MoGraph: Die Effektoren – Die MoGraph-Shader

Wir haben nun schon diverse Optionen erlebt, mit denen die Farbe an Klonen vorgegeben oder verändert werden konnte. So lassen sich die Klone mit der Farbe am Klon-Objekt grundsätzlich färben und z. B. über einen Zufall-Effektor zufällig umfärben. Wozu soll dies jedoch alles gut sein? Es handelt sich hierbei ja nicht um ein vollwertiges Material. Wird dem Klon-Objekt ein normales Material zugewiesen, wird dadurch die Farbgebung der Klone überdeckt.

Aus diesem Grund bietet MoGraph auch eigene Shader an, die sich mit der Übernahme von Klon-Farben in das Materialsystem beschäftigen. Ich möchte dies gerne mit Ihnen an einem einfachen Beispiel durchspielen. Ein Klon-Objekt erzeugt dabei nebeneinander liegende Kugel-Kopien, die über das Klon-Objekt schwarz eingefärbt werden. Ein Zufall-Effektor wird dem Klon-Objekt zugewiesen. Der Effektor benutzt den Zufallsmodus Geordnet und Minimum 0%, bzw. Maximum 100%. Es entstehen dadurch einzigartige Graustufen mit Helligkeiten zwischen 0% und 100%. Nun stellen Sie den Farbmodus am Effektor noch auf An, um diese Graustufen tatsächlich auf den Kugeln zu sehen. Die Abbildung 5.99 dokumentiert dies. Ich habe dort über eine kleine XPresso-Schaltung zusätzlich die Helligkeiten der zufälligen Graustufen ausgelesen und per Text-Splines über den Kugeln eingeblendet. Sie erkennen daran, das tatsächlich kein Grauwert doppelt vorkommt. Wie solche XPresso-Verknüpfungen mit MoGraph erstellt werden können lernen Sie noch am Ende dieses Kapitels, denn auch MoGraph verfügt über eigene Nodes.

Animation in Cinema 4D - Einzigartige Graustufen entlang einer geklonten Kugel-Reihe

Abbildung 5.99: Einzigartige Graustufen entlang einer geklonten Kugel-Reihe

Ein anderes Ergebnis ergibt sich, wenn Sie in den Effektor-Einstellungen das Häkchen für Indiziert machen. Dadurch werden individuelle Zufallswerte bei Vektoren erstellt, also natürlich auch für die Farben. Die R-, G- und B-Anteile der Farben unterscheiden sich dadurch voneinander. Daher haben wir es nun nicht mehr mit Graustufen, sondern bunten Farben zu tun. Die folgende Abbildung 5.100 zeigt ein mögliches Ergebnis. Wie gewohnt können Sie über eine Veränderung des Startwerts am Effektor auch eine Neuberechnung des Zufalls auslösen, um ganz andere Grautöne oder Farben zu erhalten.

Animation in Cinema 4D - Eine zufällige Farbverteilung auf den Klonen

Abbildung 5.100: Eine zufällige Farbverteilung auf den Klonen

Schließlich können Sie in die zufälligen Grauwerte des Zufall-Effektors auch direkt eine beliebige Farbe hineinmischen lassen. Dazu schalten Sie die Indiziert-Option wieder aus und wechseln den Farbmodus zu Manuell. Aktivieren Sie zusätzlich Alpha/Stärke verwenden, damit die erzeugte Graustufe als Alphawert interpretiert wird und stellen Sie bei Farbe eine beliebige Farbe am Effektor ein. Die folgende Abbildung 5.101 zeigt so einen Fall, bei dem ich die Farbe Rot in zufällig variierter Helligkeit berechnen lasse.

Animation in Cinema 4D - Zufällige Helligkeitsvariation einer Farbe

Abbildung 5.101: Zufällige Helligkeitsvariation einer Farbe

Zusätzlich besteht natürlich auch immer die Möglichkeit, diese Graustufen oder Farben über den Mischmodus des Effektors mit den ursprünglichen Farben der Klone mischen zu lassen.
Egal, welche Farben oder Helligkeiten Sie auf diese Weise zugewiesen haben, wir benötigen einen weiteren Schritt, um diese Farben direkt in das Materialsystem von Cinema 4D zu übernehmen. Nur wenn Sie wirklich mit der Standardschattierung der Oberflächen auskommen, ist kein Material notwendig. In dem Fall werden die Farben der Klone auch gerendert. Wird jedoch ein Material erzeugt und z. B. dem Klon-Objekt zugewiesen, verdeckt dies erst einmal die Klon-Farben.

Der MoGraph Farbe-Shader

Erstellen Sie über den Material-Manager von Cinema 4D ein neues Material und öffnen Sie dessen Einstellungen z. B. durch einen Doppelklick auf das Vorschaubild des Materials. Sie können nun auswählen, in welchem Kanal des Materials Sie die Farben der Klone verwerten möchten. Dies wird oft der Farbe- oder der Leuchten-Kanal sein, es spricht aber auch nichts gegen den Transparenz- oder Reflektivität-Kanal. Überall dort, wo sich eine Textur laden lässt kann auch die Farbe der Klone integriert werden. Dazu betätigen Sie die Schaltfläche mit dem kleinen Dreieck rechts neben dem jeweiligen Textur-Bereich in einem Kanal und wählen in der Liste der verfügbaren Shader MoGraph > Farbe-Shader aus. Die rechte Seite der Abbildung 5.102 zeigt den Farbe-Shader als Textur im Transparenz-Kanal eines Materials. Links daneben ist der spartanische Dialog des Shaders zu sehen, der sich z. B. nach einem Klick auf das weiße Vorschaubild des Shaders öffnet. Wird dort Kanal Farbe verwendet, holt sich der Shader einfach nur den Farbwert des gerade gerenderten Klons und stellt diesen als Textur zur Verfügung. Dieses Material können Sie dann direkt dem Klon-Objekt zuweisen.

