3D Studio MAX R4 . Grundlagen und Praxis der 3D-Visualisierung und -Animation

3ds max 4

István Velsz

3ds max 4 Grundlagen und Praxis der 3D-Visualisierung und -Animation

Die Deutsche Bibliothek – CIP-Einheitsaufnahme Ein Titeldatensatz für diese Publikation ist bei der Deutschen Bibliothek erhältlich.

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ISBN 3-8273-1865-3

© 2002 by Addison-Wesley Verlag, ein Imprint der Pearson Education Deutschland GmbH, Martin-Kollar-Straße 10–12, 81829 München/Germany Alle Rechte vorbehalten Einbandgestaltung: Helmut Kraus, Düsseldorf Lektorat: Klaus Hofmann, [email protected] Herstellung: Anna Plenk, [email protected] Korrektorat: Astrid Schürmann, Düsseldorf Druck und Verarbeitung: Kösel, Kempten (www.KoeselBuch.de) Printed in Germany

Für Janus

Für den ich leider nicht immer so viel Zeit habe, wie er und ich es gerne hätten.

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Einleitung

Einleitung Was Sie erwartet Dieses Buch richtet sich grundsätzlich an Neueinsteiger in 3ds max 4. Anwender der Version 3, die mein erstes Buch bereits besitzen, werden feststellen, dass nicht alle Übungen neu sind. Teilweise sind diese jedoch mit den neuen Funktionen erstellt. Die Grundlagen-Kapitel unterscheiden sich nur gering. Das Buch soll jedoch nicht ein weiteres Handbuch darstellen, sondern das Konzept von 3ds max erläutern. Die Handbücher des Programms umfassen ca. 2000 Seiten, und da ist es klar, dass ein Buch mit 400 Seiten nicht alle Funktionen beschreiben kann. Aus den unterschiedlichen Funktionsbereichen werden die wichtigsten herausgegriffen und erklärt. Zusätzlich erhält der Leser einen Einblick in die allgemeinen Zusammenhänge zwischen Realität und Umsetzung in der Software – wie verhält sich Licht und Material in der Natur und welche Möglichkeiten bietet mir das Programm, diese umzusetzen? Viele Beispiele und Abbildungen veranschaulichen unterschiedliche Parametereinstellungen. Das Buch erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Auf der CD-ROM finden Sie alle Dateien, die zur Bearbeitung der Übungen nötig sind. Darüber hinaus finden Sie dort eine Demo Version von 3ds max 4 und das vorliegende Buch als PDF in einer Farbversion. Das Buch umfasst sieben Teile, die wiederum in Kapitel unterteilt sind: ■ Grundlagen: In diesem Teil werden die theoretischen Grundlagen, auf denen 3ds max 4 aufsetzt, erläutert. Zusätzlich wird ein Einblick in das User-Interface gewährt. Als Ergänzung wird anhand eines Beispiels ein »Rundflug« durch das Programm gemacht. ■ Modelling: Nach der Beschreibung der Modellierungsverfahren werden anhand von Beispielen die wichtigsten Arten von Meshes. Poly-Objekten und Patches erklärt. ■ Animation: Die besondere Stärke von 3ds max liegt vor allem in der Vielzahl der Animationsmöglichkeiten. Nach einer Erläuterung der Animationsgrundlagen und des Konzepts können Sie durch das Erarbeiten von Beispielen Erfahrung sammeln. ■ Beleuchtung: Die richtige Beleuchtung trägt im hohen Maße zum realistischen Eindruck bei. Nach einer Einführung erfahren Sie, wie sich Licht in der Realität verhält und mit welchen Mitteln Sie das Erlernte beim Arbeiten umsetzen können.

Nomenklatur

■ Material: Für Materialien gilt das gleiche wie für die Beleuchtung: Lernen aus der Realität und Umsetzen mit den Mitteln des Programms. Dabei werden Sie auch lernen, wie Sie die Einschränkungen des Programms umgehen können. ■ Rendern: Das Berechnen der Bilder geschieht nicht nur durch das Drücken eines Knopfes. Es gilt, nicht nur auf das Ergebnis zu achten, sondern auch die Rechenzeit zu verkürzen. Darüber hinaus werden Effekte erklärt, die erst beim Rendern in das Bild gerechnet werden. ■ Anhang: Hier finden Sie neben einem Glossar auch Tabellen, die Ihnen das Erzeugen von realistischen Bildern ermöglichen sollen. Dazu zählen unter anderem Brechungsindices oder Farbtemperaturen.

Nomenklatur Im Buch gibt es zwei unterschiedliche Auszeichnungsarten: ■ Kapitälchen: Alle Befehle und Funktionen werden in Kapitälchen geschrieben. Auf diese Weise werden alle Schaltflächen, Zahlenauswahlfelder, Menübefehle, Parametergruppen oder andere Einstellungsmöglichkeiten gekennzeichnet. ■ Kursiv: Alle Angaben von Dateien oder Verzeichnissen sind kursiv gesetzt.

Webseite des Autors Auf der Website http://www.raumx.de/maxbuch/index.htm finden Sie alle Dateien, die sich auch auf der CD befinden, und weiterführende Informationen, Video Tutorials und Links zu 3ds max.

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Was ist neu?

Was ist neu? 3ds max 4 hat wieder viel Neues zu bieten. Nachfolgend finden Sie kurz die wichtigsten neuen Funktionen aufgelistet. Falls Sie Genaueres über die diversen Funktionen erfahren wollen, finden Sie in der Online-Hilfe von 3ds max eine Rubrik mit der Bezeichnung What’s new in 3ds max 4 (Neue Funktionen in 3ds max 4). ■ Neue, ausbaubare IK-Architektur zur erweiterten Kontrolle der Charaktere ■ Mehr Flexibilität des Charakters durch Blended-IK und FK-Lösungen ■ Neues schattiertes Bone-System bietet Volumen für Skinning, Stauchen/Dehnen und in der Vorschau ■ Angle-Deformers zur akkuraten Skin-Verformung pro Gelenkswinkel, einschließlich Joint, Bulge und Morph ■ Soft-Body-Federdynamik für Sekundärbewegungen ■ Anpassbare Slider-Manipulatoren zur besseren Charakterkontrolle ■ Gewichtetes Begrenzungssystem für erweiterte Gelenkfreiheitsgrade der Charaktere ■ WYSIWYG-Echtzeitvorschau mit echter Transparenz, Reflexionen, Opacity Mapping, Bump Maps, Multi-Textures pro Face und erweiterbare, flexible Vertex-Shader Unterstützung ■ Neues Polyobject-Modellierungssystem mit Kontrolle über Triangulierung, lokalen Subdivisions, Kanten, Abschrägungen, Extrusionen, Schnitten usw. ■ Neue hierarchische Sub-Division-Surfaces mit Kontrolle über gewichtete Kanten und lokaler Unterteilung ■ Verbesserte Bezier-Patch-Modellierungs-Werkzeuge unterstützen UVW-Abwicklung, Vertex-Farbe, -Alpha und Beleuchtung ■ Freie IK-Gelenk-Solver-Quellen ■ Anpassbare Daten pro Fläche und flexible Attributkontrolle pro Objekt, Modifikator oder Material ■ Integrierte Intel-Multi-Resolution-Mesh-Technologie für L. O. D und Mesh-Decimation ■ Neue ActiveShade-Render-Engine für schnelles, interaktives fotorealistisches Rendering ■ Verbesserte Produktionsabläufe durch Render-Elements und die Möglichkeit, seperate Bild-Elemente in einem einzigen RenderDurchlauf zu erzeugen ■ Neue Multipass-Kamera-Effekte für interaktive Tiefenschärfe und Bewegungsunschärfe, die in der Anzeige betrachtet werden können und von Hardware- Rendering unterstützt werden

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■ Verbindung zu combustion™ für Materialeffekte und zum Zeichnen auf 3D-Objekten mit Hilfe von Vektoren ■ Kontrolle über die Render-Eigenschaften pro Objekt wie: Sichtbarkeit für die Kamera, Sichtbarkeit für Reflexion / Refraktion, Schatten werfen und Schatten empfangen ■ Ein verbessertes Netzwerk-Rendering erlaubt dem Benutzer das Setup für das Netzwerk-Rendering anzupassen und Jobs über das Netz zu editieren.

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Installation benötigter PlugIns

Installation benötigter PlugIns Im Buch werden ein Zusatz PlugIn und ein MAXScript verwendet, die nicht zum Lieferumfang von 3ds max 4 gehören. Diese beiden Tools sind Freeware und dürfen deshalb frei verwendet und weitergegeben, jedoch nicht weiterverkauft werden. Die jeweiligen Rechte liegen beim jeweiligen Autor.

Solidify Dieses PlugIn verleiht Flächen eine Tiefe. Das heißt, aus planaren Flächen werden zum Beispiel Boxen. Sie können aber auch Vollkörpern eine Wandstärke verleihen, als wären sie innen hohl. Das PlugIn benötigen Sie für Kapitel 5. ■ Zur Installation brauchen Sie nur die Datei Solidify.dlm aus dem Verzeichnis PlugIns/Solidify 1.0.2 der beiliegenden CD-ROM in das Verzeichnis PlugIns ihrer 3ds max-Installation – z.B. C:/Programme/3ds max 4/ – auf der Festplatte kopieren. Das PlugIn ist dann als Modifier verfügbar. Die Website des Autors: http://www.max3d.com/~terralux/

MeshTools Die MeshTools sind ein MAXScript, das mehrere Hilfsfunktionen zur Modellierung mit Mesh- oder Polyobjekten zur Verfügung stellt. Das Skript wird in Kapitel 18 benötigt. Die benötigen Dateien finden Sie im Verzeichnis Scripts/MeshTools 2.5 auf der beiliegenden CD. 1) Kopieren Sie die Datei Meshtools-Functions.ms in das Verzeichnis StdPlugs/StdScripts ihres 3ds max Installationsverzeichnisses. 2) Kopieren Sie die Datei Meshtools-Macroscripts.mcr in das Verzeichnis UI/Macroscripts ihres 3ds max-Installationsverzeichnisses. 3) Kopieren Sie alle Icon-Dateien (.bmp) in die Verzeichnisse UI/Icons und UI/discreet ihres 3ds max-Installationsverzeichnisses. 4) Starten Sie 3ds max 4. 5) Gehen Sie in das Menü Customize > CustomizeUI (Anpassen > Benutzeroberfläche anpassen) 6) Wählen Sie die Registerkarte Toolbars (Symbolleisten). 7) Wählen Sie aus dem Pulldown-Menü Category (Kategorie) den Menüpunkt Meshtools. 8) Drücken Sie die Schaltfläche New und geben Sie MeshTools 2.5 als Namen der Toolbar an. 9) Nachdem Sie das Dialogfeld mit OK beendet haben, erhalten Sie eine schwebende Toolbar mit der Breite eines Icons. Ziehen Sie die

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Toolbar am rechten Rand breiter, damit Sie mehrere Icons unterbringen können. 10) Ziehen Sie per Drag & Drop die einzelnen MeshTools-Befehle aus der Liste auf die Toolbar. Einige der Icons werden in der Toolbar nur grau dargestellt. Das kommt daher, dass diese im Moment inaktiv sind und erst bei der Bearbeitung von Objekten aktiviert werden. Über den Customize User Interface-Dialog lassen sich eigene Symbolleisten erstellen.

11) Um die schwebende Toolbar in das Tab-Panel (Registerpalette) zu verschieben, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das MeshTools Tab-Panel und wählen aus dem Dropdown-Menü den Punkt Move to Tab Panel (In Register-Befehlsleiste verschieben). 12) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Main Toolbar (Hauptsymbolleiste) und wählen aus dem Dropdown-Menü den Befehl Tab Panel (Registerpalette). 13) Aktivieren Sie im Tab Panel (Registerpalette) das Register MeshTools 2.5. Sie taucht dann auf, wenn Sie die Darstellung der Tab Panels aktivieren. Die Symbolleiste verschwindet zunächst, wenn sie dem Tab Panel zugewiesen wird.

14) Speichern Sie die Einstellungen des Benutzer-Interfaces über den Menübefehl Customize > Save Custom UI Scheme (Anpassen > Benutzerdefiniertes UI-Schema speichern). Das Standard UI-Schema trägt den Dateinamen DefaultUI.CUI.

13 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Was Sie erwartet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Webseite des Autors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Was ist neu? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Installation benötigter PlugIns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Solidify . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 MeshTools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

1 Das Objektkonzept von 3ds max 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Das Master-Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Der Objekt-Datenfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Geometrische Objektarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Grundkörper und andere parametrische Objekte . . . . . . . . . . 26 Compound Objects (Zusammengesetzte Körper) . . . . . . . . . . 27 Loft-Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Subobject (Unterobjekte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Andere Objekte und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Modifikatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Objekt-Transformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 SpaceWarps (Kraftfelder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Zusätzliche Objekteigenschaften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Konzepte des Klonens (Vervielfältigen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Duplizierungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Konzept der Hierarchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Szenenhierarchie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Material- und Map-Hierarchien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Mehrschichtige Materialdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Objekt-Hierarchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Video Post (Video-Nachbearbeitung)-Hierarchie . . . . . . . . . . . 36 Materialien und Texturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Materialkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Animationskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Festlegen von Zeitparametern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Definieren von Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Parametrische Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Animationssteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Die Erweiterung von 3ds max mit Hilfe von Plug-Ins . . . . . . . . . . 39 Die Skriptsprache in 3ds max. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Die Möglichkeiten von MAX Script. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

14 2 Das Benutzer-Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Tour durch die Benutzeroberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Menubar (Menüleiste) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Main Toolbar (Haupt-Werkzeugleiste) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Command Panel (Befehlspalette) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 View Navigation (Ansichtssteuerung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Zeitsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Statusleiste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Zeitleiste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Ansichtsfenster. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Flyouts, Rollouts und Zahlenauswahlfelder. . . . . . . . . . . . . . . . 45 Quad-Menüs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Das Anpassen der Benutzeroberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Das Arbeiten mit Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Zusammensetzen einer Szene aus einzelnen Dateien . . . . . . . 47 Das erste gerenderte Bild. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Arbeitsablauf beim Erstellen von 3D-Szenen. . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Verknüpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Beleuchtung, Materialverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Rendern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Compositing, Postproduction, Ausgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3 Erste Schritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Modellierung eines Spielzeuglasters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Hierarchische Verknüpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Animation des Spielzeuglasters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Hinzufügen von Lichtern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Rendern der Animation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80 Material und Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

4 Grundlagen der Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Shape, Mesh, Poly, Patch, NURBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Poly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Patch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 NURBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Objektgenerierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Extrusion, Lathe (Drehverfahren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Compound Objects (Zusammengesetzte Körper) . . . . . . . . . . 100

15 MeshSmooth mit NURMS und Subdivision Surfaces. . . . . . . 102 Patches und Surface Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 NURBS-Kurven und Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

5 Mesh- und Poly-Modellierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Aufgabenstellung Rennlibelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Vorbereitung der Datei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Eine Startdatei anlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Laden von Bildern in den Hintergrund. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Modellieren der Rennlibelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Die Flügel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 Der Rumpf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Mergen der Datei »Rumpf.max« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Instanzen eines Modifiers erstellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Einen Shape mit dem Modifier Bevel extrudieren . . . . . . . . . 126 Verformen mit dem FFD (Free Form Deform)-Modifier. . . . . . 128 Modellieren des Cockpits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Cockpit-Geosphäre erstellen und verformen . . . . . . . . . . . . . 129 Geosphäre halbieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Linie erstellen und subtrahieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Das Objekt spiegeln und verschweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 PlugIn installieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Dem Cockpit Wandstärke zuordnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Erstellen der Ansaugrohre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Erstellen eines Stegs zwischen den Rohren . . . . . . . . . . . . . . 140 Triebwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Zusammenfügen aller Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Polygon- versus Meshmodelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Modellieren eines Düsenjägers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Symetrische Objekte modelliert man am besten nur halb . . 149 Flächen beveln (abschrägen) und extrudieren . . . . . . . . . . . . 149 Polygone zerschneiden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Polgone unterteilen (Subdivide) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Weitere Polymodelling Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

6 Patch-Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Grundlagen der Patch-Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Modellierung eines Canyons. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Erstellen eines Patch Grids. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Darstellungsoptionen und Auflösung von Patch Grids . . . . . .161 Verfeinern von Patchfeldern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 Patches anfügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Patches extrudieren und abschrägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 SurfaceTools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

16 Sinn und Zweck der SurfaceTools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Arbeitsweise des Surface (Oberfläche)-Modifiers. . . . . . . . . . 165 Die Parameter des Surface-Modifiers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Erstellen und Modifizieren von Splines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Organische Objekte mit SurfaceTools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

7 Grundlagen der Animation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Animationsfähigkeiten von MAX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Animation durch Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Controller-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Sonder-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Weitere Animationstechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Forward und inverse Kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Hautdeformationen durch Knochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 SpaceWarps (Kraftfelder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Soft Body- und Hard Body-Dynamik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Morphing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Partikelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Hilfsmittel zur Animationserstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Der Schwerpunkt eines Objekts (Pivot-Punkt) . . . . . . . . . . . . 183 Verknüpfung von Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Time Configuration (Zeitkonfiguration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Trajectories (Bewegungsbahnen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Track View (Spuransicht). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Ghosting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Helper Objects (Hilfsobjekte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

8 Animation mit Controllern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Anzeige von Controllern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Hinzufügen und Modifizieren von Controllern . . . . . . . . . . . . . . . 187 Parameter-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Die Animation von Parametern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Transformations-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Transformationen mit Keyframe-Controllern . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Erstellen einer Test-Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Zugriff auf die Keyframe-Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Bezier Position-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Linear-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 TCB-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Animationen Zusammengesetzter Controller . . . . . . . . . . . . . . . 199 Listen-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 XYZ- und Point3-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Animation mit prozeduralen Controllern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Noise (Rauschen)-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200

17 Waveform-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Audio-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Spring (Feder)-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Animation von Transformationen mit Constraints (abhängige Controller) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Oberflächen- und Anhängen-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 LookAt Constraint (Ansehenbeschränkung) . . . . . . . . . . . . . . 203 Position Constraint (Positionsbeschränkung) . . . . . . . . . . . . 203 Orientation Constraint (Ausrichtungsbeschränkung) . . . . . . 204 Path Constraint (Pfadbeschränkung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Link Constraint (Verknüpfungsbeschränkung) . . . . . . . . . . . . 204 Reactor-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Animation mit System-Controllern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Script-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Ausdruck-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Sonder-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Block-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 IK-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Morph-Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Motion-Capture-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

9 Forward und Inverse Kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 Allgemeine Definitionen der Inversen Kinematik . . . . . . . . . . . . Forward Kinematik (FK). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inverse Kinematik (IK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Methoden der Inversen Kinematik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HI-Solver (VU-Auflösung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HD-Solver (VA-Auflösung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IK-Limb (IK-Gliedauflösung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interactive und Applied (Angewendete)-IK . . . . . . . . . . . . . . . Einrichten einer kinematischen Kette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Objekte verknüpfen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pivot (Schwerpunkt) festlegen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Definieren einer History Dependent IK . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einschränkung der Drehgelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dämpfen und Nachlassen der Rotation. . . . . . . . . . . . . . . . . . Skelette mit Bones (Knochen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erstellung von Bones-Ketten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bessere IK-Kontrolle durch Point Helper (Punkthelfer) . . . . . Transformation über Viewport Slider (Ansichtsfenster-Schieberegler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

215 215 215 215 216 217 218 219 221 221 223 226 228 229 230 230 233 237

18 Farbteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Kapitel 3: Erste Schritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Kapitel 9: Kinematik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242 Kapitel 11: Grundlagen der Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . .245 Kapitel 12: Key-, Fill-, Back-Light. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .250 Kapitel 13: Simulation von Radiosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 Kapitel 14: Atmosphärische und optische Effekte. . . . . . . . . .254 Kapitel 15: Materialeditor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .258 Kapitel 16: Materialeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Kapitel 17: Materialerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263 Kapitel 18: Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268 Kapitel 19: Rendern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268

9 Forward und Inverse Kinematik (Fortsetzung) Animation mit Haut- und Muskeldeformation . . . . . . . . . . . . . . . 273

10 Weitere Animationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Partikelsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 Spray (Gischt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 Snow (Schnee) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289 Super Spray (Supergischt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289 Blizzard (Schneesturm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302 Partikelwolke PCloud (PWolke). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302 Partikelanordnung PArray (PAnordnung). . . . . . . . . . . . . . . . .303 Kraftfelder, SpaceWarps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 Allgemeine Arbeitsweise von Kraftfeldern. . . . . . . . . . . . . . . .306 Ripple (Zentrische Welle). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .307 FFF Cylindrical (FFD-Zylindrisch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309 Partikelsysteme mit Gravity (Schwerkraft) und Wind . . . . . . . 311 Deflektion von Partikelsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Animation von Gesichtern mit dem Morpher . . . . . . . . . . . . . . . . 318

11 Grundlagen der Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Eigenschaften des Lichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Weißes Licht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324 Farbtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324 Einfallswinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325 Farben von Oberflächen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325 Das Auge sieht bei Dunkelheit keine Farben . . . . . . . . . . . . . .325 Schatten und diffuse Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 Die Parameter für die Lichteinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Ambient-Light (Umgebungslicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .327 Omni-, Spot-, Direct-Lights (Punkt-, Spot- und Richtungslicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328

19 Erstellen von Lichtern und Allgemeine Parameter . . . . . . . . . Projector Map (Projektorparameter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spot- und Directlights mit und ohne Ziel . . . . . . . . . . . . . . . . Attenuation Parameters (Lichtabnahmeparameter) . . . . . . . Shadow Parameters (Schattenparameter) . . . . . . . . . . . . . . . Zusätzliche Schattenparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Atmosphere and Effects (Atmosphären und Effekte). . . . . . .

