Szenengestaltung und Rendering: Die Rendervoreinstellungen – Das finale Rendering starten – Weitere nützliche Tags

Im Laufe der vergangenen Kapitel haben wir bereits viele Standard-Tags besprochen. Einige weitere möchte ich Ihnen an dieser Stelle aber auch noch kurz vorstellen. Auch diese können z. B. durch einen Rechtsklick auf einen Objektnamen im Objekt-Manager und die Auswahl von CINEMA 4D Tags ausgewählt werden.

Das Schutz-Tag

Dieses Tag ist praktisch, um bestimmte Eigenschaften von Objekten zu fixieren oder nur eingeschränkt Veränderungen daran zuzulassen. Die Menüs mit den Kürzeln P, G und W stehen dabei für die Position, die Größe und den Winkel des Objekts, das dieses Tag trägt (siehe Abbildung 7.122).

CINEMA-4D - Die Parameter eines Schutz-Tags

Abbildung 7.122: Die Parameter eines Schutz-Tags

Dabei funktionieren diese drei Rubriken alle nach dem gleichen Prinzip. In dem P-Menü z. B. finden Sie drei Einstellungen. Der Eintrag Kein Schutz bedeutet, dass diese Eigenschaft vom Tag nicht beeinflusst wird. Das Objekt könnte also weiterhin frei verschoben, im Objekt-Modus skaliert und rotiert werden. Die Einstellung Verriegeln vermag die Beweglichkeit entlang der X-, Y- und Z-Achsen und die Drehung um H-, P- und B-Winkel blockieren. Dies können Sie jedoch über die Optionen rechts neben den Menüs auch wieder teilweise zurücknehmen. Der letzte Modus nennt sich Begrenzen. Hier können minimale und maximale Grenzen z. B. für die Positionen oder Winkel vorgegeben werden. Alle Angaben beziehen sich übrigens auf lokale Werte. Wird das Objekt mit dem Tag z. B. einem Null-Objekt untergeordnet, bewegt das Null-Objekt also weiterhin das untergeordnete Objekt wie gewohnt mit.

Möchten Sie z. B. ein Ausrichten-Tag zusätzlich auf dem Objekt verwenden, sollten Sie Expressions erlauben aktivieren. In diesem Fall wird zuerst das Objekt entsprechend der Einstellungen im Schutz-Tag beschränkt und dann aber für die Manipulation durch eine Expression, wie das sogenannte Ausrichten-Tag freigegeben. Dies kann etwas merkwürdige Effekte mit sich bringen, wenn Sie z. B. die Position entlang der Y-Richtung Begrenzen und das Objekt gleichzeitig mit der Ausrichten-Expression z. B. auf ein Null-Objekt ausrichten lassen. Wenn Sie nun das Objekt verschieben, verläuft die Begrenzung entlang der ursprünglichen Achsrichtung des Objekts bevor es durch das Ausrichten-Tag neu gedreht wurde.

Das Stop-Tag

Die Wirkung dieses Tags ist schnell erläutert. Es lassen sich wahlweise die Einflüsse von Generatoren oder Deformatoren beschränken. Wozu sollte dies nur gut sein? Werfen Sie dazu einen Blick auf Abbildung 7.123. Dort wurden zwei Würfel gruppiert und dann einem HyperNURBS untergeordnet. Normalerweise würden dadurch beide Würfel gerundet, aber hier wurde dem rechten Würfel ein Stop-Tag zugewiesen. Da das HyperNURBS-Objekt zu den Generatoren zählt, wird dessen Effekt durch Stop Generator ausgeschaltet. Eine identische Wirkung hat Stop Deformatoren, nur eben in Bezug auf die Wirkung eines Deformators. Ein Objekt, das dieses Tag trägt und dort die Stop Deformator-Option aktiviert hat, lässt sich nicht länger mit Deformatoren verformen.