Animation in Cinema 4D - Auswerten der Klon-Farben über den MoGraph Farbe-Shader

Abbildung 5.102: Auswerten der Klon-Farben über den MoGraph Farbe-Shader

Der zweite mögliche Modus dieses Shaders lässt sich mit Kanal Indexverhältnis aktivieren. Hierbei spielen die Farben der Klone gar keine Rolle mehr, es geht nur um die Reihenfolge der Klone, so wie sie z. B. durch ein Klon-Objekt erstellt werden. Bekanntlich werden die Klone dabei beginnend mit der Indexnummer 0 durchnummeriert.

Sie erkennen ein mögliches Ergebnis links oben in Abbildung 5.103. Der erste Klon wird weiß, der letzte schwarz gefärbt. Die Klone dazwischen erhalten entsprechende Grautöne. Die Aktivierung von Ausgabe invertieren kehrt die Grautöne um. Dann ist also der erste Klon schwarz und der letzte weiß, so wie in der Mitte der linken Bildseite bei Abbildung 5.103. Schließlich kann aber auch individuell in die Vergabe der Helligkeiten eingegriffen werden. Dafür steht Ihnen eine Splinekurve zur Verfügung. Durch Ctrl-Klicks in den Graphen lassen sich neue Punkte auf den Spline setzen. Durch Anklicken können Splinepunkte selektiert und z. B. über die Entf. oder Rückschritt-Tasten auch wieder gelöscht werden. Klappt man das kleine Dreieck links neben dem Graphen auf, lassen sich die Interpolation, die Positionen und die Tangenten selektierter Punkte numerisch exakt editieren. Dies ist auf der rechten Hälfte der Abbildung 5.103 zu erkennen. Ein mögliches Ergebnis ist links unten in der gleichen Abbildung festgehalten worden. Dieser Modus eignet sich besonders als Maske z. B. in einem Ebene-Shader oder für die Steuerung von Transparenz- und Alpha-Anteil des Materials.

Animation in Cinema 4D - Färbung der Klone entsprechend des Indexverhältnisses

Abbildung 5.103: Färbung der Klone entsprechend des Indexverhältnisses

Der MoGraph Multi-Shader

Die Vergabe individueller Farben oder von Verläufen ist damit durch den MoGraph Farbe-Shader abgedeckt. Wie sieht es jedoch aus, wenn z. B. individuelle Bilder oder Shader zu einzelnen Klonen zugewiesen werden sollen? In diesen Fällen bietet sich der Multi-Shader an, den Sie im gleichen Shader-Menü finden können. Lassen Sie uns zum Testen seiner Funktion folgende Beispielszene verwenden: Wir benutzen ein Klon-Objekt mit einer untergeordneten Kugel. Lassen Sie insgesamt zehn Klone dieser Kugel nebeneinander erzeugen. In den Transformation-Einstellungen geben Sie den Klonen Schwarz als Farbe mit. Erstellen Sie nun einen Zufall-Effektor mit dem Zufallsmodus Geordnet. Dieser sorgt dafür, das jeder Klon einen einzigartigen Grauwert erhält. Erhöhen Sie den Minimum-Wert auf 0%, damit nur Graustufen zwischen 0% und 100% Helligkeit erzeugt werden. In den Parametern des Effektors stellen Sie schließlich den Farbmodus auf An, damit die Farben der Klone tatsächlich verändert werden.

Animation in Cinema 4D - Einstellungen am Klon- und Effektor-Objekt

Abbildung 5.104: Einstellungen am Klon- und Effektor-Objekt

Die Abbildung 5.104 gibt diese Einstellungen noch einmal wieder. Über den Material-Manager erstellen Sie anschließend ein neues Material und betrachten daran den Farbe-Kanal. Dort laden Sie über die Schaltfläche der Textur den Multi-Shader unter MoGraph > Multi-Shader und öffnen dessen Dialog durch einen Klick auf das quadratische Vorschaubild des Shaders. Die folgende Abbildung 5.105 gibt Ihnen einen Eindruck vom Dialog des Shaders. Sie finden dort zuerst ein Modus-Menü, über das Sie wählen können, welche Eigenschaft der aktuellen Klon-Farben ausgewertet werden soll.

Animation in Cinema 4D - Konfiguration des Multi-Shaders

Abbildung 5.105: Konfiguration des Multi-Shaders

Mit Farbe Helligkeit ist die reine Helligkeit der Klone gemeint. Am sinnvollsten ist dieser Modus daher in Verbindung mit Graustufen als Klon-Farben zu verwenden, so wie wir es aktuell in unserer Szene auch konfiguriert haben. Sind die Klone bunt gefärbt, würde ansonsten nur die reine Helligkeit der jeweiligen Farbe berücksichtigt. Da verschiedene Farben durchaus identische Helligkeiten haben können, ist das etwas unsicherer in der Anwendung. Mit Modus Rot, Modus Grün und Modus Blau können Sie auch bei bunten Klonen jeweils nur einen der drei Farbanteile auswerten lassen. Mit dem Modus Indexverhältnis spielen Helligkeit oder Farbe der Klone gar keine Rolle mehr, sondern nur deren Anzahl und individuelle Nummer.

