Texturing in CINEMA 4D – Erstellen eines Fahrbahn-Materials

Dieses Tutorial soll zeigen, wie man mit den CINEMA 4D-internen prozeduralen Shadern ein Material für einen glaubwürdigen Fahrbahnbelag erzeugen kann, ohne dabei auf hochauflösendes Bitmap-Bildmaterial zurückgreifen zu müssen.

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Erzeugen des Fahrbahn-Materials

Nicht nur den Asphaltuntergrund, auch die Fahrbahnmarkierung werden wir mit nur einem einzigen Material realisieren. Wir erzeugen uns per Doppelklick auf eine freie Stelle im Material-Manager ein neues Material, öffnen es im Material-Editor und nennen es beispielsweise „Fahrbahn“. Weil sich die Kugel als Materialvorschau für unseren Straßenbelag eher schlecht eignet, klicken wir mit gedrückt gehaltener Strg- bzw. Ctrl-Taste in das Vorschaufeld und wählen uns die Ebene als Materialvorschau aus.

Als Erstes kümmern wir uns um den Farbe-Kanal. Ähnlich wie in einem Bildbearbeitungsprogramm wie Photoshop lassen sich mit dem Ebene-Shader die von uns benötigten Elemente Asphalt, Struktur und Fahrbahnmarkierung für das Material schichtweise erzeugen. Wir legen ihn über den Pfeil-Button als Textur für den Farbe-Kanal fest.

Nach Klick auf den Button des Ebene-Shaders befinden wir uns im Ebenen-Manager des Shaders. Als unterste Ebene legen wir die Fahrbahnmarkierung mit dem Tiles-Shader an. Er befindet sich im Menü Shader in der Oberflächen-Gruppe.

Ein Doppelklick auf das Ebenen-Thumbnail führt uns in den Dialog des Tiles-Shaders. Dort wählen wir zunächst das Muster „Linien 1“ mit der Ausrichtung V aus, um ein vertikal verlaufendes Linienmuster zu erhalten. Wir skalieren die U Größe auf 333%, damit sich das Linienfeld auf zwei große Fahrbahnflächen und einen Mittelstreifen aufteilt. Da wir an dieser Stelle des Shaders nur an der Mittellinie interessiert sind, setzen wir die Fugenfarbe und Kachelfarbe 1 auf Schwarz. Die Farbe der Mittellinie wird über ein helles Grau in der Kachelfarbe 2 festgehalten. Schließlich setzen wir die Abrundungsstärke noch auf 20%, damit sich der Mittelstreifen nicht zu hart von der Fahrbahnfläche abgrenzt.
Die unterste Ebene des Shaders ist fertiggestellt, nun soll die momentan noch durchlaufende Fahrbahnmarkierung durch eine darüberliegende Shader-Ebene unterbrochen werden. Über den Pfeil-Button am rechten oberen Rand des Material-Editors wechseln wir dazu eine Ebene höher in die Ebenen-Verwaltung.

Als zweite Shader-Ebene verwenden wir den Karo-Shader. Auch dieser Shader liegt im Menü des Shader-Buttons bei den Oberflächen-Shadern.

Eigentlich sind wir weniger an Karos, als vielmehr an horizontal verlaufenden Linien interessiert. Sie sollen die darunterliegende Fahrbahnmarkierung über den Verlauf des Materials Stück für Stück unterbrechen. Wir setzen dazu die U-Frequenz des Karo-Shaders auf 0; mit der standardmäßig bestehenden V-Frequenz von 2 haben wir auf diese Weise für den Shader bereits eine doppelte Unterbrechung geschaffen. Wir springen wieder eine Ebene höher in die Ebenen-Verwaltung, um diesen neuen Karo-Shader korrekt mit der Fahrbahnmarkierungs-Ebene verrechnen zu lassen.

Analog zu den aus Bildbearbeitungsprogrammen bekannten Ebenen besitzt auch der Ebene-Shader in seiner Verwaltungsebene die Möglichkeit, für jede Ebene einen Verrechnungsmodus bzw. Blendemodus zu bestimmen. Damit die horizontalen Streifen aus dem Karo-Shader die Fahrbahnmarkierung des darunterliegenden Tiles-Shaders wie von uns gewünscht unterteilen, verwenden wir den Blendemodus Subtrahieren. Die Fahrbahnmarkierung haben wir nun fertiggestellt. Jetzt soll noch eine dritte, obenliegende Ebene für den eigentlichen Asphalt sorgen.

Dazu verwenden wir diesmal den Noise-Shader aus dem Menü des Shader-Buttons. Über einen Doppelklick auf das Thumbnail des Noise-Shaders gelangen wir in den zugehörigen Einstellungsdialog des Noise-Shaders.