CINEMA-4D - Das Stop-Tag kann die Wirkung von Generatoren und Deformationen stoppen

Abbildung 7.123: Das Stop-Tag kann die Wirkung von Generatoren und Deformationen stoppen

Das Textur backen-Tag

Dieses Tag ist dann interessant, wenn Sie die Oberflächeneigenschafen eines Objekts in eine Bitmap rendern möchten. Es muss dafür mindestens ein Material auf dem Objekt vorhanden sein. Dies gilt auch dann, wenn Sie z. B. nur die Ausrichtung der Oberflächen-Normalen in eine Normalen-Map speichern möchten. Wenn Sie sich erinnern, hatten wir dies bereits kurz bei der Besprechung des Normale-Kanals im Standardmaterial angesprochen. Auf der Tag-Seite des Tag-Dialogs geben Sie die gewünschte Auflösung, den Speicherpfad, sowie die Bit-Tiefe und das Speicherformt an. Da Sie gleich auch auf der zweiten Dialogseite mehrere Eigenschaften der Oberfläche in separate Ebenen rendern lassen können, steht Ihnen in solchen Fällen die Einzelne Datei-Option zur Verfügung. Diese funktioniert jedoch nur mit Formaten, die Ebenen unterstützen. Ansonsten entstehen dann separate Dateien für alle gewählten Oberflächeneigenschaften. Für die Angabe der Texturgröße haben Sie zwei Optionen. Entweder Sie tragen direkt die Breite und Höhe in Pixeln ein, dies ist sicherlich die bevorzugte Methode, oder falls Automatische Größe angeschaltet ist, können Sie auch eine zum Wert Pixelgrösse passende Auflösung berechnen lassen. Mit Pixelgröße ist die Größe eines Bildpixel gemessen in Quadratmetern gemeint. Diese Einheit bezieht sich natürlich nicht auf echte Quadratmeter, sondern auf die Einheiten Ihres Objekts. Ein quadratisches Polygon von 100 mal 100 cm Kantenlänge entspricht somit 10000 virtuellen Quadratmetern, da CINEMA 4D in diesem Fall alle Abmessungen als Meter interpretiert. Diese Fläche wäre mit einer Pixelgröße von 0,5 damit (Wurzel aus 10000/0,5) in der Textur exakt 141 mal 141 Pixel groß. Die resultierende Textur ist also immer quadratisch. An dieser Rechnung sehen Sie schon, wie wenig intuitiv diese Option ist.

Zusätzliche Werte für Minimale Größe und Maximale Größe sollen helfen, zumindest Minima und Maxima für die Texturauflösung vorzugeben. Sie merken schon, dass ich Ihnen eher zu der direkten Vorgabe der Auflösung raten möchte, zumal Sie dort auch beliebige Seitenverhältnisse angeben können. Die Einstellung für das Supersampling entspricht dem, was Sie aus den Rendervoreinstellungen als Antialiasing kennen. Ein Wert von null deaktiviert die Kantenglättung, 1 steht für neun Subpixel, 2 für 25 Subpixel und 3 für 49 Subpixel. Entsprechend steigt die benötigte Berechnungszeit an. Werte zwischen 0 und 1 reichen jedoch bereits oft aus.

Das Backen der Textur wird dadurch möglich, dass CINEMA 4D jede Stelle auf der Oberfläche exakt einem Pixel in der gebackenen Textur zuweisen kann. Dabei wird auf die bereits bekannten UV-Texturkoordinaten des Objekts zurückgegriffen. Da dort bekanntlich auch getrennte UV-Polygoninseln existieren können, die aber auf der Oberfläche zusammenhängende Strukturen bilden, kann es dort zu sichtbaren Sprüngen kommen, wenn später die gebackene Textur wieder über ein Material zugewiesen wird. Um dies zu verhindern, können Sie um die Ränder der UV-Polygoninseln zusätzliche Pixel farbig füllen lassen. Dieser Pixelrand hilft also dabei, die Übergänge zwischen den UV-Polygoninseln zu verbergen. Schließlich kann noch eine Hintergrund-Farbe für die gebackene Textur vorgegeben werden. Diese wird dann später überall dort angezeigt, wo keine UV-Flächen liegen.