329 331 331 333 335 336 338

12 Key-, Fill-, Back-Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Key-Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Fill-Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 Back-Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Erstellen des Studioaufbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Einstellen des Umgebungslichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Erstellen des Key-Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Hinzufügen des Fill-Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Erstellen des Back-Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Umgebungslicht kontra diffuse Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . 346

13 Simulation von Radiosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Diffuse Beleuchtung in einem geschlossenen Raum . . . . . . . . . Erstellung der Szene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Ambientlight. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hinzufügen des Hauptlichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hinzufügen eines Aufhellers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reflexion der Farbflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fein-Tuning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

351 352 353 353 354 356 358

14 Atmosphärische und optische Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Atmosphärische Effekte für Lichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Volumenlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Sonstige Atmosphärische Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Fog (Nebel). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Volume Fog (Volumennebel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Fire Effect (Feuer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Optische Effekte mit Lens Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Hinzufügen eines Lens Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Einstellung von Lens Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

15 Materialeditor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Grundlagen des Editors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Das Fenster des Materialeditors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Wichtige Buttons des Materialeditors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

20 Shader, Mapping, Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373 Material/Map-Hierarchie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .375 Zuordnung von Mappings im Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .375 Parameter-Rollouts des Materialeditors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparameter) .376 Blinn Basic Parameters (Shader-Grundparameter). . . . . . . . .377 Extended Parameters (Erweiterte Parameter) . . . . . . . . . . . . .378 SuperSampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .382 Dynamic Properties (Dynamikeigenschaften) . . . . . . . . . . . . .382

16 Materialeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 Glanzeigenschaften und Streufarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .383 Nichtmetalle, weiße Glanzlichter und 4% Energie . . . . . . . . . . .383 Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Geometrie von Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

17 Erstellen von Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Shader-Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Blinn, Phong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389 Oren-Nayar-Blinn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389 Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390 Strauss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390 Anisotropic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Multi-Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Beispiele nichtmetallischer Materialien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392 Glatter Kunststoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392 Transparente Materialien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 Glaskaraffe ohne Raytrace-Berechnung. . . . . . . . . . . . . . . . . .402 Glas mit Raytrace-Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .404 Flache Spiegelflächen und Glasscheiben. . . . . . . . . . . . . . . . .408 Refraction bei dünnen Glasflächen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 Beispiel für metallische Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 Besondere Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 Multi/Sub-Object (Multi-/Unterobjekt-Material) . . . . . . . . . . 415 Matte/Shadow (Mattheit/Schatten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

18 Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Allgemeines zum Thema Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Projektionsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Mapping-Typen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .424 Aufbringen und Verändern von Mappings . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 Arbeitsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .427 Zuordnen von UVW-Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .427

21 Anpassen eines Mappings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anpassen des Mappings an einzelne Scheitelpunkte . . . . . . Mehrere Mappings mit unterschiedlichen Ausrichtungen . . . . Mapping-Kanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Material mit mehreren Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erstellen des Multisub-Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erstellen des Blend-Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

428 432 433 433 435 435 438

19 Rendern von Bildern und Animationen . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Die Renderer in 3ds max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Animations-Previews erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 Vorschau erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 ActiveShade – Vorschau für Material und Licht . . . . . . . . . . . . . 446 Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer . . . . . . . . . . . . . 447 Allgemeine Parameter des Render-Dialogs . . . . . . . . . . . . . . 448 Render Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451 Parameter Max-Vorgabe Scanline A-Puffer. . . . . . . . . . . . . . . 452 Der RAM-Player . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Rendering Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Hinzufügen und Vorschau von Effekten . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Blur (Unschärfe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 Brightness and Contrast (Helligkeit & Kontrast) . . . . . . . . . . 465 File Output (Dateiausgabe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 Film Grain (Filmkörnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 Depth of Field (Tiefenunschärfe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 Multi Pass Render-Effekte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 Zuweisen und Preview der Multi Pass-Effekte . . . . . . . . . . . . 469 Video Post (Video-Nachbearbeitung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 Bildausgabeformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 Formate für Animationssequenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 Einzelbildformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477 Übersicht über die beiliegende CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477 Tabellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478 Brechungsindex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478 Farbtemperaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 Anzeige des Herstellers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509

Das Objektkonzept von 3ds max 4

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Stures Auswendiglernen von Funktionen baut zwar statisches Wissen auf, doch abstraktes Denken wird dabei nicht gefördert. Stellt sich einem die Aufgabe einer neuen Funktionsintegration, ergeben sich unlösbare Probleme. Auf 3ds max bezogen bedeutet dies konkret: Ein primäres Verständnis der Kernfunktionalität objektorientierter Programmierung erhellt die daraus resultierenden Beziehungen der Objekte untereinander.

Durch die objektorientierte Programmierung sind alle Körper, Modifikatoren und Animations-Controller eigene Objekte, die nur miteinander verknüpft werden.

3ds max basiert auf der objektorientierten Programmierung. Alles, was innerhalb von 3ds max erstellt wird, bezeichnet man als Objekt. Dazu zählen unter anderem Geometrien, Kameras, Lichter, Partikelsysteme, Space Warps, Modifikatoren, Animations-Controller, Bilder und Materialien. Zu einigen Objekten gibt es wiederum Unterobjekte wie Punkte oder Flächen einer Geometrie sowie Hilfskörper. Gizmos sind beispielsweise Hilfskörper und stellen die Unterobjekte von Modifiern dar. Der Begriff Objekt bezieht sich in 3ds max also auf alles Auswähl- und Manipulierbare. Wenn ein Objekt kreiert wird, legen genau definierte Eigenschaften dessen Oberfläche und sein Verhalten in Bezug zu anderen Objekten fest. Unterschiedliche Objekte besitzen verschiedenste Merkmale. Ein zweidimensionales Rechteck hat beispielsweise im Gegensatz zu einem Würfel keine Höhen- oder Segmentangaben, sondern nur Längen und Breiten. Diese Eigenschaften wirken sich auf das Zusammenspiel mit anderen Objekten aus und bleiben während der ganzen Arbeit erhalten. Das Ausgangsobjekt jeder geometrischen Form nennt man Master-Objekt.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Das Master-Objekt Das Master-Objekt ist die Objektbeschreibung, bis die Merkmale des Körpers durch die Angabe von Parametern »gültig« werden. Erst diese Zuordnung von Parametern und die damit verbundene Erstellung des Objekt-Datenflusses machen ein Objekt zu einem Körper. Das Master-Objekt beinhaltet drei Objektinformationen: ■ Typen wie Kugel, Kamera, Loft, Netz oder Patch. In der Spuransicht – die zeitliche Abfolge der Veränderungen – steht die Typenbezeichnung an oberster Stelle. ■ Parameter wie zum Beispiel Länge, Breite und Höhe eines Quaders. Die Objektparameter werden im Modifikatorenstapel sichtbar, sobald ein Objekt aktiviert ist. In der Spuransicht sind diese Eigenschaften dem Objekttyp zugeordnet. ■ Ursprung und Ausrichtung eines Körpers. Das lokale Koordinatensystem definiert den Ursprung des Objekts, auf den sich alle Unterobjekte beziehen. Das Objekt selbst ist im fixen Koordinatensystem der »Welt« positioniert und ausgerichtet. Objekttyp

Parameter

Lokales Koordinatensystem

Der Objekt-Datenfluss Alle Modifikatoren, Transformatoren, Space Warps und Eigenschaften zusammen definieren das Objekt. Diese Verbindung nennt man den Objekt-Datenfluss. Dabei wird ein Schritt nach dem anderen ausgeführt. Folgende Schritte sind im Datenfluss enthalten: 1) Das Master-Objekt definiert den Typ und verwaltet die Grundparameter. 2) Modifikatoren verändern die Geometrie des Körpers und werden in der Reihenfolge ihrer Anwendung berechnet. 3) Transformatoren bestimmen Position, Rotation und Skalierung. 4) SpaceWarps greifen auf die Geometrie zu und verändern diese.

Geometrische Objektarten

5) Die zusätzlichen Eigenschaften identifizieren das Objekt und geben weitere Optionen zur Anzeige und zum Rendern an. 6) Das Objekt erscheint in der Szene. SpaceWarps (Wave)

Transformator (Rotation)

Zusätzliche Eigenschaften

Modifikator (Taper und Bend)

Master-Objekt (Kugel)

Geometrische Objektarten Wie bereits erwähnt, bestehen Szenen im 3ds max einzig und allein aus Objekten, die sich in mehrere Arten unterteilen lassen. Im folgenden Abschnitt werden diese Arten näher beschrieben.

Shapes Natürlich gehören zweidimensionale Linien, wie Kreise, Rechtecke, etc., zu den geometrischen Objekten. Sie besitzen ebenfalls bestimmte Eigenschaften und sind teilweise sogar parametrisch definiert. Linien werden hauptsächlich als Ausgangsbasis für die Erstellung von 3D-Kör-

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

pern verwendet. Sie können aber, wie andere 3D-Objekte auch, mit Materialien versehen und gerendert werden. Sie bilden dabei keine Flächen, sondern werden als »Rohre« berechnet.

Grundkörper und andere parametrische Objekte Objekte in 3ds max sind parametrischen Ursprungs und werden durch eine Auswahl an Einstellungen und Parametern definiert. Am besten lassen sich die Eigenschaften durch einen Vergleich darstellen: ■ Nicht parametrische Objekte: Beim Erstellen eines Objekts werden zunächst die Parameter angegeben und daraus wird der Körper erstellt. Ist das Objekt einmal vorhanden, besteht es nur noch aus einer Flächenansammlung. Ein Zugriff auf die Ursprungsparameter ist nicht mehr möglich. Wollen Sie den Durchmesser oder die Auflösung des Körpers verändern, muss das Objekt im Extremfall neu erstellt werden. ■ Parametrische Objekte: Im Gegensatz zu den »nicht parametrischen Objekten« bleiben die Werte wie Durchmesser und Segmentanzahl erhalten. Sie können zu jedem Zeitpunkt geändert werden, selbst nachdem Sie das Objekt verzerrt und verbogen haben.

Die Eigenschaften eines »parametrischen Objekts« bleiben zu jeder Zeit verfügbar. Bei einem »nicht parametrischen Objekt« können nachträglich keine Änderungen der Parameter durchgeführt werden. Man besitzt nur Zugriff auf die Unterobjekte, wie Scheitelpunkte (Vertex), Kanten (Edge), Flächen (Face), Polygone (Polygon) oder Elemente (Element). Einen optischen Unterschied zwischen beiden Objektarten gibt es nicht.

Die parametrische Modellierung zeichnet sich durch ihre hohe Flexibilität aus, da alle Parameter zu jeder Zeit bestehen und verfügbar bleiben. Deshalb sollte man so lange als möglich versuchen, sämtliche Parameter zu erhalten. Erst wenn man einzelne Punkte, Kanten oder

Geometrische Objektarten

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Flächen eines Körpers verändern will, muss man notgedrungen den parametrischen Körper in ein nicht parametrisches Objekt überführen. Vier Tätigkeiten führen dazu, dass bei parametrischen Geometrien die Parameter verloren gehen: ■ Konvertierung eines Grundkörpers in eine NURBS-Fläche ■ Die Reduzierung (Collapse) des Modifikationsstapels ■ Beim Verbinden einzelner Objekte miteinander, so dass ein neuer Körper entsteht ■ Exportieren der Objekte in andere Datenformate, die nicht kompatibel zur Objektstruktur von 3ds max sind Innerhalb von 3ds max gibt es parametrische Objekte, die nicht nur aus den so genannten Primitives wie Kugel, Quader, Pyramide, Torus etc. bestehen. Diese erweiterten Grundkörper beruhen zwar teilweise auf den Primitives, beinhalten aber weitere Eigenschaften.

Neben den primitiven Grundkörpern sind auch erweiterte Versionen, z.B. abgerundete Quader oder Zylinder, verfügbar. Doch auch andere Körper lassen sich durch Parameter beschreiben.

Compound Objects (Zusammengesetzte Körper) Neben der Objekterstellung anhand von Grundkörpern besitzt 3ds max die Möglichkeit, Compound Objects zu erstellen. Diese Körper sind ebenfalls eine Art von parametrischen Objekten. Sie speichern die Erstellungsparameter der einzelnen Körper und die Art und Weise ihrer Vereinigung. ■ Boolsche Operation: Bei der Boolschen Operation wird ein Objekt zu einem anderen addiert, subtrahiert oder die Schnittmenge beider gebildet. Das neue Objekt enthält nun neben den Werten für die Operanden auch die Parameter für die Art der Operation. Auf die einzelnen Objekte kann zu jeder Zeit zugegriffen werden, um deren Größe, Position oder Form und somit das Ergebnis zu verändern.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Die Kugel und der Quader vor der Boolschen Operation als einzelne Objekte

Die Kugel wurde vom Quader abgezogen. Das Boolsche Objekt behält alle Informationen der Grundkörper bei.

Änderungen, z.B. Verschieben oder Skalieren der Grundkörper, sind jederzeit möglich.

■ Morphen: Bei Morph-Objekten handelt es sich um geometrische Objekte, die als Überblendung zwischen zwei unterschiedlichen Objekten fungieren. Ausgangs- und Zielobjekt müssen die gleiche Anzahl von Vertexen (Scheitelpunkte) besitzen. ■ Scatter (Verteilen): Bei dieser Art des »zusammengesetzten Objekts« wird eine Geometrie über die Oberfläche eines anderen Objekts kontrolliert oder willkürlich verstreut. ■ Conform (Angleichen): Hierbei wird ein Körper auf einen anderen aufgewickelt. ■ Connect (Verbinden): Hier werden Löcher zweier unterschiedlicher Objekte mit »Brücken« oder »Stegen« verbunden. ■ ShapeMerge (ShapeMischen): Mit Hilfe des ShapeMischen-Objekts lassen sich zweidimensionale Shapes mit dreidimensionalen Körpern verbinden. Dabei wird das Shape (Linienobjekt) über die ZAchse auf den dreidimensionalen Körper projiziert, wobei neue Flächen oder Schnittkanten entstehen. ■ Mesher: Der Mesher konvertiert prozedurale Objekte, wie Partikelsysteme, in ein Gitterobjekt. Dieses kann anschließend über Modifier verändert werden. Es eignet sich auch dazu, um Instanzen von Objekten mit komplexen Modifierstacks zu erstellen, damit diese »einfach« weiterzuverarbeiten sind. Der Mesher erstellt aus einem prozeduralem Objekt, hier ein Partikelsystem, ein Mesh (Gitterobjekt), so dass darauf Meshmodifier, hier ein Bend (Verbiegen), angewendet werden können.

Geometrische Objektarten

Das Terrain-Objekt erstellt aus Höhenlinien ein Mesh.

■ Terrain: Dieses Objekt erstellt aus Höhenlinien ein Gitterobjekt, das je nach Höhe auch eine unterschiedliche Farbe besitzen kann. ■ Loft: Das Loft-Objekt erstellt eine dreidimensionale Geometrie aus Linien. Die genaue Beschreibung erhalten Sie im folgenden Abschnitt.

Loft-Objekte Bei Loft-Objekten handelt es sich eigentlich um eine Sonderform der zusammengesetzten Objekte. Grundsätzlich wird hierbei ein Shape mit einem Pfad verbunden. Der Shape wird dann entlang des Pfads extrudiert. Zu dieser Modellierungsvariante gibt es einige Zusatzfunktionen. An beliebigen Stellen des Pfads sind weitere Shapes einsetzbar. Diese Shapes können offen sein, um beispielsweise Risse in einem Rohr zu simulieren. Deformationen entlang des Pfads, wie Skalieren, Verdrehen, Abkanten und Einpassen erweitern die Modellierungsfunktionalität.

Shapes

Loft-Objekte in unterschiedlicher Darstellung

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Subobject (Unterobjekte) Als Subobject (Unterobjekt) bezeichnet man die einzelnen Bestandteile eines Objekts. Ein Gitter-Objekt besteht aus einzelnen Elementen, Polygonen, Faces (Flächen), Edges (Kanten) und Vertexen (Scheitelpunkten); Modifikatoren bestehen meistens aus einem Gizmo, dem Hilfskörper eines Modifikators, und seinem Achsenkreuz. Alle Unterobjekte lassen sich unabhängig vom Objekt bearbeiten oder modifizieren.

Modifikatoren, wie Verdrehen, beinhalten Unterobjekte wie das Gizmo.

Andere Objekte und Eigenschaften Modifikatoren, SpaceWarps, Lichter, Kameras, Helfer, Animations-Controller und vieles mehr besitzen keine sichtbare oder gar keine geometrische Form. Sie sind da, um Körper zu verändern und dienen der Visualisierung oder der Handhabung.

Modifikatoren Die einzelnen Flächen eines Objekts sind auch Unterobjekte...

...genauso wie die Scheitelpunkte. Alle Subobjects lassen sich einzeln verändern.

Nachdem ein Master-Objekt erstellt wurde, können Sie eine Vielzahl von Modifikatoren wie Bend (Biegen), Taper (Verjüngen), Twist (Verdrehen), UVW-Map, Subdivision Surfaces, etc. anwenden. Modifikatoren verändern die Unterobjekte unter Berücksichtigung des Objektursprungs und des lokalen Koordinatensystems. Weil sie sich auf die Unterobjekte eines Master-Objekts auswirken, besitzen sie folgende Eigenschaften: ■ Sie sind von der Objektposition und Ausrichtung in der Szene unabhängig. Transformationen wie Rotieren, Skalieren oder Bewegen werden auch auf die Modifikatoren übertragen. ■ Sie sind abhängig von der Position im Modifikatorstapel. ■ Sie können auf das ganze oder nur auf einen Teil eines Objekts angewendet werden. Verjüngen/Biegen

Biegen/Verjüngen

Modifikatoren können auch nur auf einen Teil eines Objekts angewendet werden.

Transformationen wie Rotieren werden auf die Modifikatoren übertragen.

Die Reihenfolge im Modifikatorenstapel ist entscheidend für das Aussehen von Objekten.

Andere Objekte und Eigenschaften

Objekt-Transformationen Transformationen sind genau genommen keine Objekte. Sie stellen eine Eigenschaft dar. Sie beschreiben die Lage eines Körpers im Raum. Wenn Sie ein Objekt transformieren, wird es immer unter Berücksichtigung des Weltkoordinatensystems (World) verändert. Dieses Koordinatensystem legt die globalen Achsen (X-, Y-, Z-Achse) einer Szene fest, welche sich nie verändern. Jedes Objekt besitzt aber auch noch ein lokales Koordinatensystem, das, wie das Objekt, transformiert werden kann. Objekt-Transformationen definieren die folgenden Informationen: ■ Position: Definiert die Distanz des lokalen Koordinatensystems eines Objekts zum Weltkoordinatensystem. ■ Rotation: Beschreibt den Winkel zwischen dem lokalen Koordinatensystem eines Objekts zum Weltkoordinatensystem. ■ Skalierung: Definiert die relative Größe des Objekts zum Weltkoordinatensystem. Die Kombination aus Position, Rotation und Skalierung nennt man die Transformationsmatrix. Objekt-Transformationen haben folgende Charakteristiken: ■ Sie definieren die Position und Orientierung in der Szene. ■ Sie haben Auswirkungen auf das ganze Objekt. ■ Sie werden erst nach den Modifikatoren berechnet. Der letzte Punkt ist sehr wichtig. Es hat keine Auswirkung, wenn Sie einen Modifikator anwenden und danach das Objekt transformieren.

Skalieren Sie einen Zylinder mit der Höhe 50 vertikal um 200%, sieht er genauso groß aus wie ein Zylinder mit der Höhe 100. Der Parameter »Höhe« verändert sich jedoch nicht. Es wird nur die Transformation an das Objekt geheftet.

Die Auswirkung des Transformators wird dann sichtbar, wenn Sie danach einen Modifikator wie beispielsweise Biegen anwenden.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Kehren Sie den Vorgang um, kann das sehr wohl Konsequenzen haben. Bei der Skalierung eines Zylinders mit der Höhe 50 um 200% wird er keine 100 Einheiten hoch. Beim Betrachten der Höhe erkennt man, dass dort immer noch der Wert 50 steht. Das Master-Objekt wurde nicht verändert, sondern nur um die Angabe »Skalierung um 200%« erweitert. Wenden Sie z.B. den Modifikator Biegen an, erhalten Sie ein anderes Ergebnis, als wenn Sie einen Zylinder mit der Höhe 100 verbiegen. Bei dem skalierten Zylinder wird gemäß der Regel – erst der Modifikator, dann die Transformation, also erst den Zylinder mit Höhe 50 verbiegen, dann das Gebilde vertikal um 200% vergrößern – verfahren.

SpaceWarps sind unabhängige Objekte.

Sie verändern die Geometrie eines Objekts unter der Berücksichtigung von Transformationen.

Darüber hinaus können sie auf mehrere Objekte gleichzeitig wirken.

