Shader und Texturen: Haare und Fell mit CINEMA 4D erstellen – Die Haar-Tags

Tutorials 21. November 2014 – 0 Kommentare

Einige der speziellen Haar-Tags kennen Sie bereits, so z. B. das Selektion-Tag oder das Haar Kollision-Tag. Sie rufen diese Tags durch Rechtsklick auf die Objekte und Auswahl von Hair Tags auf. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung der verschiedenen Hair-Tags, die bislang noch nicht besprochen wurden.

Constrain-Tag

Hiermit können selektierte Punkte von Guides oder dynamischen Splines an Polygon-Objekten festgemacht werden. Das Tag muss dazu dem Hair-Objekt oder dem dynamisch animierten Spline zugeordnet werden. Ziehen Sie dann das Polygon-Objekt in das Objekt-Feld des Tags.
Anschließend selektieren Sie die Guide- oder Splinepunkte, die festgehalten werden sollen und betätigen schließlich die Setzen-Schaltfläche des Tags (siehe Abbildung 6.89).

CINEMA-4D - Das Constrain- und das Kollision-Tag

Abbildung 6.89: Das Constrain- und das Kollision-Tag

Mit Befreien können die selektierten Elemente wieder vom Objekt gelöst werden. Löschen entfernt hingegen alle Constrains des Objekts. Der Einfluss legt die Kraftwirkung des Objekts auf die Punkte fest. Der Offset definiert dabei die Entfernung, die zwischen Objekt und Punkt eingehalten wird. Sollen sich diese Eigenschaften über die Oberfläche des Objekts hinweg verändern, erstellen Sie einfach Vertex Maps für das Objekt und weisen diese in den Feldern Einfluss Map und Offset Map zu. Die Einfluss- und Offset-Werte wirken dann als Multiplikatoren für die Wichtungen der Vertex Maps.

Kollision-Tag

Dieses Tag muss allen Objekten zugewiesen werden, die mit den Haaren durch Kollision interagieren sollen (siehe Abbildung 6.89). In der Regel wird dies bei längeren Haaren also zumindest auch das bewachsene Objekt selbst sein. Die Kräfte-Option aktiviert ein zusätzliches Kraftfeld um das Objekt herum, das bereits vor der eigentlichen Kollision eine Wirkung auf Haare ausübt. Dies kann z. B. in Verbindung mit Spline-Dynamics genutzt werden. Um auf Guides wirken zu können, muss für diesen Modus zusätzlich die Oberfläche auf Haar-Option im Haar-Objekt aktiv sein. Wir haben über diese Funktionalität ja bereits gesprochen.

Licht-Tag

Die Einstellungen hier entsprechen denen in den Rendervoreinstellungen. Der Vorteil des Tags liegt daher nur darin, dass Sie einzelnen Lichtquellen Ihrer Szene von den Rendervoreinstellungen abweichende Einstellungen zuordnen können.

Render-Tag

Auch diese Optionen und Einstellungen kennen wir bereits aus den Rendervoreinstellungen. Je nachdem welcher Objektart dieses Tag zugewiesen wurde, können damit sowohl Polygon-Objekte mit Fell überzogen werden, sowie einfache Splines und Partikel das Haar-Material nutzen.

Wird zusätzlich ein Haar-Material zugewiesen, können Sie auch das Aussehen dieser Haare definieren. Die Funktionalität wird generell über die Aktivieren-Option angeschaltet (siehe Abbildung 6.90).

CINEMA-4D - Die Parameter des Licht- und des Render-Tags für Haare

Abbildung 6.90: Die Parameter des Licht- und des Render-Tags für Haare

Ist Auto Zeit aktiv, bleibt die Haardarstellung automatisch über die gesamte Animation hinweg aktiv. Ansonsten können Sie separate Start- und Ende-Zeitpunkte angeben. Das Modus-Menü legt z. B. fest, ob die Haare über die Oberfläche verteilt verwurzelt werden, oder nur auf den Punkten wachsen. Linie ist für das Rendern von Splines als Haaren gedacht. Hat der Spline mehrere Segmente, können die Distanzen dazwischen automatisch mit Haaren gefüllt werden, sofern Interpoliert ausgewählt wird.