Die eigentliche Information, welche Oberflächeneigenschaften denn nun gebacken werden sollen, stellen Sie auf der Optionen-Seite des Dialogs ein (siehe Abbildung 7.124).

CINEMA-4D - Dialogseiten des Textur backen-Tags

Abbildung 7.124: Dialogseiten des Textur backen-Tags

Die oberen Optionen sind noch allgemeiner Natur und legen z. B. fest, ob generell Materialien berücksichtigt werden sollen, die nur auf bestimmte Polygonselektionen beschränkt sind. Ohne diese Option wird ansonsten nur das oberste Material auf einem Objekt berücksichtigt. Relief auswerten berücksichtigt ein vorhandenes Relief im Material z. B. für die Berechnung der Oberflächenfarbe und der Normalen. Kameravektor verwenden wird dann interessant, wenn Sie mit spiegelnden oder transparenten Materialien arbeiten oder generell den Fresnel-Shader verwenden.

Die genannten Effekte können alle Komponenten enthalten, die das Material in Abhängigkeit zum aktuellen Blickwinkel verändern. In der Regel ist dies beim Backen der gesamten Oberfläche nicht erwünscht, weshalb die Option auch standardmäßig ausgeschaltet ist. In der Mitte der Dialogseite finden Sie dann die eigentlichen Optionen darüber, welche Eigenschaften Sie als Textur benötigen. Die Begriffe sind großteilig bereits aus der Besprechung des Materialsystems bekannt. So ist Farbe z. B. mit dem Farbe-Kanal des Materials identisch. Oberflächenfarbe unterscheidet sich insofern, als dass hier auch die Lichtwirkung der Szene mit einfließt und mit der Oberflächenfarbe interagiert. Dies ist z. B. für Spieleentwickler sehr praktisch, um aufwändige Beleuchtungen direkt in eine Textur zu backen. Die Option für Licht berücksichtigt hingegen die Farbgestaltung der Oberfläche gar nicht, sondern zeigt nur den Farbverlauf der Lichtquellen auf der Oberfläche. Wird die Szene mit globaler Illumination berechnet, so ist auch dieses diffuse Licht ein Bestandteil dieser Textur. Durch Multiplikation der Texturen für Licht und Farbe entsteht also die Oberflächenfarbe. Zur Verdeutlichung sehen Sie in der untenstehenden Abbildung oben die Farbe einer gebackenen Kugel, die mit einem Holzmaterial belegt wurde. In der Mitte ist die Oberflächenfarbe zu sehen. Deutlich ist zu erkennen, dass durch eine Lichtquelle nur ein Teil der gesamten Oberfläche erhellt wird. Unten ist schließlich nur die pure Licht-Wirkung auf der Kugel zu erkennen.

CINEMA-4D - Backen

Um dieses Zusammenspiel zwischen Farbe und Schattierung zu vereinheitlichen, erhalten Sie nach dem Aktivieren der Farbe-Option unterhalb eine extra Rubrik mit zusätzlichen Optionen. Auf diesem Weg können Sie dann zusätzlich zur Farbe auch die Lichtwirkung, das Leuchten, die Schatten auf der Oberfläche und die Diffusion der Oberfläche mit in die Farbe integrieren lassen. Ähnlich funktioniert die Leuchten-Option, die zusätzlich ebenfalls eine Option für die Diffusion beinhaltet. Dies ist recht praktisch, wenn Sie z. B. zusätzlich Ambient Occlusion im Diffusion-Kanal des Materials benutzen.