SpaceWarps (Kraftfelder) Ein SpaceWarp wirkt sich auf einen Körper abhängig von seiner Position aus. Wie Modifikatoren verändern SpaceWarps die Geometrie eines Objekts, allerdings abhängig von der Position des Körpers. Einige SpaceWarps sind auch Modifier. Diese haben die gleiche Auswirkung auf die Geometrie eines Objekts, werden aber direkt an den Körper geheftet. Transformationen werden auf diese Modifikatoren übertragen. SpaceWarps dagegen sind unabhängige Objekte, die transformiert und auf mehrere Körper gleichzeitig angewendet werden können. SpaceWarps werden vor allem dort eingesetzt, wo globale Effekte und Kräfte simuliert werden sollen.

Zusätzliche Objekteigenschaften

Jedes Objekt besitzt zusätzlich Objekteigenschaften, die sich auf sein Verhalten in der Szene beziehen.

Alle Objekte haben eindeutige Eigenschaften, welche unabhängig von der Zuordnung der Modifikatoren und Transformationen sind. Sie beinhalten Informationen wie Name, Drahtgitter-Farbe, zugeordnete Materialien und Schattenwurfeinstellungen. Sie öffnen die Dialogbox, indem Sie auf ein Objekt mit der rechten Maustaste klicken.

Konzepte des Klonens (Vervielfältigen)

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Konzepte des Klonens (Vervielfältigen) Da der Begriff Kopie nur eine Art des Duplizierens ist, wird dies im 3ds max als Klonen bezeichnet. Das Vervielfältigen geschieht grundsätzlich bei der Transformation von Objekten. Zusätzlich zu den Transformationsmethoden Bewegen, Skalieren und Rotieren gibt es aber auch noch die Möglichkeit, durch Anordnung, Spiegeln und Momentaufnahme zu duplizieren. In diesem Abschnitt werden sowohl die drei Vervielfältigungsarten als auch die Transformationsarten beschrieben.

Duplizierungsarten ■ Kopien: Das einfache Kopieren ist die bekannteste Art, Objekte zu duplizieren. Dabei wird ein genaues Abbild des Originals erstellt. Der neu entstandene Körper ist ein eigenständiges Objekt, das unabhängig vom Ursprungsobjekt verändert wird. Kopien werden vor allem dort verwendet, wo ein völlig neuer Körper erstellt wird, der die Grundform eines bereits bestehenden Objekts besitzt. Beim Kopieren kann jedes Objekt getrennt bearbeitet werden.

■ Instanzen: Eine Instanz ist ein völlig identischer Klon des Ursprungsobjekts. Beide Objekte sind direkt voneinander abhängig. Statt des Ursprungsobjekts können Sie daher ebensogut eine seiner Instanzen bearbeiten. Instanzen stimmen nicht nur in ihrer Geometrie überein, sondern haben auch gleiche Modifikatoren, Materialien etc. sowie Animations-Controller. Jede Instanz verfügt aber über eigene Transformationen oder eigene SpaceWarp-Bindungen. Im Programm stammen die Instanzen jeweils von demselben Master-Objekt ab. Daher wenden Sie eigentlich nur einen Modifikator auf ein Master-Objekt an. Was im Ansichtsfenster als eine Reihe gleicher Objekte erscheint, sind mehrere Instanzen derselben Objektdefinition. Da nur ein Objekt abgespeichert werden muss, wird auch die Dateigröße kleiner gehalten.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Bei Instanzen werden alle Objektänderungen auf das andere Objekt übertragen. Beide sind direkt voneinander abhängig.

Instanzen tauchen vor allem dort auf, wo viele identische Objekte benötigt werden, wie Bäume, Zaunlatten usw. ■ Referenzen: Referenzen sind gewissermaßen Instanzen, die nur in eine Richtung funktionieren. Referenzobjekte basieren ebenso wie Instanzen auf dem Ursprungsobjekt und können über eigene Modifikatoren verfügen. Alle Änderungen am Ursprungsobjekt werden auf seine Referenzen übertragen; Änderungen an einer Referenz werden jedoch nicht vom Ursprungsobjekt übernommen. Diese einseitige Wirkung ist nützlich, da Sie weiterhin über ein Original verfügen, das alle seine Referenzen kontrolliert, und die Kopien dennoch eigene, besondere Eigenschaften annehmen können. Im Modifikatorstapel trennt eine gestrichelte Linie die Referenz von ihrem übergeordneten Objekt. Sie signalisiert damit, dass die Auswirkung von Modifikatoren auf die Referenz, also das übergeordnete Objekt oder weitere Referenzen des übergeordneten Objekts nicht beeinflusst werden. Referenzen sind konzipiert, damit ein Objekt, das in den Grundzügen einem anderen gleicht, unabhängig davon modifiziert werden kann.

Original

Referenz

Bei Referenzen werden alle bis zur Erstellung angewandten Modifikationen auf das duplizierte Objekt übertragen. Die Veränderung der Referenz hat allerdings keine Auswirkung auf das Originalobjekt. Nachträglich durchgeführte Änderungen des Ausgangsobjekts werden auf alle Referenzen angewendet.

Kopien, Instanzen und Referenzen lassen sich aber nicht nur auf geometrische Objekte anwenden. Auch für Materialien, Modifikatoren, Kameras, Lichter usw. gibt es diese Vervielfältigungsarten.

Konzept der Hierarchie

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Konzept der Hierarchie Szenenhierarchie Sie haben sicher schon einmal ein Projekt anhand einer Aufgabenliste geplant. Dort haben Sie sicher bestimmten Aufgaben Tätigkeiten zugeordnet. Ein gutes Beispiel für eine ähnliche Hierarchie sind auch Baumdiagramme. Die Hierarchie einer Szene in 3ds max erkennen Sie am besten in der Spuransicht. An oberster Stelle steht die »Welt«, die eine gesamte Szene repräsentiert. In dieser Szene besitzen diverse Einstellungen, wie die Umgebung, zugeordnete Klänge, Materialien und Objekte. Zu allen Punkten gibt es wiederum untergeordnete Einstellungen oder Objekte, wie Modifikatoren, SpaceWarps oder weitere geometrische Körper.

Material- und Map-Hierarchien Material- und Mapping-Definitionen stehen, im Gegensatz zu vielen anderen Programmen, ebenfalls in einer hierarchischen Beziehung.

Mehrschichtige Materialdefinitionen ■ Die erste Ebene beinhaltet den Namen des Basismaterials und des Typs. ■ Abhängig vom Typ können weitere Ebenen mit Untermaterialien hinzugefügt werden, die wiederum Ebenen beinhalten. ■ Der Materialtyp Standard ist die niedrigste Ebene einer Materialhierarchie. Er beinhaltet Materialdetails wie Farbe und MappingKanäle. Die Mapping-Kanäle des Standardmaterials bestehen wiederum aus einer Hierarchie. ■ Abhängig vom Map-Typ, wie Mask (Maske) oder Checker (Schachbrettmuster), können weitere Unterebenen hinzugefügt werden, die wiederum Unterebenen beinhalten können. ■ Die einfachste Form des Mappings, das Bitmap, beinhaltet die Optionen für die Darstellung auf dem Objekt.

Objekt-Hierarchie Objekt-Hierarchien sind in fast allen 3D-Programmen anzutreffen. Sie werden dazu verwendet, Körper an andere Objekte zu binden, um sie entweder zusammen oder mit Hilfe von Gelenken gegeneinander zu bewegen. Ein Roboterarm beispielsweise besitzt eine Grundplatte, auf der der Arm beweglich montiert ist. Dieser Arm besteht aus mehreren Streben und einem Greifer. Bewegen Sie nun die Plattform, bewegen sich alle zugeordneten Objekte mit. Eine hierarchische Verknüpfung ist jedoch weit mehr als eine Gruppierung von Objekten. Eine hierarchi-

Materialien besitzen ebenfalls eine Hierarchie. Dem Materialtyp können Mappings untergeordnet werden, die beliebig kombiniert werden können, z.B. ein Schachbrettmuster mit Holz- und Marmorstruktur.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

sche Verknüpfung besitzt diverse Eigenschaften. Im Falle des Roboterarms sind es beispielsweise die Gelenke zwischen den Elementen des Arms. Hierarchien werden dazu benutzt, um Objekte in ihrer Entstehung und Beziehung untereinander zu definieren.

Für die Objekt-Hierarchie gilt Folgendes: ■ Das oberste Objekt in einer Hierarchie heißt »Root«. Technisch gesehen ist dies die »World« bzw. die Szene an sich. Die meisten Leute bezeichnen aber so das erste Objekt. ■ Ein Objekt, das Objektverknüpfungen besitzt, die in der Hierarchie untergeordnet sind, bezeichnet man als »Parent«. Das untergeordnete Objekt heißt »Child«. ■ Ein »Parent« kann mehrere »Child«-Objekte besitzen. ■ Es müssen nicht immer nur Körper aneinandergekettet werden, sondern es funktioniert auch mit Lichtern oder Kameras.

Video Post (Video-Nachbearbeitung)-Hierarchie Video-Nachbearbeitung wird verwendet, um verschiedene Kameraansichten zu Sequenzen zusammenzufassen oder Bildeffekte auf Animationen anzuwenden. Auch in diesem Modul wird das Konzept der hierarchischen Verknüpfung fortgeführt. ■ Die Komponenten in der Hierarchie der Video-Nachbearbeitung nennt man »Events« oder »Ereignisse«. ■ Die oberste Ebene wird Queue (Warteschlange) genannt. Im Gegensatz zu anderen Hierarchien kann die Warteschlange mehrere Events auf derselben Ebene beinhalten. ■ Jeder Event repräsentiert eine weitere Hierarchie für Filter, Effekte, Bilder etc. Der letzte Event in einer Hierarchie ist gewöhnlich die Bildausgabe.

Materialien und Texturen

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Materialien und Texturen Um einem geometrischen Objekt den Anschein von Realität zu geben, können ihm Materialeigenschaften zugeordnet werden. Diese Materialeigenschaften definieren, wie das Licht reflektiert wird oder durch ein Objekt hindurchscheint. Auf die Grundmaterialien lassen sich unter Zuhilfenahme von Mappings zum Beispiel Schmutz, Staub, nasse Flecken, Etiketten, Transparenzen und Reflektionseigenschaften anbringen und verändern.

Materialkomponenten Die Materialien können in der jeweiligen Szene in externen Materialbibliotheken abgelegt werden. Anfangs legt man ein Grundmaterial fest, zu dessen Eigenschaften neben den Farb-, Glanz- und Transparenzinformationen auch Mapping- bzw. Texturdefinitionen zählen. Texturen können zum Beispiel aus Bildern, Filmen, Filtern und parametrischen Texturen wie Holz, Marmor oder diversen Mustern bestehen. All diese Eigenschaften lassen sich nahezu beliebig über verschiedene Mischarten zusammenfügen und überblenden. Über die Verschachtelung von Materialdefinitionen lassen sich sogar Überblendungen zwischen verschiedenen Materialien realisieren.

Der Material Editor besitzt je nach Material unterschiedliche Einstellungsmöglichkeiten.

Jede Oberflächeneigenschaft kann über die Definition von Mappings in ihrem Verhalten gesteuert werden. Das Verschachteln verschiedener Mappings und Materialien erlaubt eine schier unüberschaubare Materialvielfalt.

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Animationskonzept Die Veränderung eines Objekts über eine Zeit, die live betrachtet oder in Bildern festgehalten wird, ist die klassische Definition der Animation. Wird eine Bewegung in Bildern festgehalten, müssen beim Betrachten die Bilder so schnell hintereinander erscheinen, dass der Eindruck einer fließenden Bewegung entsteht. Das Denken in Einzelbildern ist allerdings etwas unnatürlich. Außerdem ist die Anzahl der Bilder auf die Zeit gesehen relativ. 3ds max besitzt eine Echtzeit-Funktionalität, die Bewegung über einen Zeitraum definiert. 3ds max spielt die Animation genauso schnell ab, wie Sie die Bewegung definiert haben. Abhängig von dem verwendeten Computer kann 3ds max entweder mehr oder weniger Bilder pro Sekunde darstellen. Erst beim Berechnen der Sequenz wird die Bewegung in die erforderliche Anzahl von Einzelbildern zerlegt.

Festlegen von Zeitparametern Am Anfang jeder Animation steht die Festlegung der Zeitparameter. Die Zeit wird über die Framerate – die Anzahl der Frames pro Sekunde –, die Art der Zeitanzeige, die Abspielgeschwindigkeit und die Dauer der Animation festgelegt.

Definieren von Keys

Der Dialog für die Zeitkonfiguration

Im Zeichentrick muss jedes Bild neu gezeichnet werden. Bewegt sich eine Kugel innerhalb einer Sekunde von links nach rechts mit 25 Bildern pro Sekunde, ist es nötig, 25 Bilder zu erstellen. In jedem Bild ist die Kugel ein kleines Stück weiter. 3D-Animationsprogramme arbeiten dagegen mit dem Keyframe-Verfahren. Hierbei werden nur der Anfangsund der Endpunkt einer Bewegung festgelegt. Die Zwischenschritte errechnet der Computer. Änderungen an Form, Farbe und Geschwindigkeit erfordern kein umständliches Neuzeichnen der Animation.

Parametrische Animation Eine andere Form der Animation ist die Beschreibung von Bewegung anhand von Funktionen. Das beste Beispiel hierfür ist die Noise-Funktion. Mit ihr wird eine zufällige Funktionskurve erzeugt, die dazu verwendet werden kann, die Höhe eines Zylinders zu animieren.

Animationssteuerung Zur Steuerung der Animation bietet 3ds max diverse Möglichkeiten. Diese Interpolationsmethoden errechnen auf verschiedene Weise den Bewegungsablauf zwischen zwei Schlüsselpunkten.

Jede Art der Animation, ob parametrisch oder key-basierend, beruht auf der Steuerung mit so genannten Animations-Controllern. Diese spiegeln die Parameter der Key-Punkte einer Animation. Sie legen fest, ob eine Bewegung fließend oder abgehackt wirkt oder ob ein Objekt eine wiederkehrende Bewegung hat. Kurz gesagt, sie legen die Berech-

Die Erweiterung von 3ds max mit Hilfe von PlugIns

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nungsmethode und Parameterwerte, wie die XYZ-Position, für die Interpolation (Übergang) zwischen zwei Schlüsselpunkten fest. Um eine flüssige Animation zu erzeugen, können für Keyframes »weiche« Ein- und Ausgänge definiert werden.

Die Erweiterung von 3ds max mit Hilfe von PlugIns 3ds max erlaubt das Hinzufügen von Funktionen durch Dritthersteller. Diese Zusatzfunktionen werden nahtlos in die Oberfläche eingebettet, so dass sie nicht von den Standardfunktionen zu unterscheiden sind. Im Prinzip ist die komplette Funktionalität von 3ds max auf diesen PlugIns, auch Core Components genannt, aufgebaut. Jeder Modifikator besteht mehr oder weniger aus einem PlugIn, genauso wie Objekte, SpaceWarps und vieles andere auch. Dies erhöht die Flexibilität und erleichtert das Bugfixing des Programms.

Die Skriptsprache in 3ds max Ab der 3D Studio MAX Release 2 wurde zusätzlich zu den PlugIns eine Skriptsprache zur Funktionserweiterung hinzugefügt. Sie erweitert allerdings nicht direkt den Funktionsumfang, sondern vereinfacht nur das Arbeiten mit 3ds max, indem sie unter anderem wiederkehrende Prozesse in eine gesteuerte Befehlsabfolge bringt.

Die Möglichkeiten von MAX Script ■ Erstellen von Scripts für alle möglichen Verwendungen von 3ds max, wie Modellieren, Animation, Materialien usw. ■ Interaktive Steuerung von 3ds max über ein Befehlszeilenfenster ■ Eingliedern von Scripts in benutzerdefinierte Rollouts in der Dienstprogrammpalette oder in modusunabhängige Fenster, wodurch die Scripts der gewohnten 3ds max-Benutzeroberfläche ähneln ■ Erstellen benutzerdefinierter Import-/Export-Tools mit der integrierten Datei-Eingabe/-Ausgabe ■ Verfassen von Prozedur-Controllern, die auf den Gesamtzustand der Szene zugreifen können

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Das Objektkonzept von 3ds max 4

Beispielskript zur Steuerung der vertikalen und horizontalen Drehung bei Objekten, die einem Pfad folgen.

■ Erstellen von Tools zur Stapelverarbeitung, zum Beispiel Skripts zum Stapelrendern ■ Einrichten dynamischer Schnittstellen zu externen Systemen mit OLE-Automatisierung Die MAXScript-Sprache wurde speziell für die Verwendung mit 3ds max entwickelt. Wie 3ds max ist sie objektorientiert und verfügt über eine Reihe von Sonderfunktionen und Objekte, die Konzepten auf der obersten Ebene der MAX-Benutzeroberfläche entsprechen. MAXScript bietet Unterstützung von 3D-Vektoren, Matrix-Berechnungen und Gleichungen vierten Grades. Diese Sprache eignet sich vor allem für die Arbeit an Szenen mit vielen Objekten, in denen komplexe Bewegungsmuster oder sonstige Veränderungen benötigt werden.

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Das Benutzer-Interface In diesem Kapitel lernen Sie die Bestandteile der Benutzeroberfläche von 3ds max kennen. Danach werden Sie die ersten Schritte mit 3ds max unternehmen, indem Sie erfahren, wie Sie Ihre Übungen abspeichern und laden können. Bevor Sie die erste Szene erstellen, um das nötige Grundwissen zu besitzen, erfahren Sie noch etwas über den Workflow beim Erstellen von Modellen, Szenen und Animationen.

Tour durch die Benutzeroberfläche Menubar (Menüleiste)

Main Toolbar (Haupt-Werkzeugleiste)

Tab Panel

Command Panel (Befehlspalette)

Viewports (Ansichtsfenster)

Statusleiste

Zeitleiste

Zeitsteuerung View Navigation

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Das Benutzer-Interface

Menubar (Menüleiste) Die Menüleiste am oberen Bildschirmrand werden Sie schon von anderen Windows-Programmen her kennen. Auch hier gilt das gleiche Prinzip: Neben den üblichen Menüpunkten wie Datei zum Filehandling findet man Befehle für das Kopieren, Erstellen, Rendering, etc. In der Version 4 wurde das Menü mit zusätzlichen Menüpunkten zum Erstellen oder Modifizieren versehen. Diese Punkte sind teilweise redundant zu Befehlen aus dem Command Panel. Einige Anwender arbeiten allerdings schneller über die Menübefehle als über die Reiter der Befehlspalette. Das Menü kann nach eigenen Bedürfnissen umgestellt werden.

Main Toolbar (Haupt-Werkzeugleiste) Unter der Menüzeile befindet sich die Main Toolbar. Sie beinhaltet Symbole der wichtigsten Werkzeuge. ■ Undo/Redo: Wenn Sie einen falschen Befehl ausgeführt haben, können Sie diesen zurücknehmen bzw. einen zurückgenommenen Befehl wiederherstellen. Wie viele Schritte Sie rückgängig machen können, ist von der Voreinstellung abhängig. Der Default-Wert beträgt 20. ■ Link/Unlink/Link to SpaceWarp: Diese drei Buttons sind für die hierarchische Verknüpfung zuständig. ■ Auswahlwerkzeuge: Mit diesen Buttons können Sie eine Auswahl erstellen. Da dies in komplexen Szenen oft sehr schwierig ist, können Sie die Auswahl durch verschiedene Filter und Optionen vereinfachen. Dazu zählt zum Beispiel die Auswahl nach Objekttyp oder nach Namen. ■ Transformatoren und Manipulator: Wenn Sie ein Objekt verschieben, drehen oder skalieren wollen, benötigen Sie die Transformationswerkzeuge. Um bestimmte Parameterveränderungen eines Objekts direkt am Objekt durchzuführen, wurde der Manipulator eingeführt. Er erlaubt beispielsweise, den Radius einer Kugel (Sphere) im Viewport zu ändern. ■ Transformationszentrum: Transformationen finden immer um ein Zentrum statt. Dieses Zentrum muss aber nicht immer das Zentrum des Objekts, sondern kann ein anderes Objekt oder der Mittelpunkt einer Gruppe sein. ■ Achsenbeschränkung: Diese Buttons schränken eine Transformation auf eine oder zwei Achsen des Koordinatensystems ein. ■ Vervielfältigung, Ausrichtung: Buttons zur geordneten Duplizierung, Objektspiegelung und zur Ausrichtung von Körpern untereinander.

Tour durch die Benutzeroberfläche

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■ Auswahlsätze: Mit Hilfe der Auswahlsätze können mehrere ausgewählte Objekte in Gruppen zusammengefasst werden, ohne sie gruppieren zu müssen. ■ Spuransicht, Schematische Ansicht, Material Editor: Mit diesen Knöpfen rufen Sie eigene Fenster auf, um Animationen anzupassen, über die Schematic View (Schematische Ansicht) eine Szene zu bearbeiten, oder Materialien zu erstellen und zuzuordnen. ■ Rendering: Buttons zum Starten des Rendering-Prozesses. Über das Pulldown kann das Rendering auf bestimmte Objekte oder Bildbereiche beschränkt werden.

