weichzeichnung führt. Ist Eigene Größe ausgeschaltet, zeigen die ausgegrauten Felder für Filterbreite und Filterhöhe automatisch die von CINEMA 4D für das Rendering genutzten Werte an. Falls Sie selbst eingreifen möchten, haben Sie dadurch eine gute Basis für eigene Einstellungen.

Die Wahl von Antialiasing Bestes schaltet weitere Parameter frei. Da diese Art der Kantenglättung auch Materialien berücksichtig, können Sie über Schwellwert (Farbe) diesen Effekt beeinflussen. Diese Einstellung legt den minimalen Farbunterschied benachbarter Bildpixel fest, bei dem eine zusätzliche Glättung durch Antialiasing aktiviert wird. Dies bedeutet, dass nur dann die zusätzlichen Subpixel generiert werden, wenn ein größerer Farbunterschied als hier angegeben festgestellt wird. Der Standardwert 10% sollte in den meisten Fällen ausreichend sein, in Einzelfällen kann die Genauigkeit der Berechnung dann aber auch durch weiteres Absenken des Schwellwerts angehoben werden.

Die eigentliche Intensität des Antialiasing wird durch die beiden Grenzen Min Level und Max Level definiert. Bei diesen Zahlenwerten handelt es sich um die Anzahl an Subpixeln, in die jeder Bildpixel zusätzlich zerlegt wird. Eine Einstellung von 4×4 bedeutet also, dass ein Pixel in der Höhe und Breite jeweils vierfach unterteilt wird. Es entstehen in diesem Fall also 16 Subpixel pro Bildpixel.

Min Level legt die Mindeststärke des Effekts für alle Bildpixel fest. Wenn Sie bereits an einfachen Geometrien oder z. B. an Schattenwürfen qualitative Probleme feststellen, senken Sie entweder den Schwellwert (Farbe) ab, sofern das Problem z. B. an einem Farbübergang auftritt, oder erhöhen den Min Level. Der Max Level gibt die Obergrenze der Subpixel-Unterteilung vor. Diese Einstellung kommt z. B. bei brechenden Transparenzen, Schattenwürfen und feinen Texturdetails zum Einsatz. Auch hier kann die Qualität durch eine Erhöhung des Werts gesteigert werden. In jedem Fall führen höhere Einstellungen jedoch auch zu längeren Berechnungszeiten. Einfach die Parameter immer auf die Höchstwerte zu setzen macht daher keinen Sinn. Versuchen Sie sich langsam an die gewünschte Qualität heranzutasten.

Zudem werden Sie noch lernen, dass die Stärke des besten Antialiasings individuell für jedes Objekt über so genannte Render-Tags festgelegt werden kann. Diese Tags finden Sie nach einem Rechtsklick auf ein Objekt im Objekt-Manager unter CINEMA 4D Tags > Render. Um diese Tags auszuwerten muss die Option Objekt Render-Tag auswerten aktiviert sein.

Bilder können beim Speichern in bestimmte Eigenschaften aufgespalten werden. So lassen sich später z. B. Schatten, Spiegelungen oder Glanzlichter als separate Ebenen speichern, was natürlich eine große Hilfe bei der Postproduktion darstellt. Diese Ebenen, aus denen die Bilder bestehen können, werden in CINEMA 4D Multi-Passes genannt. Die Option Multi-Passes berücksichtigen sorgt dann dafür, dass das Antialiasing z. B. in separaten Alpha-Kanälen höherwertig berechnet wird.

Das Kürzel MIP kennen Sie bereits aus der Besprechung der Texturbereiche in Materialien. Dieses ist ein Verfahren, um das Bildrauschen feiner Strukturen zu reduzieren. Über die MIP Stärke legen Sie eine globale Stärke dieses Effekts für die Bildberechnung fest. Es handelt sich daher um eine Art Multiplikator für alle MIP- und SAT-Einstellungen, die Sie z. B. in den Materialien vorgenommen haben. Eine Einstellung von 200% würde somit zu einer Verdopplung aller MIP/SAT-Einstellungen führen. Generell lässt sich festhalten, dass höhere Einstellungen die feinen Details Ihrer Szene, die in größerer Entfernung zur Kamera platziert wurden, stärker weichzeichnen.

