Shader und Texturen: Haare und Fell mit CINEMA 4D erstellen – Das Haar-Material

Tutorials 24. November 2014 – 0 Kommentare

Sie haben nun bereits zahlreiche Werkzeuge und Optionen kennengelernt, um Haare auf Objekten wachsen zu lassen und in Form zu bringen. Aber auch das eigene Haar-Material, das bereits automatisch z. B. bei Aufruf eines Hair-Objekts erstellt wird, bietet zahlreiche Optionen, um den Wuchs der Haare zu beeinflussen. Ein Haar-Material lässt sich aber auch manuell über Erzeugen > Shader > Haar Material direkt im Material-Manager aufrufen. Dies kann dann nötig werden, wenn Sie z. Partikel über den Haar-Renderer darstellen möchten.

Das Haar-Material entspricht in seiner Bedienung den bereits bekannten Shadern und Standard-Materialien. Ebenso tauchen in den verschiedenen Kanälen vielfach wieder die bereits bekannten Textur-Kanäle, Farbregler und Gradienten auf. Ich werde mich daher in solchen Fällen auf die Beschreibung der Wirkweise der einzelnen Kanäle und Parameter beschränken.

Werden Texturen zur Steuerung von Haar-Eigenschaften auf der bewachsenen Oberfläche eingesetzt, so werden diese der Oberfläche generell über UVW-Mapping zugewiesen. Sie müssen in diesen Fällen selbst dafür sorgen, dass passende UVW-Koordinaten an dem behaarten Objekt vorhanden sind. Eine Überprüfung der Projektion dieser Texturen auf dem Objekt ist ansonsten nicht möglich, da diese Texturen nur zur Steuerung von Haar-Eigenschaften verwenden und nicht auf der Oberfläche angezeigt werden. Am besten, Sie erzeugen in diesen Fällen ein Standard-Material und laden dort die gewünschte Textur z. B. als Farbe. Durch Zuweisung dieses Materials zum bewachsenen Objekt mit UVW-Mapping können Sie dann direkt im Editor die Lage der Textur begutachten.

Der Farbe-Kanal

Diese Einstellungen definieren die Oberflächenfärbung der Farbe (siehe Abbildung 6.93).

CINEMA-4D - Die Farbwerte können individuell vorgegeben oder sogar der bewachsenen Oberfläche entnommen werden.

Abbildung 6.93: Die Farbwerte können individuell vorgegeben oder sogar der bewachsenen Oberfläche entnommen werden.

Es wird dabei zwischen der Farbe an der Haarwurzel und an der Haarspitze unterschieden. Die Mischung der Farben entlang des Haars wird in jedem Fall automatisch generiert. In den oberen Einstellungen des Kanals können Sie den gewünschten Farbverlauf auf dem Haar von links nach rechts gelesen, zwischen der Wurzel und der Spitze auftragen. Alternativ hierzu kann auch eine Textur geladen werden, die dann auf jedes Haar gelegt wird. Die Anordnung der Texturen auf den Haaren wird generell über das Haar-Material Textur-Tag im Objekt-Manager definiert. Die Var-Einstellungen für H, S und V geben die mögliche prozentuale Abweichung der einzelnen Haare von den Farbeinstellungen an. H steht dabei für die Variation des Farbwerts, S für die Sättigung und V für die Helligkeit.

Wurzeln

Diese Textur wird praktisch über die mit Haaren bewachsene Oberfläche gezogen. Die Haarwurzeln übernehmen dann den jeweiligen Farbwert der Textur, der in diesem Bereich der Oberfläche liegt. Ist in der Rubrik Spitzen die Option Wie Wurzeln aktiv, werden die Haarspitzen automatisch so wie die Haarwurzeln gefärbt. Durch den Mischmodus und den Mischen-Wert kann die normale Haarfarbe mit hinzugemischt werden. Die Textur wird nur für die Färbung der Haare verwendet und ist ansonsten nicht auf dem Objekt zu sehen.

Spitzen

Funktioniert wie bei den Wurzeln-Einstellungen beschrieben, bezieht sich hier jedoch auf die Färbung der Haarspitzen.

Färben

Mit diesen Einstellungen können Sie einen prozentualen Anteil aller Haare mit einer alternativen Farbtextur belegen. Die ermöglicht Ihnen z. B. der normalen Haarfarbe einen gewissen Anteil grauer Haare beizumischen. Der Haare-Parameter legt den Anteil der zufällig ausgewählten Haare fest, die mit der Textur belegt werden sollen.