Auf die übrigen beiden Modi kommen wir gleich im Anschluss noch zurück. Diese fallen von der Berechnungsart etwas aus der Reihe. Alle bisher genannten Modi werten also entweder die Helligkeit, die Indexnummer oder einen der drei Farbanteile aus. Entsprechend des so gewonnenen Werts werden dann den Klonen die Texturen zugewiesen, die Sie in der unteren Hälfte des Shader-Dialogs laden und verwalten können. Dort finden wir anfänglich nur zwei Einträge, für Textur 1 und Textur 2. Sie können die Liste jedoch über die Hinzufügen-Schaltfläche beliebig erweitern. Überzählige Einträge können durch einen Klick auf die Löschen-Schaltflächen rechts neben den Texturen wieder entfernt werden. Alternativ hierzu ist auch das Entfernen aller Texturen mit Alle löschen möglich. Um die Sortierung der geladenen Texturen zu verändern, können Sie die Hoch. und Runter-Schaltflächen neben den Texturen benutzen. Der Eintrag wird dann jeweils um eine Stelle nach oben oder unten gerückt. Die Abarbeitung der Texturen – dabei kann es sich um Shader oder auch um normale Bitmaps handeln – erfolgt von oben nach unten. Dabei werden die Texturen entweder entsprechend der Helligkeiten der Klone oder deren Indexverhältnis auf die Klone verteilt. Schauen Sie sich zum besseren Verständnis noch einmal Abbildung 5.105 an. Dort wurden der Farbverlauf-Shader als Textur 1 und der Noise-Shader als Textur 2 geladen. Wenn Sie den Modus Indexverhältnis wählen, erhalten dadurch automatisch die ersten fünf Klone den Farbverlauf und die zweiten fünf Klone den Noise-Shader als Textur. Die anderen bislang besprochenen Modi werten dagegen die Farben und Helligkeiten der Klone aus. Mit dem Modus Farbe Helligkeit kommt es daher zu einer zufälligeren Verteilung der Texturen. Die Klone, die heller als 50% sind, erhalten Textur 1, die anderen Textur 2. Würden wir nun z. B. drei Texturen im Multi-Shader benutzen, verändert sich dadurch natürlich auch die Grundlage für die Aufteilung. Klone, mit Helligkeiten über 66,666% erhalten Textur 1, Klone, mit Helligkeiten über 33,333% und unterhalb von 66,666% bekommen Textur 2 und alle übrigen Klone Textur 3 zugewiesen. Mit dem Modus Indexverhältnis würden sich die drei Texturen einfach nur der Reihe nach auf jeweils ein Drittel der Klone verteilen. Sofern wir es nur mit einer Handvoll Texturen zu tun haben, lässt sich dies noch gut über die Hinzufügen-Schaltfläche und individuelles Laden von Texturen erledigen.

Wenn es jedoch um das Laden von Hundert Bildern geht, sieht es schon anders aus. Auch für diesen Fall wurde vorgesorgt. Betätigen Sie einfach die Schaltfläche für Aus Ordner hinzufügen. Es öffnet sich ein Auswahldialog, über den Sie zu dem Ordner navigieren, in dem die zu ladenden Bilder abgelegt wurden. Diese Vorsortierung sollten Sie also bereits zuvor erledigt haben. Bereits geladene Texturen werden hierdurch nicht gelöscht. Die Bilder im geladenen Verzeichnis werden also hinten an die Texturenliste angehängt. Sie können daher diese Schaltfläche auch mehrfach mit verschiedenen Ordnern benutzen, bis Sie alle Texturen beisammen haben. Beim Laden von Bitmaps erscheint oft der Warndialog, dass die Bitmaps nicht im Verzeichnispfad Ihres Projekts liegen. Sie können sich dann entscheiden, ob Sie die Texturen zusätzlich in das Verzeichnis kopieren lassen wollen, in dem auch Ihr Cinema 4D-Projekt gespeichert wurde oder ob Sie dies nicht möchten. In dem Fall werden die Texturen dann über absolute Pfade verknüpft. Dies birgt die Gefahr, dass beim Öffnen der Szene auf einem anderen Rechner die Texturen nicht mehr gefunden werden können. Wenn Sie jedoch z. B. einen Bilderserver benutzen oder generell nur an einem Rechner arbeiten, können Sie die Texturen auch an ihrem Ort belassen. Vor der Weitergabe oder Archivierung des Projekts können Sie dann immer noch Datei > Projekt inkl. Assets speichern benutzten, um alle Texturen wieder einzusammeln und in einem Verzeichnis mit der Szene abzulegen.

Auch aus einem Film lassen sich die Einzelbilder als Texturen in den Multi-Shader laden. Laden Sie dazu zuerst den Film normal in einen Texturbereich des Shaders und öffnen Sie dann dessen Einstellungen durch einen Klick auf das Vorschaubild des Films. Sie finden dort eine Rubrik Animation. Sofern dort noch keine Werte für Bild Filmanfang, Bild Filmende und Bilder-Rate zu finden sind, klicken Sie auf die Berechnen-Schaltfläche. Dies ist vor allem dann notwendig, wenn der Film aus einer Bildsequenz besteht, also z. B. in einem Ordner nur als durchnummerierte Einzelbilder vorliegt. In dem Fall laden Sie nur das erste Bild dieser Sequenz und lassen dann wieder in dessen Animation-Rubrik die Werte über die Berechnen-Schaltfläche automatisch eintragen. Erst dann erkennt Cinema 4D das geladene Bild als Teil eines Films, der entsprechend der Modus- und Timing-Einstellungen auf der gleichen Dialogseite auch im Material wiedergegeben werden kann. Über den nach oben weisenden Pfeil in der Titelzeile kommen Sie aus diesem Dialog wieder heraus auf die Einstellungsebene des Multi-Shaders (siehe Abbildung 5.106).