Schließlich finden Sie ganz unten noch ein Kleine Fragmente-Menü. Hierzu sollten Sie wissen, dass CINEMA 4D intern zwei verschiedene Verfahren für die Bildberechnung nutzen kann. Das Scanline-Verfahren tastet das Bild zeilenweise ab. Dabei ist die benötigte Zeit direkt abhängig von der Anzahl der Polygone unter dieser Scan-Linie. Dieses Verfahren liefert ein qualitativ hochwertiges Ergebnis, benötigt jedoch recht lange, wenn z. B. in der Nähe des Szenenhorizonts viele Polygone auf einen für den Betrachter kleinen Bereich zusammenrücken.

Das zweite Verfahren ist der Raytracer. Dieser ist wesentlich schneller, auch bei Bereichen mit vielen Polygonen, kann aber kein so hochwertiges Antialiasing berechnen. Die Vorteile beider Verfahren nutzen Sie daher in der Einstellung Hybrid. CINEMA 4D entscheidet dann selbst, an welcher Stelle der Szene welcher Renderer zum Einsatz kommt. Auf diese Weise können z. B. hoch aufgelöste Objekte, die jedoch in der aktuellen Kameraansicht nur klein zu sehen sind, mit dem schnelleren Raytracer berechnet werden. Aufgrund der großen Entfernung zum Betrachter fällt dort auch die reduzierte Darstellungsqualität nicht so auf. Näher an der Kamera platzierte Objekte werden dann weiterhin mit Scanline berechnet.

Die zusätzlichen Optionen

Diese Dialogseite hält allgemeine Einstellungen bereit, die Sie wahrscheinlich nicht editieren müssen. Es macht aber dennoch Sinn, deren Funktion zu kennen (siehe folgende Abbildung 5.78).

CINEMA-4D - Die allgemeinen Optionen der Rendervoreinstellungen

Abbildung 5.78: Die allgemeinen Optionen der Rendervoreinstellungen

Die ersten Optionen legen fest, ob Transparenz, Brechung, Spiegelung und Schatten überhaupt berechnet werden sollen. Für Testberechnungen können Sie hier also in einigen Fällen Optionen ausschalten, um die Berechnung weiter zu beschleunigen.

Auch Einschränkungen sind möglich. So können Sie Spiegelungen z. B. nur auf die Darstellung von Boden & Himmel beschränken lassen, oder nur die Berechnung von Shadow-Maps, also von weichen Schatten zulassen. Sie wissen bereits, dass Shadow-Maps einfache Texturen sind. Diese lassen sich daher problemlos auch speichern und wiederverwenden. Ist Shadow-Maps zwischenspeichern aktiv, können Sie so z. B. die Berechnung einer Animation beschleunigen, in der nur ein Kameraflug stattfindet und Lichtquellen und Objekte unbeweglich bleiben. Die Schatten verändern sich bei so einer Szene nicht und können daher immer wieder verwendet werden.

Matteffekte sind Weichzeichnungen von Transparenzen und Spiegelungen. Sie kennen diesen Effekt ebenfalls aus einigen der bereits besprochenen Shader. Über Matteffekt aktivieren kann dieser Effekt hier global ein- und ausgeschaltet werden. Bei Nur aktives Objekt wird nur das aktuell selektierte Objekt der Szene im Bild sichtbar sein. Texturen sorgt für die Darstellung der Texturen, die in den Materialien verwendet werden.

Sollte sich einer der Speicherorte so einer Textur verändert haben, kann CINEMA 4D eventuell nicht mehr darauf zugreifen. Damit es dann bereits vor Beginn des Renderings eine entsprechende Fehlermeldung gibt, aktivieren Sie Texturfehler anzeigen.

Die Lichtautomatik kontrolliert automatisch das Standardlicht Ihrer Szene. Im Normalfall wird das Standardlicht deaktiviert, wenn Sie eigene Lichtquellen in der Szene platzieren. Ist die Option aktiv, wird das Standardlicht bereits automatisch ausgeschaltet, sobald Sie z. B. globale Illumination als Berechnungsmethode für Ihr Bild auswählen. Dies macht Sinn, wenn Sie ganz auf Lichtquellen verzichten wollen und die Szene nur mit leuchtenden Materialien erhellen möchten. Diese Option kann daher generell angeschaltet bleiben.