Command Panel (Befehlspalette) Die Befehlspalette (Command Panel) beinhaltet alle Befehle und Funktionen, um Objekte zu generieren oder zu verändern. Die Anordnung der Register wurde dem Arbeitsablauf angepasst. Jedes Register, auch Palette genannt, symbolisiert einen Arbeitsgang. Das erste Register stellt alle Funktionen zum Generieren von Objekten zur Verfügung. Das zweite dient der Veränderung und Bearbeitung der erstellten Körper. Danach kann man die erzeugten Objekte miteinander verknüpfen und deren Beziehung untereinander festlegen, um sie anschließend zu animieren.

Create (Erstellen)

Modify (Modifizieren)

Hierarchy (Hierarchie)

Animation (Bewegung)

Den Arbeitsschritt für die Materialerstellung hat man in ein eigenes Fenster ausgegliedert, da es einerseits schwer in den Arbeitsprozess einzugliedern und andererseits das Dialogfenster zu groß und zu komplex ist, als dass es dort Platz hätte. Die zwei letzten Register dienen zur Steuerung der Sichtbarkeit von Objekten und Zusatz-Tools.

View (Ansicht)

Utilities (Dienstprogramme)

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Das Benutzer-Interface

View Navigation (Ansichtssteuerung) Die Ansichtssteuerung dient zum Navigieren in den Ansichtsfenstern. Sie können zoomen, sich um Objekte drehen, die Ansicht verschieben oder ein Fenster auf volle Größe bringen. Einige Buttons besitzen Flyouts, um die Steuerung auf ausgewählte Objekte zu beschränken.

Zeitsteuerung Die Zeitsteuerung dient der Navigation innerhalb der Zeit. Sie können Bild für Bild durch die Animation bewegen oder diese abspielen lassen. ■ Zeitkonfiguration: Auch die Einstellung für die Animationslänge und Abspielgeschwindigkeit können Sie durch das Anklicken des Buttons für die Zeitkonfiguration tätigen. ■ Animation: Der Animation-Button dient zur Aktivierung des Keyframe-Modus. Ist der Button aktiviert, gelten Objektänderungen nur für das aktive Frame. Ist er deaktiv, werden alle Modifizierungen auf das erste Frame (Frame 0) – also die Grundstellung – angewendet. Ist der Keyframe-Modus aktiv, wird der Button rot, ebenso wird die aktive Ansicht rot umrandet und die Zeitleiste färbt sich ein.

Statusleiste

Unter den Ansichtsfenstern und der Zeitleiste finden Sie einen Bereich, in dem Meldungen und Statusinformationen über die Szene und den aktiven Befehl angezeigt werden. Dieser Bereich enthält Schaltflächen, mit denen Sie eine Auswahl sperren, Raster- und Objektfangeinstellungen festlegen und die Anzeigereduktion einstellen können. Transformationen können in den XYZ-Feldern direkt eingegeben werden. Der Button links daneben dient zur Umschaltung zwischen den Absolut- und Relativwerten. Enthalten sind eine Koordinatenanzeige und eine zweizeilige Eingabefläche für die MAX-Script-Aufzeichnung.

Zeitleiste

Die Zeitleiste besteht aus zwei Zeilen. In der oberen befindet sich ein Balken mit zwei Pfeilen. Bewegt man den Balken (Zeitschieber) hin und her, kann man innerhalb der Zeit navigieren. Durch Anklicken der Pfeile bewegt man sich Bild für Bild durch die Animation. Die Werte auf dem Balken geben die Nummer oder Zeit des aktuellen Frames und die Gesamtlänge der Animation an.

Tour durch die Benutzeroberfläche

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Unter der Zeile mit dem Balken befindet sich die Spuransicht des aktivierten Objekts. Sie stellt einen Ausschnitt des Spuransicht-Fensters dar. Durch Klicken mit der rechten Maustaste auf ein Keyframe können die Optionen direkt eingestellt werden. Das Ansichtsfenster mit Menü

Ansichtsfenster Im Ansichtsfenster werden alle Objekte einer Szene angezeigt. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Namen der Ansicht, öffnet sich ein Menü mit Optionen zum aktuellen Ansichtsfenster. Sie können beispielsweise eine andere Ansicht wählen oder Einstellungen zur Darstellung von Objekten vornehmen. Bewegen Sie den Mauszeiger über die Trennlinie zwischen den Viewports, so erscheint ein Pfeil-Cursor. Klicken Sie nun, können Sie die Viewports in die entsprechende Richtung skalieren. Das Flyout zur Festlegung der aktiven Transformationsachsen

Flyouts, Rollouts und Zahlenauswahlfelder ■ Flyouts: Flyouts funktionieren wie Pulldown-Menüs, allerdings werden keine Textmenüs ausgeklappt, sondern Schaltflächen. Man erkennt Flyouts an dem kleinen schwarzen Dreieck in der rechten unteren Ecke eines Buttons. Wird auf eine Schaltfläche in einem Flyout geklickt, steht sie an oberster Stelle im Flyout. ■ Rollouts: Innerhalb der Befehlsregister finden Sie einen Menütyp, der nicht zu den Windows-üblichen Funktionen zählt – das Rollout. Klickt man auf die Schaltfläche für ein Rollout, klappt ein umrandeter Bereich mit Einstelloptionen nach unten auf. Rollouts dienen zur Strukturierung von Funktionsgruppen, Eingabefeldern sowie Buttons innerhalb der Register.

Rollout geschlossen und offen

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Das Benutzer-Interface

■ Zahlenauswahlfelder mit Spinner: An vielen Stellen müssen im 3ds max Werte eingegeben werden. Um den richtigen Wert zu finden, muss man oft experimentieren. Um dies zu erleichtern, wurden hinter das Zahlenfeld zwei Pfeiltasten, die Spinner, platziert. Durch Anklicken eines Pfeils erhöht oder verringert sich der Wert. Hält man die Maustaste gedrückt und zieht anschließend die Maus nach oben oder unten, verändert sich der Wert entsprechend.

Quad-Menüs

Die Quad-Menüs erscheinen beim Klicken mit der rechten Maustaste auf ein Objekt.

Die Quad-Menüs stellen eine erweiterte Form des Rechtsklick-Menüs von Windows dar. Klickt man mit der rechten Maustaste auf ein Objekt, öffnet sich an der Stelle des Mauszeigers ein Menü. Im Gegensatz zu Windows kann dieses Menü bis zu vier Pulldown-Menüs in unterschiedliche Richtungen besitzen. Diesen vier Menüleisten sind immer bestimmte Aufgaben zugewiesen. Display – die Darstellungseigenschaften – und Transformation sind zwei Aufgaben, die immer verfügbar sind. Die anderen beiden Menüs sind abhängig von den Aufgaben, die Sie im Moment erledigen. Drücken Sie die ALT- und die rechte Maustaste, erscheint ein Quad-Menü für die Animation des selektierten Objekts.

Das Anpassen der Benutzeroberfläche

Mit ALT und rechter Maustaste öffnen Sie ein Quadmenü für die Animation.

Wie bereits erwähnt lässt sich die Oberfläche fast komplett nach den eigenen Wünschen anpassen. Ob Sie eigene Symbole wünschen, das Command Panel lieber links und die Main Bar unten haben: Nahezu alles ist möglich, auch die Quads können transparent erscheinen und das Menü umstrukturiert werden. Alle Einstellmöglichkeiten finden Sie unter dem Menüpunkt Customize > Customize User Interface. Die Anpassungen betreffen folgende Bereiche: ■ Keyboard (Tastatur): Unter diesem Reiter können Sie Befehlen eine Tastenkombination zuweisen bzw. diese ändern. ■ Toolbars (Werkzeugleiste): Hiermit können Sie eigene Werkzeugleisten erstellen und abändern. Wenn Sie MAXScript-Funktionen nachträglich installiert haben, können Sie diese ebenfalls in eine Werkzeugleiste integrieren. ■ Quads: Das Rechtsklick-Menü lässt sich ebenfalls beliebig anpassen. Sie können auch eigene Quads erstellen und diese mit einer definierten Tastenkombination plus Rechtsklick aufrufen. ■ Colors (Farben): Die Hintergründe der Viewports oder der gesamten Benutzeroberfläche lassen sich innerhalb dieses Registers anpassen.

Das Arbeiten mit Dateien

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In den Übungen der folgenden Kapitel werden Sie hier und da sicher noch ein paar nützliche Tipps zum Anpassen der Oberfläche erfahren.

Die Benutzeroberfläche lässt sich nach eigenen Wünschen und Aufgaben fast komplett umgestalten.

Das Arbeiten mit Dateien Alle Dateien, die mit 3ds max erzeugt werden, besitzen die Dateierweiterung »MAX«. Die Menübefehle für New, Open, Save und Save as haben die Funktion wie in allen anderen Windows-Programmen auch. Allerdings gibt es noch ein paar weitere Menübefehle, die das Handling mit Dateien erweitern. Dazu zählen unter anderem die Funktionen Save Selection, Merge, Replace und der Import und Export von NichtMAX-Dateien. Die Bühne aus der Datei file_buehne.max

Zusammensetzen einer Szene aus einzelnen Dateien Wir wollen die verschiedenen Optionen für das Handling von Dateien anhand eines kleinen Beispiels ausprobieren. 1) Laden Sie über den Menübefehl File > Open die Datei buehne.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/02 Das Benutzerinterface. Sie sehen eine nach oben gebogene Fläche. Diese soll uns als Bühne dienen. 2) Die Lichter und die Kamera befinden sich in einer eigenen Datei. Würden wir diese öffnen, ginge unsere Bühne verloren. Um Objekte aus einer anderen Datei hinzuzuaddieren wählen wir den Menüpunkt Merge (Mischen) und dann im Öffnen-Dialog die Datei licht_kamera.max aus. 3) Im darauf folgenden Dialogfeld können Sie nun entscheiden, ob Sie alle Objekte oder nur bestimmte hinzufügen wollen. In unserem Falle wollen wir alle Objekte. Klicken Sie dazu unter der Liste auf

Nach dem Mischen mit der Datei file_licht_kamera.max

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Das Benutzer-Interface

Das Auto wurde als Xref-Objekt in die Szene geholt.

den Button All. Nachdem alle Objekte ausgewählt wurden, können Sie das Dialogfenster mit OK verlassen. Es wurden jetzt alle Lichter und Kameras in die Szene eingefügt. Als Nächstes wollen wir ein Auto auf der Bühne platzieren. Allerdings wollen wir es nicht einfach hinzufügen, sondern über eine Xref-Verknüpfung einen Link zur externen Datei herstellen. Wird eine Veränderung in der Originaldatei vorgenommen, wird Ihr Modell, auf Wunsch automatisch, aktualisiert. Zusätzlich können Sie statt hochauflösender Objekte auch Platzhalterobjekte (Proxy-Objekte) verwenden, die eine niedrigere Auflösung besitzen. 4) Wählen Sie den Menüpunkt File > Xref-Objects. 5) Klicken Sie im Xref-Dialogfenster auf die Schaltfläche Add und wählen Sie die Datei auto.max aus. 6) Nach dem Bestätigen mit OK können Sie aus der Datei einzelne Objekte selektieren. Da es sich bei unserem Auto um eine Gruppe handelt, wird nur dieses eine Objekt aufgeführt, das Sie auswählen. Mit OK bestätigen Sie die Auswahl und das Hinzufügen der ObjektGruppe. 7) Sie sehen nun wieder das Dialogfenster für Xref-Objects. Im oberen Feld wird der Pfad zur verknüpften Datei angezeigt. Das Feld darunter listet alle Objekte der Gruppe [Auto] einzeln auf. Um den Vorgang zu beenden, drücken Sie den Button Close. Das Auto wird in der Szene angezeigt.

1.

4. 2. 3.

Das Hinzufügen eines Xref-Objekts geschieht über den Menübefehl Datei > Xref-Objects.

Das erste gerenderte Bild

8) Bevor wir weitermachen, sollten wir die Szene sichern. Wählen Sie den Menüpunkt File > Save as. Im darauf folgenden Dialogfenster müssen Sie nur noch den Namen der Datei und das Verzeichnis angeben. Zum Vergleich habe ich die fertige Datei unter dem Namen auto_auf_buehne.max im gleichen Verzeichnis abgelegt.

Das erste gerenderte Bild In den vier Ansichtsfenstern sehen wir die Szene von der Top, Front, Left und Perspective-View (Ansicht). Wir wollen aber die Ansicht aus der Camera-View (Kameraansicht). Dazu müssen wir eine Ansicht in die Kameraansicht umwandeln. 9) Klicken Sie in der Ansicht Perspective mit der rechten Maustaste auf den Namen der Ansicht (Perspective). 10) Es erscheint ein Menü mit den Optionen für das Ansichtsfenster. Wählen Sie nun den Punkt Views ( Ansichten)) aus. Es erscheint eine Auswahl von Ansichtsfenstern. Der oberste Begriff heißt Camera01, das ist unsere gewünschte Kamera, also klicken wir sie an. Das perspektivische Fenster wird zur Camera-View. 11) Um das Bild zu rendern, wählen wir aus der Symbolleiste das Symbol für Render Scene (Szene rendern) oder den Menüpunkt Rendering > Rendern. 12) Es öffnet sich der Render-Dialog. Wir wollen das Bild in einer Größe von 640x480 Pixeln mit Schatten, Mappings und einigen anderen Einstellungen als TIF-Datei rendern. Dazu kontrollieren wir nun die Parameter, die uns der Render-Dialog zeigt. Time Output (Zeitausgabe): Einzeln (zur Ausgabe eines Einzelbilds) Output Size (Ausgabegröße): Breite 640, Höhe 480 Pixel Render Output (Renderausgabe): Mit dieser Schaltfläche öffnen wir einen Dialog zum Abspeichern der gerenderten Datei. Geben Sie hier einen Dateinamen an und wählen Sie als Dateityp TIF. Aktivieren Sie auch den Virtual Frame Buffer (den Virtuellen Framebuffer). Weitere Optionen: Aktivieren Sie die Kontrollkästchen für Mapping, Shadows (Schatten), Anti-Aliasing und Filter Maps (Maps filtern). Alle anderen Parameter können Sie lassen, wie sie sind. 13) Wenn Sie alle Einstellungen vorgenommen haben, klicken Sie auf den Render-Button. Es öffnen sich zwei Fenster, eines, in dem die Einstellungen und ein Fortschritt-Balken angezeigt werden, und ein weiteres, das als Frame-Buffer bezeichnet wird. In diesem wird das gerenderte Bild angezeigt.

Die Szene aus der Sicht der Kamera

Szene rendern

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Das Benutzer-Interface

Das Rendering-Fenster zeigt die Einstellungen und den Fortschritt des RenderProzesses an.

Der Frame-Buffer zeigt das Ergebnis des Render-Vorgangs während des Renderings an.

So, nun haben wir unsere erste Szene fertig. Im nächsten Abschnitt werden wir nun die Grundzüge des Modellierens erlernen.

Arbeitsablauf beim Erstellen von 3D-Szenen Das Arbeiten an 3D-Animationen oder auch nur an einzelnen Bildern erfordert eine gewisse Disziplin. Ohne Planung geht bei der Arbeit nichts. Zu den wichtigsten Hilfsmitteln zählen auch hier noch Bleistift und Papier.

Planung Wie bei jedem Projekt setzt auch das Erstellen von Szenen eine genaue Planung voraus. Egal, ob Sie an einem Film, Spiel oder nur an einer Visualisierung arbeiten, Sie müssen sich im Klaren sein, was Sie darstellen wollen und mit welchen Mitteln. Fangen Sie am Computer an, Objekte zu entwerfen, werden Sie schnell merken, dass Sie mehrmals von vorne anfangen müssen, manchmal sogar, wenn Sie schon viel Zeit aufgewendet haben. Um sich für eine Modellierungsart entscheiden zu können, brauchen Sie eine genaue geistige oder visuelle Vorstellung der Objekte. Um eine Animation zu erstellen, sollten Sie ein Storyboard zeichnen. Das hilft nicht nur beim strukturierten Arbeiten, sondern auch bei der Zeitkalkulation und der Abstimmung mit dem Kunden. Fangen Sie mit der Modellierung an, stellen Sie eventuell fest, dass Sie das ein oder andere PlugIn benötigen. Da die Lieferzeit einiger PlugIns einige Zeit in Anspruch nehmen kann, ist es nervenzerreißend, wäh-

Arbeitsablauf beim Erstellen von 3D-Szenen

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rend des Projekts eine Pause einlegen zu müssen und auf die PlugIns zu warten.

Modellierung An nächster Stelle steht die Modellierung. Nachdem Sie sich entschieden haben, welche Teile Sie mit welchen Modellierungsarten konstruieren, können Sie loslegen. Achten Sie darauf, dass Sie mit Polygonen sparsam umgehen. Auch wenn Sie mit NURBS oder Patches arbeiten, denken Sie immer daran, dass der Renderer diese Flächen in Dreiecke konvertiert. Haben Sie ein Teil modelliert, steht es Ihnen frei, es direkt mit Materialien zu versehen und Testrenderings zu erstellen. Arbeiten Sie in einem Team, wird eventuell eine andere Person mit der Materialerstellung beauftragt sein.

Verknüpfung Haben Sie die Einzelteile modelliert, müssen Sie diese eventuell miteinander verknüpfen und Gelenkachsen definieren, bevor Sie diese animieren. Nehmen wir einmal an, wir wollen einen Roboterarm animieren, dann muss sich der Greifer auch dann bewegen, wenn Sie den Arm drehen oder abwinkeln.

Animation Haben Sie alle Einzelteile in der Szene platziert, können Sie mit der Animation beginnen. Hierbei werden entweder ein oder mehrere Objekte entlang einer Zeitleiste verändert. Bei Architekturvisualisierungen kann das auch nur eine Kamera sein, die durch ein Gebäude fliegt. Bei einer Designstudie kann sich das Objekt vor den Augen des Betrachters aufbauen und bei Spielen oder Filmen können Figuren zum Leben erwachen und Raumschiffe explodieren.

Beleuchtung, Materialverteilung Sie werden sich fragen, warum jetzt erst das Licht und die Materialien erstellt werden sollen? Natürlich können Sie auch vorher schon die Beleuchtung definieren, aber Sie werden sehen, dass Sie bis zum Rendern immer wieder etwas an der Beleuchtung verändern. Außerdem ist Ihre Modellierung, Verknüpfung und Animation nicht von der Beleuchtung oder Materialien abhängig. Diese Arbeitsschritte lassen sich alle auch ohne Licht und Materialien durchführen. Wollen Sie einzelne Teile vorab präsentieren, ist es unumgänglich, diese zu beleuchten und Materialien zuzuordnen. Sie werden sehen, dass, wenn Sie alle Objekte zusammengefügt haben und dann das Licht anschalten, das ein oder andere Material nicht Ihren Wünschen entsprechen wird. Es ist immer leichter, Materialien an ein Licht anzupassen, als eine komplexe Beleuchtungssituation an einzelne Materialien. Es gibt Profis, die allen

Achten Sie darauf, ob Sie wirklich so viele Polygone benötigen wie Sie verwenden. Sehen Sie einen Unterschied zwischen den beiden Kugeln? Der Unterschied sind 1280 zu 8000 Polygone.

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Das Benutzer-Interface

Objekten ein graues Standardmaterial zuordnen, die Lichter positionieren, die Szene rendern und anschließend nach und nach die Materialien erstellen und zuordnen. Somit kann das Objekt optimal auf die Lichtsituation angepasst werden. Natürlich ist es jedem Benutzer freigestellt, ob er sich für diesen Weg entscheidet. Die Erfahrung spielt dabei eine wichtige Rolle.

Rendern Bis auf Testrenderings ist das Final-Rendering der spannendste Augenblick jedes Projekts. Hier wird sich zeigen, ob Sie sparsam mit Polygonen und Effekten umgegangen sind. Selbst im Zeitalter der DoppelPentiums und Gigabyte-Speicher sollten Sie keine Wunder erwarten. Bei komplexen Rechenaufgaben kann das pro Bild schon mal eine Stunde oder länger dauern. Viele Profis rendern ein und dieselbe Szene in mehreren Schichten. Dies spart Arbeitsspeicher und somit Rechenzeit. Eine Szene in mehreren Layern zu berechnen, kann schon mal schneller sein als alles in einem Durchgang. Außerdem hat es noch einen unschätzbaren Vorteil: Änderungen an einzelnen Objekten setzen nicht unbedingt das Neuberechnen einer ganzen Szene voraus.

Compositing, Postproduction, Ausgabe Mit dem Rendern muss noch lange nicht Schluss sein. Ein Film muss noch geschnitten oder mit anderem Filmmaterial gemischt werden. Selbst bei Produktvisualisierungen kommt noch einige Zeit in der Bildverarbeitung hinzu. Es können Glanzpunkte gesetzt, Farbkonvertierungen durchgeführt und für den Druck aufbereitet werden. Filme müssen auf Video ausgegeben oder auf Filmmaterial belichtet werden. Selbst nach dem Rendering kann man noch genauso viel in die Nachbearbeitung stecken wie in das Erstellen der 3D-Szene.

Erste Schritte Wir werden ein Spielzeugauto modellieren, um Ihnen die Grundfunktionen der Modellierung zu vermitteln. Es wird überwiegend aus den verfügbaren Grundkörpern erstellt, die wir modifizieren. Darüber hinaus werden Sie lernen, Objekte voneinander abzuziehen und zweidimensionale Linien in 3D-Körper zu verwandeln. Dann werden Sie das Auto animieren, beleuchten, mit Materialien versehen und rendern.