Der Noise-Shader erzeugt sein Muster aus zwei ihm zugewiesenen Grundfarben. Die erste Farbe belassen wir beim bereits vorhandenen Schwarz, als zweite Farbe wählen wir uns ein Asphaltgrau. Dazu klicken wir entweder auf den Farbchip des Farbefelds oder klappen einfach am kleinen Dreieck die RGB-Farbregler aus. Als Noise-Typ passt der Standard-Noise gut zum gewünschten Asphaltlook. Damit der Noise sich gut als Fahrbahnbelagstruktur macht, setzen wir noch den Noise-Raum auf Textur und verringern die globale Größe auf 1%. Höhere Werte würden den feinen Teerboden eher in eine Schlaglochpiste verwandeln. Jetzt ist auch die oberste der drei Ebenen des Ebene-Shaders fertig, allerdings verdeckt sie momentan aufgrund des ungeeigneten Blendemodus noch die darunterliegenden Ebenen der Fahrbahnmarkierung. Wir wechseln also wieder eine Ebene höher in den Ebenen-Manager, um diesen Verrechnungsmodus anzupassen.

Im dortigen Blendemodus-Menü wählen wir den Modus Ineinanderkopieren. Auf diese Weise können die Blendemodus-Prozentwerte aller Ebenen auf dem Standardwert von 100% bleiben und die Ebenen verschmelzen zu zwei Fahrspuren mit einer unterbrochenen mittleren Linie als Fahrbahnmarkierung.

Wenden wir uns nun dem zweiten wichtigen Kanal unseres Fahrbahnbelag-Materials zu, dem Relief-Kanal. Mit ihm wollen wir die Fahrbahnstruktur, die wir bereits im Farbe-Kanal durch den Noise-Shader angedeutet haben, durch optische Unebenheiten verstärken. Der Relief-Kanal erzeugt zwar keine echten geometrischen Unebenheiten, reicht aber für unsere Zwecke, solange wir keine extremen Nahaufnahmen der Straßenoberfläche brauchen, völlig aus. Als erstes aktivieren wir den Relief-Kanal in der Liste der Material-Kanäle. Wie oben bereits angedeutet, soll der Relief-Kanal den Noise aus dem Farbe-Kanal verstärken. Was liegt also näher, als genau diesen Noise-Shader auch für den Relief-Kanal zu verwenden? Wir kopieren uns einfach besagten Noise-Shader aus der Ebenen-Verwaltung per Klick mit gedrückter Strg- bzw. Ctrl-Taste über den Befehl Shader/Bild kopieren.

Anschließend wechseln wir zum Relief-Kanal und fügen den kopierten Noise-Shader nach Klick auf den Pfeil-Button mit dem Befehl Shader/Bild einfügen als Textur ein. Schließlich setzen wir noch die Stärke des Reliefs auf ca. 15%, damit die Oberflächenstruktur auch gut zur Geltung kommt.

Als letzten Material-Kanal für den Fahrbahnbelag aktivieren wir den Glanzlicht-Kanal. Ein stumpfes Glanzlicht wird die Reliefstruktur besser zur Geltung bringen. Wir belassen dazu Breite und Abnahme des Glanzlichts auf den Standardwerten und reduzieren lediglich die Höhe des Glanzlichts auf ca. 18%.

Das Material für unseren Fahrbahnbelag ist damit fertiggestellt, sodass es gleich zum Einsatz kommen kann.

Texturing des Straßen-Objekts mit dem Fahrbahn-Material

Als Straße dient uns für das Anwendungsbeispiel ein Ebene-Objekt mit einer Breite von 400m sowie einer relativ großen Tiefe von 10000m. Ich habe zusätzlich noch zwei langgezogene Würfel-Objekte neben dem Straßen-Objekt mit einem matten, weißen Material als Fahrbahnbegrenzung in die Szene eingebaut. Um das Straßen-Objekt mit dem von uns erstellten Fahrbahnbelag-Material zu texturieren, ziehen wir es wahlweise direkt auf das Objekt in der 3D-Ansicht oder auf das zugehörige Ebene-Objekt im Objekt-Manager.

Das Straßen-Objekt ist nun zwar texturiert, allerdings passt die aufgebrachte Textur noch nicht zur Länge der Fahrbahn. Wir müssen noch die Textur-Geometrie im Textur-Tag des Straßen-Objekts anpassen. Viel gibt es dabei nicht zu tun, es gilt lediglich, die Kachelung in Y-Richtung an die vorliegende Straßenlänge anzugleichen. In unserem Fall reicht eine Kachelung von 10, damit die Fahrbahnmarkierungen in realistischen Abständen auf die Straße texturiert werden.

Funktioniert unser Fahrbahn-Material auchmiteinem kurvigen Straßenverlauf?
Hierkönnen wir uns die UVW-Koordinaten zunutze machen, die CINEMA 4D für jedes generierte Objekt bereithält.

Obiges Beispiel zeigt eine kurvige Fahrbahn, die über ein Sweep-NURBS-Objekt aus einem Rechteck- sowie einem Formel-Spline generiert wurde.
Als Projektionsart wurde UVW-Mapping ausgewählt. CINEMA 4D erkennt den Straßenverlauf anhand der UVW-Koordinaten und paßt das Fahrbahn-Material entsprechend an.
Nur die Kachelung und der Offset mussten noch an die Sweep-NURBS-Straße angepasst werden.

Die mit unserem Fahrbahnbelag-Material texturierte Straße hält auch einem genaueren Blick stand.

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