Wie bereits am Physikalische Himmel beobachtet, können Lichter auch volumetrisches Licht abgeben, das dann als Lichtkegel oder als Sonnenstrahl zwischen Wolken sichtbar wird. Die Option Volumetric Lighting macht diese Effekte möglich. NURBS-Objekte und auch parametrische Grundobjekte können in verschiedenen Qualitätsstufen dargestellt werden. Wir haben dazu eine Wahlmöglichkeit unter Optionen > Detailstufe in den Editoransichten bereits besprochen. Diese Darstellungsstufe kann auch individuell über Darstellung-Tags vergeben werden. Sie weisen diese nach einem Rechtsklick auf ein Objekt im Objekt-Manager durch die Wahl von CINEMA 4D Tags > Darstellung zu. Damit solche Tags auch für das Rendering ausgewertet werden, muss Detailstufe Darstellung-Tag benutzen aktiviert sein.

Das HUD kennen Sie bereits als Head Up Display in den Editoransichten. Es kann diverse Informationen, wie z. B. die Namen der Editoransichten, aber auch Objekt-Parameter oder die aktuelle Bildnummer Ihrer Animation direkt in den Ansichten anzeigen. Sollen diese Informationen auch im gerenderten Bild auftauchen, müssen Sie HUD rendern aktivieren. Das Doodle ist eine Bildebene, die von Ihnen individuell beschriftet und bemalt werden kann. Dazu gibt es ein eigenes Werkzeug für die Erstellung, das wir bereits besprochen haben. Über Doodle rendern kann auch diese Information direkt dem Bild der Szene überlagert dargestellt werden.

Sub-Polygon Displacement ist ein Material-Effekt, durch den die Oberfläche eines Objekts feiner unterteilt und mithilfe einer Textur verformt werden kann. Enthalten Ihre Materialien derartige Eigenschaften, muss die Option aktiviert werden. Schließlich gibt es noch Post Effekte, die für die Bildberechnung separat aktiviert werden können. Dazu zählen z. B. Schärfentiefe und Farbkorrektur oder auch das zusätzliche Scharf- oder Weichzeichnen des Bilds. Die Post Effekte-Option ermöglicht Ihnen das unkomplizierte Ein- und Ausschalten dieser Effekte, sofern diese überhaupt über die Effekte…-Schaltfläche in den Rendervoreinstellungen aktiviert wurden.

Wie Sie gleich bei den ersten Testberechnungen feststellen werden, baut sich das Bild kästchenweise auf. Jedes dieser Kästchen, der offizielle Name dafür ist Bucket, entspricht dem Bereich, der aktuell von einem Prozessorkern beackert wird. Welchen Startpunkt die Buckets dabei benutzen sollen, legen Sie mit Bucketreihenfolge fest. Ihre Wahl ist hier eher kosmetischer Natur und hat keine Auswirkungen auf die Berechnungszeit oder -qualität des Bilds. Die Größe der Buckets kann zudem manuell vorgegeben oder automatisch von CINEMA 4D gesetzt werden. Auch hier können Sie es bei der Standardeinstellung Automatische Größe belassen. Falls Sie die Größe selbst festlegen möchten, denken Sie daran, dass größere Buckets gegenüber kleineren den Speicherbedarf erhöhen können.

.4.1 Weiterführende Optionen

Neben diesen allgemeinen Einstellungen finden sich noch auf der rechten Seite einige Zahlenwerte (siehe untere Abbildung).

CINEMA-4D Render Optionen

Diese greifen direkt in die Berechnung des Bilds ein und müssen in einigen Fällen von Ihnen angepasst werden. Der Schwellwert definiert ein Abbruchkriterium für den Berechnungsstrahl, der vor allem Materialeigenschaften betrifft. Sobald der Strahl z. B. auf einer Fläche trifft, die weniger spiegelnd oder transparent ist als bei Schwellwert angegeben, wird der Strahl nicht weiter verfolgt. Es wird dann mit der Berechnung des nächsten Pixels fortgefahren. Ein hoher Schwellwert kann daher die Renderzeiten dramatisch reduzieren helfen. Die Kehrseite der Medaille ist, dass dadurch auch Materialeigenschaften unterdrückt werden können. Das qualitativ beste Ergebnis liefert daher eigentlich ein Schwellwert von 0%, doch bereits Werte knapp darüber können bereits die Renderzeiten reduzieren helfen ohne dass Sie qualitative Einbußen feststellen werden.