Animation in Cinema 4D - Animation-Einstellungen eines geladenen Films oder einer Bildsequenz

Abbildung 5.106: Animation-Einstellungen eines geladenen Films oder einer Bildsequenz

Ist all dies erledigt, können Sie die Schaltfläche Zu Ebenen im Shader benutzen. Dadurch werden alle Einzelbilder des Films oder der Bildsequenz zu individuellen Textur-Einträgen im Multi-Shader. Es ist daher streng darauf zu achten, dass es sich nur um relativ kurze Filme oder Bildsequenzen handelt. Sie erhalten ansonsten im Handumdrehen Hunderte oder gar Tausende von Texturen.

Ein Mosaik erzeugen

Wenn sie sich erinnern, so gab es noch zwei weitere Modi am Multi-Shader, die wir nun betrachten wollen. Diese Modi eignen sich besonders für die Färbung der Klone basierend auf einem vorgegebenen Bild. Dafür wiederum wird in der Regel der Shader-Effektor verwendet, den Sie bislang noch nicht kennen. Lassen Sie uns daher kurz einen Blick auf diesen Effektor werfen.

Der Shader-Effektor

Dieser Effektor kann einen Shader oder auch einen Materialkanal benutzten, um die Eigenschaften von Klonen zu verändern. So kann z. B. ein Graustufen-Verlauf die Klone schrittweise vergrößern, versetzen oder drehen. Ebenso lässt sich aber z. B. auch die Farbe der Klone steuern. Die zu verändernden Eigenschaften definieren Sie wie gehabt in den Parameter-Einstellungen. Da es bei diesem Effektor oft um das Einfärben der Klone geht, ist der Farbmodus standardmäßig bereits aktiv. Alpha/Stärke verwenden brauchen Sie jedoch nicht, wenn es um das reine Färben der Klone geht. In dem Fall laden Sie direkt den Shader oder das Bild auf der Shading-Seite des Effektor-Dialogs (siehe Abbildung 5.107). Kanal muss dabei auf Eigener Shader eingestellt sein. Der geladene Shader wird entsprechend der UV-Koordinaten der Klone automatisch angepasst.

Animation in Cinema 4D - Einstellungen des Shader-Effektors

Abbildung 5.107: Einstellungen des Shader-Effektors

Falls Ihnen das nicht gefällt, können Sie die Mapping-Einstellungen zum Skalieren und Verschieben benutzen. Abbildung 5.108 zeigt dazu einige Beispiele.

Animation in Cinema 4D - Verschiedene Mapping-Optionen

Abbildung 5.108: Verschiedene Mapping-Optionen

So können Sie den geladenen Farbverlauf im Effektor über Offset X entlang der Klonreihe verschieben. Mit Länge X kann der Verlauf gestaucht oder gestreckt werden. Wird der Shader dadurch kürzer als 100%, sorgt die Kacheln-Option dafür, dass sich dieser automatisch wiederholt. Ohne Kacheln zeigen die Klone ihre ursprüngliche Farbe dort, wo der Shader nicht mehr hinkommt. Dies ist in der untersten Zeile der Abbildung 5.108 zu erkennen. Die Einstellungen für Offset Y und Länge Y kommen z. B. bei einer Gitter-Anordnung der Klone ins Spiel, wenn die Klone also mindestens entlang zweier Achsen angeordnet werden (siehe Abbildung 5.109).

Animation in Cinema 4D - Mapping auf ein Gitter von Klonen

Abbildung 5.109: Mapping auf ein Gitter von Klonen

In der Alpha-Gruppe der Einstellungen legen Sie fest, wie es um die Deckkraft der Farben bestellt sein soll, die Sie z B. über einen geladenen Shader festgelegt haben. Wenn Sie diese Eigenschaft nutzen möchten, muss die Option für Alpha/Stärke verwenden in den Parameter-Einstellungen des Effektors aktiv sein. Mit Verwenden Alpha wird dann nach einem integrierten Alpha-Kanal am geladenen Bild oder Shader Ausschau gehalten. Ist so ein zusätzlicher Kanal nicht vorhanden, wird einfach der Rot-Anteil der Farben ausgewertet. Je heller dieser Kanal ist, desto deckender ist der Shader an diesen Stellen. Enthält der Rot-Kanal des Shaders oder Bilds schwarze Stellen, ist dort entsprechend auch der Effektor durchsichtig und die Grundfarbe der Klone schlägt voll durch. Die folgende Abbildung 5.110 demonstriert diesen Effekt mit einem kreisförmigen Farbverlauf im Effektor, der im Zentrum Dunkelblau und am Rand Weiß gefärbt wurde. Die weißen Bereiche sind auch im Rot-Anteil weiß und daher für den Alpha-Anteil deckend. Das dunkle Blau enthält kein Rot und taucht somit gar nicht auf den Klonen auf. Stattdessen kommt die Grundfarbe der Klone in der Mitte des Gitters durch. Über das Klon-Objekt wurden die Klone hellgrün gefärbt.

Animation in Cinema 4D - Beispielhafte Auswertung eines Farbverlaufs auch für den Alpha-Anteil des Effektors

Abbildung 5.110: Beispielhafte Auswertung eines Farbverlaufs auch für den Alpha-Anteil des Effektors

Mit Verwenden Grau werden die Farben auf Ihre Helligkeiten umgerechnet, um den Alpha-Anteil des Shaders oder Bilds zu ermitteln. Anders als beim Modus zuvor werden also die Rot-, Grün- als auch Blau-Anteile der Farben zusammengerechnet und dann durch drei geteilt. Schließlich können Sie aber auch gezielt die Helligkeiten im Rot-, Grün- oder Blau-Kanal des Shaders oder Bilds als Alpha Verwenden. In jedem Fall kann das Ergebnis der Auswertung mit Alpha invertieren umgekehrt werden. Zuvor deckende Bereiche werden dann unsichtbar und unsichtbare werden deckend.