Oberfläche

Diese Einstellungen ermöglichen Ihnen, die Oberflächenfarbe, die Schattierung und die auf der Oberfläche sichtbaren Schatten auf die Färbung der Haare zu übertragen. Ist Oberfläche aktiv, können über die Optionen Farbe, Illumination und Schatten die entsprechenden Eigenschaften der Oberfläche auf die darauf wachsenden Haare übertragen werden. Über den Mischmodus und den Mischen-Wert ist auch hier eine Beimischung oder Überblendung der normalen Haarfarbe möglich.

Der Rücklicht Farbe-Kanal

Die Einstellungen hier entsprechen in weiten Teilen denen des Farbe-Materialkanals. Die Färbungen dieses Kanals werden nur dann auf dem Haar sichtbar, wenn es aus Sicht des Betrachters von der Rückseite aus beleuchtet wird. Da dieser Effekt in der Regel eher dezent ist, werden Sie oft auf die Verwendung dieses Kanals und eine abweichende Farbeinstellung hier verzichten können. Wenn Sie den Effekt nutzen und zusätzlich verstärken möchten, müssen Sie die Lichtdurchlässigkeit der Haare erhöhen. Dafür ist der Parameter Transluzenz in den Illumination-Einstellungen des Materials zuständig. Ansonsten finden Sie ganz oben in den Kanaleinstellungen einen Mischmodus und einen Mischen-Wert, der die Beimischung zur normalen Haarfarbe definiert.

Der Glanzlicht-Kanal

Hier definieren Sie die Glanzeigenschaften der Haare. Das Primär-Glanzlicht simuliert dabei die Spiegelung der Lichtquelle auf der Oberfläche des Haars. Das Sekundär-Glanzlicht entsteht durch eine innere Totalreflexion des primären Glanzlichts, es ist also in der Regel sehr viel schwächer.

Soll die Glanzfarbe von der Färbung der Lichtquellen abweichen, können Sie hier eine alternative Farbe vorgeben. Stärke ist das Maß für die Intensität des Glanzes, Schärfe hingegen entspricht dem Breite-Parameter aus den Glanzlicht-Einstellungen eines normalen CINEMA 4D-Materials und steuert daher die flächige Ausdehnung des Glanzes. Eine hohe Schärfe erzeugt daher ein kleines Glanzlicht. Stärke und Schärfe erlauben beide auch Einstellungen über 100%. Die Einstellungen des Sekundär-Glanzlichts funktionieren entsprechend.

Je nach Wunsch können auch Texturen verwendet werden, um den Glanz entlang der Haarwuchsrichtung zu färben. Bei der Nutzung eines Farbverlaufs vom Typ 2D-V z. B. entspricht der linke Rand des Verlaufs der Haarwurzel und der rechte Rand der Haarspitze. Die Intensität des Glanzes, der durch eine Beleuchtung der Haare von hinten entstehen soll, wird über Glanzlicht Rücklicht definiert.

Der Transparenz-Kanal

Haare können z. B. durch ein transparentes Auslaufen an der Haarspitze noch feiner wirken. Über den Transparenz-Verlauf dieses Kanals können Sie daher individuell die Intensität und Lage der Transparenz auf dem Haar festlegen. Auch hier entspricht wieder der linke Rand des Verlaufs der Wurzel des Haars. Schwarz steht für ein massives Haar, weiß für komplette Transparenz. Die Invertieren-Option bietet eine schnelle Möglichkeit, die Auswertung der Helligkeiten im Verlauf umzukehren.

Möchten Sie statt des Verlaufs eine Textur verwenden, so ist auch dies möglich. Diese wird wieder entsprechend den Einstellungen im Haar-Material Textur-Tag auf das Haar angewendet. Auch hier lässt sich eine Textur über die bekannten Mischen-Optionen mit dem Transparenz-Verlauf überlagern.

Der Dicke-Kanal

Den Haaren kann hier eine Dicke zugewiesen werden (siehe Abbildung 6.94).

CINEMA-4D - Variation der Haardicke

Abbildung 6.94: Variation der Haardicke

Haare können dadurch sowohl sprichwörtlich haarfein, als auch massiver, wie z. B. ein Pflanzenstängel oder die Borste eines Besens wirken. Der Durchmesser kann individuell für die Wurzeln und Spitzen angegeben werden. Wer möchte, kann zusätzlich noch die Kurve benutzen, um die Dicke über den Haarverlauf zu variieren. Der linke Rand der Kurve steht für die Haarwurzel, der rechte für die Haarspitze. Verläuft die Kurve horizontal am oberen Rand des Kurve-Funktionsgraphen, werden die Wurzeln- und Spitzen-Werte linear über die Haarlänge interpoliert. Möchten Sie darüber komplexere Querschnitte realisieren, achten Sie gleichzeitig auf eine ausreichend hohe Segmentanzahl an den Haaren, denn nur dort, wo das Haar eine Unterteilung hat, kann auch der Radius über die Kurve verändert werden.

