Shader und Texturen: Shader und Texturen benutzen und Shader-Übersicht

Tutorials 8. Oktober 2014 – 0 Kommentare

Sie kennen Shader bereits als in sich abgeschlossene Materialien. Eine Abwandlung davon stellen die Kanal- oder auch Channel-Shader dar, denn diese können auch innerhalb von Materialkanälen verwendet werden. Der Einsatz dieser Shader erlaubt es Ihnen, häufig auf das Laden von Bitmaps als Texturen verzichten zu können. Dies hat den Vorteil, dass Sie sich nicht so viele Gedanken um die Auflösung und den Speicherbedarf der Texturen machen müssen. Zudem sind Shader in der Regel durch die diversen Einstellmöglichkeiten sehr viel flexibler einsetzbar.

Kanal-Shader finden Sie überall dort, wo innerhalb eines Standardmaterials oder auch Shader-Materials Texturbereiche zum Einladen von Bildern existieren. Neben dem Texturfeld finden Sie dazu eine kleine Schaltfläche mit einem schwarzen Dreieck. Ein Klick darauf öffnet ein Submenü, über das Sie bereits bekannte Befehle, wie z. B. zum Laden einer Bilddatei finden können. Neben den üblichen Einträgen zum Löschen, Kopieren und Einfügen sind im unteren Teil der Auflistung alle installierten Shader aufgeführt (siehe untere Abbildung).

CINEMA-4D Shader Menue

Shader können recht unterschiedliche Effekte erzeugen und sich in ihrer Komplexität stark unterscheiden. Einige erzeugen nur einfache Farbmuster, andere hingegen können z. B. die Streuung von Licht in einem Volumen berechnen. Die folgende Vorstellung der einzelnen Shader und ihrer wichtigsten Parameter soll Ihnen darüber einen Überblick verschaffen. Nach Wahl eines Shaders erreichen Sie dessen Einstellungen durch einen Klick auf das jeweilige Vorschaubild in der Textur-Rubrik des Materialkanals. Durch Anklicken des nach oben weisenden Pfeils in der Kopfzeile des Attribute-Managers oder Material-Editors kommen Sie jeweils aus dem Shader-Dialog wieder in die Einstellungen des Materialkanals zurück.

Einige der folgenden Shader benötigen zusätzliche Texturen, um z. B. deren Farbigkeit zu verändern oder neue Muster zu generieren. Befindet sich bei Aufruf eines solchen Shaders bereits eine Textur im Material-Kanal, wird diese automatisch in den neu aufgerufenen Shader eingesetzt. Wenn Sie also z. B. im Farbe-Kanal Ihres Materials ein Bild laden und dann feststellen, dass dessen Helligkeit etwas erhöht werden müsste, rufen Sie einfach den Filter-Shader ebenfalls im Farbe-Kanal auf. Das dort bereits geladene Bild wird nicht durch den neuen Shader gelöscht, sondern automatisch in diesen übertragen.

Generell haben alle Shader auch wieder einen Reiter für die Basis-Einstellungen. Dort können Sie den Namen und die Ebene angeben. Auch die Regler für Blur-Offset und Blur-Stärke sind bereits bekannt und können ggf. zum Weichzeichnen eines Shaders verwendet werden. Shader sprechen jedoch aufgrund Ihrer rein mathematische Berechnung nicht im gleichen Maß auf diese Parameter an, wie z. B. eine geladene Bitmap. Die eigentlichen Parameter der Kanal-Shader sind dann unter dem Reiter Shader zu finden.

Der Farbe-Shader

Dies ist wohl die einfachste Variante eines Kanal-Shaders. Dieser Shader stellt nur Farbeinstellungen zur Verfügung, so wie sie ja auch bereits im Farbe- oder Leuchten-Kanal angeboten werden. Der Nutzen ist also etwas beschränkt, aber ein möglicher Einsatzzweck könnte z. B. der Alpha-Kanal sein, um dem Material pauschal eine reduzierte Deckkraft zu geben.

Der Farbverlauf-Shader

Wesentlich hilfreicher ist da schon die Möglichkeit, komplexe Farbverläufe zu erzeugen (siehe Abbildung 6.1).

CINEMA-4D - Der Farbverlauf-Shader stellt diverse Verlaufsmuster und auch turbulente Mischungen zur Verfügung.