Wir haben nun bereits gesehen, wie die Klone über einen Shader gefärbt werden können. Dabei erhält jeder Klon immer nur einen einzelnen Farbwert, der entsprechend seiner UV-Koordinaten aus dem Shader entnommen wird. Geht es um das Belegen der Klone mit einer Bitmap, sind jedoch oft individuellere Optionen zum Projizieren der Textur auf die Klone wünschenswert. Auch dies ist möglich, wenn wir einen erneuten Blick auf das Kanal-Menü in den Shading-Einstellungen des Effektors werfen.

Zur Nutzung der anderen Kanal-Modi müssen wir mit einem normalen Material arbeiten und das Bild dort z. B. in den Farbe-Kanal laden. Wie in Abbildung 5.111 zu erkennen habe ich dafür ein Foto mit Wolkenkratzern ausgewählt.

Animation in Cinema 4D - Projektion einer Bildtextur auf Klone

Abbildung 5.111: Projektion einer Bildtextur auf Klone

Dieses Material weise ich einem Klon-Objekt zu, das kleine Kugeln in einem zweidimensionalen Gitter anordnet. Über das dadurch entstehende Textur-Tag hinter dem Klon-Objekt können Sie die gewünschte Projektionsmethode und Größe des Materials einstellen. Noch intuitiver geht dies natürlich, wenn Sie den Textur bearbeiten-Modus mit dem Achse bearbeiten-Modus kombinieren (siehe seitliche Icons). Sofern das Klon-Objekt und das Textur-Tag gleichzeitig selektiert wurden, können Sie dadurch ein gelbes Raster in den Ansichtsfensters sehen. Dieses zeigt die Art der Projektion, sowie deren Lage relativ zum texturierten Objekt an. Über die normalen Verschieben-, Skalieren- und Drehen-Werkzeuge von Cinema 4D kann dieses gelbe Raster beliebig angepasst werden. Zugleich verändert sich dadurch die Projektion des Materials auf die Klone. Auf der rechten Seite von Abbildung 5.111 erkennen Sie z. B. dass ich dort Fläche-Mapping benutze und die Projektion leicht schräg rotiert habe. Die Skyline des geladenen Bilds verläuft dadurch diagonal über die Klone.

Damit der bereits vorhandene und dem Klon-Objekt zugewiesene Shader-Effektor nun die zugewiesene Textur auswerten kann, müssen Sie in dessen Shading-Einstellungen den Kanal so auswählen, dass damit der Materialkanal angesprochen wird, in dem das Bild geladen wurde. In unserem Fall war dies der Farbe-Kanal. Wir wählen also entsprechend Kanal Farbe. Aus diesem Grund finden Sie auch die übrigen Materialkanäle in dem Kanal-Menü. Je nachdem wo eine Textur geladen wurde, müssen Sie die passende Wahl treffen. Lassen Sie Alpha/Stärke verwenden in den Parametern des Effektors wieder ausgeschaltet, damit das geladene Bild unverändert auf die Färbung der Klone wirkt und die ursprüngliche Farbe der Klone vollständig abdeckt. Damit der Shader-Effektor nun noch das richtige Material kennt, ziehen Sie das Textur-Tag des Klon-Objekts noch in das Textur-Tag-Feld des Effektors (siehe Abbildung 5.112). Wenn die Klone nun gerendert werden, sehen wir von der Farbe der Klone erst einmal nichts mehr. Das Material auf dem Klon-Objekt deckt diese vollständig ab.

Praktisch betrachtet würden wir für so einen Effekt keinen Shader-Effektor benötigen. Wir benötigen daher noch ein zweites Material, in dem z. B. wieder der MoGraph Farbe-Shader geladen wird. Auch dieses weisen wir dem Klon-Objekt zu. Dabei muss keine Projektion oder Größe beachtet werden. Wichtig ist nur, dass dieses Textur-Tag rechts von dem Textur-Tag des Bildmaterials liegt. Nur so liegt dieses Material über dem geladen Foto und kann dieses verdecken. Die Abbildung 5.112 zeigt das zweite Material bereits im Objekt-Manager hinter dem Klon-Objekt an.

Animation in Cinema 4D - Projektion einer Bildtextur auf Klone

Abbildung 5.112: Einstellungen des Shader-Effektors

Der Unterschied wird nun deutlich, so wie es auch Abbildung 5.113 zeigt. Links ist dort ein Rendering der geklonten Kugeln mit dem normalen Material zu sehen, das unser Bild im Farbe-Kanal enthält. Die Klone stellen entsprechend ihrer Größe jeweils mehrere Pixel bzw. Abschnitte des Bilds dar. So funktioniert ein normales Mosaik nicht, bei dem das Motiv aus jeweils einfarbigen Steinen zusammengesetzt wird. Da sieht das Rendering auf der rechten Seite der Abbildung 5.113 schon vielversprechender aus. Dort wurde der MoGraph Farbe-Shader in den Farbe-Kanal eines neuen Materials geladen und dieses dann ebenfalls dem Klon-Objekt zugewiesen. Jeder Klon zeigt nun nur noch je eine Farbe entsprechend seiner Position im projizierten Bild an.