Ein Variation-Parameter ermöglicht zusätzlich eine zufällige Variation der Haardicke, damit nicht alle Haare gleich aussehen. Noch individueller geht dies über die Zuweisung einer Textur. Dabei wird die Textur auf die bewachsene Oberfläche gelegt und deren Helligkeit mit der Haardicke multipliziert. Dunklere Bereiche erhalten dann automatisch dünnere Haare. Diese Textur wird nur für die Steuerung der Dicke verwendet und ist ansonsten nicht auf dem Objekt zu sehen.

Der Länge-Kanal

Diese Einstellungen ermöglichen Ihnen, z. B. Haare in einer Animation wachsen zu lassen, oder deren Länge nachträglich zu beschneiden (siehe Abbildung 6.95). 100% Länge entsprechen dabei immer der Originallänge der Guides auf der Oberfläche. Wie üblich, kann auch hier über Variation eine zufällige Abweichung dieser Vorgabe für die Haare aktiviert werden. Dabei kommt es durch die Variation immer zu einer Kürzung der Haare. Haare werden also nie über ihre ursprüngliche Länge hinaus erweitert. Der prozentuale Anteil der Haare, die von diesen Längenänderung betroffen sein soll, kann ebenfalls eingestellt werden.

Über eine optionale Textur kann auch in diesem Kanal wieder die bewachsene Oberfläche mit einer Textur überzogen werden, deren Helligkeiten dann die Längenveränderung der Haare bestimmt. Weiße Bereiche erhalten 100% lange Haare. Dunklere Bereiche erscheinen entsprechend kürzer. Diese Textur wird nur für die Steuerung der Haarlänge verwendet und ist ansonsten nicht auf dem Objekt zu sehen.

Der Größe-Kanal

Die Parameter hier sind fast mit denen des Länge-Kanals identisch, die Wirkung unterscheidet sich jedoch stark. Die Veränderung der Größe führt zu einer Skalierung der Haare. Die jeweilige Form bleibt dabei also erhalten und wird nicht wie beim Länge-Kanal mit Einstellungen unter 100% beschnitten (siehe Abbildung 6.95). Davon abgesehen, bieten die Parameter eine vergleichbare Funktionalität.

CINEMA-4D - Links 100% Variation der Länge, rechts 100% Variation der Größe

Abbildung 6.95: Links 100% Variation der Länge, rechts 100% Variation der Größe

Der Kräuseln-Kanal

Diese Einstellungen führen zum zufälligen Biegen der Haare (siehe Abbildung 6.96).

CINEMA-4D - Links 100% Kräuseln, rechts 100% Knicken

Abbildung 6.96: Links 100% Kräuseln, rechts 100% Knicken

Die ursprüngliche Haarwuchsrichtung und Form der Haare wird also variiert. Je größer der Kräuseln-Wert, desto stärker die zufällige Abweichung von der Original Haarform. Die Größe-Werte legen die maximale Auslenkung von der ursprünglichen Form separat für die X- und die Y-Richtung der Haare fest. Die Z-Richtung entspricht dabei der Wuchsrichtung des Haars und wird nicht verändert. Die Variation führt zu einer Zufälligkeit des Kräuselns von Haar zu Haar. Auch hier gilt, dass der Effekt von der Anzahl der Haarsegmente abhängig ist.

Der Anteil definiert die Anzahl der Haare, die von dem Kräuseln-Effekt betroffen sind. Wer es noch individueller mag, kann die Kurve benutzen und darüber das Kräuseln entlang der Haarlänge variieren. Wie gewohnt, entspricht der linke Rand der Kurve dem Bereich der Haarwurzel. Eine von links unten nach rechts oben ansteigende Kurve führt daher zu einer Verstärkung des Effekts im Bereich der Haarspitzen. Die Wurzel und der Bereich unmittelbar darüber bleiben dagegen noch nahezu unverändert.

Auch in diesem Kanal kann wieder eine Textur benutzt werden, die intern auf die bewachsene Oberfläche angewendet wird. Die Helligkeitswerte dieser Textur legen dann fest, wo auf der Oberfläche die Haare gekräuselt werden sollen. Je heller die Textur, desto stärker der Effekt. Auch diese Textur wird später nicht auf der bewachsenen Oberfläche zu sehen sein und dient nur der Steuerung der Haarform.

Der Knicken-Kanal

Die Einstellmöglichkeiten entsprechen hier weitestgehend denen des Kräuseln-Kanals. Ging es beim Kräuseln noch mehr um eine weiche Biegung der Haare, um deren Verlauf individuell zu variieren, so werden beim Knicken harte Richtungsänderungen im Haar erzeugt (siehe Abbildung 6.96). Geknickte Haare wirken daher eher wie verbogener Draht. Vorteilhaft gegenüber dem Kräuseln ist jedoch, dass die Wuchsrichtung der Haare eher erhalten bleibt.