So wird das fertig modellierte Auto aus unserer ersten Übung aussehen.

Modellierung eines Spielzeuglasters Die Abbildung zeigt, wie das Auto fertig aussieht. Normalerweise fertigt man zunächst eine Zeichnung an. Wir verwenden aber diese Abbildung als Vorlage. Als Erstes zerlegen wir in Gedanken das Modell in sei-

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Erste Schritte

Ausschnitt aus dem Einstellungen-Dialog zum Festlegen der Einheiten

Das Create Command Panel mit den Angaben zur Erstellung der Grundplatte

Zoom

ne Grundformen. Es besteht aus abgerundeten Quadern und Zylindern. Das Führerhaus ist zwar nicht unbedingt ein Quader, aber man kann einen Quader als Grundform verwenden. Fangen wir also an: 1) Das Modell soll in Millimeter-Einheiten erstellt werden. Um das dem Programm mitzuteilen, müssen wir den Dialog Preferences unter dem Menü Customize aufrufen. Aktivieren Sie dann das Register Generell. In der Gruppe für System Unit Scale geben Sie, soweit es anders angegeben ist, in das Feld den Wert 1 ein und wählen im Pulldown die Einheit Millimeter. Beenden Sie die Einstellung durch Klicken auf die OK-Schaltfläche. 2) Aktivieren Sie die Perspective-View, indem Sie einmal darin klicken. Sie erkennen an der farblichen Hervorhebung der Ansicht, welche im Moment aktiv ist. 3) Erstellen wir nun die Grundplatte mit Hilfe des Registers Create aus dem Command-Panel. Als Kategorie wählen Sie Geometrie. Im Pulldown unter der Kategorie finden Sie, in Gruppen unterteilt, alle Grundformen, die 3ds max erzeugen kann. Wir benötigen die Gruppe der Extended Primitives. Nach der Auswahl der Extended Primitives aktivieren wir die Schaltfläche ChamferBox (Abgekanteter Quader). 4) Da uns alle Abmessungen und Positionsangaben bekannt sind, können wir den Quader durch die Tastatureingabe erstellen. Öffnen Sie dazu das Rollout Keyboard Entry. 5) Geben Sie folgende Werte in die Zahlenauswahlfelder ein: X = 0; Y = 0; Z = 30; Length = 80; Width = 240; Height = 20; Fillet = 3; Length, Width, Height Segs = 1; Abrundungssegmente = 3; Kontrollbox Smooth = aktiv; Generate Mapping Coords. = aktiv 6) Nachdem Sie alle Eingaben vorgenommen haben, erstellen Sie das Objekt durch Drücken des Buttons Create. Achten Sie darauf, dass die perspektivische Ansicht aktiv ist. Sollten Sie den Quader nicht in allen Ansichtsfenstern komplett sehen, können Sie aus der Ansicht herauszoomen. 7) Klicken Sie die Zoom-Schaltfläche (Lupe) in der Ansichtssteuerung an. 8) Gehen Sie zum Beispiel in die Perspective-View und klicken Sie mit der linken Maustaste. Halten Sie die Taste gedrückt und bewegen dann die Maus nach unten – Sie zoomen heraus. Bewegen Sie die Maus nach oben, zoomen Sie hinein. Zoomen Sie jetzt so lange heraus, bis Sie den Quader vollständig sehen können. Nun wollen wir dem Quader noch einen Namen geben. 9) Klicken Sie auf das Register für Modify. 10) Unter der Registerfahne ist ein Feld, in dem das Programm einen Namen eingetragen hat. Ändern Sie diesen in Grundplatte. Ist das

Modellierung eines Spielzeuglasters

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Feld grau und beinhaltet keinen Text, haben Sie den Quader deaktiviert. Um ihn zu aktivieren, klicken Sie den Quader einfach an. Neben dem Namen ist ein Farbfeld. Dieses Feld stellt die Farbe – nicht das Material – des Objekts dar. Um diese zu ändern, klicken Sie einfach in das Feld und wählen eine andere Farbe aus. Die Szene besteht bisher nur aus der Grundplatte.

Wenden wir uns nun den Rädern zu, die wir aus ChamferCyl (Abgekantete Zylinder) erstellen. Dabei generieren wir nur ein Rad und kopieren dieses. 1) Klicken Sie in der Front-View. Klicken Sie irgendwo in der Ansicht, wird die Grundplatte deaktiviert – klicken Sie auf die Grundplatte, bleibt diese aktiv. Befindet sich der Mauszeiger auf der Grundplatte, verwandelt er sich vom Pfeil in ein Kreuz zum Zeichen, dass Sie dieses Objekt auswählen können. 2) Wählen Sie im Create-Register die Kategorie Geometrie. Die Gruppe Extended Primitives sollte dabei von der Erstellung des Quaders aktiv sein. Betätigen Sie dann die Schaltfläche ChamferCyl. Achten Sie darauf, dass Sie in der Front-View sind, da sonst die Ausrichtung des Zylinders falsch ist. 3) Klicken Sie nun in der aktiven Ansicht und halten die Maustaste gedrückt. Wenn Sie die Maus nun von dem Klickpunkt wegbewegen, wird der Radius des Zylinders größer, bis Sie die Maustaste loslas-

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Erste Schritte

sen. Den gegenwärtigen Wert des Radius können Sie im CreateCommand Panel ablesen. Der Wert unseres Radius sollte ca. 25 mm sein. Bewegen Sie die Maus weiter in die Richtung, in der sie den Radius erstellt haben, legen Sie die Höhe (Height) des Zylinders fest, bis Sie mit der Maus klicken. Ein weiteres Bewegen und Klicken mit der Maus legt das Maß der Abkantung fest. Das erstellte Rad kann an einer beliebigen Stelle in der Vorderansicht erstellt werden.

Die Werte für das Rad im ModifyCommand Panel

Der Move-Befehl aus der Main Toolbar und im Quad-Menü

Die Werte für Transformationen können direkt in der Statusleiste angegeben werden.

4) Um den Radius nun genau auf das richtige Maß zu ändern, müssen Sie im Modify-Register folgende Werte eingeben: Radius = 25, Height = 20, Fillet = 3 Height Segs = 1, Fillet Segs = 3, Sides = 24, Glatt = aktiv, Generate Mapping Coords = aktiv; Als Namen vergeben wir die Bezeichnung Rad_01. Der Zylinder ist an der Stelle erzeugt worden, an der Sie geklickt haben. Das ist aber höchstwahrscheinlich nicht die Stelle, an der sich das Rad befinden soll. 5) Achten Sie darauf, dass das Rad aktiviert ist. Klicken Sie dann einmal zur Aktivierung auf das Move-Transformationswerkzeug in der Main Toolbar, oder wählen aus dem Quad-Menü, das Sie durch Klicken mit der rechten Maustaste auf den Zylinder öffnen, aus der Rubrik Transformation den Punkt Move. Tragen Sie in die Zahlenauswahlfelder der Statusleiste folgende Werte ein: X = -90, Y = -40, Z = 25. Nach der Eingabe des letzten Werts müssen Sie noch mit Return bestätigen. Nun wollen wir die restlichen Räder erzeugen. Diese sollen Instanzen des ersten Rads sein. Instanzen sind Klone, deren Eigenschaften für alle Kopien gelten. Ändert man die Eigenschaft eines Objekts, ändern sich alle anderen entsprechend.

Modellierung eines Spielzeuglasters

1) Markieren Sie in der Top-View das Rad und wählen den Befehl Move über das Quad-Menü an. 2) Am lokalen Achsenkreuz werden zwei Pfeile angezeigt, einer für die X-Richtung und einer für die Y-Richtung. Um nun eine Kopie zu erstellen und diese gleichzeitig zu verschieben, drücken Sie die Umschalttaste und klicken auf den grünen Pfeil in die Y-Richtung. Halten Sie die Maustaste und die Umschalttaste gedrückt und bewegen Sie die Maus in die Y-Richtung. 3) Wenn das zweite Rad auf der anderen Seite der Grundplatte ist, können Sie die Maustaste und die Umschalttaste loslassen. Es öffnet sich der Dialog für die Clone Options. Wählen Sie die Option Instanz. Der Name wird automatisch vergeben, kann aber auch geändert werden. Nun müssen Sie nur noch mit OK bestätigen. 4) Um weitere Instanzen zu erstellen, drücken Sie die STRG-Taste und klicken auf das nicht aktivierte Rad. Beim Drücken der STRG-Taste erhält der Pfeil-Cursor ein kleines Pluszeichen. Das bedeutet, dass Sie zu einer Auswahl Objekte hinzufügen können. Wird der Cursor zu einem Kreuz, befinden Sie sich über einem Objekt. 5) Aktivieren Sie nun die Move-Funktion. Zwischen den beiden Objekten erscheinen wieder die Transformationsachsen. Diesmal verschieben wir mit gedrückter Umschalttaste die markierten Räder in der X-Achse an den Anfang der Grundplatte. 6) Um die Räder genau zu positionieren, verändern wir nun die Koordinaten der drei neuen Räder auf folgende Werte: Rad_02: X = -90, Y = -60, Z = 25; Rad_03: X = 80, Y = 60, Z = 25 Rad_04: X = 80, Y = -40, Z = 25 Um zu veranschaulichen, wie Instanzen zusammenhängen, werden wir die Abschrägung verändern. Dazu verringern wir einfach die Anzahl der Abrundungssegmente. 7) Markieren Sie ein Rad durch Anklicken und ändern Sie in der Modifikationspalette den Wert für Abrundungssegmente von 3 nach 1. Die Segmente aller anderen Räder ändern sich mit. Stellen Sie nachher wieder die Fillet Segs auf 3. Die vier Räder sind Instanzen. Ändert man die Eigenschaften eines Rads, passen sich die anderen entsprechend an.

Transformationsachsen

Die Clone Options

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Erste Schritte

Pan

Die Statusleiste

Y-Wert

Z-Wert X-Wert

Als Nächstes erstellen wir den Tank in der Left-View. Dazu gibt es einen gleichnamigen Grundkörper. Zunächst verschieben wir die Ansicht so, dass wir genügend Platz für den Tank haben. 1) Wählen Sie das Pan-Werkzeug. Der Pfeil-Cursor wird zur Hand. Sie können nun mit gedrückter Maustaste die Ansicht verschieben. Eventuell müssen Sie noch zoomen. Richten Sie sich die Ansicht so ein, dass Sie genug Platz haben, um den Tank zu erstellen. Wieviel Platz Sie brauchen, sehen Sie ja ungefähr auf der Zeichnung. 2) Erstellen Sie nun einen OilTank aus der Gruppe Extended Primitives. Klicken Sie ungefähr auf einer Höhe von Y = 90mm. Die gegenwärtige Position der Maus können Sie immer in der Statuszeile ablesen. Der Radius soll ca. 50mm betragen. Die Länge ist unwichtig, da wir den Tank sowieso noch per Eingabe anpassen. 3) Um den Tank zu vollenden, modifizieren wir ihn mit folgenden Parametern: Radius = 50; Height = 180; Cap Height = 17; Blend = 1,5; Sides = 32; Height Segs = 1; Glatt = aktiv, Generate Mapping Coords = aktiv, Name = Tank 4) Die Endposition des Tanks beträgt: X = 40, Y = 0, Z = 90. Der Tank auf der Grundfläche in der Left-View

Die Werte für die Halterung

Die Klonoptionen für die Halterung

Nachdem der Tank jetzt positioniert ist, wollen wir noch zwei Halteringe anbringen. Diese bestehen aus ChamferCyl. 1) Erstellen Sie in der Left-View einen ChamferCyl (Create > Geometrie > Extended Primitives) mit den Abmessungen: Radius = 54; Height = 10; Fillet = 1,5; Height Segs = 1; Fillet Segs = 2; Sides = 32; Smooth = aktiv; Generate Mapping Coords = aktiv; Name = Halterung_hinten 2) Positionieren Sie den abgerundeten Zylinder mit Hilfe des Eingabedialogs für Transformationen an den Koordinaten: X = -105; Y = 0; Z = 90 3) Erstellen Sie nun einen Klon als Instanz, am besten in der Top- oder Front-View, durch Verschieben mit gleichzeitig gedrückter Umschalttaste. Als Namen geben Sie Halterung_Vorne an.

Modellierung eines Spielzeuglasters

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4) Positionieren Sie den Klon auf den Koordinaten: X = 15; Y = 0; Z = 90 Die Halterungen um den Tank bestehen aus abgerundeten Zylindern.

Jetzt kommt das aufwendigste Element – das Führerhaus. Es besteht zunächst aus einem abgerundeten Quader, der dann auf Vertexebene verformt wird. Zur Erstellung der Fenster wird anschließend noch ein Objekt abgezogen. 1) Generieren Sie einen ChamferBox mit den Eigenschaften: Length = 100; Width = 80; Height = 80; Fillet = 4; Length Segs = 1; Width Segs = 1; Height Segs = 2; Fillet Segs = 3; Smooth = inaktiv; Generate Mapping Coords = aktiv; Name = Fahrerkabine 2) Verschieben Sie ihn an die Position: X = 85; Y = 0; Z = 50 Nun wenden wir einen Modifier an, der es uns erlaubt, auf die einzelnen Punkte des Quaders zuzugreifen. Dieser Modifier wird an den Quader geheftet. 3) Wählen Sie in der Befehlspalette das Modify-Register, falls es noch nicht aktiv ist, und markieren Sie den Quader. Unter dem Pulldown der Modifikatoren finden Sie unter der Gruppe Mesh Editing den Edit Mesh-Modifier. Klicken Sie diesen an, damit er auf die ChamferBox angewendet wird. Es erscheint nun die Palette des Edit Mesh-Modifiers unterhalb des Modifier Stacks. Wenn Sie den Modifier Stack betrachten, sehen Sie ein Fenster mit einer Liste aus zwei Einträgen, der Chamfer Box und dem Edit MeshModifyer. Der unterste Eintrag stellt immer das Ausgangsobjekt dar. Darüber werden die Modifier in der Reihenfolge ihrer Anwendung platziert. Die meisten Modifier besitzen Unterobjekte. Wollen Sie auf diese zugreifen, müssen Sie auf das Pluszeichen klicken. Durch Klicken auf das Symbol der Glühbirne können Sie Modifyer deaktivieren bzw. aktivieren. Um zu den Parametern eines gewünschten Modifyers zu gelan-

Die Auswahl der MAX-Modifikatoren

Jeder Modifier wird im Modifyer Stack aufgelistet.

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Erste Schritte

gen, brauchen Sie diesen nur anzuklicken. Durch Rechtsklicken können Sie zusätzliche Funktionen, wie das Kopieren eines Modifyers, aufrufen. Unter dem Stack befinden sich noch einige Icons, die beispielsweise dazu dienen, einen Modifyer zu löschen. Die Reihenfolge von Modifyern lässt sich einfach dadurch ändern, dass Sie einen Modifyer auswählen und diesen an die gewünschte Stelle im Stack schieben. Grundsätzlich können Sie zu jeder Zeit alle Modifier- und ObjektParameter ändern. Aber Achtung: Verwenden Sie Modifier, die auf die Topologie zugreifen können, erhalten Sie eine beachtenswerte Warnung, die auf unerwünschte Effekte aufmerksam macht. Diese Warnung erscheint, wenn Sie auf Objekte zugreifen, die im Modifikatorstapel unter einem Modifier liegen, der die Topologie des Objekts beeinflusst.

Der Edit Mesh-Modifier ist ein solcher Modifier. Achten Sie also darauf, dass die Abmessungen Ihres Quaders korrekt sind, da spätere Änderungen zu unerwünschten Ergebnissen führen. Wir wollen nun die Frontseite des Führerhauses nach hinten abschrägen. Dazu müssen wir die obere Kante nach hinten verschieben. 4) Machen Sie die Front-View zur aktiven Ansicht und wählen, falls nicht schon geschehen, das Führerhaus aus. 5) Aktivieren Sie im Edit Mesh-Modifier das Unterobjekt Vertex. Dies können Sie auf drei Arten tun. Entweder Sie öffnen, durch Klicken auf das Pluszeichen, die Liste der Unterobjekte im Modifier Stack oder Sie aktivieren das entsprechende Symbol in der Edit MeshPalette im Rollout Selection. Die dritte Weg führt über das QuadMenü. Das Auswählen von Unterobjekten des Edit Mesh-Modifiers können Sie entweder über den Modifyer Stack, das Rollout oder über das Quad-Menü erledigen.

Modellierung eines Spielzeuglasters

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Jedes geometrische Objekt besitzt Vertexe, die mit Edges verbunden sind. Diese Kanten binden Faces, die wiederum zu Polygonen und Elementen zusammengefasst werden. Mit dem Edit Mesh-Modifier können Sie auf jedes dieser Unterobjekte zugreifen. Die Scheitelpunkte des Quaders färben sich, sobald Sie im Edit Mesh (Netz bearb.)-Modifier das Unterobjekt Scheitelpunkt anwählen.

6) Wir wählen die Scheitelpunkte aus, die wir verschieben wollen. Dazu zoomen wir zunächst den Quader heran. 7) Aktivieren Sie nun das Move-Werkzeug und ziehen zur Auswahl ein Rechteck um die zu bewegenden Scheitelpunkte. Dazu klicken Sie links überhalb der Scheitelpunkte, halten die Maustaste gedrückt und fahren dann nach rechts unten. Ist das gestrichelte Rechteck über allen relevanten Scheitelpunkten, können Sie die Maus loslassen. Die selektierten Scheitelpunkte werden rot. In der Ansicht von oben sehen Sie, dass auch alle Scheitelpunkte, die verdeckt hinter den sichtbaren liegen, selektiert wurden. 8) Sie können die Scheitelpunkte um 15mm nach links verschieben. Als eine genauere Bewegen-Methode können Sie auch wieder den Eingabedialog in der Statuszeile verwenden. Achten Sie darauf, dass Sie vor der Eingabe der Werte in den Offset Mode schalten. Dies geschieht durch Anklicken des kleinen Symbols links vom Eingabefeld des X-Wertes. Diese Eingabefelder sind abhängig von der

Zur Markierung ziehen Sie mit dem Objekte-auswählen-Pfeil ein Rechteck über die gewünschten Scheitelpunkte.

Das Verschieben von Objekten oder Punkten erfolgt im Offset Mode relativ zur Ausgangsposition.

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Erste Schritte

aktiven Ansicht. Befinden Sie sich in der Ansicht Left (Links), bedeutet eine Verschiebung auf der X-Achse ein Bewegen zur Seite. Die Scheitelpunkte des Quaders wurden um 15mm nach links verschoben.

Mit dem Fenster-Zoom können Sie um die gewünschten Bereiche ein Rechteck ziehen. Beim Loslassen der Maustaste werden diese Objekte herangezoomt.

Zoomen wir nun so weit hinein, dass wir nur die selektierten Scheitelpunkte sehen, fällt uns auf, dass die Rundung nicht gerade in die Frontseite mündet. Um dies zu korrigieren, müssen wir die einzelnen Punkte anpassen. 9) Wählen Sie dazu die einzelnen Vertexe (Scheitelpunkte) mit Hilfe des Auswahlrechtecks aus, denn nur so werden auch die dahinterliegenden Punkte mitselektiert. Anschließend verschieben Sie diese so weit auf der X-Achse, bis ein gerader Übergang entsteht.

Die Scheitelpunkte vor und nach der Korrektur

Arc Rotate (Bogendrehung)

Jetzt sieht unsere Szene schon wie ein Spielzeugauto aus. Wenn Sie sich das Auto von allen Seiten betrachten wollen, können Sie das mit Hilfe des Werkzeugs Arc Rotate erledigen. ■ Klicken Sie das Werkzeug in der View Navigation an, erscheint in der aktiven Ansicht ein grüner Kreis. Bewegen Sie die Maus innerhalb des Kreises mit gedrückter Taste, können Sie sich um das Auto drehen. Wenn Sie aus der Front-, Top- oder einer Side-View rotieren, erhalten Sie eine orthogonale Perspektive in der es, im Gegensatz zur Perspective View, keine optische Verzerrung und Tiefenwirkung gibt.

Modellierung eines Spielzeuglasters

■ Wollen Sie das Objekt schattiert dargestellt sehen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Namen der Ansicht und wählen den Menüpunkt Shaded. Das Auto in der schattierten Ansicht und mit aktiviertem Bogendrehung-Werkzeug

Zum Abschluss der Modellierung müssen wir nun noch die Fenster für die Kabine herausschneiden. Dies bewerkstelligen wir, indem wir einen t-förmigen Körper, den wir aus einer Box erzeugen, vom Führerhaus abziehen. 1) Wechseln Sie in die Draufsicht (Top-View) und klicken Sie das Werkzeug Min/Max-Toggle in der View Navigation an. Dabei wird Ihre Draufsicht auf die Größe aller vier Ansichtsfenster vergrößert. Wollen Sie wiederum alle vier Fenster sehen, klicken Sie nochmal Min/Max-Toggle an. 2) Zoomen Sie mit dem Region Zoom (Fenster-Zoom) die Fahrerkabine heran. Die Box wollen wir unter Zuhilfenahme des magnetischen Hilfsgitters erstellen. 3) Klicken Sie zum Aktivieren des magnetischen Hilfsgitters auf den 3D Snap Toggle. Standardmäßig sind jetzt alle Gitterpunkte (Gridpoints) magnetisch. Sie können die Einstellung einsehen, indem Sie auf den Snap Toggle rechtsklicken. 4) Erstellen Sie nun eine einfache Box aus den Standard Primitives. Diese sollte in der Top-View 40mm breit und auf jeden Fall höher sein als das Führerhaus, damit später beim Abziehen des Objekts ein Loch entsteht. Die Tiefe spielt noch keine Rolle, da wir sie später anpassen werden. 5) Ist der Snap (Objektfang) aktiviert, erscheint immer, wenn Sie sich in der Nähe eines Gitterpunktes befinden, ein hellblaues Kreuz. Dies zeigt Ihnen an, dass falls Sie jetzt klicken, der Punkt an einem Gitterpunkt ausgerichtet wird. In unserem Fall beträgt der Abstand

Min/Max Toggle

Region Zoom (Fenster Zoom)

3D Snap Toggle

Durch Rechtsklicken auf den Objektfang öffnet sich der Einstellungsdialog.