Animation in Cinema 4D - Links das Klon-Objekt mit normalem Material, rechts daneben mit der Interpretation durch den Shader-Effektor und den MoGraph Farbe-Shader

Abbildung 5.113: Links das Klon-Objekt mit normalem Material, rechts daneben mit der Interpretation durch den Shader-Effektor und den MoGraph Farbe-Shader

Schlagen wir nun noch kurz den Bogen zum MoGraph Multi-Shader, den wir bereits besprochen hatten. Auch dieser enthält nämlich für exakt solche Szenarien eine Sonderfunktion bereit. Dafür müssen wir an unserer Szene eigentlich nicht viel verändern. Löschen Sie einfach den Farbe-Shader aus dem zweiten Material und ersetzen Sie diesen durch den MoGraph Multi-Shader. Stellen Sie zudem sicher, dass dieses Material die Projektion UVW-Mapping in seinem Textur-Tag verwendet. Füllen Sie nun den Multi-Shader mit möglichst vielen unterschiedlichen Bildern. Mit „unterschiedlich“ ist gemeint, dass die Bilder möglichst viele verschiedene Farb- und Helligkeitsstimmungen zeigen sollten. Der Multi-Shader kann nämlich auch die zugewiesenen Texturen analysieren und jeweils die am besten zur aktuellen Farbe eines Klons passende Textur heraussuchen. Diese Fähigkeit verbirgt sich hinter den etwas sperrigen Modi Durchschnittsfarbe (Euklidischer Farbabstand) und Durchschnittsfarbe (Farbtonunterschied). In diesen Modi spielt die Reihenfolge der Texturen im Multi-Shader keine Rolle mehr. Es kommt nur noch auf deren durchschnittliche Farbe an.

Jeder Klon erhält dann die Textur, die entsprechend des Modus am besten zu der Farbe des Klons passt, die ja weiterhin über den Shader-Effektor ermittelt wird. Da es in den wenigsten Fällen vorkommen wird, dass Sie exakt solche Bilder finden, deren Farbstimmung zu den einzelnen Klon-Farben passt, lässt sich das Ergebnis über den Regler für die Mischfarbe und ein zweites Modus-Menü noch verbessern. Mit dem Modus Multiplizieren lassen sich die Texturen zusätzlich mit der Farbe der Klone multiplizieren. Dies kann z. B. hilfreich sein, wenn Sie nur Schwarzweißbilder oder sehr helle Bilder als Texturen geladen haben. Sind Ihre Texturen bereits gut gesättigt, führt dieser Modus ansonsten zu einer zusätzlichen Abdunkelung der Texturen auf den Klonen.

Animation in Cinema 4D - Die verschiedenen Modi des Multi-Shaders

Abbildung 5.114: Die verschiedenen Modi des Multi-Shaders

Der Modus Ineinanderkopieren vermischt die Farbe des Klons mit der darauf liegenden Textur, versucht jedoch die Höhen und Tiefen der Textur soweit möglich zu erhalten. Schließlich entzieht der Modus Farbe der Textur jeweils die Farbanteile, die nicht der Klon-Farbe entsprechen. In allen drei Modi kann die Intensität der Texturveränderungen durch den Regler für die Mischfarbe bestimmt werden. Letztendlich lässt sich schwer vorhersehen, welcher Modus für die Durchschnittsfarbe oder den Mischmodus das beste Resultat bringt. Führen Sie einfach Testberechnungen durch und vergleichen Sie die Resultate miteinander. Dabei dürfen Sie sich übrigens nicht unbedingt auf die Darstellung der Klon-Texturen und Farben in den Ansichtsfenstern verlassen. Die Auswertung der Texturfarben erfolgt erst bei Rendern. Erst dann sehen Sie also den tatsächlichen Effekt des Multi-Shaders. Grundsätzlich arbeitet Durchschnittsfarbe (Euklidischer Farbabstand) genauer, da auch die Sättigung und Helligkeit der Klon-Farben in die Auswahl der Texturen mit einfließen. Bei Durchschnittsfarbe (Farbtonunterschied) muss nur die Farbe einer Textur grob stimmen. Hierbei kann es daher zu anderen Kontrastverhältnissen bei der Umsetzung des Mosaiks kommen. Zu Verdeutlichung stellt Abbildung 5.114 beide Verfahren gegenüber. Die linke Spalte zeigt den Euklidischen Farbabstand, die rechte Spalte den Farbtonunterschied. Von oben nach unten sind jeweils die Mischmodi Multiplizieren, Ineinanderkopieren und Farbe verwendet worden. Die geladenen Texturen und Klon-Farben sind ansonsten jeweils identisch.

Der MoGraph Beat-Shader

Dieser Shader hat mit Klonen oder Effektoren gar nichts zu tun, sondern kann von sich aus animierte Graustufen erzeugen. Über eine Splinekurve können dabei die Frequenz und Intensität geregelt werden. Der Effekt kann dabei z. B. wie der Rhythmus eines Herzschlags oder der Beat eines Musikstücks wirken, daher auch der Name dieses Shaders. Eingesetzt werden kann dieser Shader überall im Materialsystem, wo sich eine Textur laden lässt. Es werden jedoch grundsätzlich nur Graustufen erzeugt. Dieser Shader eignet sich daher besonders in Kombination mit anderen Texturen, um z. B. die Intensität von Relief oder Displacement, oder von Transparenz und Alpha-Effekten zu steuern. Die Abbildung 5.115 zeigt im oberen Teil so eine typische Abfolge von Helligkeiten, die beim Laden des Shaders in den Farbe-Kanal eines Materials erzeugt werden. Dort wurde ein entsprechendes Material einer Kugel zugewiesen. Beim Ablaufen der Animation ist dieser Helligkeitswechsel dann direkt im Editor sichtbar.