Der Dichte-Kanal

Der Dichte-Wert bezieht sich auf die Gesamtzahl der Haare, die gerendert werden. Einstellungen unter 100% reduzieren daher die Anzahl der dargestellten Haare auf der Oberfläche. Dies kann z. B. für Animationen genutzt werden, um eine Oberfläche langsam mit Haaren zu bedecken. Noch interessanter mag in diesem Zusammenhang jedoch die Steuerungsmöglichkeit durch eine Textur sein (siehe Abbildung 6.97).

CINEMA-4D - Die Bewuchsdichte kann durch eine Graustufen-Textur vorgegeben werden.

Abbildung 6.97: Die Bewuchsdichte kann durch eine Graustufen-Textur vorgegeben werden.

Diese wird intern auf die bewachsene Oberfläche angewendet und bezüglich ihrer Helligkeit ausgewertet. Die Helligkeiten werden in sogenannte Dichteebenen unterteilt. Die Voreinstellung 16 bedeutet also, dass die Graustufen oder Helligkeiten der verwendeten Textur in 16 individuelle Helligkeitsstufen umgerechnet werden. Je mehr Dichteebenen, desto mehr Abstufungen in der Bewuchsdichte sind also darstellbar.

Der Büschel-Kanal

Von den Variationen beim Knicken und Kräuseln einmal abgesehen, wurden Haare bislang mehr oder weniger parallel zueinander erzeugt. Dies lässt sich durch die Bildung von Büscheln verhindern, wie sie z. B. bei gegeelten oder nassen Haaren typisch sind. Der Anzahl-Parameter legt dabei die Anzahl der Büschel in der Frisur fest. Der Prozentwert bezieht sich auf die Gesamtzahl der erzeugten Haare. Werden 1000 Haare erzeugt und ein Anzahl-Wert von 10% benutzt, resultieren also 100 individuelle Büschel.

Diese Büschel sind erst einmal unsichtbar, üben aber eine Anziehungskraft auf die umliegenden Haare aus. Diese Anziehungsstärke entspricht dem Büschel-Wert. Die entsprechende Variation sorgt dabei wie üblich für eine gewisse Zufälligkeit. Radius entspricht dem Umkreis um das Büschelzentrum, in dem Haare angezogen werden. Variation führt zu einer Zufälligkeit in den Radien der verschiedenen Büschel auf der Oberfläche. Die tatsächlich beeinflusste Anzahl der Haare ist jedoch zusätzlich dem Parameter Grenze in der Büschel-Unterkategorie unterworfen. Grenze stellt dabei die maximale Haaranzahl dar, die pro Büschel verwendet werden sollen.

Die an einem Büschel beteiligten Haare können zusätzlich um die Büschelachse gedreht werden. Im Extremfall krümmen sich die Haare dann zu einer Spiralfeder oder Helix. Auch dies ist wieder abhängig von der Segmentierung der Haare. Der Verzwirbeln-Parameter gibt die Größenordnung der Verdrehung der Haare vor. Auch dies kann pro Haar variiert werden.

Büschel

Wie bereits erwähnt, legt Grenze generell die Anzahl der Haare fest, die pro Büschel verändert werden (siehe Abbildung 6.98).

CINEMA-4D - Rechts oben sehen Sie Haarbüschel, darunter verzwirbelte Büschel.

Abbildung 6.98: Rechts oben sehen Sie Haarbüschel, darunter verzwirbelte Büschel.

Selbst wenn der Radius-Wert sehr viel mehr Haare erfassen würde, werden also nur diese Haarzahlen tatsächlich manipuliert. Sollen nicht nur die Haarbereiche oberhalb der Haarwurzel gebüschelt werden, aktivieren Sie Inklusive Wurzeln. Die Haarwurzeln der beteiligten Haare werden dadurch neu positioniert und näher am Zentrum des jeweiligen Büschels platziert. Dadurch können dann zwischen den Haarbüscheln Lücken auf der bewachsenen Oberfläche entstehen. Ist Länge beibehalten aktiv, werden die beteiligten Haare nicht in ihrer Länge verändert. Ansonsten erfolgt eine Verlängerung aller Haare, damit diese auf Höhe der Büschelspitze enden. Dies führt dann zu stumpfen Büschelspitzen. Die Anziehungskraft zwischen Büschel und Haaren wird über die Büschel-Kurve gesteuert. Der linke Rand der Kurve entspricht wie üblich dem Bereich der Haarwurzel. Die horizontale Mittellage der Kurve führt zu keiner Anziehungskraft. Die schräg nach rechts oben verlaufende Standardkurve verstärkt die Anziehungskraft bei den Haarspitzen, aber es sind auch negative Verläufe unterhalb der Mittellage denkbar. Die Haare werden dann in diesem Bereich von dem Büschel abgestoßen.

