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Cinema 4D R18: Neue Funktionen

OpenSubdiv-Funktionen

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Die Integration der OpenSubdiv-Bibliothek für das Subdivision-Surface-Objekt ergänzt zusätzliche Modi für die Glättung und Unterteilung von Modellen. Darin enthalten ist auch ein GPU-basierter Modus, der zusätzliche Rundungsunterteilungen ausschließlich über die Grafikkarte berechnen kann.

Transkript

In diesem Video geht es um die Neuerung am Subdivision Surface-Objekt, denn dort wurden jetzt einige Algorithmen ergänzt, die auf die Bibliothek von OpenSubdiv aufbauen und somit zumindest teilweise auch über die GPU beschleunigt werden können. Das soll, zumindest theoretisch, das Playback, also das Abspielen von Animationen, beschleunigen - vornehmlich von Charakteren, die in der Regel ja über die Subdivision Surface-Funktion geglättet werden. Tatsächlich ist es aber so, dass unser hauseigenes Subdivision Surface-Objekt in den meisten Fällen bereits so optimiert ist vom Code her, dass Sie die Schnelligkeitsunterschiede weniger dramatisch erleben werden; aber es ist sicherlich immer gut, alternative Methoden für die Unterteilung anzubieten. Das schauen wir uns jetzt einmal an. Das Prinzip bleibt das gleiche, das heißt, Sie ordnen Ihr Objekt unter dem Subdivision Surface-Objekt ein. Sie sehen, ich hab' jetzt hier einmal eine relativ einfache Geometrie, wenn ich das nochmal darstelle im Polygon-Modus. Wir haben hier einige Dreiecke mit drin, und ansonsten eine relativ einfache Geometrie, um jetzt zumindest die Modi einmal vorführen zu können und deren Unterschied zu den bekannten Methoden. Standardmäßig startet das Subdivision Surface-Objekt im ganz normalen Catmull-Clark-Modus, den wir schon kennen. Auch ohne N-Gone bleibt das Ergebnis identisch, da wir jetzt eh keine N-Gone integriert haben. Aber dann, sehen Sie schon, geht es los mit diesen OpenSubdiv-Modi. Naja, beim ersten sehen wir jetzt noch nicht allzuviel Unterschied. Es gibt hier einen kleinen Bereich, wo sich von der Schattierung her etwas zu verändern scheint, aber in der Regel sollte der Catmull-Clark-Algorithmus der gleiche sein, wie er auch in Cinema integriert ist, nur dass es eben jetzt auf diese offene Bibliothek von OpenSubdiv aufbaut. Was Sie hier jedoch sehen, sind zusätzliche Menüs im unteren Teil, über die wir jetzt noch einmal eingreifen können. Da wäre hier wahrscheinlich als erstes die Randkanteninterpolation zu nennen. Das betrifft also immer die offenen Ränder. Gerade jetzt hier bei so einer ebenenartigen Form haben wir davon natürlich jede Menge. Da geht es darum, wie dort mit den Punkten und Kanten umgegangen wird. Standardmäßig, sehen Sie hier, werden nur die Kanten geglättet und deswegen ergibt sich hier eine Rundung, die natürlich immer feiner ausfällt, je höher die Unterteilung gewählt wird. Wenn wir jetzt hier sowohl die Kanten als auch die Ecken miteinbeziehen, sehen Sie, dass überall dort, wo ein Punkt existiert, der nur Bestandteil eines einzelnen Polygons ist - und das ist ja hier an solchen Ecken immer der Fall, hier vorne auch -, dann wird dort die Rundung unterbunden und wir erhalten im Prinzip die eckige Außenform dieser Ebene. Also, das ist ganz praktisch, dass man das hier hin- und herschalten kann, ohne extra mit Wichtung arbeiten zu müssen. Das Menü darüber bezieht sich auf die UV-Koordinaten. Das sehen wir natürlich erst, wenn wir ein Material zuweisen - das hab' ich jetzt hier schon mal vorbereitet -, wo einfach ein Karo-Shader drinliegt, da man am Karo immer sehr schön beobachten kann, wie es mit der Verzerrung der UV-Inseln aussieht. Da gibt es hier grundsätzlich zwei Modi, die sich voneinander unterscheiden. Sie sehen's hier ganz drastisch: „Linear, Keine”: bedeutet im Prinzip, dass die UV-Inseln der gleichen Rundung