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

Dieses Tag definiert nicht nur, welches Haar-Material die Haare beeinflussen soll, sondern bietet Ihnen auch die Möglichkeit, nur einen Teil der Haare zu texturieren. Dadurch wird dann die Nutzung mehrerer Haar-Materialien pro Objekt möglich (siehe Abbildung 6.103).

CINEMA-4D - Materialien können z. B. prozentual auf die Haare verteilt werden.

Abbildung 6.103: Materialien können z. B. prozentual auf die Haare verteilt werden.

Die grundlegendste Einstellung ist Nutzen, denn hier legen Sie fest, welche Haare mit dem Material belegt werden sollen. Die Voreinstellung Alle wendet das Material folgerichtig auf alle Haare des Objekts an. Bei Prozent kann ein bestimmter Anteil der Haare mit dem Material belegt werden. Sie müssen dann jedoch mit zumindest einem zusätzlichen Haar-Material für die Belegung der übrigen Haare sorgen. Denken Sie bei der Verwendung der Prozent-Einstellung bei mehreren Haar-Material Textur-Tags daran, dass sich die Prozente immer auf die Anzahl der noch nicht texturierten Haare beziehen. Zwei Tags mit jeweils 50% Anteil decken dadurch nicht 100% der Haare ab, sondern nur 75%. Haare, die von keinem Material belegt sind, werden automatisch mit dem Standardmaterial der Haare gefärbt, also dunkelblond dargestellt.

In der Büschel-Einstellung werden kreisrunde Regionen auf der Oberfläche definiert und mit dem Haar-Material belegt. Die Anzahl dieser Kreisflächen wird über den Anteil bestimmt. Dieser bezieht sich auf die noch nicht mit einem Material belegte Anzahl der Haare. Bei 1000 Haaren führt ein Anteil von 5% also bereits zu 50 Kreisflächen. Halten Sie den Anteil-Wert in dieser Einstellung also besser klein. Auch Bruchwerte, wie z. B. 0,1% sind möglich.

Der Radius gibt in Verbindung mit der obligatorischen Variation die Größe dieser texturierten Kreisflächen vor. Mit Grenze können Sie die maximale Anzahl der Haare pro Kreisfläche begrenzen. Obwohl hier mit Büschel nicht die Verklebung benachbarter Haare gemeint ist, wie es noch beim Büschel-Kanal des Haar-Materials der Fall war, so kommen hier doch die gleichen Mechanismen bei der Berechnung der Büschelgröße und der daran beteiligten Haaranzahl zum Einsatz. Lesen Sie dort bei Bedarf noch einmal nach, wie sich die Parameter gegenseitig beeinflussen.

Die Nutzen-Einstellung Selektion ist dann sicherlich wieder etwas einfacher zu verstehen. Hier können Sie z. B. ein Punkt-, Kanten- oder Polygon Selektion-Tag zuweisen. Nur die in dem entsprechenden Bereich wachsenden Haare bekommen dann das Material zugewiesen. Beachten Sie bei der Nutzung von Punkt- oder Kantenselektionen, dass diese Polygone vollständig umlaufen müssen, damit diese Bereiche ausgewertet werden. Sind bei einem Polygon z. B. nur ein oder zwei selektierte Punkte in dem Selektion-Tag gespeichert, wird diese Fläche nicht berücksichtigt.

Die Nutzen-Einstellung Textur gibt Ihnen schließlich die meiste Kontrolle über die Texturierung der Haare, denn hier können Sie z. B. über ein Graustufenbild oder einen Shader exakt die Bereiche auf der Oberfläche definieren, in denen die Haare das Material zugewiesen bekommen sollen. Die Prozentwerte Start und Ende beziehen sich auf die Helligkeiten der Textur und legen damit den Helligkeitsbereich fest, der ausgewertet werden sol. Dies erlaubt Ihnen die Nutzung der gleichen Textur in mehreren Haar-Material Textur-Tags mit jeweils anderer Auslegung der Helligkeitswerte.

Haar-Materialien mischen

Die beiden Optionen im oberen Teil des Dialogs sind nur bei der Nutzung mehrerer Haar-Material Textur-Tags auf dem gleichen Objekt wichtig. Ist Verfügbare entfernen aktiv, stehen dem weiter rechts einsortierten Textur-Tag nur noch die Haare zur Verfügung, die noch nicht durch das vorherige Textur-Tag mit einem Material belegt wurden. Ist Verfügbare verwenden aktiv, werden von diesem Tag nur noch die Haare gesehen, die nicht bereits ein Haar-Material zugewiesen bekamen.

Lassen Sie Verfügbare entfernen bei den Textur-Tags ausgeschaltet, können dadurch auch mehrere Haar-Materialien auf die gleichen Haare angewendet werden. Die Art und Stärke der Material-Vermischung kann in diesem Fall über den Mischmodus und den Mischen-Wert justiert werden. Das Prinzip ähnelt der Vermischung und Überblendung verschiedener Texturen bei einem Ebene-Shader. Denken Sie dabei daran, dass das weiter rechts eingeordnete Textur-Tag in der Überlagerung immer weiter oben liegt als die links davon einsortierten Tags.

Bei der Einstellung Nutzen Textur kann zudem eine Weich mischen-Option aktiviert werden, um den Übergang an den Rändern der festgelegten Texturhelligkeit auslaufend zu gestalten.