Die Abnahme-Kurve bezieht sich auf die Büschel-Anziehung in Abhängigkeit zum Abstand der Haare vom Büschelzentrum. Eine von links oben nach rechts unten verlaufende Kurve schwächt die Anziehungskraft des Büschels auf die Haare zum Rand des Radius-Abstands hin ab. Die bereits bekannten Parameter Büschel und Radius können auch über Texturen definiert werden, die für uns unsichtbar auf die Oberfläche des bewachsenen Objekts gelegt werden. Wie üblich werden die Helligkeiten dieser Texturen ausgewertet und dann mit den Zahlenwerten der Parameter multipliziert, um die Anziehungskraft und den Radius der Büschel auf der Oberfläche zu variieren.

Verzwirbeln

Auch die Intensität und Variation der Verdrehung der gebüschelten Haare kann über Texturen und Kurven feiner justiert werden. Die Verzwirbeln-Kurve gibt die Stärke der Verdrehung entlang der Haarlänge an. Der linke Rand der Kurve entspricht wie immer der Haarwurzel.

Auch diese Kurve verläuft in ihrer Neutrallage horizontal mittig durch den Funktionsgraphen. Es sind daher auch Verläufe unterhalb dieser Mittellage möglich, was dann zu einer Umdrehung der Drehrichtung bei der Verzwirbelung der Haare führt. Der Kurvenverlauf wird mit dem Verzwirbeln-Wert aus dem oberen Dialogbereich multipliziert, um die tatsächliche Verdrehung der Haare zu definieren.

Die Abnamhe-Kurve darunter legt die Beeinflussung der Haare in Abhängigkeit zum Abstand vom Zentrum des Büschels fest. Eine von links oben nach rechts unten absteigende Kurve schwächt automatisch die Verdrehung der Haare ab, die im Randbereich des Büschels liegen. Zusätzlich kann die Stärke der Verzwirbelung über eine Textur definiert werden, die wieder für uns unsichtbar auf die bewachsene Oberfläche angewendet wird. Die Helligkeiten dieser Textur werden mit dem Verzwirbeln-Parameter multipliziert.

Der Spannung-Kanal

Hiermit können die Krümmungen in der Wuchsrichtung der Haare verstärkt werden. Kerzengerade Haare werden ebenfalls durch die Spannung zusammengerollt. Die Auswertung der Parameter entspricht ansonsten z. B. dem Kräuseln- oder Knicken-Kanal. Ich möchte daher hier auf eine erneute Besprechung verzichten.

Der Spannung-Wert legt die Intensität der Krümmung fest. Negative Werte sind ebenfalls erlaubt, was zu einer entgegengesetzten Biegung führt und so im Einzelfall auch zum Glätten der Haare verwendet werden kann.

Der Displacement-Kanal

Dieser Kanal funktioniert wie das Displacement eines Standard CINEMA 4D-Materials. Die Segmentpunkte eines Haars können also individuell in X-, Y- und Z-Richtung verschoben werden. Die Intensität der Verschiebung kann relativ oder absolut berechnet werden. Mit aktiver Relativ-Option bezieht sich der Prozentwert Displacement auf die jeweilige Haarlänge. Dies ist also zu empfehlen, wenn Sie unterschiedliche Haarlängen auf der Oberfläche verwenden. Ohne Relativ-Option ändert sich der Displacement-Name zu Distanz. Dort können Sie dann die absolute Verschiebung des Displacements in Maßeinheiten eingeben.

Das Bezugssystem der Verschiebung geben Sie über das Richtung-Menü vor. Bei Wahl von Welt wird das ortsfeste Welt-Koordinatensystem benutzt, was problematisch ist, wenn Sie das bewachsene Objekt animieren möchten. Die Einstellung Lokal bezieht die Verschiebungen auf die Koordinaten jedes bewachsenen Objekts. In jedem Fall kann Variation das Ergebnis zufällig pro Haar variieren. Der Anteil-Wert gibt prozentual die Anzahl der vom Displacement betroffenen Haare an (siehe Abbildung 6.99).

CINEMA-4D - Der Displacement-Effekt für Haare

Abbildung 6.99: Der Displacement-Effekt für Haare

Die drei Kurven beziehen sich wie gewohnt auf die Haarlänge und beschreiben somit mit ihrer linken Seite die Haarwurzel und rechts die Haarspitze. Die horizontale Mittellage der Kurven ist die Neutralstellung und führt zu keiner Veränderung der Haarform. Abweichungen der Kurve nach oben oder unten führen zu positiven oder negativen Verschiebungen der Haarpunkte entlang der entsprechenden Richtung.

