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Bradbury Building visualisieren mit Cinema 4D: texturieren, beleuchten und rendern

Materialien und physikalischer Szenenaufbau

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Wichtig zum Verständnis ist der Unterschied zwischen einem traditionellen Umgang mit Materialien und einem rein physikalischen Szenenaufbau. Das Video stellt diesen Unterschied anschaulich dar.

Transkript

Ja nach diesem sehr theoretischen Ausblick, was tatsächlich unter unter physikalisch korrekten Rendering zu verstehen ist, möchte ich Ihnen mal an diesem einfachen Beispiel hier zeigen, wie das Ganze tatsächlich in der Praxis aussieht und funktioniert. Dazu zuerst einmal der Weg, den Sie wahrscheinlich bis jetzt gegangen sind und der ja auch in Ordnung ist, nur wie gesagt, ich möchte gerne auch eine Alternative dazu einmal zeigen. Sie sehen in dieser Szene eine Kugel, darunter eine Ebene, beides einfache Objekte hier oben aus den Grundobjekten abgerufen. Und würde jetzt hier durch einen Doppelklick in den Material Editor ein neues Material erstellen und das per Drag and Drop auf diese beiden Objekte legen. Dieses Material, gucken wir kurz mal rein, hat schon eine Farbe und verwendet schon eine Glanzlichtebene in der Reflektivität. Da kommen wir gleich noch drauf zurück. So um das jetzt auszuleuchten, könnte man jetzt auf die Idee kommen, wir wollen es realistisch, also nehmen wir ein Flächenlicht, drehen dieses Flächenlicht 90 Grad über die X-Achse nach unten, ziehen das etwas höher, damit es ordentlich über den Objekten steht und würden dann vielleicht hier uns daran erinnern, Mensch Lichtquellen werfen standardmäßig gar keinen Schatten, also aktivieren wir hier mal den Flächeschatten. Und da war doch noch was mit der Lichtabnahme, also gehen wir auf die Details, weil das ja hier sicherlich eine künstliche Lichtquelle sein soll und kein Sonnenlicht, das keiner Abnahme unterliegt jedenfalls nicht, wenn es im Bereich der Erde hier bleibt, auf den paar Kilometern Länge passiert natürlich mit der Abnahme nichts. Würden wir hier sagen "Abnahme", Inverse quadratisch und den Radius so einstellen, dass er gerade so auf dem Auftreffpunkt des Lichts auf der Kugeloberfläche liegt. So wenn wir das jetzt hier mit unserem Standardrenderer rechnen lassen, sieht es so aus. Könnte man sagen, passt, so stelle ich mir Realismus vor. Ist ein Schattenwurf da, Beleuchtung ist da, ich sehe Schattierung. Wenn man ganz genau hinsieht, sieht man hier auch so ein bisschen einen Glanzfleck, und da geht im Prinzip schon die Trickserei los. Der Glanz ist ja eine Eigenschaft, die an zwei Stellen praktisch aktiviert wird. Die erste Stelle ist die Lichtquelle. Auf der allgemeinen Einstellungsseite sehen wir hier die Option für Glanzlichter, das heißt hier kann man sich entscheiden, möchte ich Glanz oder nicht. Beim Flächenlicht kommt zusätzlich hinzu, auf der Detailseite in Glanzlicht anzeigen, das heißt, die Form des Flächenlichts wird eingeprägt auch auf die Glanzwirkung, was ja an sich Erstmal nicht schlecht ist, weil das Glanzlicht ja eigentlich eine Spiegelung der Lichtquelle darstellen soll, also wenn unser Flächenlicht eckig ist, möchten wir normalerweise auch ein eckiges Glanzlicht sehen. So die Trickserei kommt jetzt aber natürlich im Material dazu. In unserem Reflektivitätskanal, wo wir hier standardmäßig dieses Blinn Glanzlicht haben, und über zwei Regler steuern können, wie wir es gerne hätten. Der erste Regler ist die Breite, das ist praktisch die Qualität der Oberfläche. Je breiter, desto rauer wirkt die Oberfläche, desto größer undefinierter wird der Glanz und die zweite Charakteristik ist die Glanzlichtstärke, die einfach ein Multiplikator ist für die Lichtfarbe und Intensität, die