Sogar Displacement lässt sich auf diese Weise backen. Ähnlich der bereits im Kapitel über die Materialien demonstrierten Verwendung von Normal-Maps müssen auch dabei zwei Objekte vorhanden sein. Eines davon ist nur grob ausmodelliert, das andere hoch detailliert. Weisen Sie das Textur backen-Tag dem groben Modell zu und aktivieren Sie Displacement in seinen Optionen. Sie finden dann unterhalb eine neue Kategorie mit einem Feld für das Quellobjekt. Ziehen Sie dort das detaillierte Objekt hinein. Der Wert für Höhe wird automatisch nach dem Backen von CINEMA 4D eingestellt. Die fertige Textur laden Sie dann in den Displacement-Kanal eines neuen Materials und tragen dort entsprechend auch den Höhe-Wert ein, den das Textur backen-Tag errechnet hat. Als Displacement-Typ wählen Sie RGB (XYZ WELT) und aktivieren zusätzlich Sub-Polygon Displacement. Der Unterteilungslevel dort hängt davon ab, wie stark sich die Polygonanzahl zwischen dem grob und dem fein unterteilten Objekt unterscheiden. Experimentieren Sie einfach etwas und entscheiden Sie nach Testberechnungen, ob die Grundeinstellung korrigiert werden muss. Das feine Objekt kann dann aus der Szene entfernt werden.

Egal, welche Eigenschaft der Oberfläche Sie backen möchten, es sollten stets saubere UV-Koordinaten bereits vorhanden sein. Ist dies nicht der Fall, können Sie alternativ auch das Menü für Optimales Mapping benutzen. Die UV-Polygone des Objekts werden dadurch automatisch entfaltet und nebeneinander angeordnet. Sie kennen die beiden hier angebotenen Methoden bereits aus BodyPaint 3D.

Wurde Würfel oder Winkel gewählt, erscheint ein zusätzlicher Entspannen-Wert, der versucht, die ursprünglichen Größenverhältnisse der realen Flächen auf die UV-Polygone zu übertragen. Dies ist generell sinnvoll, damit in der Textur auch mehr Pixel auf größeren Flächen vorhanden sind. Auch dieser Parameter sollte Ihnen bereits aus BodyPaint 3D bekannt sein. Das eigentliche Backen, als Rendern der Textur, starten Sie mit einem Klick auf die Backen-Schaltfläche. Ein Vorschaubereich darunter zeigt den Fortschritt der Berechnung und schließlich auch die fertige Textur an. Lassen Sie sich dabei nicht von der quadratischen Form beirren. Auch Texturen mit anderen Seitenverhältnissen werden korrekt berechnet und gesichert. Die Vorschau staucht die Bilder jedoch jeweils auf ein quadratisches Format zusammen.

Abschließend zu diesem Thema sehen Sie in Abbildung 7.125, wie durch das Backen einer perfekt spiegelnden Kugel auch das gesamte Panorama z. B. eines physikalischen Himmels eingefangen werden kann. Für eine verzerrungsfreie Darstellung achten Sie dabei darauf, ein Seitenverhältnis von 2:1 für die Auflösung der Textur einzuhalten. Zudem muss Perfekte Kugel aktiv sein, da ansonsten an den Polen der Kugeln Dreiecksflächen entstehen und dort die Textur nicht mehr durchgehend gebacken wird.

CINEMA-4D - Die Spiegelung einer Kugel kann gebacken werden, um die gesamte Umgebung in einer Textur zu erfassen

Abbildung 7.125: Die Spiegelung einer Kugel kann gebacken werden, um die gesamte Umgebung in einer Textur zu erfassen.

Die letzte Details-Kategorie des Tags beschäftigt sich nur mit der Animation, denn es können auch Serien von gebackenen Texturen erstellt werden. Denken Sie z. B. an den animierten Gang der Sonne über den Himmel, den wir durch das Backen einer Kugel-Spiegelung einfangen könnten. Ebenso kann aber auch das Material selbst animiert sein und sich daher innerhalb einer Animation verändern. Mit Momentane Renderdaten benutzen werden die Start- und Endbilder aus der Ausgabe der Rendervoreinstellungen entnommen und dieser Zeitbereich als gebackene Textur-Sequenz berechnet. Ansonsten geben Sie Startzeit, Endzeit und Bilderrate manuell ein. Möchten Sie nur bestimmte Texturen auf dem Objekt backen lassen (vorausgesetzt es sind überhaupt mehrere vorhanden), ziehen Sie diese Textur-Tags in die gleichnamige Liste. Ansonsten werden immer alle Textur-Tags berücksichtig.