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Erste Schritte

Die Box wird später von der Kanzel abgezogen.

Durch Rechtsklicken auf den Ansichtsnamen können Sie unter dem Punkt Ansicht eine andere auswählen.

Die Box wurde an ihre endgültige Stelle verschoben.

der Gitterpunkte 10 Einheiten. Da wir als Einheit Millimeter gewählt haben, entspricht der Gitterabstand also 10mm. 6) Sind Sie mit der Box fertig, müssen wir sie an die richtige Stelle verschieben. Dazu wechseln wir in die Front-View. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf den Namen der Ansicht und wählen den Menüpunkt View > Front. 7) Geben Sie der Box im Modify-Register eine Höhe (Height) von 30mm. 8) Verschieben Sie nun die Box auf die Koordinaten X=80, Y=0, Z=130. Geben Sie die Werte in der Statusleiste an, müssen Sie noch den Offset Mode verlassen und in den Absolute Mode, zurückkehren, indem Sie das Symbol links vom X-Eingabefeld anklicken. Sie können auch die Box im Viewport verschieben. Wenn Sie das magnetische Gitter verwenden, achten Sie darauf, dass Sie die Box an einer Ecke aktivieren, dann bleiben Sie in jedem Fall im Raster. Als Nächstes wollen wir aus der Box einen Teil extrudieren, um mit ihr auch das Frontfenster der Kanzel herauszuschneiden. 9) Dazu benötigen wir zunächst mehr Längensegmente. Modifizieren Sie also die Box so, dass Sie drei Längensegmente (Length Segs) erhält. Wechseln Sie dann wieder in die Top-View.

Modellierung eines Spielzeuglasters

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10) Wenden Sie nun einen Edit Mesh-Modifyer auf die Box an und verschieben Sie die mittleren Vertexe so weit, dass deren Abstand zueinander der Breite der Grundplatte entspricht. Deaktivieren Sie zuvor aber den Snap. Wenn Sie die Punkte nur in der Y-Achse verschieben wollen, nehmen Sie dazu den Pfeil des Achsenkreuzes. Die mittleren Vertexe der Box wurden mit Hilfe des Edit Mesh-Modifyers verschoben.

Nun müssen wir die Fläche, die später das Loch für die Frontscheibe ausstanzt, extrudieren. 11) Wählen Sie in der Perspective View eine Darstellung, die es Ihnen ermöglicht, das Führerhaus von schräg oben zu betrachten. Wählen Sie nun im Edit Mesh-Modifier das Subobject (Unterobjekt) Polygon. 12) Klicken Sie nun die mittlere Fläche der Box an, die nach vorne zeigt. Nachdem Sie den Subobject-Modus Polygon aktiviert haben, können Sie eine beliebige Fläche, in unserem Fall die, die zur Vorderseite der Fahrerkabine zeigt, auswählen.

13) Drücken Sie im Rollout Edit Geometry auf den Button Extrude und ziehen Sie die aktive Fläche nach vorne, bis Sie aus der Kanzel her-

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Erste Schritte

ausragt – das sind in etwa 30mm. Während des Extrudierens wird der Wert neben dem Button angezeigt. Durch die Extrude-Funktion wird die ausgewählte Fläche aus dem Körper herausgezogen. Dabei entstehen zwischen der extrudierten Fläche und den umliegenden Polygonen neue Flächen.

Beim Boolean-Objekt können zwei Objekte addiert, subtrahiert oder deren Schnittmenge gebildet werden. Dabei behält man über die Unterobjekte vollen Zugriff auf beide Operanden.

Jetzt können wir die Box von der Fahrerkabine anziehen. Dazu wird ein Boolean-Objekt erstellt. 14) Verlassen Sie das Polygon Subobject, indem Sie auf das aktivierte Symbol klicken. Sie können auch über den Modifier Stack oder das Quad-Menü auf das Basisobjekt zurückkehren. 15) Selektieren Sie die Fahrerkabine und wählen den Objekttyp Boolean im Register Create aus. Mit dieser Funktion können Sie zwei Objekte addieren, subtrahieren oder eine Schnittmenge bilden. 16) Klicken Sie auf die Schaltfläche Pick Operand B und dann auf die Box. Ist als Operation die Funktion Subtraction (A-B) angegeben, wird der Körper vom Fahrerhaus abgezogen.

Hierarchische Verknüpfung

17) Speichern Sie die Datei unter dem Namen Spielzeuglaster.max ab. Zum Vergleich finden Sie die Datei Spielzeuglaster_01.max auf der beiliegenden CD. Das fertig modellierte Spielzeugauto

Hierarchische Verknüpfung Um das Auto mit möglichst wenig Aufwand zu animieren, wollen wir die einzelnen Teile miteinander verknüpfen. Eine Verknüpfung besteht immer aus einem übergeordneten (Parent) und einem untergeordneten (Child) Objekt. Wird das Parent transformiert – bewegt, rotiert oder skaliert – folgt das Child dem Parent. Auf unser Beispiel übertragen bedeutet dies: Wenn wir alle Objekte an die Grundplatte knüpfen, brauchen wir nur diese zu transformieren und alle Objekte verändern sich mit. Verwenden Sie die von Ihnen erstellte Datei oder aber die Datei Spielzeuglaster_02.max von der CD. Das Verknüpfen mit der Grundplatte funktioniert wie folgt: 1) Klicken Sie die Schaltfläche Select by Name. 2) Es erscheint ein Dialogfenster zum Auswählen von Objekten nach dem Namen. Wählen Sie aufeinanderfolgende Objekte aus, indem Sie auf das erste Objekt klicken, die Umschalttaste gedrückt halten und auf

Select by Name (Nach Namen auswählen)

Der Dialog zum Auswählen von Objekten nach Namen

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Erste Schritte

Select and link (Auswählen und Verknüpfen)

das letzte Objekt klicken. Wählen Sie mehrere, beliebige Objekte aus, indem Sie die STRG-Taste gedrückt halten und auf die Objekte klicken. Wählen Sie alle Objekte bis auf die Grundplatte aus. 3) Klicken Sie auf die Schaltfläche Select and Link und gehen Sie mit der Maus über eines der ausgewählten Objekte. Der Cursor verwandelt sich in zwei kleine verknüpfte Quader. Klicken Sie jetzt und bewegen Sie die Maus mit gedrückter, linker Taste über die Grundplatte. Lassen Sie jetzt die Maustaste los. Die Objekte sind nun miteinander verknüpft.

Während des Verknüpfens symbolisieren Linien die zukünftige Hierarchie.

Schematic View (Schematische Ansicht öffnen)

In dieser Abbildung sind die Objekte nicht verknüpft.

Die Hierarchie lässt sich auch sehr gut in der Schematischen Ansicht aufzeigen. Zum Öffnen drücken Sie die Schaltfläche Open Schematic View. Dort werden alle Objekte mit ihren Verknüpfungen angezeigt. Auf Wunsch können auch alle Modifikatoren angezeigt werden.

Nach der Verknüpfung ist die Grundplatte das übergeordnete Objekt (Parent) und alle anderen sind untergeordnete Objekte (Child).

Animation des Spielzeuglasters

Animation des Spielzeuglasters Die Animation bringt Leben ins Spiel. Es ist immer faszinierend, wenn Modelle zum Leben erwachen und sich bewegen. Allerdings wird dies für den Schaffenden oft der Traum der schlaflosen Nächte. Animation heißt Bewegung und somit jede Veränderung über die Zeit einer Animation. Es gibt zwei Arten, wie im computergenerierten Film Bewegung generiert bzw. berechnet werden kann. ■ Bild für Bild: Hier wird ein Objekt dadurch animiert, dass es Bild für Bild ein Stückchen weiter bewegt wird. Das Problem dabei ist, von vornherein zu wissen, wie weit man es bei jedem Bild verschieben muss, damit es später in einem festgelegten Zeitraum eine bestimmte Entfernung zurücklegt. Diese Technik wurde früher, teilweise sogar noch heute, bei der Bewegung von Robotern, Puppen oder beim Zeichentrickfilm angewendet. Die Animation eines Autos ist noch verhältnismäßig einfach, aber was ist mit der Bewegung eines Hundes, der versucht, sich selber in den Schwanz zu beißen? Stellen Sie sich vor, der Kunde beschließt am Schluss, dass das Auto doch zu langsam oder der Hund zu schnell ist. Dann müssen Sie alle Bewegungsabläufe neu kalkulieren und jedes Bild von vorne generieren. ■ Keyframe-Animation: Hier werden der Anfangs- und Endpunkt zu einem bestimmten Zeitpunkt festgelegt. Der Computer generiert die Bilder dazwischen selbstständig. Ist die Bewegung nicht linear, können noch Punkte zwischen Anfang und Ende eingefügt werden. Jeden dieser Punkte nennt man Keypoint oder Schlüsselpunkt. Ist eine Animation zu schnell oder zu langsam, verändert man nur den Endpunkt auf der Zeitachse und die Animation wird entsprechend angepasst. Dieses Verfahren spart nicht nur Zeit, sondern erweist sich auch als sehr komfortabel. 3ds max besitzt bei der Erstellung von Animationen eine hohe Flexibilität. Durch die konsequente Ausrichtung auf Objekte und deren Parameter sind nahezu alle Einstellungen animierbar. Wir wollen nun unser kleines Spielzeugauto animieren. Nichts Großartiges, aber genug, um das Prinzip der Keyframe-Animation zu verstehen. Das Auto soll an uns vorbeifahren. Unser Auge bzw. die Kamera soll dabei die Fahrt verfolgen. Dazu können Sie mit Ihrer Datei weiter arbeiten oder die Datei Spielzeuglaster_03.max verwenden. 1) Fügen Sie zunächst die Datei strasse.max in Ihre Szene ein. Verwenden Sie dazu den Menübefehl File > Merge. 2) Vergrößern Sie mit Min/Max-Toggle die Draufsicht (Oben) auf volle Größe. Mit dem Zoom Extents-Werkzeug können Sie die Ansicht so anpassen, dass alle Objekte sichtbar sind.

Min/Max-Toggle Zoom Extents (Zoom-Grenzen)

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Erste Schritte

Die Palette zum Erstellen von Kameras

Der Ausschnitt aus der Draufsicht zeigt Auto und Kamera.

Pan

Es wurde eine rechteckige Ebene hinzugefügt, die unsere Straße darstellen soll. Das Mapping ist schon fertig. Was uns noch fehlt, ist eine Kamera. 3) Wir wollen eine Target-Kamera verwenden. Sie beinhaltet ein Zielobjekt, auf das die Kamera immer zeigt. Bewegt man das Ziel, folgt ihm die Kamera immer. Wählen wir dazu im Register Create die Kategorie Camera und drücken die Schaltfläche Target. 4) Sie erzeugen eine Kamera, die ungefähr bei den Koordinaten X = 0; Y = -500 liegt. Das Ziel soll sich in der Mitte des Spielzeugautos befinden. Eine Target-Kamera erstellen Sie, indem Sie an einer beliebigen Stelle klicken, die Maustaste gedrückt lassen und zu einem Zielpunkt ziehen. Dort angekommen können Sie die Taste loslassen. 5) Die Kamera wurde direkt auf dem Boden generiert. Sie muss nun angehoben werden, damit das Auto vollständig zu sehen ist. Dazu wechseln wir ein Ansichtsfenster gegen die Kamera-Ansicht aus. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf die Bezeichnung einer Ansicht und wählen aus dem Menü den Punkt Ansichten > Kamera 01 aus. Wenn Sie die Kamera umbenannt haben, verwenden Sie diese anstatt Kamera 01. Um die Kamera anzuheben, aktivieren wir das Pan-Tool aus der Ansichtssteuerung, das sich nun an die Funktionalität der Kamera angepasst hat. Verschieben Sie die Ansicht so, dass das Auto in der Mitte der Kamera-Ansicht ist.

Die Kamera wurde in der Draufsicht auf Höhe = 0 erstellt und muss nun angehoben werden.

Die Kamera wurde soweit angehoben, dass das Auto in der Mitte der Ansicht ist.

Animation des Spielzeuglasters

In den anderen Ansichtsfenstern können Sie sehen, wie sich die Kamera verschoben hat. 6) Bevor wir auch die Kamera mit der Grundplatte verknüpfen, bewegen wir das Ziel auf das Fahrerhaus. Dies hat den Zweck, dass wir bei der Animation später nicht auf den Tank blicken, sondern eher auf den vorderen Teil des Autos. Dies erledigen Sie am besten in der Top-View. 7) Als Nächstes verknüpfen wir nun das Camera Target (Kameraziel) mit der Grundplatte. Wechseln Sie dazu in die Draufsicht und wählen Sie das Symbol Select and Link. 8) Klicken Sie nun auf das Camera Target und ziehen die Maus mit gedrückter Taste auf die Grundplatte. Lassen Sie die Maustaste los. Die Grundplatte blinkt kurz weiß auf. Das ist das Zeichen, dass Sie das Kameraziel mit der Grundplatte verknüpft haben. Wir können jetzt mit der Animation beginnen. Das Auto soll vom linken Rand der Straße zum rechten fahren. 9) Dazu müssen wir das Auto nach links verschieben. Da alle Objekte des Autos mit der Grundplatte verknüpft sind, brauchen wir nur diese zu verschieben und alle Objekte folgen ihr.

Das Kameraziel wurde etwas nach vorne verschoben.

Select and Link (Auswählen und Verknüpfen)

Das Auto wurde an den linken Rand der Straße verschoben. Wenn Sie die geshadete Ansicht aktivieren, sehen Sie auch das Mapping der Straße.

Wir müssen jetzt dem Programm mitteilen, dass wir ein Keyframe (Schlüsselbild) setzen wollen. 10) Dazu aktivieren wir den Animationsmodus. Die aktive Ansicht wird nun rot umrandet, genauso wie der Hintergrund des Zeitbalkens. Das bedeutet, alle Änderungen, die wir machen, während wir uns nicht auf Bild 0 befinden, werden als Bewegung interpretiert. 11) Bewegen Sie den Balken in der Zeitleiste auf das letzte Frame, das sollte die Frame-Nummer 100 sein.

Der Balken in der Zeitleiste auf Frame 100

12) Verschieben Sie die Grundplatte an den rechten Rand der Straße.

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Toggle Animation Mode (Animationsmodus)

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Erste Schritte

13) Wechseln Sie in die Kamera-Ansicht und drücken Sie den Abspielknopf. Die Kamera folgt dem Auto während der Fahrt.

Frame 0 Toggle Animation Mode (Animationsmodus)

Time Configuration (Zeitkonfiguration)

Frame 25

Frame 50

Frame 75

Frame 100

14) Nach dem Erstellen der Animation sollten Sie nicht vergessen, den Animationsmodus durch Drücken der Taste Toggle Animation Mode zu deaktivieren. Um die Animation allerdings etwas interessanter zu gestalten, wollen wir erreichen, dass der Wagen vor uns anhält und dann wieder anfährt. Um eine realistische Geschwindigkeit zu erreichen, verlängern wir die Animation auf 200%. Außerdem wollen wir sie an die Bildrate der deutschen Fernsehnorm PAL anpassen. 15) Um die Animation auf die richtige Länge und Fernsehnorm zu konvertieren, öffnen wir die Time Configuration. 16) Im Dialogfenster unter der Gruppe Frame-Rate aktivieren wir die Optionsbox PAL. Da PAL eine andere Framerate besitzt als das voreingestellte NTSC, wird die Anzahl der Frames reduziert, damit die Länge der Animation gleich bleibt. 17) In der Gruppe Animation geben wir nun eine End Time von 200 ein. Nun beträgt die Animationslänge 200 Bilder. Beenden Sie den Dialog mit OK. Im Dialog für die Zeitkonfiguration legen Sie alle Parameter fest, die das Zeitverhalten einer Animation definieren. Dazu zählen: die Anzahl der Bilder pro Sekunde, die gesamte Länge und Abspieleinstellungen für die Ansichtsfenster.

Wenn Sie die Animation abspielen, dauert die Animation nur 83 Bilder – die verbleibende Zeit bleibt das Auto am rechten Rand. Das kommt daher, dass wir an das Ende weitere Frames angefügt und nicht die Animationslänge skaliert haben. Dies müssen wir nun nachholen. 18) Selektieren Sie die Grundplatte. In der Zeitleiste unter dem Time Slider sehen Sie in der Mitte einen Punkt. Dieser Punkt symboliTime Slider mit Keypunkt (rot)

Animation des Spielzeuglasters

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siert anhand des Schlüsselpunkts den Zeitpunkt, an dem das Auto das Ende erreicht hat. 19) Klicken Sie auf den Punkt und ziehen Sie ihn nach rechts auf Bild 200. In der Statuszeile unter dem Zeitbalken sehen Sie die Statusmeldung, auf welches Frame Sie den Punkt gerade verschoben haben.

In der Statuszeile wird angezeigt, auf welches Frame der Keypoint gerade verschoben wurde.

Spielen Sie die Animation jetzt ab, braucht das Auto 200 Frames von einem Ende zum anderen. Nun wollen wir den Wagen vor unserem Auge – bei Frame 75 – zum Stehen bringen und – bei Frame 125 – wieder anfahren lassen. Das bedeutet, dass er bei Frame 75 die Position haben muss, die er sonst in der Mitte der Animation, bei Frame 100, besitzt. Dieser Zustand soll andauern, bis das Frame 125 erreicht wurde. 20) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Time Slider. Es öffnet sich ein Dialogfenster, in dem Sie eine Position zu einem bestimmten Zeitraum auf ein anderes Frame kopieren können. Wir verschieben nun die Position zur Source Time 100 in die Position zur Destination Time 75. Die Rotation und Scale schalten wir aus, da wir sie für unsere Animation nicht benötigen. 21) Wir wiederholen den Vorgang, allerdings wollen wir diesmal die Position von Frame 75 auf das Frame 125 kopieren. Da nun Frame 75 und 125 die gleiche Position besitzen, sollte der Wagen eigentlich stehenbleiben. Spielen wir die Animation ab, sehen wir aber, dass der Wagen abbremst und dann ein kurzes Stück rückwärts fährt, um anschließend wieder loszufahren. Die Track View zeigt uns die Strecke grafisch auf.

Die Transformation zur Quellzeit wird auf die Zielzeit verschoben.

Track View (Spuransicht)

Mit diesem Button aktivieren Sie die Darstellung der Funktionskurven.

In der horizontalen Leiste wird die Zeit angegeben, in der vertikalen die Position.

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Erste Schritte

Der zweite Button von oben bewirkt eine geradlinige Heraus-Bewegung.

Die Bewegung zwischen Keyframes wird weich übergeblendet. Das Ergebnis ist eine Funktionskurve wie die in der Spuransicht abgebildete. Das Auto verlangsamt seine Geschwindigkeit, fährt ein kurzes Stück rückwärts, um dann vorwärts zu beschleunigen. Um das Auto bei Bild 75 wirklich zum Stehen zu bringen, müssen wir eine andere Interpolationsmethode (Überblendung) verwenden. 22) Klicken Sie in der Track View mit der rechten Maustaste auf die Key-Markierung bei Frame 75, um die Parameter für diesen Keyframe aufzurufen. 23) Unter den Begriffen In und Out befinden sich die Buttons für die Interpolationsmethode. Wir wollen ein weiches Abbremsen in den In-Keyframe, ohne eine Out-Bewegung zu erreichen. Eine weiche In-Bewegung haben wir bereits, also müssen wir nur die Out-Bewegung geradlinig machen. Dies symbolisiert die zweite Schaltfläche unter dem Begriff Out – wählen Sie sie aus dem Flyout aus. 24) Neben der Schaltfläche befindet sich ein Pfeil. Klicken Sie ihn an, und die geradlinige Out-Bewegung wird auch auf das nächste Keyframe übertragen und erreicht dort eine konstante In-Bewegung. Da die Koordinaten beider Schlüsselbilder gleich sind, bleibt das Fahrzeug in der Zeit zwischen den Keys stehen.

Betrachten wir die Funktionskurve, stellen wir fest, dass wir einen weichen Übergang in den Key bei Frame 75 haben, eine Gerade zwischen den Frames 75 und 125 – also keine Positionsänderung – und eine sanfte Beschleunigung aus dem Frame 125 heraus.

25) Speichern Sie die Datei ab.

Hinzufügen von Lichtern Die Right-View können Sie über das Ansichtsmenü aufrufen.