praktisch verwendet wird, um dieses Glanzlicht hier einzuzeichnen- So das heißt, wenn wir das hier rendern, sieht man jetzt hier, ich teste mal ein bisschen, übertreibe, weil das ist ja auch alles wunderbar möglich, dass wir hier eine rechteckige Fläche in unserem Glanz drin haben. So das hier ist also komplett intuitiv durch uns eingestellt worden und hat natürlich mit den physikalischen Eigenschaften des Materials, was wir hier bauen, eigentlich Erstmal nichts zu tun, weil das machen wir komplett nach Auge oder nach unserem Empfinden. Wenn man jetzt eine Spur realistischer sein möchte, würde man also sagen, lass und das doch hier loswerden, diese Einstellerei und stattdessen diese praktisch Trickserei über das Glanzlicht verlagern in eine echte Spiegelung, denn es soll sich ja beim Glanzlicht um eine echte Spiegelung handeln, das heißt wir gehen jetzt zum Beispiel mal in eine Beckmann-Ebene rein. Erhöhen hier die Rauigkeit um die Qualität der Oberfläche zu definieren, hier sieht man ja schön diesen Glanzpunkt in der Größe, aber den Glanzpunkt brauchen wir hier gar nicht. Wir brauchen ja nur die Spiegelung und die Spiegelung, die unterliegt in der Regel, wenn es sich um eine Ebene handelt, auf dem Objekt, unterliegt eben noch einem Fresneleffekt. Das soll Kunststoff sein. Also hier PET, Polietilene zum Beispiel eingestellt. Und dann wären wir hiermit soweit fertig. Würden wir jetzt noch mal zu der Lichtquelle schauen und hier auf alles verzichten jetzt absichtlich mal, was mit Glanz Zutun hat, damit wir da ganz sicher sind, dass da nichts passieren kann, ganz zwar sowieso nicht, weil wir im Material das ausgeschaltet haben, aber so sieht man es auch direkt optisch, da kann kein Glanz mehr entstehen. Aber wir können jetzt in den Details sagen, lasst doch bitte dieses Flächenlicht hier in der Spiegelung auftauchen. So wenn wir das jetzt rendern lassen, sieht man jetzt hier tatsächlich, wenn man ganz genau hinguckt, Spiegelung unserer rechteckigen Flächenlichtquelle und der Rest der Beleuchtung ist natürlich so geblieben. Das wäre jetzt schon mal etwas, was physikalisch schon mal ziemlich nah dran ist. Was das jetzt hier eigentlich aber ist, wenn man sich das mal vor Augen führt, ist ja im Prinzip alles nur die Spiegelung dieser Ebene, nur eben in verschiedenen Rauigkeiten. Wir haben also hier einmal diesen großen Schattierten Bereich, der ließe sich wunderbar als eine sehr raue Spiegelung interpretieren. Und dann haben wir hier eine Spiegelung, die praktisch noch mal mit einer etwas knakigeren Qualität oben drauf liegt, als zweite Spiegelungsebene, also also so eine Oberflächenschicht. Also man könnte sagen, das ist die schattierte Farbe und das ist die Spiegelung. Beides sind aber eigentlich reflektive Eigenschaften. Und da komme ich jetzt zu dem, was ich schon angesprochen habe, dass man das auch alternativ handhaben kann, das heißt, ich würde jetzt mal diese Lichtquelle simulieren durch ein Objekt, durch eine leuchtende Fläche, indem ich jetzt sage, ich schiebe jetzt hier einfach mal ein Polygon hin, eine Polygon-Viereckfläche, bringe die auf genau das gleiche Maß von 200 mal 200 Zentimeter, und würde jetzt für diese Ebene ein Material erstellen, was Licht imitiert. Und das ist ganz einfach, man deaktiviert nämlich einfach alle Kanäle und sagt einfach nur, bitte leuchte, also einfach nur den Leuchten-Kanal aktivieren. Dann ziehe ich dieses Material auf das Polygon und schalte jetzt mal unser Licht komplett aus. So jetzt passiert folgendes, wenn ich das Ganze rendern lasse, man sieht jetzt hier noch andeutungsweise die Spiegelung von dieser Rechteckfläche, aber das mit dem Licht scheint wirklich nicht zu klappen. Das liegt einfach daran, dass in dem Moment, wo wir keine eigene Lichtquelle in