Die Modi Position, Geschwindigkeit und Spur sind für die Darstellung von Partikeln gedacht und können in Verbindung z. B. mit einem Emitter-Objekt die Partikel selbst als Haar-Objekte sichtbar machen. Besonders eindrucksvoll ist dies im Modus Spur, bei dem die Flugbahnen der Partikel als Haar nachgezeichnet werden. Position stellt ansonsten nur einen Haar-Punkt als Partikel dar und Geschwindigkeit überträgt die aktuelle Geschwindigkeit jedes Partikels auf die Länge eines Haars. Die übrigen Parameter kennen Sie bereits aus anderen Dialogen, sofern Eigenschaften, wie Länge und Anzahl nicht sowieso selbsterklärend sind.

Das Beschränken-Feld ermöglicht Ihnen schließlich das Haarwachstum auf eine Selektion zu beschränken. Ziehen Sie dazu ein Polygon-Selektion-Tag oder auch ein Vertex Map-Tag des Objekts in dieses Feld.

Spline-Dynamics

Die dynamische Beweglichkeit eines Haar-Guides lässt sich mit diesem Tag auch auf ganz normale Splines übertragen. Dabei werden zwischen den Punkten des Splines unsichtbare Federn gespannt, deren Eigenschaften über die Parameter in der Eigenschaften-Rubrik definiert werden. Dies bedeutet einerseits, dass keine parametrischen Splines benutzt werden können und andererseits, dass die Beweglichkeit und Verformbarkeit des Splines von der Anzahl der Splinepunkte und deren Verteilung abhängt. Das generelle Verhalten des Splines wird über die Optionen Kollision und Starr in den Tag-Einstellungen vorgegeben. Die mögliche Kollisionsberechnung betrifft nur Objekte, die über ein Haar Kollision-Tag verfügen. Da der Spline selbst nicht auf Kollision getestet werden kann, behilft man sich mit dem Radius-Wert in den Eigenschaften-Einstellungen (siehe Abbildung 6.91).

CINEMA-4D - Normale Splines können sich z. B. wie Seile oder Ketten verhalten.

Abbildung 6.91: Normale Splines können sich z. B. wie Seile oder Ketten verhalten.

Dieser legt den zylindrischen Bereich um den Splinepfad fest, der mit anderen Objekten kollidieren kann. Die Starr-Option hingegen versteift den Spline, damit dieser seine ursprüngliche Form weitestgehend beibehält.

In der Regel wird es so sein, dass Sie einzelne Punkte des Splines irgendwo befestigen möchten. In diesem Fall selektieren Sie zuerst die entsprechenden Punkte und nutzen dann die Setzen-Schaltfläche in den Eigenschaften-Einstellungen. Dies legt die selektierten Punkte als sogenannte Anker fest. Mit Befreien werden die selektierten Punkte wieder beweglich geschaltet. Löschen bewirkt das gleiche, jedoch für alle fixierten Punkte des Splines. Alternativ hierzu kann auch das Setzen der Masse 0 für selektierte Punkte deren aktuelle Position fixieren.

Das dynamische Verhalten

Die dynamischen Eigenschaften der Simulation werden einerseits über die äußeren Kräfte definiert und andererseits über die Eigenschaften des Splines selbst. Die Gravitation gehört zu den äußeren Kräften, die bereits standardmäßig wirken. Deren voreingestellte Größe in den Kräfte-Einstellungen entspricht der Erdanziehungskraft und wirkt daher entlang der Welt Y-Achse nach unten. Weitere Modifikatoren, wie z. B. das Wind-Objekt können bei Bedarf zusätzlich in die Kräfte-Liste gezogen werden. Die inneren Kräfte des Splines werden in den Eigenschaften-Einstellungen des Tags definiert.

Die Steifigkeit beschreibt die Anfälligkeit der Splinepunkte gegenüber den wirkenden Kräften. Eine große Steifigkeit führt daher auch zu weniger Bewegungen im Spline. Der Gummi-Wert hingegen beschreibt die Federkräfte zwischen den Splinepunkten. Je kleiner der Wert, desto weicher und elastischer wird der Spline.

Das Erhöhen von Ruhe halten führt dazu, dass die Splinepunkte wieder in Ihre ursprüngliche Position gezogen werden. Ruhe mischen hingegen vermag prozentual zwischen dem dynamisch animierten und dem ursprünglichen Zustand des Splines zu mischen. Dies ist in sofern ein kleiner Unterscheid, als durch das Mischen die interne Berechnung der Simulation nicht beeinträchtigt wird. Die Dämpfung sorgt in jedem Fall dafür, dass die Bewegung des Splines abgebremst wird.