Animation in Cinema 4D - Dialog und Effekt des MoGraph Beat-Shaders

Abbildung 5.115: Dialog und Effekt des MoGraph Beat-Shaders

Der Effekt kommt durch die Bereichskurve zustande, die von links nach rechts durchlaufen wird. Je höher die Kurve verläuft, desto heller der erzeugte Grauwert. Verläuft die Kurve am oberen Rand der Funktionsgraphen erhalten wir daher Weiß, verläuft Sie an der unteren Begrenzung des Graphen erhalten wir Schwarz. Die Geschwindigkeit, mit der diese Kurve ausgewertet wird legen Sie über den Wert für Schläge pro Minute fest. Schläge pro Minute 60 bedeutet somit, dass die Kurve exakt ein Mal pro Sekunde in Grauwerte umgesetzt wird. Streng genommen gilt dies aber nur für einen Scheitelpunktabstand von 100%. Dieser Wert gibt nämlich die seitliche Skalierung der Bereichskurve an. Mit Scheitelpunktabstand 50% wird die Kurve also von rechts her auf die Hälfte zusammengedrückt. Folglich passiert in der dann nicht länger definierten anderen Hälfte der Kurve nichts mehr, bzw. der jeweils letzte Kurvenwert wird beibehalten. Über den Scheitelpunktabstand können Sie also die zeitliche Lücke zwischen den Schlägen oder Beats steuern. Alternativ hierzu können Sie diese Lücken aber auch direkt in die Kurve einzeichnen. Bei der Auswertung der Bereichskurve gilt es zu beachten, dass diese bei Bild 0 der Animation nicht am linken Rand sondern exakt in der Mitte beginnt. Der erste Herzschlag beginnt daher in der Mitte der Bereichskurve. Schließlich lassen sich die ausgegebenen Grauwerte noch über die Invertieren-Option umkehren. Aus Weiß wird also Schwarz und umgekehrt.

Die Abbildung 5.116 fasst noch einmal die wichtigsten Zusammenhänge zwischen den Parametern des Shaders und seiner Bereichskurve zusammen. Wie auf der linken Seite der Abbildung durch einen rötlichen Punkt markiert zu erkennen, startet die erste Auswertung der Bereichskurve in Bild 0 der Animation exakt in der Mitte der Kurve. Die rechte Seite demonstriert den Zusammenhang zwischen der internen Skalierung der Bereichskurve durch den Scheitelpunktabstand. Eine Reduzierung auf 50% knautscht die Kurve vom rechten Rand her auf die Hälfte zusammen. Diese Skalierung der Bereichskurve wurde auf der rechten Seite der Abbildung 5.116 nur symbolisch dargestellt. Die Darstellung der Kurve selbst ändert sich im Dialog nicht wenn Sie den Scheitelpunktabstand verändern.

Animation in Cinema 4D - Auswertung und Beeinflussung der Bereichskurve eines Beat-Shaders

Abbildung 5.116: Auswertung und Beeinflussung der Bereichskurve eines Beat-Shaders

Verwenden Sie diesen Shader überall dort, wo Sie eine wiederkehrende Veränderung eines Grauwerts brauchen können. Dies könnte z. B. auch im Shader-Effektor eingesetzt werden, um die Klone z. B. rhythmisch pulsieren oder sich drehen zu lassen. Wie bereits beschrieben, kann der Shader aber auch ganz ohne MoGraph im normalen Materialsystem verwendet werden.

Der MoGraph Kamera-Shader

Auch dieser Shader hat nichts mit anderen MoGraph-Funktionen zu tun, sondern kann den Blick durch eine Kamera direkt als Textur für ein Material zur Verfügung stellen. Dies erspart uns, ein Bild oder eine Animation separat rendern zu müssen, um das Ergebnis dann als Textur in einem anderen Rendering verwenden zu können. Damit die Textur jedoch exakt das Bild anzeigt, dass durch eine Kamera gesehen wird, sind ein paar mathematische Berechnungen nötig. Dazu gleich mehr. Zuerst schauen wir uns die prinzipielle Funktion des Shaders wieder an einem Beispiel an.

Ich baue dazu eine einfache Szene aus Grundobjekten, die z. B. eine Bühne darstellen könnten, bei der links und rechts zusätzliche Projektionsflächen angebracht wurden, auf denen z. B. die Akteure auf der Bühne für weiter entferntes Publikum noch einmal in Großaufnahme erscheinen. Wir platzieren dafür eine Kamera so, dass sie den Blick auf die Szene für das finale Rendering definiert. Achten Sie dabei bereits darauf, dass in den Rendervoreinstellungen das finale Seitenverhältnis eingestellt wurde, also das Verhältnis zwischen der horizontalen und vertikalen Auflösung bereits stimmt. Dies überträgt sich nämlich auf die Öffnungswinkel der Kameras und somit auch auf unseren Kamera-Shader.

Im nächsten Schritt platzieren wir eine zweite Kamera so, dass sie die gewünschte Nahaufnahme z. B. des Sängers auf der Bühne einfängt. Dabei können Sie eine andere Brennweite verwenden als an der Hauptkamera der Szene. Die folgende Abbildung zeigt Ihnen die Blickrichtung dieser beiden Kameras.

Animation in Cinema 4D - Links die Hauptkamera, rechts der Blick durch die Detailkamera

Abbildung 5.117: Links die Hauptkamera, rechts der Blick durch die Detailkamera

In Abbildung 5.117 erkennen Sie auf der linken Seite ein Rendering der platzierten Hauptkamera, so wie später auch gerendert werden soll. Die rechte Seite der Abbildung zeigt das Rendering der Detailkamera. Nun gilt es, das Rendering der Detailkamera als Textur in ein Material zu bekommen, das dann auf den quadratischen Flächen links und rechts der Bühne zu sehen ist. Wir legen also ein neues Material an und laden dort den MoGraph Kamera-Shader z. B. in den Leuchten-Kanal, damit dies z. B. wie eine aktiv leuchtende LCD-Wand aussieht.