der Szene haben, Cinema das Standardlicht aktiviert, das heißt, wir müssen hier in die Rendervoreinstellung hineingehen, in die Optionen und hier die Lichtautomatik deaktivieren. Immer dann wenn wir keine echten Lichtquellenobjekte von Cinema verwenden, für die Erzeugung von Licht sollte das hier ausgeschaltet sein. So lassen wir mal es rendern, dann sehen wir jetzt hier, da haben wir jetzt tatsächlich die Spiegelung und hier unten auch noch so ein bisschen von dieser Lichtquelle, aber so richtig nach Licht sieht das nicht aus. Aber das liegt einfach nur an der Qualität der Rauigkeit der Oberfläche. Das heißt, gehen wir einfach mal in das Material rein in die Reflektivität von Kugel und Ebene, und da haben wir eine Rauigkeit von 20%, das heißt die Strahlen, die hier losgeschickt werden, die sind immer noch relativ gebündelt. Deswegen sehen eben nur die paar Areale, die hier relativ plan unter dieser leuchtenden Ebene liegen, die sehen die Ebene. Die anderen Bereiche, die gucken an der Ebene vorbei. Das heißt, wir müssen einfach nur die Rauigkeit erhöhen, damit eben auch zum Beispiel diese Stelle noch ein Strahl zufälligerweise auch hier oben hinschickt und dann eben auch diese leuchtende Ebene dort entdecken kann. Naja, wie funktioniert das? Einfach nur über die Rauigkeit. Die Rauigkeit muss größer werden, 100%. Lassen wir mal es rendern und siehe da, da kommt jetzt schon etwas Licht ins Spiel oder so etwas ähnliches wie Licht, das heißt wir sehen auf jeden Fall es verteilt sich schon viel besser. Ist jetzt noch sehr rauschig, aber geht schon in die richtige Richtung. Ja, jetzt sehen wir, die Helligkeiten scheinen sich so ein bisschen zu konzentrieren, hier auf diesem Saum an der Kugel. Und das ist etwas, was natürlich an dem Fresnel liegt. Der Fresnel steuert ja die Bereiche, die Eben stärker auf Reflektivität reagieren. Das heißt, der Fresnel muss ausgeschaltet werden. Nochmal rendern, sehen wir schon, okay, verteilt sich schon wieder ein bisschen anders. Jetzt ist also mehr Licht hier oben drauf, mehr Helligkeit und man sieht hier auch so eine Art Schattenwurf, also das geht schon in die richtige Richtung. Aber ist natürlich noch sehr stark rauschig. Wie kriegen wir das in den Griff? Nun erst einmal gehen wir in unsere Rendervoreinstellung und sagen hier, bitte physikalisch rendern. Da haben wir einfach alle Kontrollen die wir brauchen auf einer Einstellungsseite drauf, nämlich hier, in den physikalischen Einstellungen und können jetzt hier über die Matteffekt-Einstellung, ich gehe jetzt mal ein bisschen niedriger, als dieses hier voreingestellte, gehe vielleicht noch auf 4. Können wir hier reingehen und da die Qualität steuern. Dann sieht man, okay, tatsächlich das hilft, was das Ganze wird jetzt weniger rauschig, zwar immer noch rauschig, aber man kann jetzt schon sehr schön erkennen, wie das mit dem Licht hier funktioniert. Ja, jetzt fehlt noch eine Komponente. Jetzt kann man natürlich immer weiter diesen Shading-Wert nach oben setzen, aber wir haben auch noch eine Einstellung im Materialsystem, die uns hilft, nämlich in der Illumination des leuchtenden Materials gibt es eine Funktion oder eine Option, die nennt sich GI-Flächenlicht. Die kennen viele von Ihnen sicherlich bereits, die mit globaler Illumination öfter mal rechnen, denn die sorgt ja dafür, dass leuchtende Objekte, leuchtende Oberflächen präziser von den GI-Strahlen abgetastet werden. Also weniger Sempels benötigt werden, um rauschfrei das Licht zu ermitteln, was von diesen Flächen ausgeht. Was vielleicht nicht alle wissen von Ihnen ist, dass diese Option auch dann hilft, wenn es um dir Reflektivität geht, das heißt, auch die Reflektivitätsstrahlen werden gebündelter auf dieses leuchtende Objekt geschickt, dass wir jetzt beim Rendern