Abbildung 6.1: Der Farbverlauf-Shader stellt diverse Verlaufsmuster und auch turbulente Mischungen zur Verfügung.

Das Typ-Menü bietet hierfür verschiedene Modi an, um z. B. kreisförmige oder diagonale Verläufe zu erzeugen. Ein Winkel-Wert ermöglicht das Rotieren der Verlaufsrichtung. Die Verläufe können zusätzlich mit einer Turbulenz versehen werden, um die Farbübergänge zu verwirbeln. Selbst dreidimensionale Verläufe sind hier möglich, die sich z. B. von einer bestimmten Position innerhalb des Objekts ausdehnen.

Der Fresnel-Shader

Sie kennen diesen Effekt bereits aus dem Transparenz-Kanal. Hier können Sie jedoch beliebige Farbwerte an die Winkel zwischen der Oberfläche und dem Betrachtungsvektor binden. Der linke Rand des Verlaufs wird den vom Sehstrahl nur gestreiften Bereichen der Oberfläche zugewiesen. Rechts ist die Farbe der frontal betrachteten Abschnitte zu finden. Dieser Effekt ist z. B. im Leuchten-Kanal hilfreich, um bei der Darstellung feiner Stoffe zu helfen. Ist Bump benutzen aktiv, werden zusätzlich die Informationen des Relief-Kanals ausgewertet.

CINEMA-4D - Der Fresnel kann manuell oder physikalisch korrekt bedient werden.

Abbildung 6.2: Der Fresnel kann manuell oder physikalisch korrekt bedient werden.

Soll der Fresnel-Farbverlauf nicht nur optischen Gesichtspunkten genügen, sondern das physikalisch korrekte Verhalten einer Oberfläche wiedergeben, aktivieren Sie die Physikalisch-Option (siehe Abbildung 6.2). Sie können dann entweder selbst einen Brechungsindex eintragen, oder aus einem Preset-Menü die passende Voreinstellung direkt abrufen. Sie finden dort diverse Flüssigkeiten, Metalle und Edelsteine zur Auswahl. In diesem Modus eignet sich der Shader sehr gut für die Verwendung im Spiegelung-Kanal. Durch das Invertieren, kehrt sich die Ausgabe des Shaders um. Im Fall der Nutzung in einem Spiegelung-Kanal wird dadurch nur die frontale Oberfläche spiegelnd berechnet und der Rand des Objekts wird an Spiegelung einbüßen.

Der Noise-Shader

Aufgrund seiner Vielseitigkeit werden Sie diesen Shader wohl häufig nutzen. Er taugt sowohl um Farbvariationen auf einer Oberfläche zu simulieren, als auch für die Definition von Relief-Effekten. Sie kennen die Einstellmöglichkeiten bereits von den Shader-Materialien her. Die diversen Noise-Typen lassen sich auch hier bequem über eine Icon-Galerie betrachten und mit den übrigen Parametern in Größe und Kontrast bearbeiten (siehe Abbildung 6.3).

CINEMA-4D - Ein Bruchteil der schier endlosen Konfigurationsmöglichkeiten des Noise-Shaders

Abbildung 6.3: Ein Bruchteil der schier endlosen Konfigurationsmöglichkeiten des Noise-Shaders

Die zwei Farbwerte im oberen Teil des Dialogs fließen in das Muster ein.

Denken Sie immer daran, dass der Startwert zur Variation des Musters genutzt werden kann. Dies macht auch die mehrfache Verwendung des Noise-Shaders z. B. in einem Ebene-Shader lohnenswert. Zudem kann die Veränderung der globalen oder relativen Größe das Muster zusätzlich verzerren und skalieren. Clipping-, Helligkeit- und Kontrast-Regler in der unteren Hälfte des Dialogs geben zusätzliche Variationsmöglichkeiten.

Die folgende Shadergruppe funktioniert etwas anders, denn diese Shader erwarten erneut das Laden einer Textur. Hier geht als also um das Bearbeiten oder Kombinieren von Texturen.

Der Colorizer-Shader

Dieser Shader ist für das Einfärben von Graustufen-Texturen gedacht. Über das Input-Menü wählen Sie die Eigenschaft der geladenen Textur aus, die durch den Gradient ersetzt werden soll. Der linke Rand des Gradienten ersetzt in der Regel die dunklen Pixel der Textur. Entsprechend färbt der rechte Rand des Gradienten die hellen Stellen der Textur. Da eine Textur natürlich auch wieder ein Shader sein kann, können Sie auf diese Weise z. B. auch dem Noise-Shader zu einem farbenprächtigeren Erscheinungsbild verhelfen (siehe Abbildung 6.4).

