Shader und Texturen: Haare und Fell mit CINEMA 4D erstellen – Simulieren > Hair Objekte > Fell

Dieses Objekt stellt eine starke Vereinfachung des Hair-Objekts dar, das im nachfolgenden Abschnitt beschrieben wird. Das Fell-Objekt eignet sich aufgrund der geringeren Anzahl der Einstellmöglichkeiten daher besonders für die unkomplizierte Zuweisung von Fell und kürzeren Haaren, wenn Sie nicht alle dynamischen Effekte und Kontrollen benötigen. Die Zuweisung von Fell ist denkbar einfach. Selektieren Sie einfach das Objekt, auf dem Sie Fell wachsen lassen möchten und rufen Sie das Fell-Objekt auf. Ansonsten können Sie auch das Fell-Objekt separat aufrufen und dann das entsprechende Basis-Objekt für den Bewuchs in das Objekt-Feld des Fell-Dialogs ziehen. Soll das Fell nicht die gesamte Oberfläche bedecken, so haben Sie mehrere Alternativen zur Wahl. So können Sie z. B. zuerst eine Polygon-Selektion auf der Oberfläche des zu bewachsenden Objekts erstellen, diese dann als Polygon-Selektion-Tag abspeichern und schließlich dieses Tag in das Objekt-Feld des Fell-Objekts ziehen. Das Fell wächst automatisch nur noch auf den im Tag gespeicherten Flächen (siehe Abbildung 6.69).

CINEMA-4D - Fell kann z. B. auch einer Polygon-Selektion zugewiesen werden.

Abbildung 6.69: Fell kann z. B. auch einer Polygon-Selektion zugewiesen werden.

Auch Vertex Map-Tag lassen sich auf diese Weise nutzen. Alle Polygone, die Wichtungen über 0% aufweisen werden dann mit Fell versehen. Es ergeben sich jedoch in jedem Fall unschöne harte Umrisse für den Bewuchs an den Grenzen der Polygon-Selektionen oder Vertex-Maps. Vertex Maps bieten dabei jedoch den Vorteil, dass die Stärke der Wichtung gleichzeitig die Haarlänge skaliert. Nur Bereiche mit 100% Wichtungen zeigen daher auch die volle Haarlänge (siehe Abbildung 6.70).

CINEMA-4D - Vertex Maps können zur Begrenzung des Bewuchs, aber auch zur Beeinflussung von Wuchslänge und Dichte benutzt werden.

Abbildung 6.70: Vertex Maps können zur Begrenzung des Bewuchs, aber auch zur Beeinflussung von Wuchslänge und Dichte benutzt werden.

Noch mehr Kontrolle erhalten Sie über das Dichte-Feld des Fell-Dialogs. In dieses Feld können Sie nämlich ebenfalls ein Vertex Map-Tag Ihres Objekts hineinziehen. Die Punkt-Wichtungen werden dann für den Fellbewuchs ausgewertet. Nur Flächen mit Wichtungen über 0% erhalten Fell. Werte zwischen 0% und 100% führen zu entsprechend mehr oder weniger Haaren auf der Oberfläche. Dadurch sind dann auch weich auslaufende Behaarungen auf Oberflächen möglich. Auch Kombinationen sind denkbar, bei denen z. B. die gleiche Vertex Map für das Objekt-Feld und das Dichte-Feld benutzt wird. Die Haare werden dann an den Rändern der gewichteten Bereiche nicht nur kürzer sondern auch weniger.

Anzahl und Form der Fell-Haare

Die Gesamtzahl der Fell-Haare wird über Anzahl vorgegeben. Beachten Sie, dass diese Anzahl nur dann erreicht wird, wenn keine Dichte-Map benutzt wird. Ansonsten werden durch die Dichte-Map Fell-Haare wieder aus dieser Gesamtanzahl entfernt. Es kann dann nötig werden, die Anzahl der Haare wieder stark zu erhöhen, um die ursprüngliche Fülle wieder zu erreichen. Die Segmente geben die Unterteilung der Haare in lineare Abschnitte vor. Mehr Segmente verbessern die Biegsamkeit der Haare, erhöhen aber auch den Speicherverbrauch und die Berechnungszeit. Grundsätzlich gilt, je kürzer das Fell, desto weniger Segmente benötigen Sie.