Erweiterte Einstellungen

Wie auch bei der Büschelbildung, kann durch Inklusive Wurzel der Wurzelbereich der Haare mit beeinflusst und somit durch das Displacement verschoben werden. Bei aktiver Additiv-Option wird das Displacement jeweils zu dem des vorherigen Haarpunkts hinzugerechnet. Die Verschiebungen addieren sich damit über die Haarlänge auf. Ist hierbei Von Spitze zusätzlich ausgewählt, wird für jeden Haarpunkt ein betragsmäßig gleich starkes Displacement verarbeitet. Dies schwächt die Additiv-Option dadurch zusätzlich ab. Um die Stärke des Displacements über die Haarlänge zu beeinflussen, kann die Stärke-Kurve benutzt werden. Die Neutrallage der Kurve verläuft auch hier wieder horizontal und mittig durch den Graphen. Da die Kurve von dort aus sowohl nach oben in den positiven, als auch nach unten in den negativen Bereich schwingen kann, lässt sich die Verschiebungsrichtung des Displacements darüber auch umkehren. Die Texturen im Textur- und im Richtung-Feld können die Intensität und Richtung des Displacements auf der Oberfläche des behaarten Objekts individuell steuern. Die Textur wird entsprechend Ihrer Helligkeit ausgewertet und als Multiplikator für den Displacement-Effekt benutzt. Die Textur im Richtung-Feld wird in die Farbanteile für Rot, Grün und Blau aufgespalten.

Da sich diese Farbanteile numerisch zwischen 0 und 255 bewegen, ist ein Anteil von 127 als neutral definiert. Auf diese Weise führen Farbanteile unter 127 zu einer negativen Verschiebung und Werte darüber zu einem positiven Displacement. Der Rot-Anteil steuert die Verschiebung in X-, der Grün-Anteil die Verschiebung in Y- und der Blau-Anteil der Pixelfarben das Displacement in Z-Richtung. Damit es dabei nicht zu einer additiven Wirkung mit der Einstellung im Kanal kommen kann, sollten die Kurven im oberen Teil der Dialogseite auf die horizontale Mittellage gebracht werden.

Der Biegen-Kanal

Durch diese Eigenschaft können die Haare rund gebogen werden (siehe Abbildung 6.100).

CINEMA-4D - Biegen der Haare

Abbildung 6.100: Biegen der Haare

Die Intensität der Biegung wird über den Biegen-Parameter eingestellt, wobei große Werte zu einer kreisförmigen Haarform führen können. Einstellungen über 100% sind problemlos möglich, um die Biegung weiter zu verstärken. Wie üblich, kann die Stärke des Effekts auch pro Haar variiert werden, sowie über den Anteil-Wert prozentual auf einen Teil der generierten Haare angewendet werden.

Die Biegerichtung kann über das Richtung-Menü sowohl im Welt-System, im lokalen System des behaarten Objekts oder zufällig erfolgen. Das zusätzliche Achse-Menü gibt die Achsrichtung vor, um die gebogen wird. Mit der Auswahl von Textur kann eine zusätzliche Textur geladen werden, deren Rot-, Grün- und Blau-Farbanteile dann ausgewertet werden. Der Rot-Anteil steuert die Biegung in X-, der Grün-Anteil die Biegung in Y- und der Blau-Anteil der Pixelfarben die Biegung in Z-Richtung. Ein Farbanteil von 127 entspricht der neutralen Mittelstellung. Liegt der Farbwert darüber erfolgt eine positive, ansonsten eine negative Biegung.

Die Richtung-Einstellung Objekt erlaubt zudem die Angabe eines beliebigen Objekts, zu dem sich dann die Haare hin krümmen. Variation sorgt in jedem Fall für zufällige Abweichungen von der gewählten Richtung.

Erweitert

Ist Von Wurzel aktiv, werden eventuelle Biegungen der Guides in die zusätzliche Haar Material-Biegung mit einbezogen. Der aus anderen Kanälen bereits bekannte Stärke-Graph legt die Stärke der Biegung entlang der Haarlänge fest.

Auch hier entspricht die horizontale Mittellage der Kurve dem Neutralzustand. Eine nach rechts oben ansteigende Kurve verstärkt somit die Biegung an der Haarspitze. Verläuft die Kurve in der unteren Hälfte des Funktionsgraphen, kann eine Biegung auch in entgegen gesetzter Richtung berechnet werden.

Schließlich ermöglicht das Laden einer Textur, die Biegung auf der Oberfläche des behaarten Objekts unterschiedlich stark zu gestalten. Die Helligkeit der Textur wird dabei mit dem Biegen-Wert multipliziert und den Haaren in dem entsprechenden Bereich zugewiesen.