CINEMA-4D - Der Colorizer erlaubt das Ein- und Umfärben von Bitmaps und Shadern.

Abbildung 6.4: Der Colorizer erlaubt das Ein- und Umfärben von Bitmaps und Shadern.

Der Ebene-Shader

Dieser Shader wirkt zuerst simpel, stellt jedoch tatsächlich eines der mächtigsten Shaderwerkzeuge dar, denn hiermit lassen sich beliebig viele Texturen kombinieren. Das Prinzip entspricht dabei dem der Ebenen in einem Grafikprogramm. Über die Schaltflächen im oberen Teil des Dialogs laden Sie Bilder oder Shader. Die jeweils tiefste Textur in der Liste entspricht der untersten Ebene. Darüber einsortierte Texturen können mit den gängigen Modi, wie Multiplizieren oder Überlagern hinzugemischt werden. Regler neben den Einträgen können für die Reduzierung der Mischstärke oder Deckkraft verwendet werden.

Über die Effekt-Schaltfläche können diverse Einstellebenen abgerufen werden, z. B. um Helligkeit, Kontrast, Gamma oder den Farbton der Texturebene darunter zu editieren (siehe Abbildung 6.5).

CINEMA-4D - Der Ebene-Shader ermöglicht die Kombination und Überlagerung von Texturen, Shadern und Eigenschaften.

Abbildung 6.5: Der Ebene-Shader ermöglicht die Kombination und Überlagerung von Texturen, Shadern und Eigenschaften.

Der Posterizer-Effekt kann zur Reduzierung der Farbtiefe verwendet werden. Die Level geben dabei die Anzahl an Farben vor. Durch Farbe Abschneiden können Sie die Bandbreite an Farbwerten einschränken. Clipping hingegen manipuliert die Helligkeitswerte.

Helligkeiten unterhalb des Unten-Werts werden dann auf 0% reduziert, Helligkeiten über Oben auf 100% Intensität gesetzt. Der Transformieren-Efffkt wird zum Skalieren, Verschieben, Spiegeln oder Drehen benutzt. Mit dem Distorter-Effekt verzerren Sie eine tiefere Ebene durch ein Noise-Rauschmuster.
Schließlich können Ebenen und Effekte auch in Ordnern gruppiert werden. Eine entsprechende Schaltfläche ist ebenfalls im Ebene-Shader vorhanden. Listeneinträge können durch Drag&Drop beliebig sortiert werden. Ein Rechtsklick auf einen Eintrag oder die Betätigung der Löschen-Schaltfläche erlauben das Entfernen überflüssiger Ebenen. Nach einem Rechtsklick auf einen Eintrag erhalten Sie zudem weitere Optionen, wie z. B. zum Invertieren oder Auswerten eines im Eintrag enthaltenen Alpha-Anteils.

Der Filter-Shader

Dieser Shader bietet Ihnen diverse Optionen, um Farbton, Helligkeit, Kontrast oder die Sättigung einer Textur zu beeinflussen. Ebenso werden Gamma und Clipping als Parameter angeboten. Der Filter-Shader unterstützt bis zu 32 Bit Farbtiefe und eignet sich somit auch zur Bearbeitung von HDR-Bildern. Ansonsten kennen Sie viele dieser Einstellungen bereits, z. B. aus den Effekten des Ebene-Shaders.

Der Fusion-Shader

Dieser Shader funktioniert wie eine abgespeckte Variante des Ebene-Shaders, denn hier können nur zwei Texturen miteinander vermischt werden. Ein zusätzlicher Maskenkanal kann für die Freistellung des Blendkanals benutzt werden. Die unterste Ebene der Ergebnistextur entspricht dabei immer dem Ausgangskanal.

Der Posterizer-Shader

Sie kennen die Wirkung dieses Shaders bereits von der gleichnamigen Effektebene des Ebene-Shaders. Die Anzahl der Farben in der zugewiesenen Textur wird entsprechend der Level-Einstellung reduziert. Die Farbübergänge können über Breite weicher Rand gestaltet werden (siehe Beispiel in unterer Abbildung).

CINEMA-4D Posterizer

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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