Im Dialog des Kamera-Shaders finden Sie ein Feld für die Kamera. Dort hinein ziehen Sie Ihre Detailkamera aus dem Objekt-Manager. Es geht dann im letzten Schritt nur noch darum, wie dieses Kamerabild verzerrt werden muss, damit es in der Materialkachel wieder unverzerrt erscheint. Dafür ist leider etwas Mathematik nötig. Wenn Sie den Dialog Ihrer Detailkamera betrachten, so erkennen Sie hier zwei Werte für Gesichtsfeld (horizontal) und Gesichtsfeld (vertikal). Beide Parameter sind auf der linken Seite von Abbildung 5.118 bereits markiert worden. Diese Werte ergeben sich aus der eingestellten Renderauflösung und der gewählten Brennweite der Kamera. Aus dem Grund war es wichtig, die Renderauflösung bereits final eingestellt zu haben. Teilen Sie nun den Wert von Gesichtsfeld (vertikal) durch Gesichtsfeld (horizontal) und multiplizieren Sie das Ergebnis mit 91. Runden Sie das Ergebnis auf die nächste ganze Zahl und tragen Sie diese Zahl dann im Dialog des Kamera-Shaders als Horizontale Größe ein. Vertikale Größe kann generell auf 100 bleiben. Dieser mathematische Spagat garantiert, dass das Ergebnis des Shaders ziemlich exakt dem entspricht, was die zugewiesene Kamera auch bei einem normalen Rendering ausgeben würde.

Animation in Cinema 4D - Einstellungen an der Detailkamera und am Kamera-Shader

Abbildung 5.118: Einstellungen an der Detailkamera und am Kamera-Shader

Damit ist dieses Material bereits fertig und kann z. B. mit der Projektion Fläche-Mapping auf die beiden LCD-Wände seitlich der Bühne gelegt werden. Standardmäßig handelt es sich bei der Verwendung des Materials mit Fläche-Mapping um ein Quadrat mit 200 cm Kantenlänge. Wie auf der linken Seite von Abbildung 5.119 zu erkennen, passen Sie dieses Quadrat zunächst durch proportionales Skalieren so an, dass die Höhe stimmt. Damit Sie dabei eine optische Referenz haben, aktivieren Sie den Textur bearbeiten- und den Achse bearbeiten-Modus von Cinema 4D. Das gelbe Raster kann dann z. B. über das Verschieben- oder das Skalieren-Werkzeug individuell an die Position und Größe Ihrer 3D-Leinwand angepasst werden.

Animation in Cinema 4D - Anpassen der Projektion mit Fläche-Mapping

Abbildung 5.119: Anpassen der Projektion mit Fläche-Mapping

Meine Leinwand hat dabei ebenfalls eine quadratische Form. Dies würde jedoch dazu führen, dass das Rendering des Kamera-Shaders gestaucht wird. Wir müssen das Seitenverhältnis der Texturprojektion an das der verwendeten Detailkamera anpassen. Wir ziehen daher erneut die Werte für Gesichtsfeld (horizontal) und Gesichtsfeld (vertikal) zu Rate, teilen diesmal jedoch in umgekehrter Reihenfolge, also Gesichtsfeld (horizontal) geteilt durch Gesichtsfeld (vertikal). Das Ergebnis tragen Sie als Multiplikation bei Größe.X in das Textur-Tag des Kamera-Shader-Materials ein. Dies ist in der Mitte der Abbildung 5.119 zu erkennen. Rechts davon sehen Sie bereits das Ergebnis, nämlich dass die Fläche-Projektion nun das gleiche Seitenverhältnis aufweist wie die Detailkamera in Abhängigkeit zur Renderauflösung.

Um dies plausibler zu machen, hier kurz eine Wiederholung der Rechenschritte mit konkreten Werten. Gehen wir von einer Renderauflösung von 800 mal 600 Pixeln aus. Die Detailkamera benutzt 75 mm Brennweite und kommt dadurch auf Gesichtsfeld (horizontal) von 26,991° und Gesichtsfeld (vertikal) 20,408°. Entsprechend meiner kleinen Formel tragen Sie daher 91*20,408/26,991, also gerundet den Wert 69 für die horizontale Größe in den Kamera-Shader ein. Nach dem Zuweisen und gleichmäßigen Skalieren dieses Materials mit Fläche-Mapping erhalte ich ein Quadrat mit 372 cm Kantenlänge. Zum Entzerren rechnen Sie Gesichtsfeld (horizontal) geteilt durch Gesichtsfeld (vertikal) von der Detailkamera und multiplizieren das Ergebnis dieser Division mit 372 im Feld Größe.X des Textur-Tags.

Damit ist auch zu diesem MoGraph-Shader bereits alles gesagt. Zu beachten sind nur noch die beiden Optionen für Einschließlich Vordergrund und Einschließlich Hintergrund. Wie Sie sicherlich bereits vermuten, beziehen sich diese Optionen auf das Vordergrund- bzw. Hintergrund-Objekt von Cinema 4D. Benutzen Sie diese Objekte in Ihrer Szene, können Sie über diese Optionen festlegen, ob das Rendering des Kamera-Shaders diese Objekte sehen soll oder eben nicht. Die folgende Abbildung 5.120 gibt abschließend noch das finale Rendering unserer Beispielszene wieder.

Animation in Cinema 4D - Ergebnis des Renderings mit dem angepassten Kamera-Shader

Abbildung 5.120: Ergebnis des Renderings mit dem angepassten Kamera-Shader

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium zur Animation von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette C4D-Kompendium mit über 950 Seiten Know-how als Download (PDF) gibt es hier: CINEMA 4D-Kompendium – Die Animation.

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