Haar-UVs

Einige Material-Kanäle, wie z. B. Farbe oder Transparenz erlauben die Anwendung von Texturen direkt auf einzelne Haare. Die Auswahl im Haar UVs-Menü legt dabei die Richtung fest, mit der diese Texturen auf die Haare projiziert werden. Die Einstellung Symmetrisch führt dabei zu einer Projektion, die das Haar aus allen Richtungen gleich aussehen lässt. Die Textur wird dabei am linken Rand zusätzlich gespiegelt und dann auf die Länge des Haars gedehnt. Der linke Rand der Textur belegt dadurch immer die Mitte des Haars. Der rechte Rand ist folglich immer am Rand des Haars zu sehen. Wenn Sie also die Haare einfach nur entlang der Länge unterschiedlich färben möchten, benutzen Sie einen senkrechten Farbverlauf-Shader (Typ 2D–V), wobei der linke Rand des Farbverlaufs die Farbe der Haarwurzel zeigt und der rechte Rand die Färbung der Haarspitze.

In der Einstellung Flach entfällt die Spiegelung der Textur vor der Projektion. Der linke Rand eines horizontalen Farbverlaufs ist daher auch auf der linken Seite der Haare zu sehen. Die Haar UVs-Einstellung Feder ist schließlich nur für Feder-Objekte gedacht. Die Textur wird dabei nicht auf die individuellen Haare, sondern auf die gesamte Feder projiziert. Ein senkrechter, 2D-V Farbverlauf-Shader wird dabei so aufgetragen, dass die linke Farbe im Verlauf an der Basis der Feder zu sehen ist. Wo die Basis und die Spitze bei der Feder liegen, ergibt sich aus der Laufrichtung des Splines unter dem Feder-Objekt.

Der Polygonhaar-Shader

Wenn Sie bei einem Hair-Objekt unter der Generieren-Rubrik das Typ-Menü z. B. auf Flach, Dreieck, Quadrat oder Kreis umschalten, entstehen keine Haare, sondern echte Polygone. Damit deren Erscheinungsbild möglichst nah an dem echter Haare ist, können Sie den Polygonhaar-Shader in einem normalen CINEMA 4D-Standardmaterial benutzen (siehe Abbildung 6.104).

CINEMA-4D - Parameter des Polygonhaar-Shaders

Abbildung 6.104: Parameter des Polygonhaar-Shaders

Dort bietet sich dafür der Leuchten-Kanal an. Über diesen Umweg könnten Haare dann bei globaler Illumination-Berechnung übrigens auch zur Beleuchtung der Szene beitragen.

Wenn Sie das CINEMA 4D-Material mit dem Polygonhaar-Shader einem Hair-Objekt zuweisen, welches bereits über ein normales Haar-Material texturiert wird, können Sie im Shader die Option Von Haarmaterial aktivieren. Es werden dann automatisch alle relevanten Eigenschaften des Haar-Materials auf den Polygonhaar-Shader übertragen. Ist diese Option ausgeschaltet, können Sie die Farbe, das Glanzlicht und die Illumination der Polygonhaare selbst über den Shader vorgeben. Die Einstellungen dort entsprechen denen des echten Haar-Materials.

Neu sind hier nur die Parameter Alphatiefe und Schattentransparenz in den Illumination-Einstellungen. Die Alphatiefe ist dann relevant, wenn Sie bei der Bildberechnung eine zusätzliche Freistellmaske berechnen möchten. Über die Alphatiefe können dann zufällige Variationen in der Transparenz der Polygonhaare simuliert werden. Die zeigt sich dann in entsprechenden Variationen der Alphamaske. Je höher die Alphatiefe, desto mehr verschiedene Abstufungen sind in der Freistellmaske für die Haare zu erkennen. Die Abstufungen werden dabei prozentual auf die Anzahl der Haare verteilt. Bei einer Alphatiefe von 4 bekommen also jeweils 25% der Haare einen eigenen Alphawert.

Die Schattentransparenz reguliert die Dichte der von den Polygonhaaren geworfenen Schatten. Je höher die Schattentransparenz, desto weniger sichtbar sind die Schatten der Haare.

Der Polygonhaar-Shader kann übrigens auch dann noch eingesetzt werden, wenn ein Hair-Objekt, das polygonale Haare erzeugt, zu einem Polygon-Objekt konvertiert wird. Dies ist wie bei allen Generator-Objekten z. B. über Mesh > Konvertieren > Grundobjekt konvertieren möglich. Durch diese Konvertierung entsteht ein zusätzliches Haar Tangenten-Tag hinter dem Hair-Objekt, in dem Informationen über den Verlauf der Haare gespeichert sind. Der Inhalt dieses Tags wird von dem Polygonhaar-Shader ausgewertet. Dies bedeutet aber auch, dass das Löschen dieses Tags zu einer falschen Texturierung der Polygonhaare führt. Zudem wird der Inhalt des Tags nicht automatisch aktualisiert, wenn Sie die Polygonhaare manuell editieren. Auch dies hat daher eine negative Wirkung auf die Berechnung des Polygonhaar-Shaders. Sie sollten daher die Formung der Haare bereits vor der Konvertierung zu einem Polygon-Objekt abgeschlossen haben.

Damit haben wir das interessante Thema der Materialien ebenfalls abgeschlossen und können uns im folgenden Kapitel ganz mit den Möglichkeiten der Kamera, der Szenenbeleuchtung und der Bildberechnung beschäftigen. Doch selbst dort werden uns die Materialien nicht ganz verlassen, denn auch der Sketch and Toon-Renderer bietet eigene Materialien und Einstellungen für die Texturierung.

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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