unterliegen wie die Geometrie. Dadurch rutscht natürlich eine UV-Insel aus der Textur teilweise heraus und größere Verzerrungen können hier einfach auftreten. Wenn wir jetzt sagen „Linear, Alle”, dann wird praktisch überall diese Abrundung der UV-Inseln vermieden und zumindest theoretisch sollte die Textur dann am besten auch wieder auf die gerundete Geometrie passen. Es gibt dann hier aber noch ein paar Zwischenmodi, die, Sie sehen's hier, wenn man ganz genau hinschaut - ich schalte nochmal um -, (Tastenklick) da zieht es sich jetzt hier etwas anders zusammen. Da gibt's also so einige Varianten davon, dass man eben nur die Ecken dann nochmal linear unterteilt und den Rest praktisch weich rundet in den UV-Inseln oder nur die Randkanten. Sie sehen, da sind die Unterschiede jetzt hier aber bei diesem Objekt wirklich sehr marginal, wenn überhaupt, vorhanden. Da müssen Sie dann einfach von Form zu Form unterscheiden, was da am besten funktioniert und wie Ihnen die zugewiesenen Texturen, sofern Sie UV-Projektionen verwenden, am wenigsten verzerren. Die Dreiecksunterteilung hier ist interessant, weil bei unserem Modell jetzt hier auch Dreiecke involviert sind, nämlich hier an diesen Flanken, wenn ich das nochmal hier aktiviere, sehen Sie, hier sind Dreiecksflächen. Und da gibt es zwei unterschiedliche Verfahren, aus denen man wählen kann: (Tastenklick) einmal das Catmark und einmal das Welch. Sie sehen, da ergibt sich einfach eine etwas andere Rundung über diese Dreiecke hinweg. Wir können ja mal kurz hier reinschalten in das Drahtgitter, um zu sehen, wie sich das hier verändert. Da sind wir: Das wäre die Catmark- und das wäre die Welch-Verteilung. Sie sehen, die Rundung fällt halt etwas anders aus. Das kann hilfreich sein, wenn Sie zum Beispiel mit Grundobjekten arbeiten, die Deckflächen verwenden, wie zum Beispiel ein Zylinder. Ich ruf' mal eben einen auf hier und lasse diesen optimieren, damit hier eine Verschweißung der Deckflächen erfolgt, und würde jetzt hier (Tastenklick) eine Subdivision Surface hinzufügen und unser Catmull-Clark mal verwenden, mal kurz die Schattierung einschalten: Das ist das Typische, was wir hier kennen. Oben haben wir Dreiecke, an der Deckfläche des Zylinders, an der Seite viereckige Polygonen und dann ergibt sich hier diese Streifenbildung. Sie sehen, bei dem Welch wird das sehr viel schöner abgemildert, so dass man dann eventuell, wenn man hier in der Höhe noch eine Unterteilung setzt, an dem Zylinder dann diese typische Streifenbildung eher in den Griff bekommt als bei dem Catmark. Ist also etwas speziell, bezogen auf Objekte mit Dreiecken drin. Generell sollte man das ja eher vermeiden. Aber wenn es denn mal so kommt, dann haben Sie hier eine Möglichkeit, das nochmal zu variieren. Schauen wir mal die anderen Typen noch kurz durch, die das Ergebnis noch einmal variieren können. Hier haben wir zum Beispiel auch wieder den Catmull-Clark-Typ, aber diesmal in einer adaptiven Variante. Adaptiv bedeutet, dass wir hier ein zusätzliches Feld bekommen für eine GPU-Tesselation. Das bedeutet, dass wir praktisch zusätzlich zu den Unterteilungsstufen, die wir hier nach wie vor über „Unterteilung Editor” einstellen können, (Tastenklick) noch zusätzliche Rundungen und Unterteilungen hinzufügen können - man sieht es hier, wie engmaschig das wird -, die über die GPU berechnet werden. Und die GPU kann solche Dinge einfach viel schneller als die CPU. Von daher kann man damit sehr schön (Tastenklick) viel mehr Unterteilungen generieren und dann eventuell eben viel weichere Deformationen erhalten, zum Beispiel an einer Figur, die durch die Gegend läuft. Was man bei diesem Typ wissen muss, ist, dass alles, was an Effekten über die Grafikkarte läuft, nachher im Raytrace-Rendering zumindest, nicht verwendet werden kann. Also, wir können uns nicht das Ergebnis der GPU greifen