Der Locken-Kanal

Die Einstellungen ähneln stark denen des gerade besprochenen Biegen-Kanals. Auch hier geht es schließlich um das Biegen der Haare, jedoch werden dabei die Haare eingedreht oder wie bei einem Lockenwickler aufgerollt (siehe Abbildung 6.101). Die Intensität wird über den Locken-Wert als Winkel vorgegeben. Negative Winkel führen folgerichtig zu einem invertierten Drehsinn bei der Aufwicklung.

CINEMA-4D - Haare lassen sich auch über das Material zu Locken drehen.

Abbildung 6.101: Haare lassen sich auch über das Material zu Locken drehen.

Die Drehachse wird, wie bei der Biegung, über die Richtung- und Achse-Menüs eingestellt. Neu ist hier hingegen die Richtung-Einstellung Haar. Die Eindrehung folgt dabei der durch die Guides vorgegebenen Wuchsrichtung der Haare. Die übrigen Einstellungen kennen Sie bereits z. B. aus dem Biegen-Kanal.

Erweitert

Der Locken-Funktionsgraph definiert die Stärke der Eindrehung über die Haarlänge hinweg. Die Standardkurve verläuft von links unten nach rechts oben und führt dadurch zu einer stärkeren Lockenbildung an den Haarspitzen. Der linke Rand des Graphen ist also auch hier wieder mit dem Bereich um die Haarwurzeln gleichzusetzen. Schließlich können Sie die Lockenbildung auf der bewachsenen Oberfläche auch wieder über eine separate Textur steuern. Je heller die Textur, desto lockiger sind die Haare in dem entsprechenden Bereich der Oberfläche.

Der Verdrehen-Kanal

Auch hier geht es wieder um die Krümmung der Haare. Die Biegung kann diesmal jedoch spiralförmig um eine vorgegebene Achse herumlaufen, was z. B. trichterförmige Helixformen möglich macht (siehe untere Abbildung). Als Achse der Verdrehung kann wahlweise die Normalenrichtung der Oberfläche, die Wuchsrichtung des Haars an der Wurzel oder das für das Haar zuständige Guide ausgewählt werden.

CINEMA-4D Verdrehen

Ähnlich der Objektverformung mit einem Biege-Deformator, werden die Haare bei der Verdrehung in ihrer Länge gestreckt. Soll die ursprüngliche Haarlänge beibehalten werden, lassen Sie Länge beibehalten aktiv. Die Intensität der Verdrehung wird als Winkelwert im Verdrehen-Feld vorgegeben und kann beliebig variiert werden. Der Anteil legt wie üblich den Prozentanteil der Haare fest, die von der Verdrehung beeinflusst werden sollen.

Die Kurve definiert die Anfälligkeit der Haare für die Verdrehung entlang der Haarlänge. Eine nach rechts oben ansteigende Kurve verstärkt somit die Verdrehung am Ende der Haare. Der linke Rand des Graphen entspricht der Haarwurzel. Eine optionale Textur steuert über ihre Helligkeit die Haar-Verdrehung auf der Oberfläche des bewachsenen Objekts.

Der Wellen-Kanal

Hierüber können Sie eine Sinuswelle entlang der Wuchsrichtung der Haare darstellen (siehe Abbildung 6.102).

CINEMA-4D - V.l.n.r.: Verdrehen, Wellen, Glätten (hier in Richtung Wurzel)

Abbildung 6.102: V.l.n.r.: Verdrehen, Wellen, Glätten (hier in Richtung Wurzel)

Die Intensität dieser Wellendarstellung wird über den Wellen-Parameter vorgegeben. Stellt man sich das Haar selbst als Z-Achse vor, so definieren X Größe und Y Größe die Amplitude der Schwingung senkrecht zur Wuchsrichtung. Die übrigen Parameter sind hinlänglich von anderen Kanälen bekannt. Nutzen Sie beide Größe-Werte, können Helixformen entstehen. Ansonsten schwingt die Haarform nur in einer Ebene vor und zurück.

Erweitert

Die Phase-Werte legen den Startpunkt für die Sinuskurve in X- und Y-Richtung fest. Ein Winkel von 180° dreht so z. B. die Schwingungsrichtung um. Ein Winkel von 90° lässt die Schwingung beispielsweise nicht mit einem Berg sondern einem Tal beginnen. Die Abstände zwischen den Wellenbergen und –tälern werden durch die Parameter X Freq und Y Freq bestimmt. Diese Frequenzen legen dadurch die Häufigkeit der Schwingungen entlang des Haars fest.

Die beiden Kurven geben die Stärke der Schwingung entlang der Haarlänge wieder. Der linke Rand der Funktionsgraphen entspricht den Haarwurzeln. Schräg nach rechts oben laufende Kurven verstärken somit die Wellen am Ende der Haare. Eine optionale Textur ermöglicht über deren Helligkeitswerte die Variation der Haar-Wellung auf der bewachsenen Oberfläche.