Versuchen wir uns gleich an einer Nachtsituation. Das bedeutet, wir müssen noch Scheinwerfer an das Auto montieren. Zusätzlich laden wir noch Laternen dazu, die ebenfalls Licht abstrahlen. Sie können mit Ihrer Datei weiterarbeiten oder die Datei Spielzeuglaster_04.max öffnen. 1) Um die Scheinwerfer zu montieren, wechseln wir in die Right-View, und zoomen die Fahrerkabine heran.

Hinzufügen von Lichtern

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2) Wechseln Sie in das Create-Register und rufen Sie die Kategorie Extended Primitives auf. Drücken Sie die Schaltfläche für ChamferCyl und aktivieren Sie dann die Kontrollbox Auto Grid, die sich über den Schaltflächen der Objekte befindet. 3) Bewegen Sie die Maus nun über ein Objekt, wird dieses als Hilfsraster verwendet. Das bedeutet, Sie können den Zylinder für die Lichter direkt auf der Fläche des Führerhauses erstellen.

Das farbige Achsenkreuz markiert die Position und Fläche, auf der ein Objekt bei aktiviertem Auto Grid erstellt wird.

Achtung: Haben Sie die ChamferBox der Fahrerkabine mit der Einstellung Smooth = aktiv erstellt, wird der Zylinder nicht genau senkrecht auf dem Führerhaus erstellt. Sie können aber nachträglich die Einstellung im Modifyer Stack deaktivieren. Ignorieren Sie dabei eventuell auftretende Warnmeldungen, wenn Sie auf die ChamferBox zugreifen. 4) Erstellen Sie nun einen ChamferCyl mit einem Radius um die 10mm, einer Höhe von 5mm und einer Abrundung von 1mm, in der linken unteren Ecke des Fahrerhauses. Als zusätzliche Eigenschaft geben Sie an: Fillet Segs = 2; Sides = 18; Smooth = aktiv; Generate Mapping Coords = aktiv; Name = Scheinwerfer links. 5) Erzeugen Sie vom Licht einen Klon auf der rechten Seite des Fahrerhauses, indem Sie das Licht mit gedrückter Umschalttaste in der Front-View verschieben. Verwenden Sie als Klonobjekt eine Instanz und benennen es mit Scheinwerfer rechts. 6) Um die Lichter der Grundplatte folgen zu lassen, müssen Sie diese noch mit dem Fahrerhaus verknüpfen, da sie ihm folgen sollen. Würden wir sie an der Grundplatte linken (verknüpfen) und die Kabine einzeln bewegen, zum Beispiel nach vorne kippen, bleiben die Scheinwerfer an ihrer relativen Position zur Grundplatte und verändern sich daher nicht. Sie sollten sich aber mit dem Führerhaus mitbewegen – aus diesem Grund verknüpfen wir sie mit der

Sie können im Boolean-Objekt auch auf die Einstellungen der Ausgangsobjekte zugreifen.

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Erste Schritte

Kabine. Da diese wiederum ein Child der Grundplatte ist, werden die Bewegungen der Grundplatte bis auf die Scheinwerfer vererbt. Wir verknüpfen die Scheinwerfer mit der Kanzel. Die Bewegungen werden von der Grundplatte über das Führerhaus bis auf die Scheinwerfer vererbt.

Freie Spotlichter eignen sich besonders gut zur Darstellung von Lichtern, die kein festes Ziel beleuchten müssen.

Rotate

7) Nun wollen wir in der Mitte der Scheinwerfer je ein Licht positionieren. In dem Create-Register wählen wir die Kategorie Lights und drücken die Schaltfläche Free Spot. Die Kontrollbox Auto Grid sollte noch aktiv sein. 8) Erstellen Sie nun das Free Spot-Licht im Zentrum des linken Scheinwerfers. Da Free Spots bei der Erstellung immer vom Betrachter wegleuchten, müssen wir es noch umdrehen. 9) Wechseln Sie in die Front-View, selektieren Sie das benötigte Licht und aktivieren Sie die Rotate-Schaltfläche. 10) Gehen Sie mit dem Cursor auf den blau gekennzeichneten Pfeil der Z-Achse und fahren Sie mit gedrückter Maustaste nach unten. Der Pfeil ist dabei nur als blauer Punkt zu sehen, da er von uns wegzeigt. Rotieren Sie ihn um ca. -155˚. Den momentanen Wert können Sie in der Statuszeile ablesen.

Wir drehen den Scheinwerfer um 155˚, damit er die Straße beleuchtet.

In der Statuszeile können Sie den momentanen Rotationswinkel ablesen.

Hinzufügen von Lichtern

11) Erstellen Sie einen Klon als Instance des Lichts auf dem rechten Scheinwerfer. 12) Verknüpfen Sie die Lichter mit den entsprechenden Scheinwerfern: Linkes Licht > linker Scheinwerfer, rechtes Licht > rechter Scheinwerfer. Spielen Sie die Animation ab, bewegen sich die Lichter der Scheinwerfer mit. Rendern wir einmal ein Bild aus der Animation. ■ Wechseln Sie in die Camera-View, bewegen Sie den Time Slider auf Bild 35 und klicken Sie auf die Schaltfläche für Quick Renderer. Es erscheint ein Fenster, in dem der Render-Verlauf sichtbar wird.

Das Starten des Render-Prozesses ruft zwei Fenster auf. In einem werden die aktuellen Einstellungen und ein Fortschrittsbalken angezeigt und im anderen – dem Framebuffer – das berechnete Bild.

Leider kann man mit dem Ergebnis noch nicht zufrieden sein. Die Scheinwerfer beleuchten zwar die Straße, aber nur sehr spärlich und in einem viel zu engen Bereich. Das Auto ist überhaupt noch nicht zu sehen. Dass die Laternen noch fehlen, spielt hierbei gar keine Rolle, da das Bild auch für eine Lichtsituation ohne Laternen nicht korrekt beleuchtet ist. Stellen wir also zunächst die Scheinwerfer richtig ein, bevor wir mit den Laternen weitermachen. 13) Wechseln Sie in die Camera-View und vergrößern Sie das Fenster auf volle Größe. 14) Selektieren Sie eines der beiden Lichter und aktivieren Sie das Modify-Register. 15) Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Cast Shadows, damit die Scheinwerfer Schatten, zum Beispiel der Laternenpfosten, werfen können. 16) Öffnen Sie das Rollout Spotlight Parameters. Hier geben Sie im Zahlenauswahlfeld für Falloff den Wert 85 ein. Der Radius des äußeren Drahtgitterkegels vom Licht wird größer. Dies bedeutet, der Rand des Lichts verläuft weicher.

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Time Slider Quick Renderer

Die Lichtparameter für die Scheinwerfer. Da beide Lichter Instances voneinander sind, müssen Sie nur einen Scheinwerfer einstellen, der andere gleicht sich automatisch an.

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Erste Schritte

17) Im Rollout für die Attenuation Parameters geben Sie in der Gruppe Decay den Typ Invers an. Als Start des Verfalls wählen wir den Wert 700. Das Licht nimmt jetzt nach einer Entfernung von 700 mit zunehmendem Abstand ab. Die Scheinwerfer hellen die Straße richtig auf, allerdings ist das Auto immer noch nicht zu sehen.

18) Wechseln Sie in die Top-View (Draufsicht) und erzeugen Sie diesmal ein Omni-Light (Punktlicht) ungefähr 100mm vor dem Auto. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie im Frame 0 sind. Da das Licht mit der Fahrerkabine verknüpft wird, bewegt es sich immer mit dem gleichen Abstand zu dieser. Nennen Sie das Licht Aufheller Straße. 19) Linken Sie das Omni-Light mit dem Fahrerhaus. Das Punktlicht vor dem Auto dient als Aufheller für die Frontpartie.

20) Falls es nicht ausgewählt ist, selektieren Sie das Punktlicht und rufen Sie das Modify-Register auf, um die Parameter für das Punktlicht festzulegen.

Hinzufügen von Lichtern

21) Im Rollout General Parameters aktivieren Sie Cast Shadows und legen einen Multiplier von 0,5 fest, er dimmt das Licht auf die Hälfte. Deaktivieren Sie die Kontrollbox für die Specular, damit das Punktlicht, das als Lichtreflex der Straße verwendet wird, kein Glanzlicht auf dem Auto erzeugt. 22) Im Rollout Attenuation Parameters stellen wir unter der Gruppe Decay einen Start von 125 und das Abnahmeverfahren Invers ein. 23) Um weiche Schatten zu erzeugen, erhöhen wir im Rollout Shadow Maps Params den Sample-Range auf 20. Die Front des Autos wird durch das Licht, das sich auf der Straße befindet, aufgehellt.

Das sieht jetzt schon ganz nett aus, allerdings noch etwas dunkel. Ein paar Straßenlaternen würden die Szene noch interessanter machen. In der Datei laternen.max sind fünf Laternen vorbereitet. Diese Laternen bestehen aus dem Laternen-Modell, einem Spotlicht, das die Lichtquelle darstellt, und einem Aufheller, der die Lichtreflexion des Bodens simuliert. Mergen Sie die Datei laternen.max mit der aktuellen Szene. Die Laternen und Lichter sind in einer Gruppe zusammengefasst. Um sich die einzelnen Einstellungen der Lichter anzuschauen, müssen Sie die Gruppe vorübergehend öffnen. Beim Öffnen von Gruppen bleibt die Gruppeninformation erhalten, aber jedes Objekt kann einzeln bearbeitet werden. Nach der Änderung kann die Gruppe wieder geschlossen werden. ■ Um die Gruppe zu öffnen, selektieren Sie diese und wählen Sie aus dem Menü Group den Punkt Open aus. Beim Schließen müssen Sie nur ein Objekt aus der Gruppe selektieren und anschließend den Menüpunkt Group > Close aufrufen.

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Erste Schritte

Das Auto kommt in den Lichtkegel der Straßenlaterne.

Bevor wir die Animation rendern, sollten Sie nicht vergessen, die Datei zu speichern.

Rendern der Animation Render Scene

Nun wird es aber Zeit, die Animation am Stück zu rendern und abzuspeichern. Der Vorgang des Rendering berechnet aus den Gitter-, Material- und Lichtinformationen ein zweidimensionales Pixelbild. Wir haben zwar noch keine Materialien festgelegt, das Programm vergibt aber bei der Objekterstellung automatisch ein Standardmaterial. 1) Sie können den Render-Dialog entweder über das Menü Rendering > Render aufrufen oder über die Hauptsymbolleiste. 2) Als Erstes legen wir den Zeitraum fest, der gerendert werden soll. Wir wollen die gesamte Animation von Bild 0 bis 200 berechnen. Klicken Sie hier also die Option Active Time Segment an. 3) Als Nächstes müssen wir die Größe festlegen. Nehmen wir ein anderes Format als die Voreinstellung. Wir wollen unsere Animation im Seitenverhältnis einer Kinoleinwand anschauen. Aktivieren Sie im Pulldown in der Gruppe Output Size das Format »35mm 1.85:1 (cine)«. Die Schaltflächen neben den Zahlenauswahlfeldern für die Width (Breite) und Height (Höhe) geben Ihnen sechs Auflösungen vor, die alle im Seitenverhältnis des eingestellten Formats liegen. Drücken Sie die Schaltfläche 512x277, das ist eine Größe, die Ihr Computer problemlos abspielen sollte. 4) Wir wollen, dass der berechnete Film auf unserer Festplatte gespeichert wird. Klicken Sie dazu auf den Button File. Anschließend kön-

Rendern der Animation

Durch Drücken des Einrichten-Buttons können Sie formatspezifische Einstellungen vornehmen.

Im Render-Dialog werden alle Einstellungen angegeben, die für das Berechnen der Bilder relevant sind.

nen Sie das Verzeichnis und einen Dateinamen angeben. Als Dateiformat verwenden wir QuickTime (.mov). 5) Wenn Sie ein anderes als das eingestellte Format auswählen, kommen Sie nach dem Drücken des Speichern-Buttons direkt in die Formateinstellungen. Ansonsten müssen Sie den Setup-Button anklicken. Als Compressor für den Film wählen wir »MJPEG« mit einer Quality-Einstellung von High. Dieses Komprimierungsverfahren verdichtet zwar den Film nicht sehr stark, besitzt aber eine gute Bildqualität. Unter Options im Setup-Dialog können Sie noch die Darstellung von Fields (Halbbildern) auf One stellen. Dies verhindert den Sägezahneffekt auf Computermonitoren während des Abspielens. Als Dateiname habe ich Spielzeuglaster_film.mov verwendet. Anschließend können Sie die beiden Dialoge verlassen. 6) Aktivieren Sie den Virtual Frame Buffer, um die Bilder während des Render-Prozesses zu sehen. 7) Aktivieren Sie zum Abschluss noch die Kontrollkästchen für Mapping, Shadows und Anti-Alias. Dies bewirkt, dass sowohl die Mappings von Materialien, die Schatten und die Funktion zur Vermeidung eines Treppeneffekts an schrägen Kanten berechnet werden.

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Erste Schritte

8) Starten Sie nun den Render-Prozess. Je nach Rechnerausstattung kann der Render-Prozess circa eine halbe Stunde – auf einem Dual Pentium II 333 und 128MB RAM – oder länger dauern. Ein Bild aus der fertig gerenderten Animation zeigt, dass auch ohne Material durch geschickte Lichtverteilung interessante Ergebnisse zu erzielen sind.

Material und Mapping Auch wenn das Auto ohne spezielles Material und Mapping schon akzeptabel aussieht, wollen wir ein paar Änderungen in diese Richtung an unserem Fahrzeug durchführen. Die Scheinwerfer sollen leuchten, auf dem Tank wollen wir ein Logo anbringen und die Halterungen für dem Tank sowie der Tank selber sollen aus Plastik sein. In 3ds max besteht ein Material aus drei Ebenen. Die oberste Ebene legt die Materialdefinition fest. Man kann dort ein einfaches Standardmaterial nehmen oder über bestimmte Kombinationen mehrere Materialien mischen. Eventuell kann ein Objekt auch ein kombiniertes Material besitzen, das aber für unterschiedliche Elemente unterschiedliche Definitionen beinhaltet. So kann ein Multi-/Submaterial mehrere Standardmaterialien zusammenfassen, die über ID-Nummern den Elementen zugeordnet werden. Die zweite, eigentliche Materialebene legt die Glanzeigenschaft, Transparenz (Deckung) und Selbstilluminität fest. Das sind die Grundparameter, die jedes Material besitzt. Diese Definitionen der Oberflächeneigenschaften nennt man Shader. Jeder Shader kann nun für bestimmte Eigenschaften Mappings hinzufügen, die beliebig miteinander kombiniert und verschachtelt werden können. Sie geben dem Material die Struktur. Ob ein Metall zerkratzt oder rostig ist, eine Flasche ein Etikett besitzt oder das Marmormuster weiß und schwarz ist, wird über Mappings definiert. Wir wollen nun ein paar Grundlagen ausprobieren. Als Erstes wollen wir die Scheinwerfer zum Leuchten bringen.

Material und Mapping

1) Öffnen Sie den Material Editor durch Drücken des entsprechenden Symbols. 2) Das erste Material sollte aktiviert sein. Das können Sie an der weißen Umrandung des kleinen Fensters, wie bei den Ansichtsfenstern, sehen. 3) Klicken Sie zunächst den Button Get Material im Material Editor an, um die Material/Map-Browser aufzurufen. 4) Unter der Gruppe Browse from wählen Sie die Option New, falls diese nicht aktiv ist.

Um ein neues Material zu erstellen, klicken Sie auf den Get Material-Button und wählen die Option Neu.

5) Die blauen Kugeln symbolisieren die Materialien, die grünen Trapeze Mappings. Das Material für die Scheinwerfer ist ein einfaches Standardmaterial. Doppelklicken Sie auf den Standard-Materialtyp und schließen Sie die Material/Map-Browser. Es wurde das Standardmaterial auf die Kugel im ersten Fenster übertragen. 6) Das Material besteht aus einem Blinn-Shader, dem StandardShader von 3ds max. Er beinhaltet unter dem Rollout Blinn Basic Parameter die Einstellung für die Self-Illumination (Selbstleuchten) von Materialien. Ist das Feld schwarz, leuchtet das Material nicht.

Material Editor

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Erste Schritte

7) Klicken Sie in das Farbfeld, um den Color Selector zu öffnen. Ist die Kontrollbox Color deaktiviert, so sehen Sie ein Zahlenauswahlfeld. In diesem Fall aktivieren Sie die Option Color. 8) Geben Sie die RGB-Werte wie in der Abbildung unten ein.

Durch das helle Orange bekommt das Material einen warmen Leuchtton, wie er von Glühbirnen erzeugt wird.

Über die Auswahl nach Namen können Sie nach Arten oder Sortierungen Objekte auswählen.

Assign Material to Selection (Material der Auswhl zuweisen)

9) Um dem Material einen Namen zu geben, müssen Sie in das Feld links neben der Schaltfläche Typ einen Begriff, zum Beispiel Scheinwerfer, eingeben. 10) Um das Material jetzt unseren Scheinwerfern zuzuordnen, müssen wir diese selektieren. Das können Sie entweder in einem Ansichtsfenster erledigen oder über die Namensauswahl. Aktivieren Sie die Schaltfläche Select by Name. In der Dialogbox wählen Sie dann die Objekte Scheinwerfer_links und Scheinwerfer_rechts aus. 11) Wechseln Sie wieder in den Material Editor und klicken die Schaltfläche Assign Material to Selection. Das Ansichtsfenster des Materials erhält weiße Ecken, um zu signalisieren, dass dieses Objekt zu den ausgewählten Objekten gehört. 12) Wechseln Sie in die Kamera-Ansicht und rendern Sie zum Beispiel das Bild mit Nummer 43. Vergessen Sie nicht, im Render-Fenster die Time Output auf Single zu setzen und die Kontrollbox vor der Schaltfläche Save File zu deaktivieren, damit Sie nicht Ihre Animation überschreiben.

Material und Mapping

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Die Scheinwerfer scheinen nun zu leuchten – auch wenn Sie sie durch einen dunklen Abschnitt bewegen. Sie strahlen dabei aber kein Licht aus.

Als Nächstes wollen wir das Plastikmaterial für die Halterung und den Tank erstellen. 13) Klicken Sie im Material Editor auf das Ansichtsfenster neben dem Scheinwerfer-Material und holen Sie ein neues Standard-Material. Sie können auch das bereits vorhandene Material abändern. Der Übung wegen holen wir das Material aus dem Material/Map Browser. 14) Geben Sie dem Material den Namen Tank und weisen Sie es dem Fahrzeugtank zu. 15) Zunächst wollen wir die Farbe des Materials festlegen. Klicken Sie dazu auf das Farbfeld der Diffuse-Farbe. Geben Sie folgende RGB-Werte an: R = 40; G = 141; B = 0. Diese Streufarbe stellt die Grundfarbe des Materials dar. Nach der Eingabe brauchen Sie den Dialog nicht zu schließen. 16) Als Vorgabe ist die Ambient-Farbe (Umgebungsfarbe) an die Diffuse-Farbe (Streufarbe) gelinkt. Das bedeutet, dass diese immer die gleiche Farbe besitzen, gleich welche Sie verändern. Dies wird durch das Symbol Materialfarben verknüpfen gekennzeichnet. Für unser Beispiel wollen wir aber unterschiedliche Farben vergeben. Aus diesem Grund deaktivieren Sie die Verknüpfung durch Anklicken des Symbols. 17) Um nun eine Ambient-Farbe zu vergeben, kopieren wir zunächst die Diffuse-Farbe per Drag & Drop in die Umgebungsfarbe (Ambiente). Ziehen Sie dazu einfach das Diffuse-Farbfeld mit gedrückter Maustaste auf das Ambient-Farbfeld. 18) Öffnen Sie die Farbauswahl der Umgebungsfarbe und verringern Sie zunächst die Saturation auf ein Drittel des Ursprungswerts. 19) Nun verringern Sie die Helligkeit mit dem Regler Value ebenso auf ein Drittel des Ausgangswerts.

Materialfarben verknüpfen

Das Material nach Zuordnung der Farben

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Erste Schritte

Das Erscheinungsbild von Plastik ist vor allem von den Glanzeigenschaften abhängig.

Das Umgebungsmaterial definiert die Farbe, die ein Objekt besitzt, wenn es durch gestreutes Licht getroffen wird. Dabei muss man von Situation zu Situation entscheiden, wie der Wert anzugeben ist. Bei einer Nachtaufnahme ist der Anteil des gestreuten Lichts sehr gering, daher muss ein eher dunkler Wert mit verringerter Sättigung verwendet werden. Bei einem bewölkten Himmel ist der Anteil des diffusen Lichteinfalls sehr hoch, Werte nahe der Streufarbe sind daher besser. Bei sonnigem Himmel tritt die Umgebungsfarbe vor allem im Schatten auf und liegt zwischen einer Nachtszene und einer bei bewölktem Himmel. 20) Die Specular-Farbe (Glanzfarbe) lassen wir weiß, da Plastik die Eigenschaft besitzt, Glanzlichter in der Lichtfarbe darzustellen. Nun müssen wir noch die Glanzeigenschaften des Materials definieren. Plastik besitzt einen kleinen Glanzpunkt, der sehr spitz ist. Das heißt, dass der Übergang zwischen Streufarbe und Glanzlicht sehr klein ist. 21) Stellen Sie das Specular Level auf 100 und den Glossiness-Wert auf 60. Im Graph neben den Parametern können Sie den Verlauf zwischen Glanzfarbe und Streufarbe anhand eines Diagramms nachvollziehen.