und das für das Raytrace- oder GI-Rendering verwenden, sondern es gibt dann einen sogenannten Fallback, also, es wird praktisch automatisch in dem Moment, wo wir rendern, auf das Catmull-Clark-Modell umgeschaltet. Wir verlieren also beim Rendern im Prinzip diese ergänzende GPU-Tesselation. Deswegen: Dieser Effekt ist wirklich nur für den Editor gedacht und dort für die Beschleunigung eben feinst unterteilter, organisch gerundeter Meshes in der Animation. Wichtig ist, dass dieser Geschwindigkeitsvorteil, den Sie hiermit eventuell erzielen gegenüber der nativen Unterteilung, die wir hier im oberen Teil einstellen, dass der nur gilt, solange die Polygon- und Punktanzahl konstant gehalten wird. In dem Moment, wo sich am Polycount irgendetwas ändert, muss die Grafikkarte im Prinzip eine Neuberechnung durchführen und dann verlieren wir auf jeden Fall diesen Geschwindigkeitsvorteil wieder. Sollte aber in der Regel ja der Fall sein, wenn Sie ein Objekt fertig modelliert haben, dass dann daran nichts mehr geändert wird. Die anderen beiden Typen fallen etwas aus dem Rahmen. Hier zum Beispiel der Loop-Typ. Wenn ich jetzt hier mal die Randkanteninterpolation auf „Kante und Ecke” schalte, dann sehen Sie besonders krass den Unterschied: Wir haben einige Ecken, die tatsächlich die 90 Grad behalten, und dann haben wir andere, die plötzlich gerundet erscheinen. Das liegt daran, dass dieser Loop-Modus das Objekt zuerst trianguliert. Das bedeutet - wir können uns hier die Liniendarstellung einmal ansehen, ich geh' mal mit der Teilungsstufe runter: Sie sehen's hier: Aus den ganzen viereckigen Polygonen, die wir ja hier vorher hatten, werden Dreiecke, das heißt, die werden alle geteilt. Nur, wie Sie ja wissen, ist die Kantenlegung innerhalb eines viereckigen Polygons mehr oder minder willkürlich beziehungsweise läuft nach einem bestimmten Schema ab und dieses Schema sieht eben so aus, dass wir jetzt hier bei dieser vorderen Ecke eben hier einen alleinstehenden Punkt haben, der nur zu einem Polygon, zu diesem Dreieck nämlich, gehört. An dieser Ecke sehen Sie aber, dass der Punkt im Prinzip zu zwei Flächen gehört, und daher greift die Rundung an solchen Punkten anders als an diesen hier. Und wir kriegen hier eben durch unsere Kante- und Ecke-Interpolation dass die praktisch erhalten bleibt, hier eine harte Ecke und hier eine Rundung. Das heißt, dieser Modus kann dann in solchen Fällen zu asymmetrischen Rundungen führen. Gedacht ist dieser Modus hauptsächlich für Objekte, die in Game-Engines verwendet werden, da diese in der Regel sowieso trianguliert sind, also aus Dreiecken sowieso schon bestehen. Da wird sich dann dieses Problem relativieren. Der letzte Modus, „Bilinear”, unterteilt das Objekt, aber rundet dabei nicht, deswegen fallen die ganzen Optionen hier, für die UVs und die Erhaltung der Eckpunkte und Kanten weg und wir können hier sehr schön das Objekt beliebig stark unterteilen, was zum Beispiel sehr praktisch ist, wenn das die Form behalten soll, aber zum Beispiel danach verformt, deformiert werden soll. Dann ist natürlich ein Objekt, was viele Unterteilungen hat - wenn ich jetzt hier mal so einen Formel-Deformator dem Ganzen unterordne -, viel schöner zu verformen als ein Objekt, was eben weniger Flächen hat. Sie sehen das hier: Das geht natürlich sehr viel weniger schön mit. Und von daher ist das sicherlich für solche eher mechanisch eckigen Objekte auch eine sehr spannende Moduseinstellung, dieser Bilinear-Modus.

Cinema 4D R18: Neue Funktionen

Übernehmen Sie die Neuerungen von Cinema 4D R18 direkt in Ihren Workflow. Arndt von Koenigsmarck erläutert anhand von Praxisbeispielen wie es geht.

4 Std. 50 min (44 Videos)
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Erscheinungsdatum:01.09.2016
Laufzeit:4 Std. 50 min (44 Videos)

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