Damit sind wir nun fast am Ende dieses ersten Bands angekommen. Abschließend möchte ich Ihnen noch kurz meine Rendereinstellungen zu unserer Szene mit der Telefonzelle dokumentieren (siehe Abbildung 7.126).

CINEMA-4D_07 - Einstellungen der physikalischen Kamera und der Rendervoreinstellungen

Abbildung 7.126: Einstellungen der physikalischen Kamera und der Rendervoreinstellungen

Um die Szene zusätzlich etwas aufzuwerten habe ich zusätzlich eine Efeupflanze an der Hauswand platziert.

Diese lies sich sehr einfach mit dem freien Plugin IvyGrower generieren, das Sie hier finden:
http://www.kuroyumes-developmentzone.com/cinema-4d/free-plugins/

Mein Dank geht an Robert Templeton, den Mitentwickler von IvyGrower für CINEMA 4D, dass ich Ihnen die so entstandene Pflanze samt Texturen ebenfalls zum Download zur Verfügung stellen darf.

Zudem habe ich einige Pfützen ergänzt. Diese bestehen nur aus Würfeln, die ich so unter der Straße und dem Bürgersteig platziert habe, dass durch die leichte Welligkeit des ursprünglichen Landschaft-Objekts Pfützen entstehen. Dafür können auch Teile des Bürgersteigs und der Straße mit der Unterteilen-Funktion feiner unterteilt und z. B. mittels Pinsel oder Magnet unregelmäßig abgesenkt werden. Durch individuelles Aufmalen von Haar-Guides auf dem Bürgersteig habe ich, vor allem am Sockel der Telefonzelle und an den Rändern der Pfütze, Haar-Guides aufgemalt. Diese erzeugen Instanzen eines einfachen platonischen Grundobjekts, das als Darstellung kleiner Kiesel geeignet ist.

Schließlich kommt auch noch etwas Bewegungsunschärfe ins Spiel. Dazu habe ich ein Auto mit zwei Keyframes über die Straße bewegt. Entsprechend wurden auch zwei Rotation-Keyframes für die Räder gesetzt, damit sich diese ebenfalls drehen. Treuen Lesern wird dieses Modell vielleicht noch aus meinem Buch zu CINEMA 4D 10 bekannt vorkommen. Es ist der gleiche Smart Roadster, den wir derzeit dort modelliert hatten. Auch dieses Modell finden Sie, praktisch als kleinen Bonus, mit im Downloadbereich zu diesem Buch.

Zwei Emitter unterhalb der Räder stoßen kleine transparente Kugeln aus und sollen so die aufgewirbelte Gischt des vorbeifahrenden Wagens darstellen. Die gleichen Kugeln habe ich auch als Haar-Instanzen an der Seite der Telefonzelle aufgemalt (Guides malen). Das wirkt dann so, als wären noch ein paar Regentropfen an der Telefonzelle übrig. Schließlich wurde der untere Teil der Tür noch leicht verbogen und das Glas in der Tür mehrfach kreuz und quer mit Messerschnitten malträtiert. Einige der so neu entstandenen Flächen im Glas habe ich gelöscht oder leicht verschoben, um den Bereich wie gesplittertes Glas wirken zu lassen.