Der Glätten-Kanal

Durch das Glätten können alle zuvor mühsam erstellten Frisuren wieder geplättet werden. Die Glättung der Haarform kann in Richtung der Oberflächennormale, entlang der Wuchsrichtung an der Haarwurzel oder entlang der Guides erfolgen. Die übrigen Zahlenwerte sollten bereits hinreichend bekannt sein. Die Stärke ist dabei das Maß für die Glättung. Alternativ kann die Kurve benutzt werden, um den Effekt über die Haarlänge zu variieren. Verläuft die Kurve horizontal am oberen Rand des Graphen, wird das gesamte Haar von der Glättung erfasst. Eine schräg nach rechts oben verlaufende Kurve würde die Glättung auf das Endstück der Haare beschränken. Die optionale Textur vermag die Glättung der Haare auf der bewachsenen Oberfläche zu variieren. Die Haare auf den hellen Stellen dieser Textur werden dann stärker geglättet, als die auf den dunklen Bereichen.

Der Zuweisen-Kanal

Diese Liste entspricht in ihrer Funktion dem gleichnamigen Bereich eines Standard-Materials. Hier finden Sie die Objekte, denen das Haar-Material bereits zugewiesen wurde. Alternativ können Sie Objekte aus dem Objekt-Manager auch direkt in diese Liste ziehen, um das Materials zuzuweisen. Ein Rechtsklick auf gelistete Objekte erlaubt das Entfernen oder z. B. auch Selektieren von Tags oder Objekten.

Die Illumination-Einstellungen

Diese Parameter legen die Wechselwirkung zwischen den Haaren und der Beleuchtung fest. Möchten Sie Ihre Szene mittels globaler Illumination berechnen lassen, so können auch die Haare davon profitieren, wenn der Hair-Renderer in den Rendervoreinstellungen die Rendern-Einstellung Raytrace benutzt. Die Option GI empfangen sorgt dann im Haar-Material für die Auswertung der diffusen Beleuchtung. Stärke wirkt hierbei als Multiplikator für die dadurch empfangene Helligkeit.

Der Diffus-Wert steuert die Schattierungshelligkeit der Haare in Abhängigkeit des Winkels zwischen der Wuchsrichtung des Haars und der Blickrichtung des Betrachters. Die Voreinstellung von 100% entspricht bereits dem natürlichen Verhalten, wobei die Helligkeit abnimmt, je flacher wir an einem Haar entlang schauen. Eine Reduzierung dieses Werts führt daher zu einer generellen Aufhellung der Haare.

Die Rauigkeit simuliert eine aufgeraute Oberfläche, was sich vor allem bei der Darstellung der Glanzlichter und des Spiegelung-Effekts bemerkbar macht. Eine größere Rauigkeit reduziert automatisch den Glanz und lässt die Haare stumpf erscheinen. Über die Variation kann dieser Effekt zufällig pro Haar variiert werden. Die beiden Parameter Spiegelung und Transluzenz legen jeweils den vom Haar zurückgeworfenen Lichtanteil fest. Spiegelung betrifft hierbei die sichtbare Vorderseite der Haare. Die Transluzenz ist für von hinten beleuchtete Haare zuständig.

Der dort festgelegte Lichtanteil durchdringt das Haar und beleuchtet dadurch auch die Vorderseite der Haare. Dieser Effekt ist aber zusätzlich abhängig von der Transparenz der Haare. Je transparenter die Haare sind, desto schwächer fällt die Beleuchtung durch die Transluzenz aus.

Die Schatten-Parameter

Haare können auch Schatten werfen. Die Abdunklung dieser Schatten wird über die Schattendichte gesteuert. Eine geringe Schattendichte führt zu einem nur schwach sichtbaren Schattenwurf. Wie Schatten dargestellt werden, die von den Haaren aufgefangen werden, legen Sie mit Empfangener Schatten fest. Kleine Werte verringern die Deckkraft dieser Schatten auf den Haaren.

Da Haare auch auf andere Haare Schatten werfen können, lässt sich auch diese Eigenschaft separat steuern. Die Verringerung der sogenannten Selbstbeschattung reduziert dann die Deckkraft dieser Haar-Schatten. Da auch die Rückseite der Haare Schatten empfangen kann, lässt sich deren Sichtbarkeit über den Rückschatten-Parameter kontrollieren.

Nun wissen Sie alles über die Möglichkeiten des Haar-Materials. Damit sind die Texturierungs-möglichkeiten der Haare aber noch nicht erschöpft, denn mehrere Haar-Materialien lassen sich auch noch mischen. Dies ist über das Haar-Material Textur-Tag möglich, das wir uns nun ansehen.

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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