Die Strahltiefe hat ebenfalls etwas mit der Berechnung von Materialien zu tun. Es geht dabei hauptsächlich um Transparenzen. Die Strahltiefe legt fest, wie viele transparente Polygone noch von einem Strahl durchdrungen werden können, bevor die Berechnung abbricht. Dies betrifft nicht nur Glas- oder Wasser-Materialien, sondern auch mit Alpha-Masken freigestellte Objekte. Wenn Sie also z. B. viele Glasscheiben hintereinander stellen möchten oder freigestellte Blatt-Texturen an einem Baum verwenden möchten, könnte eine Erhöhung der Strahltiefe notwendig werden. Ansonsten ist die Voreinstellung von 15 wahrscheinlich für viele Szenen ausreichend hoch gewählt. Ähnlich funktioniert die Reflexionstiefe, doch hier geht es nicht um die durchdringenden, sondern um die durch Spiegelung reflektieren Strahlen. Stehen sich z. B. zwei Spiegel gegenüber, müsste der Berechnungsstrahl theoretisch unendlich oft zwischen diesen Flächen hin und her springen. Tatsächlich kann dies jedoch problemlos nach ein paar Reflexionen abgebrochen werden, ohne dass die fehlenden Details auffallen werden.

Die Schattentiefe funktioniert wie die Reflexionstiefe, bezieht sich jedoch nur auf die Berechnung von Schattenwürfen. Nur wenn der Berechnungsstrahl den hier angegebenen Wert für die Tiefe noch nicht erreicht hat, werden für die dort sichtbaren Objekte noch Schatten berechnet. Auch hier dürfte eine Erhöhung nur bei extremen Szenen mit vielen reflektierenden Objekten notwendig sein.

Die Detailstufe hatten wir bereits besprochen. Diese vermag die Polygondichte bei NURBS-Objekten und parametrischen Grundobjekten zu reduzieren. In der Regel werden Sie immer die beste Qualität dieser Objektgruppen sehen wollen, daher liegt die Standardeinstellung hier auch bei 100%. Die Globale Helligkeit ist ein Multiplikator für die Intensitäten aller Lichtquellen in Ihrer Szene. Ist Ihnen die Szene also z. B. generell zu hell, können Sie die Lichter mit Einstellungen unter 100% entsprechend abdunkeln. Die Motion-Skalierung schließlich skaliert die Bewegungsunschärfe bei der Multi-Pass-Ausgabe des Motion-Vektors. Mit seiner Hilfe kann die Bewegungsunschärfe in einer Animation in der Postproduktion noch nachträglich ins Bild gerechnet werden. Weitere Informationen zu Multi-Passes erhalten Sie in einem späteren Kapitel zur Bildberechnung.

Das Editor-Rendering

Damit kennen Sie nun bereits viele wichtige Einstellungen, mit denen Sie die Qualität der Bildberechnung beeinflussen können. Für unsere ersten Tests lassen Sie das Renderer-Menü der Rendervoreinstellungen auf Standard stehen. Die Ausgabe lassen wir vorerst auf 800 mal 600 Pixeln, was einem 4:3-Seitenverhältnis entspricht. Für die Dauer muss Aktuelles Bild gewählt werden. Wir müssen schließlich wegen des Partikelsystems einige Bilder überbrücken, bis die gewünschte Menge an Wolken generiert wurde. Das Antialiasing setzen wir auf Bestes mit dem Filter Kubisch(Standbild). Die übrigen Einstellungen hier können bei den Standardwerten bleiben. Gleiches gilt für die Optionen-Rubrik.

Um nun ein erstes Testrendering zu starten, klicken Sie zuerst auf die Titelleiste der Editoransicht, die Sie berechnen möchten. Es ist also auch problemlos möglich, auf diese Weise die frontale oder die seitliche Editoransicht rendern zu lassen. Klicken Sie dann auf das Icon für Aktuelle Ansicht rendern oder wählen Sie diesen Eintrag aus dem Rendern-Menü aus. Sie können nun beobachten, wie sich die ausgewählte Editoransicht langsam mit dem fertigen Bild füllt.

CINEMA-4D Ansicht Rendern

Interessiert Sie nur ein Teil der Szene, so können Sie auch einen Rahmen anlegen, dessen Inhalt berechnet wird. Verwenden Sie hierfür den Befehl Ausschnitt rendern ebenfalls im Rendern-Menü. Alternativ hierzu finden Sie viele dieser Render-Funktionen auch innerhalb der Icon-Gruppe in der oberen Iconleiste von CINEMA 4D wieder. Nach Auswahl des Befehls können Sie direkt im Editor einen Rahmen mit der Maus aufziehen. Nach dem Lösen der linken Maustaste wird der Inhalt dieses Rahmens berechnet.