Der Länge-Parameter gibt die Länge der Fell-Haare an, wobei Variation für eine zufällige Variation einzelner Haare sorgen kann. Bedenken Sie auch beim Fell-Objekt, dass eine Vielzahl zusätzlicher Parameter für die Formgebung der Haare noch im Haar-Material enthalten ist. Dieses steuert also nicht nur die Farbgebung, sondern z. B. auch die Dicke und Wuchsrichtung. Mehr dazu im Anschluss an die Besprechung der verschiedenen Haar-Objekte. Da die Fell-Haare ansonsten standardmäßig senkrecht aus der Oberfläche wachsen, kann deren Wuchsrichtung über Zufall in Gradwinkeln variiert werden.

Wer noch mehr Kontrolle über die Wuchsrichtung der Haare benötigt, kann die Felder Kämmen X, Kämmen Y und Kämmen Z mit zusätzlichen Vertex Map-Tags füllen. Sie wissen bereits aus anderen Besprechungen, dass sich diese Vertex Maps einfach durch Aufmalen, z. B. mit der Live-Selektion oder dem Pinsel-Werkzeug erstellen lassen. Beliebig viele dieser Tags können pro Objekt angelegt werden, sofern es sich um ein Polygon-Objekt handelt. Die Kämmen-Felder werten zugewiesene Punktwichtungen so aus, dass Werte zwischen 0% und 49% Stärke zu einer Verschiebung der Haare entlang der negativen Achsrichtung führen. Wichtungen zwischen 51% und 100% kämmen die Haare hingegen in positive Achsrichtung. Bezogen sind diese Richtungen immer auf das Achsensystem des bewachsenen Objekts.

Wenn Sie diese Funktionalität nutzen möchten, erstellen Sie also am besten zuerst eine Vertex Map, die 50% Wichtung für alle Punkte enthält. Diese kann z. B. erstellt werden, indem Sie alle Punkte der Oberfläche selektieren und dann Selektieren > Punkte-Wichtung setzen… aufrufen. In dem entsprechenden Dialog tragen Sie dann 50% als Wert und Werte setzen als Modus ein. Diese 50%-Wichtung führt zu den gewohnten, senkrecht auf der Oberfläche stehenden Haaren. Durch Übermalen dieser Vertex Map mit etwas kleineren oder größeren Werten kann dann abschnittweise das Fell gekämmt werden. Dies hängt natürlich davon ab, in welchem Kämmen-Feld Sie die Vertex Map verwenden. So reizvoll diese Option sein mag, auf diese Weise Fell virtuell zu kämmen ist aufwändig und ungenau, da der Effekt nur abhängig von der Punktdichte des bewachsenen Objekts erfolgen kann. Benötigen Sie derart individuelle Kontrolle über die Wuchsrichtung der Haare, arbeiten Sie besser mit dem gleich noch folgenden Hair-Objekt.

Die Darstellung der Fell-Haare im Editor kann über die Editoransicht-Option aktiviert werden. Der Wert für die Detailstufe reduziert die im Editor angezeigten Haare ausgehend von der später im Bild tatsächlich zu sehenden Anzahl. Durch Fell zwischenspeichern werden alle Haare vor der Bildberechnung in den Speicher geladen. Dies benötigt zusätzliche Zeit während der Vorbereitungsphase der Bildberechnung und belegt zusätzlichen Arbeitsspeicher. Wenn Sie sehr viele Haare verwenden möchten, sollten Sie darauf verzichten. Das Rendering ist dann zwar etwas langsamer, kann jedoch problemlos auch mit sehr großen Haarmengen umgehen.

Eine Ausnahme dieser Regel gibt es jedoch, wenn die Haare z. B. in spiegelnden Oberflächen sichtbar sein oder hinter transparenten Materialien mit Brechnung-Werten über 1 korrekt angezeigt werden sollen. In diesen Fällen muss die Fell zwischenspeichern-Option aktiviert sein.