Die Verformung eines Objekts unterteilt man in einen elastischen und einen plastischen Anteil. Ein elastisch verformtes Objekt ist nach dem Wegfall der Kraft in der Lage, seine ursprüngliche Form wieder anzunehmen. Wird es jedoch immer weiter gedehnt, so wird es plastisch verformt und behält dann zumindest einen Teil der Verformung selbst nach Wegfall der Kraft bei. Der Wert für Elastische Grenze definiert hierbei den Grad der Splineverformung, ab der eine bleibende Deformation resultiert. Der Deformieren-Parameter legt in diesem Fall das Ausmaß der bleibenden Verformung fest. In jedem Fall kann der verformte Zustand eines Dynamics-Splines mit der Als Startzustand setzen-Schaltfläche im Tag-Teil des Dialogs eingefroren werden. Die aktuelle Form des Splines bleibt dann auch nach einem Sprung zum ersten Bild der Animation bestehen und kann so z. B. als Basis für eine weitere dynamische Simulation benutzt werden.

Cache-Einstellungen

Das Fixieren einer Simulation durch Speichern hat mehrere Vorteile. Einerseits beschleunigt sich dadurch natürlich die Abspielrate im Editor und andererseits können nun andere Objekte leichter bezug auf eine simulierte Bewegung nehmen. Zudem wird dadurch erst die Berechnung über Netzwerke möglich. Denken Sie z. B. auch daran, dass ein dynamisch simulierter Spline wiederum über die Haar-Funktionalität z. B. als Vogelfeder dargestellt werden kann. Das Ablegen einer Simulation im Speicher kann dabei die Rechengenauigkeit erhöhen und voneinander abhängige Simulationen möglich machen.

Das Speichern der simulierten Animation wird über die Speicher berechnen-Schaltfläche im Cache-Teil des Dialogs ausgelöst (siehe Abbildung 6.92).

CINEMA-4D - Die Kräfte-, Cache- und weitergehenden Einstellungen der Spline-Dynamics

Abbildung 6.92: Die Kräfte-, Cache- und weitergehenden Einstellungen der Spline-Dynamics

Dies kann je nach Länge der Animation etwas Zeit in Anspruch nehmen. Anschließend wird automatisch die Dynamics Speicher-Option aktiviert. Diese bewirkt, dass die normale dynamische Simulation nicht länger berechnet wird, sofern eine gespeicherte Lösung vorliegt. Über die Komprimieren-Option kann bei der gespeicherten Animation ggf. etwas Speicher gespart werden.

Derartig gespeicherte Animationen lassen sich mit den Speichern- und Laden-Schaltflächen auch individuell sichern und in das Tag laden. Dies ist jedoch nicht generell nötig, da das Tag beim Speichern der Szene automatisch auch die Cache-Animation mitspeichert. Durch Speicher leeren kann eine im Speicher gesicherte Animation wieder freigegeben werden.

Hilfreich ist natürlich auch die Möglichkeit, manuell in die gespeicherte Animation einzugreifen. So können Sie jederzeit durch Verschieben der Splinepunkte eine gespeicherte Splineform korrigieren, wenn Sie anschließend die Bild aktualisieren-Schaltfläche betätigen. Der Speicher-Wert ermöglicht Ihnen dabei, eventuelle Fehler bei der Spline-Editierung durch Nutzung der Rückgängig-Funktion von CINEMA 4D zu korrigieren. Nur bei Splines mit extrem vielen Punkten, bei der Bearbeitung sehr langer Animationen oder wenn Sie sehr viele Arbeitsschritte zurücknehmen möchten, kann hier eine Erhöhung der Voreinstellung von 1 MB sinnvoll sein.

Weitergehendes

Generell wird die Simulation über die gesamte Länge der Animation berechnet. Möchten Sie nur einen gewissen Bildbereich dynamisch animiert sehen, deaktivieren Sie die Auto-Option in dieser Einstellungsrubrik und setzen die Start- und Ende-Werte auf die gewünschten Bildnummern.

Über Schritte legen Sie dabei die Rechengenauigkeit fest. Der Wert entspricht dabei praktisch den Zwischenbildern in die der Zeitabschnitt zwischen den eigentlichen Bildern der Animation unterteilt wird. Eine Erhöhung dieses Werts hilft vor allem der Kollisionsberechnung bei sich schnell bewegenden Objekten. Der Iterationen-Parameter legt die Anzahl der Rechenschritte fest, die zur Berechnung der Federkräfte verwendet werden. Höhere Werte führen in der Regel zu einer Einschränkung in der Beweglichkeit des Splines. Zudem steigt mit den Iterationen auch die Rechenzeit für die Simulation an.

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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