CINEMA-4D Rahmen Rendern

Interessiert Sie nur ein bestimmtes Objekt der Szene, so können Sie dieses im Objekt-Manager auswählen und dann Aktives Objekt rendern auswählen. Sie finden dies ebenfalls wieder im Rendern-Menü oder als Icon im Layout.

CINEMA-4D Aktives Rendern

Der interaktive Renderbereich

Gerade während der Materialerstellung, aber auch beim Setzen von Lichtern, kann das andauernde Auslösen neuer Testberechnungen lästig werden. Für diesen Zweck gibt es den Interaktiven Renderbereich. Sie ahnen bereits, dass auch diese Funktion sowohl im Rendern-Menü, als auch als Icon im Layout zu finden ist. Diese Funktion klinkt sich zuerst auf das Editorfenster ein, das beim Aufruf der Funktion selektiert war. Es entsteht dort ein Rechteck, das über die eingezeichneten Punkte am Rand beliebig skaliert werden kann (siehe Abbildung 5.79).

CINEMA-4D - Der interaktive Renderbereich

Abbildung 5.79: Der interaktive Renderbereich

Platzieren Sie den Mauszeiger auf einer der Linien am Rand, so verändert sich der Mauszeiger zu einem Handsymbol und Sie können den Rahmen als Ganzes verschieben. Der Inhalt des Rechtecks wird fortlaufend neu berechnet. Sobald Sie also z. B. Objekte verschieben oder Einstellungen eines Materials verändern, aktualisiert sich die Darstellung im Renderbereich automatisch.

CINEMA-4D Interaktiver Renderbereich

Da diese andauernde Neuberechnung bei aufwändigen Szenen natürlich auch recht zäh werden kann, können Sie die Qualität der Darstellung zusätzlich mit dem kleinen Dreieck auf der rechten Seite des Rahmens verändern. Ziehen Sie diesen Regler mit der Maus nach unten, so verschlechtert sich die Darstellung, ist dafür aber schneller berechnet. Befindet sich der Regler am oberen Rand des Renderbereichs werden die gleichen hohen Qualitätsstufen benutzt wie beim Ausschnitt rendern.

Nach einem Rechtsklick auf den Rahmen des Vorschaubereichs öffnet sich ein kleines Menü. Ist dort die Option Alphamodus aktiv, werden alle die Bildbereiche schwarz dargestellt, in denen keine echten Objekte zu sehen sind. In unserem Fall würde dies z. B. auch die Wolken des Sky-Objekts betreffen. Auf Ansicht einklinken fixiert den Renderbereich in der Editoransicht, für die er ursprünglich aufgerufen wurde. Ist die Option ausgeschaltet, springt der Renderbereich jeweils automatisch in das gerade aktive Editorfenster. Bild glätten nutzt zusätzliche Berechnungsoptionen Ihrer Grafikkarte, um die Bildqualität zu erhöhen. Dies führt zu keiner fühlbaren Verlängerung der Berechnungszeit.

Um diese und noch ein paar weitere Optionen immer griffbereit zu haben, können Sie Interaktiver Renderbereich – Einstellungen auswählen. Neben den bereits bekannten Optionen tauchen hier auch neue Parameter auf.

Die Qualität der Darstellung kann über den Prozentwert Detail auch numerisch angegeben werden. Mit Aktivieren lässt sich der Interaktive Renderbereich jederzeit an- und ausschalten. Ansonsten beendet auch der erneute Aufruf von Rendern > Interaktiver Renderbereich diese Funktion wieder. Mit der Option Anfasser-Überlagerung können im Editor sichtbare Anfasser und Linien weiterhin auch im Renderbereich sichtbar bleiben. Dies erleichtert z. B. die Bedienung von Grundobjekten, selbst wenn der Renderbereich darüber aktiv ist.

Durch die Betätigung der Speichern-Taste kann der Inhalt des Renderbereichs als TIFF-Bild gesichert werden. Es öffnet sich automatisch ein Dialog, in dem Sie den gewünschten Speicherpfad angeben können. Alternativ zu dem Umweg über den Renderbereich-Dialog, können Sie nach einem Rechtsklick auf den Rahmen des Renderbereichs auch direkt Interaktiver Renderbereich – Speichern auswählen.