Eine Wiese erstellen

Um unsere Landschaft noch etwas aufzupeppen, sollten wir Gras darauf wachsen lassen. Damit dies jedoch einerseits nicht zu gleichförmig aussieht und andererseits die Bildberechnung durch zu viele Haare nicht zu stark verlängert wird, beschränken wir den Bewuchs durch zwei Handgriffe.

Zuerst erstellen wir eine Polygon-Selektion der Landschaftsbereiche, in denen das Gras überhaupt wachsen soll. Dabei lassen wir natürlich die Flächen unberücksichtigt, die später sowieso nicht zu sehen sein werden und lassen zusätzlich die Polygone aus, die auf dem gebirgigen Teil in der Nähe des Bildhorizonts liegen. Vor Erstellung dieser Selektion sollten Sie das Bool-Objekt konvertieren, damit wir an der Landschaft einen zum Straßenverlauf passenden Rand bekommen. Speichern Sie die Selektion dann über Selektieren > Selektion einfrieren als Tag ab und rufen Sie anschließend das Fell-Objekt auf. Das Fell-Objekt sollte dadurch automatisch die Polygon-Auswahl als Objekt-Eintrag im Dialog übernehmen. Sollte dies nicht der Fall sein, ziehen Sie das Polygon Selektion-Tag manuell in das Objekt-Feld des Fell-Objekts.

Konvertieren Sie nun die noch aktive Polygon-Auswahl am Objekt zu einer Punkt-Auswahl (z. B. durch Halten von Strg/Ctrl und gleichzeitigen Wechsel in den Punkte-Modus) und rufen Sie dann Selektieren > Punkte-Wichtung setzen auf.

CINEMA-4D - Der Grasbewuchs der Landschaft, hier mit einem Fell-Objekt umgesetzt

Abbildung 6.71: Der Grasbewuchs der Landschaft, hier mit einem Fell-Objekt umgesetzt

Tragen Sie in den Dialog einen Betrag von 100% für den Modus Werte setzen ein. Es entsteht ein Vertex Map-Tag hinter dem Landschaft-Objekt. Mit dem Pinsel-Werkzeug des Mesh > Verformen-Menüs können Sie jetzt die Vertex Map-Werte gezielt an den Rändern abmildern und verwischen. Benutzen Sie dafür die Modi Weichzeichnen oder Intensität. Letzterer ermöglicht Ihnen mit negativen Stärke-Werten die Abschwächung von Wichtungen. Erzeugen Sie dadurch weiche Wichtungsränder und ggf. auch kleine Variationen innerhalb der durchgehend gewichteten Bereiche. Da wir es bei der Landschaft mit recht vielen Punkten zu tun haben, sollten Sie die noch immer selektierten Punkte vor Benutzung des Pinsels deselektieren lassen. Selektierte Punkte werden standardmäßig etwas größer als normale Punkte angezeigt und können dadurch eventuell die Sicht auf die Farbverläufe der Vertex Map-Wichtungen versperren.

Schließlich ziehen Sie dieses Vertex Map-Tag dann aus dem Objekt-Manager in das Dichte-Feld des Fell-Objekts. Wichtig ist, dass Sie den Bewuchs auf den Vordergrund der Szene, bzw. auf den dort von der Kamera direkt erfassten Bereich konzentrieren. Wenn Sie mögen, können Sie diese Vertex Map auch zusätzlich anstatt der Polygon-Selektion benutzten. Das Gras läuft dann an den Rändern noch weicher aus.

In meinem Fall nutze ich mit 500.000 Haaren eine relative große Anzahl, die über eine Länge von 10 cm mit 2 cm Variation verfügen. Durch die Dichte-Map werden jedoch sowieso nicht alle Haare erstellt. Schließlich können Sie über den Zufall-Wert noch etwas Variation in die Ausrichtung unserer Grashalme bringen. 10° sollten dort bereits für mehr Abwechslung sorgen. An Segmenten reichen uns 4 oder sogar noch weniger, da höchstens leichte Biegungen zu erwarten sind. Bevor wir uns mit der Färbung unseres Grases beschäftigen, lassen Sie uns noch einen Blick auf das dritte Simulationsobjekt für Haare werfen.

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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