CINEMA-4D - Das finale Rendering unserer Workshop-Szene

Abbildung 7.127: Das finale Rendering unserer Workshop-Szene

Sie sehen, man kommt schnell von Hölzchen auf Stöckchen und findet immer wieder Bereiche, wo noch etwas ergänzt oder verbessert werden könnte. Wie wäre es z. B. mit einem Zaun auf der hinteren Wiese, Telefonmasten, einem Vogelschwarm am Himmel, Zigarettenstummeln am Rand der Fahrbahn oder, oder, oder.

Wie sooft muss man irgendwann einfach das Projekt als fertig definieren, um sich neuen Dingen zuwenden zu können. Ich würde mich jedenfalls freuen, dann und wann von Ihnen Arbeiten oder vielleicht sogar eigene Versionen dieser Szene sehen zu können. Dazu bietet sich auch das bereits erwähnte Facebook-Portal unseres Verlags an. Eine aktive CINEMA 4D-Gruppe ist dort ebenfalls bereits vorhanden, um sich mit Gleichgesinnten auszutauschen.

Tipps und Tricks zum Rendern

Die Vereinheitlichung der diversen Sample-Einstellungen beim physikalischen Renderer vereinfacht die Einstellung, macht es jedoch auch schwieriger, die Rechenzeit zu optimieren. So benötigen Bewegungsunschärfe und Schärfentiefe oft viele Durchgänge (Samples), das Antialiasing, die Berechnung von Flächenschatten oder die Matteffekte kommen jedoch teilweise mit weit weniger Genauigkeit aus.

Da sich keine separaten Samples nur für Schärfentiefe und Bewegungsunschärfe vorgeben lassen, sind deren Genauigkeiten an das Antialiasing gebunden. Wird zugleich indirekte Beleuchtung benutzt, kann dies die gesamte Berechnung stark verlangsamen. Sie sollten daher, zumindest wenn Sie alle Möglichkeiten des physikalischen Renderers nutzen möchten, mit sehr geringen Sample-Werten arbeiten und den Sampler Fortschreitend benutzen.

Jeder fortschreitende Pass der Berechnung ist dann in relativ kurzer Zeit ausgeführt und kann dadurch gezielt beim Erreichen der gewünschten Qualität abgebrochen werden. Da jeder Pass ungefähr gleich lang benötigt, lässt sich zudem gut hochrechnen, wann jeder Pass beendet ist.

Bedenken Sie dabei auch, dass Samples nicht unbedingt ganzzahlig sein müssen. Wenn Sie z. B. 50 Passes benötigen, um die gewünschte Qualität der Bewegungsunschärfe und der Kantenglättung zu erzielen, können Sie die Samples der indirekten Beleuchtung z. B. auch auf 0,5 reduzieren, falls dieser Effekt nur einen schwachen Teil der Gesamtbeleuchtung der Szene ausmacht. Durch die hohe Anzahl der benötigten Passes relativiert sich diese Reduzierung der Qualität wieder, macht jedoch dafür jeden Pass auch entsprechend schneller.

Ebenso ist zu überlegen, falls sich nur einige Objekte in Ihrer Szene bewegen, ob Sie diese nicht besser so rendern lassen, dass dabei alle umliegenden Objekte durch ein Vordergrundobjekt für das Rendering verdeckt werden. Sie können dann anschließend die Szene erneut ohne Bewegungsunschärfe und Vordergrundobjekt rendern lassen und beide Bilder in der Postproduktion zusammenfügen. Dies hilft ebenfalls dabei, Rechenzeit zu sparen, da für die Bildbestandteile, die nicht von der Bewegungsunschärfe oder Schärfentiefe profitieren, nicht so viele Passes berechnet werden müssen.

Denken Sie auch daran, die Möglichkeiten der Materialien und der Render-Tags zu nutzen. Schalten Sie z. B. das Empfangen und Erzeugen von globaler Illumination konsequent für alle Oberflächen aus, die davon nicht profitieren werden, bzw. die später z. B. nur sehr klein im Bild zu sehen sind. Auch dies hilft dabei, Rechenzeit zu sparen, ohne auf Darstellungsqualität verzichten zu müssen.

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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