Schließlich kann auch die Lage und Größe des interaktiven Renderbereichs in die Render-voreinstellungen übernommen werden. Wir haben diese Möglichkeit bei der Besprechung der Ausgabe-Parameter in diesem Dialog bereits behandelt. Ist dann dort auch die Bereichsrendern-Option aktiv, wird bei der finalen Bildberechnung nur der Inhalt des Renderbereichs dargestellt. Die übrigen Bereiche bleiben schwarz. Dies ist jedoch nur beim Rendern im so genannten Bild-Manager zu beobachten. Dies entspricht der finalen Bildberechnung, bei der in der Regel auch eine Speicherung des Bilds erfolgt. Wir gehen darauf in einem der folgenden Kapitel ein. Hier geht es ja erst einmal nur um Testberechnungen.

Vorschau erzeugen

Sie finden die Funktion Vorschau erzeugen… im Rendern-Menü oder alternativ auch im oberen Icon-Menü (siehe Abbildung 5.80).

CINEMA-4D - Einstellungen zum Erzeugen einer Animationsvorschau

Abbildung 5.80: Einstellungen zum Erzeugen einer Animationsvorschau

Diese Berechnungsart ist nur für Animationen interessant, da es immer um das Rendern eines gewissen Bildbereichs geht. Sie haben die Wahl zwischen verschiedenen Vorschau-Modi. Voll gerendert nutzt die Qualitätsstufe, die in den Rendervoreinstellungen eingestellt wurde. Software Vorschau und Hardware Vorschau entsprechen den Einstellungen Software und Hardware aus den Rendervoreinstellungen.

CINEMA-4D Vorschau Rendern

Die Optionen des Vorschau-Bereichs legen die Bildsequenzen fest, die berechnet werden sollen. Sie kennen auch diese Optionen bereits aus den Rendervoreinstellungen.

Durch Aktivierung von Manuell können Sie eine beliebige Bildsequenz zwischen Von und bis berechnen lassen. Die Bildgröße gibt die Pixelauflösung in der Breite vor. Die Höhe wird automatisch errechnet unter Einhaltung des Seitenverhältnisses, das Sie in den Rendervoreinstellungen verwenden. Die Bilderrate sollte auch hier wieder mit der in den Projekt-Voreinstellungen übereinstimmen. Nur wenn Sie z. B. Bilder auslassen möchten und es Ihnen nicht auf das tatsächliche Zeitverhalten der Animation ankommt, können Sie z. B. eine geringere Bilderrate verwenden.

Schließlich haben Sie je nach Betriebssystem noch die Wahl zwischen QuickTime oder AVI als Filmformat für die Speicherung der Vorschau. Über die Optionen-Schaltfläche legen Sie z. B. den Codec des Films fest. Sie starten die Berechnung dann mit einem Klick auf die OK-Schaltfläche. Dies kann je nach Länge der Animation und der gewählten Qualitätsstufe einige Zeit in Anspruch nehmen. Der erneute Aufruf von Vorschau erzeugen kann daher auch zum Stoppen einer bereits laufenden Berechnung benutzt werden. Nachdem der gewählte Bildbereich berechnet wurde, finden Sie den fertigen Film in Ihrem Benutzerverzeichnis unter dem Namen Preview.

Lassen Sie uns diesen Themenbereich an dieser Stelle kurz verlassen und einen prüfenden Blick auf unsere bisherige Szene werfen. Das Testrendering der aktuellen Szene wird in der Zentralperspektive mit Aktuelle Ansicht rendern gestartet. Sie können nun beobachten, wie CINEMA 4D das Bild Stück für Stück zusammenfügt. Schon während der Berechnung zeigt sich recht schnell, dass die PyroCluster-Wolken zu hell wirken, so wie es auch die linke Seite der Abbildung 5.81 zeigt.

CINEMA-4D - Links die ursprüngliche Testberechnung, rechts nach dem Anpassen der PyroCluster-Farbe in den Global-Einstellungen des Wolken-Materials

Abbildung 5.81: Links die ursprüngliche Testberechnung, rechts nach dem Anpassen der PyroCluster-Farbe in den Global-Einstellungen des Wolken-Materials

In solchen Fällen muss nicht das Ende der Berechnung abgewartet werden. Die Auswahl eines Werkzeugs oder das Anklicken eines Objekts unterbrechen das Rendering im Editor zu jedem Zeitpunkt.
Um den Wolken mehr Struktur und Tiefe zu geben, öffnen wir erneut das PyroCluster-Material und lassen dort den Farbverlauf in den Global-Einstellungen mit 50% Helligkeit beginnen. Die rechte Seite der Abbildung 5.81 belegt den Erfolg dieser kleinen Korrektur. Der begleitende Film fasst zudem die letzten Arbeitsschritte knapp zusammen.

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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