hier, Sie sehen, das ist butterweich, ohne das wir hier die Shading-Unterteilung erhöhen müssten. Das heißt, die Flächen wissen jetzt genau wo das Licht herkommt und gucken gezielter in diese Richtung und verwenden diese Sempels eben sehr viel effizienter. So, was man jetzt hier sieht, ist das immer noch so ein bisschen Helligkeitsverläufe hier eine Rolle spielen, das heißt in der Mitte ist es immer noch etwa dunkler als am Rand, obwohl wir die Fresnel-Funktionalität eigentlich hier in der Reflektivität ausgeschaltet haben. Aber schauen Sie sich mal die Kurve an hier, die eingezeichnet wird und die von Beckmann verwendet wird, das heißt, in dem direkten Auftreffpunkt ist die Intensität geringer als ein bisschen daneben und das führt eben dazu, dass wir immer noch eine Konzentration der Helligkeit mehr zum Rand hin haben. Um dem aus dem Weg zu gehen, müssen wir auf diese Diffus-Modelle wechseln, da gibt´s den Lambert und den Oren-Nayar. Die kennen wir ja beide schon aus dem Farbekanal, das heißt, wenn wir jetzt mal auf dem Lambert gehen und jetzt mal neu rechnen lassen, siehe da, das Ganze sieht jetzt fast genau so aus, wie mit dem Flächenlicht, nur mit dem Vorteil, dass wir jetzt praktisch hier schon eine globale Illumination mit drin haben. Das heißt, das Licht von hier prallt zum Beispiel auch auf die Unterseite der Kugel und von da auch noch mal wieder auf den Boden. Das heißt, wir haben ein Lichtaustausch zwischen den Objekten und das kann jetzt beliebig ergänzt werden, wenn ich das jetzt mal Schattierung nenne, Shading im Englischen, das ist kürzer, und würde jetzt eine neue Reflektivitätsebene zum Beispiel wieder unserem Beckmann hinzunehmen, ein bisschen. Ich glaube gerade hatten wir um die 30% Rauigkeit, wieder unseren Fresnel PET, rechnen lassen, Glanzlicht brauchen wir nicht im Prinzip, kriegen wir dann hier oben drauf noch kaum zu sehen, ist ganz schwach zu sehen, die Spiegelung, bin ich überhaupt im richtigen Material, ja bin ich drin, die Spiegelung von diesem leuchtenden Polygon. Und das kann man jetzt hier praktisch über die Rauigkeit natürlich wunderbar herausarbeiten, also über die physikalische Eigenschaft der Oberfläche eben was für die Qualität dieser Glanz, diese Spiegelung hier jetzt haben soll. Und alles was die Helligkeit unserer Szene betrifft, das ist nichts anderes als die Helligkeit des Leuchtens. Das heißt, hier können wir auch Werte problemlos nehmen, die über 100% liegen und können damit die Lichthelligkeit in der Szene beeinflussen, und wir haben vor allen Dingen für alles zusammen eine einheitliche Stellschraube, nämlich diesen Matteffekt-Shadingunterteilung. Das heißt, weil ich den runtersetze, kriege ich ein sehr schönes schnelles Preview-Rendering, oder kann zum Beispiel sogar auf den fortschreitenden Modus gehen und kriege ein Bild, was sich sehr-sehr schnell zusammenkriselt und ich nicht lange drauf warten muss für eine Beleuchtungssimulation, die jetzt im Prinzip schon globale Illumination enthält, ohne Pre-Pass oder ähnliches. Das ist also das Prinzip, was ich gerne jetzt so ein bisschen verfolgen möchte mit Ihnen in den nächsten Schritten, wo es eben darum geht, möglichst ein physikalisch korrektes Verhalten der Materialien und ich nenne sie jetzt mal Lichtquellen, obwohl Sie eben nur helle oder leuchtende Flächen sind, hier zu erzielen.

Bradbury Building visualisieren mit Cinema 4D: texturieren, beleuchten und rendern

Erfahren Sie, was es mit physikalischem Rendering auf sich hat und realisieren Sie Ihr naturgetreues Modell mit Techniken für Beleuchtung, Material, Texturierung und Rendering.

6 Std. 19 min (32 Videos)
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Erscheinungsdatum:24.05.2017

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