Das Plastikmaterial auf dem Tank reflektiert das Licht des Scheinwerfers als weißen Glanzpunkt.

Materialien, die einen hohen Glanz besitzen, spiegeln auch ihre Umgebung. Da Plastik ein sehr weiches Material ist, besitzt es oft sehr feine Kratzer, Dellen oder Abrieberscheinungen. Diese verhindern, dass der Anteil der Spiegelung hoch und scharf ist. Aber trotzdem trägt ein gewisser Spiegelungsgrad zur Glaubwürdigkeit bei. 22) Im Material Editor unter dem Rollout Maps legen Sie die Mappingeigenschaften für das Material fest. Hier gibt es auch ein Mapping für Reflection. Geben Sie hier einen Wert von 5 für die Stärke des Mappings an.

Material und Mapping

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23) Klicken Sie auf die Schaltfläche None, um einen Mapping-Typ auszuwählen. 24) In der Material/Map Browser doppelklicken Sie auf den Mapping-Typ Reflect/Refract. Daraufhin erscheint das Material Editor Rollout mit den dazugehörigen Parametern.

Um ein Mapping hinzuzufügen, muss zunächst die zu beeinflussende Eigenschaft ausgewählt werden. Danach legt man den Typ des Mappings fest. Anschließend erhält man Zugriff auf die entsprechenden Parameter des Mapping-Typs.

Sie befinden sich nun in der zweiten Ebene des Materials und besitzen keinen direkten Zugriff auf die Oberflächeneigenschaften. Daher ist das Rollout für das Mapping das einzige, das Sie anwählen können. 25) Der einzige Parameter, den wir ändern wollen, ist der Wert für Blur (Unschärfe). Geben Sie hier einen Wert von 20 ein. Dadurch wird das Mapping weichgezeichnet, wie es bei einer leicht rauhen Oberfläche geschieht. 26) Um nun wieder auf die obere Ebene des Materials zu gelangen, drücken Sie den Button Go to Parent. 27) Kopieren Sie das Material per Drag & Drop in das dritte Fenster des Material Editors und benennen Sie es mit Halterung. 28) Klicken Sie in das Diffuse-Farbfeld und erstellen Sie eine Farbe, z.B. Lila. Kopieren Sie diese in die Umgebungsfarbe und reduzieren Sie die Saturation und den Value für Helligkeit auf ein Drittel. 29) Verringern Sie den Parameter Specular Level auf 40. 30) Weisen Sie die Farbe den Halterungen des Tanks zu.

Go to Parent (Zum übergeordneten Objekt)

Assign Material to Selection (Material derAuswahl zuweisen)

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Erste Schritte

Der UVW-Map Modifier generiert auf jedem Objekt ein Koordinatensystem für Mappings, damit ein gezieltes Aufbringen von Mappings, wie Etiketten, möglich ist.

Durch die geringe Fläche der Halterung kann man den Glanzpunkt fast gar nicht erkennen. Daher verringern wir den Wert für den Hochglanz, um einen größeren Glanzpunkt zu erreichen.

Nun wissen wir aber immer noch nicht, was unser Auto transportiert. Also bringen wir noch ein Etikett auf den Tank auf. Dazu müssen wir den UVW-Map Modifier auf den Tank anwenden. Er regelt die Projektion von Mappings auf Körper über ein Map-Koordinatensystem. Zwar können Grundkörper, NURBS und Extrusionskörper – durch Aktivieren der Kontrollbox Generate Mapping Coords – bei ihrer Entstehung bereits diese Koordinatensysteme erstellen, diese sind für unseren Einsatz allerdings nicht zu gebrauchen. Daher überschreiben wir diese mit neuen Mapping-Daten mit dem UVW-Map Modifier. 31) Selektieren Sie den Tank und wählen Sie den UVW-Map-Modifier aus. 32) Als Mapping verwenden wir den Typ Planar und eine Alignment (Ausrichtung) in die X-Achse des Objekts. 33) Drücken Sie die Schaltfläche Bitmap Fit. Es öffnet sich ein Standarddialog wie beim Öffnen oder Schließen von Dateien. Wählen Sie die Datei etikett.tga aus dem Verzeichnis Übungsdateien/ 03 Erste Schritte/Maps aus. Durch Drücken der Open-Schaltfläche werden das Seitenverhältnis und die Größe an das Etikett angepasst. Sie erkennen das Hilfsgitter des UVW-Maps an einem orangefarbenen Rechteck. 34) Wechseln Sie in die Front-Ansicht, um die Platzierung des Etiketts besser sehen zu können.

Material und Mapping

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Das Hilfsgitter des planaren UVWMaps besitzt das Seitenverhältnis und die Größe des Etiketts.

35) Aktivieren Sie den Button Subobject des UVW-Map Modifiers im Rollout Modifier Stack. Das Gizmo (Hilfsobjekt) ändert seine Farbe von orange nach gelb. 36) Mit dem Skalieren-Transformator können Sie das Hilfsobjekt auf die gewünschte Größe skalieren. Das Hilfsgitter nach dem Skalieren

37) Selektieren Sie nun im Materialeditor das Material für den »Tank«. 38) Klicken Sie neben der Diffuse-Farbe auf die kleine Schaltfläche ohne Bezeichnung. Daraufhin öffnet sich der Dialog zur Auswahl des Mappings. 39) Doppelklicken Sie auf den Begriff Bitmap. Das bedeutet, Sie wollen eine Bilddatei als Mapping aufbringen. 40) Laden Sie im Öffnen-Dialog die Datei etikett.tga aus dem Verzeichnis Übungsdateien/Grundlagen der CD-ROM. Sie befinden sich nun im Rollout für den Mapping-Typ Bitmap. Wie schon im Dialog für die Spiegelung finden Sie hier die Parameter für das Mapping.

Der UVW-Map Modifier besitzt ein Gizmo, das die Ausrichtung und Art der Projektion darstellt.

Scale (Skalieren)

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Erste Schritte

41) Deaktivieren Sie im Rollout Bitmap-Parameter das Kontrollkästchen Vormultipliziertes Alpha.

Das Etikett wird als Bilddatei, über den MappingTypen Bitmap, der Streufarbe zugewiesen.

Show Map in Viewport (Map in Ansichtsfenster zeigen)

Das Etikett ist noch spiegelverkehrt aufgetragen und wird über die ganze Fläche wiederholt (gekachelt).

42) Drücken Sie im Material Editor den Button Show Map in Viewport. 43) Aktivieren Sie in der Front-Ansicht die Darstellungsform Smooth + Highlight.

Material und Mapping

44) Um das Kacheln zu verhindern, klicken Sie im Materialeditor unter dem Rollout Coordinates die Kontrollboxen für das Tiling in Uund V-Richtung aus. 45) Das Etikett spiegeln Sie, indem Sie im UVW-Map Modifier die Kontrollbox Flip aktivieren. 46) Deaktivieren Sie unter dem Rollout Bitmap Parameters die Kontrollbox Premultiplied Alpha. 47) Speichern Sie die Datei, bevor Sie die Animation rendern.

Die Boxen für Kacheln müssen deaktiviert sein.

Durch Aktivieren der Box Flip (Wenden) wird das Mapping gespiegelt.

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Grundlagen der Modellierung

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Es gibt in 3ds max mehrere Technologien, Modelle darzustellen. Jede von ihnen hat ihre eigenen Modellierungsfunktionen, zum Teil existieren aber auch Überschneidungen. Abhängig von der Aufgabenstellung und den Modellierungsfunktionen entscheidet man sich für die eine oder andere Technologie. In diesem Kapitel werden die Technologien und Techniken erläutert.

Shape, Mesh, Poly, Patch, NURBS Shape Shapes bestehen aus einer oder mehreren Linien, die auch durch den Raum laufen, das heißt, nicht nur auf einer planen Fläche liegen, sondern sich wie ein Schlauch vor oder hinter Objekten befinden können. Ein Shape besteht aus drei Unterobjekten (Subobjects): ■ Eck- oder Übergangspunkt: Anhand mehrerer Punkte, auch Vertex genannt, wird der Verlauf einer Linie beschrieben. Ein Eckpunkt stellt das Ende einer Linie dar oder markiert einen Knick in einer Linie. Ein Punkt, durch den eine Gerade hindurchgeht, oder einen Wendepunkt auf einer Kurve nennt man Übergangspunkt. ■ Segment: Verbindung zwischen zwei Punkten. Ein Segment kann zwischen zwei Eck- oder Übergangspunkten eine Kurve oder Gerade bilden. ■ Spline: Ein Shape kann aus mehreren Linien – auch Splines genannt – bestehen. Sind diese nicht miteinander verbunden, kann man diese einzeln auswählen.

Übergangs- und Eckpunkt

Segment

Spline

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Grundlagen der Modellierung

Besitzt ein Segment eine Kurve, kann die Biegung in kleinere, gerade Stücke unterteilt werden. Je feiner die Unterteilung, desto runder erscheint die Kurve.

Ein Segment mit wenigen Teilgeraden

Ein Segment mit mehreren Teilgeraden

Mesh Das Mesh besteht aus Polygonen mit drei Eckpunkten, deren Kanten miteinander verbunden werden. Jeder geometrische Körper kann auf eine Ansammlung von dreieckigen Flächen reduziert werden. Selbst andere Formen der Flächenbeschreibung wie Patches oder NURBS werden vom Renderer in Netze zerlegt. Die Unterteilung ist bei ihnen im Gegensatz zur reinen Mesh-Modellierung vor dem Rendern einstellbar. Bei der Modellierung mit Meshes wird meist von Grundkörpern wie Kugeln, Quadern, Kegeln oder Donuts ausgegangen, die durch Veränderungen wie Modifikatoren in die gewünschte Form gebracht werden. Shapes, die in die Tiefe bzw. Höhe extrudiert werden, generieren während der Erstellung Polygone. Zerlegt man ein Mesh in seine Bestandteile, so erhält man vier Unterobjekte: ■ Vertex oder Scheitelpunkt: Ein Eckpunkt eines Polygons wird als Vertex oder auch Scheitelpunkt bezeichnet. Polygone und Flächen, die miteinander kombiniert werden, können gemeinsame Scheitelpunkte besitzen. ■ Edge oder Kante: Die Scheitelpunkte werden mit Kanten verbunden. Verändert man eine Kante, bewegen sich immer mindestens zwei Vertexe mit. ■ Face oder Fläche: Zwischen drei Kanten, die zusammen mit ihren Eckpunkten ein Dreieck ergeben, kann eine Fläche aufgespannt werden. Diese Fläche ist letztendlich der Teil, der beim Rendern sichtbar wird. ■ Element: Mehrere Flächen eines Objekts können zu Gruppen – so genannten Elementen – zusammengefasst werden. Elemente sind kein Grundbestandteil eines Netzes, da ein Mesh auch ohne grup-

Shape, Mesh, Poly, Patch, NURBS

pierte Flächen dargestellt werden kann. Sie dienen nur zur Zusammenfassung von Flächen, um ihnen gemeinsame Eigenschaften zuzuordnen.

Scheitelpunkt eines Netzes

Kante eines Netzes

Die Fläche eines Netzes

Ein Element eines Netzes

Poly Das Polyobject ist eine Sonderform des Mesh-Objekts. Im Gegensatz zu Mesh-Objekten besteht es aus Flächen mit mehr als drei Eckpunkten. Dies bietet vor allem Vorteile, wenn Körper beispielsweise zerschnitten werden müssen. Das Patch-Objekt besitzt die gleichen Subobjects wie das Mesh plus das Unterobjekt Border. Borders sind alle Kanten, die an nur eine Fläche grenzen, wie es bei Löchern der Fall ist.

Patch Ein Patch besteht aus zwei Teilen, einem Gitter, das wie ein Netz in Einzelflächen aufgeteilt ist und dabei die sichtbare Oberfläche darstellt, und einem Deformationsgitter, das eine geringere Unterteilung als das sichtbare besitzt. Die Verformung der Oberfläche findet über die Transformation von Punkten des Deformationsgitters statt. Diese Punkte übertragen die Veränderungen auf das sichtbare Gitter. Bereiche, die näher am transformierten Vertex liegen, werden stärker verformt als weiter entfernte. Mit dieser Methode lassen sich sehr weiche und organische Flächen erstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich die Anzahl der

Borders sind Kanten an Löchern eines Poly-Objekts.

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Grundlagen der Modellierung

Ein Patch mit niedriger Auflösung

Ein Patch mit hoher Auflösung

Polygone auf der sichtbaren Fläche nachträglich erhöhen bzw. verringern lässt, um so eine höhere Genauigkeit zu erzeugen. Ein Patch besteht aus drei Unterobjekten: ■ Vertex oder Scheitelpunkt: Der Scheitelpunkt bei einem Patch begrenzt nicht wie bei einem Netz jede einzelne Fläche, sondern stellt einen Eckpunkt des Deformationsgitters dar. ■ Edge oder Kante: Ist die Verbindung zwischen zwei Scheitelpunkten des Deformationsgitters. ■ Patch: Ein Patch wird von vier Scheitelpunkten umfasst, die durch Kanten verbunden werden.

Der Scheitelpunkt eines Patches besitzt zwei Tangenten mit »Anfassern«, um die Krümmung zu regulieren.

Die Kante eines Patches

Ein Patch-Raster kann aus einem oder mehreren Patches bestehen.

NURBS Die Non Uniform Rational B-Splines – kurz NURBS – sind noch eine junge Art der Modellbeschreibung. Sie beruhen auf einer sehr komplexen mathematischen Beschreibung der geometrischen Form. Da beispielsweise eine Kugel sich durch eine mathematische Formel beschreiben lässt, weist sie keine Unterteilung in Dreiecke auf. Flächen können im Computer aber nur anhand von Dreiecken visuell dargestellt werden. Daher werden NURBS-Flächen zur Darstellung auf dem Bildschirm in Dreiecksflächen umgewandelt, intern bleibt jedoch die Formel erhalten. Diese Gitter lassen sich beliebig unterteilen und verfeinern. Durch diese variable Umrechnung sind die NURBS praktisch auflösungsunabhängig.

Shape, Mesh, Poly, Patch, NURBS

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Generell gibt es zwei Arten, um mit NURBS zu Flächen zu kommen. Die eine zieht zwischen mehreren Kurven eine Fläche auf, die andere verbindet Flächen, indem sie Übergänge berechnet. NURBS kennen innerhalb einer Fläche keine scharfen Kanten. Gerade bei Industriedesign und dem Entwerfen von Autokarosserien sind die NURBS durch ihre Genauigkeit sehr beliebt. Allerdings benötigen sie zur Darstellung und Berechnung auch mehr Rechenleistung als Netze und Patches. Eine Aufteilung in Unterobjekte fällt schwer, da ihre Technologie sich von den anderen unterscheidet. Man spricht eher von Kategorien. ■ NURBS-Kurven: Es gibt zwei Arten von NURBS-Kurven – Punktkurven und CV-Kurven, die sich durch ihre mathematische Interpretation unterscheiden. Segmente besitzen beide Kurvenarten nicht, da alle Punkte in eine mathematische Beziehung gesetzt werden und somit die Kurve formen. Punktveränderungen wirken sich somit immer auf die ganze Kurve aus. Die Krümmung einer Kurve wird durch mindestens drei Punkte bestimmt. Bei Punktkurven geht die Linie direkt durch die Kontrollpunkte. Bei der CV-Kurve erlauben die CV-Punkte eine genauere Kontrolle von Krümmung und Verlauf. Die Punkte ziehen wie Gummibänder die Kurve in ihre Richtung. Jeder dieser Punkte kann eine Gewichtung erhalten.

Eine Punktkurve

Eine CV-Kurve mit einheitlicher Gewichtung auf allen CV-Punkten

■ NURBS-Flächen: Die NURBS-Flächen verhalten sich analog zu den Kurven. Hier nennt man sie Punktflächen und CV-Flächen. Die CV-

Eine CV-Kurve mit höherer Gewichtung auf dem mittleren CV-Punkt

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Grundlagen der Modellierung

Eine NURBS-Punktfläche

Eine NURBS-CV-Fläche

Flächen sind den Patch-Flächen in ihrem Verhalten bei Verformung ähnlich. ■ Abhängige und unabhängige Kurven und Flächen: NURBS können Beziehungen zwischen Flächen und Kurven errechnen, wie zum Beispiel Kurven, die direkt auf der Fläche gezeichnet werden können. Diese Kurven passen sich immer der Krümmung der Oberflächen an.

Auf der Fläche wurde eine Kurve gezeichnet.

Wird die Fläche verändert, passt sich die Kurve automatisch an.

■ Um NURBS-Flächen darzustellen oder zu rendern, müssen sie in Polygone umgewandelt werden. Diese Funktion nennt man Flächenannäherung. Sie kann für die Ansicht und das Rendering getrennt eingestellt werden.

Die Fläche als NURBS-Liniengitter dargestellt

Die NURBS-Fläche mit niedriger Auflösung in Polygone umgerechnet

Die NURBS-Fläche mit hoher Auflösung in Polygone umgerechnet

Objektgenerierung

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Objektgenerierung Betrachten wir die Liste der Objekte und der Modifikatoren, die 3ds max bietet, gibt es nahezu unendlich viele Möglichkeiten, Objekte zu erstellen und Dinge zu schaffen, die nur in der Phantasie existieren. Allein die Liste der Modifikatoren ist beachtlich. Trotzdem stelle ich in diesem Kapitel nur sieben Möglichkeiten vor. Sie sind der Grundstock aller Modelle. Aus ihnen lassen sich durch bereits erwähnte Modifikatoren weitere Veränderungen vornehmen.

Primitives Primitives bzw. Grundkörper sind vorgefertigte 3D-Objekte, die als Grundlage für das weitere Modellieren dienen. In 3ds max gibt es nicht nur Sphere (Kugeln), Box (Quader), Cone (Kegel) oder ähnliche geometrische Körper. Es kann grundsätzlich jede Art von Objekt, das sich parametrisieren lässt, integrieren. Das beste Beispiel ist der Teapot (Teekanne), der schon in der Version 1 für Gesprächsstoff sorgte. Über PlugIns lassen sich sogar Fenster,Türen, Treppen oder Dachkonstruktionen hinzufügen.

Jedes Objekt, das sich durch Parameter beschreiben lässt, kann in 3ds max integriert werden. Es gibt neben den Grundkörpern unter anderem auch Federn, Dämpfer und die berühmte Teekanne.

Primitives können in Meshes, Polys, Patches und teilweise auch in NURBS umgewandelt werden. Sie werden oft dort verwendet, wo sich Formen auf Grundkörper reduzieren lassen. Die Form eines Flugzeugs kann aus einem einfachen Grundkörper – dem Quader – durch Transformation einzelner Flächen herausmodelliert werden.

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Grundlagen der Modellierung

Extrusion, Lathe (Drehverfahren) Extrusion und Lathe sind nahe Verwandte. Während bei der Extrusion ein zweidimensionaler Spline in der Z-Achse »extrudiert« wird, verwandelt das Drehverfahren eine Linie beim Rotieren um eine Achse in einen Körper. Der Grundriss eines Hauses kann über den Extrudieren-Modifier in die Höhe extrudiert werden.

Beide Verfahren lassen sich als Netz, Patch oder NURBS ausgeben, je nachdem, womit man weiterarbeiten möchte. Eine Linie lässt sich mit dem Lathe (Drehverfahren)-Modifier zum Glas verwandeln.

Compound Objects (Zusammengesetzte Körper) Bei zusammengesetzten Körpern werden immer zwei Objekte miteinander kombiniert, um ein neues entstehen zu lassen. ■ Morph: Beim Morph-Objekt wird ein Basisobjekt zu einem Zielobjekt übergeblendet. Das Morphen ist eher eine Animationstechnik und wird zum Beispiel in der Gesichtsanimation angewendet. Hierbei werden alle Gesichtsstellungen einzeln modelliert. Bei der Animation wird dann zwischen den einzelnen Stellungen übergeblendet.

Objektgenerierung

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■ Conform (Angleichen): Hierbei werden die Vertexe eines Objekts auf die Scheitelpunkte eines anderen projiziert. Das Flächengitter wurde auf eine verzerrte Kugel angeglichen.

■ Shape Merge (Shape mischen): Hierbei wird ein zweidimensionales Shape auf ein dreidimensionales Objekt projiziert, um beispielsweise Löcher zu erzeugen. Eine Kurve wird auf einen Zylinder projiziert, um ein Loch auszuschneiden.

■ Terrain (Gelände): Hier können Sie anhand von Höhenlinien, wie sie in Landkarten existieren, ein Gelände formen. Dabei wird zwischen den vertikal angeordneten Linien ein Netz aufgespannt. ■ Scatter (Streuen): Ein Objekt wird in einer gewünschten Anzahl über die Fläche eines anderen Körpers verteilt. Die Klone der Nadel werden über eine Kugel gestreut.

■ Connect (Verbinden): Liegen sich zwei Objekte mit Löchern gegenüber, kann zwischen ihnen eine Überbrückung hergestellt werden, die die Objekte an den Löchern verbindet. ■ Boolean (Boole’sch): Diese Funktion wurde schon öfter erwähnt. Mit ihr können zwei Objekte verschmolzen, subtrahiert oder deren Schnittmenge gebildet werden.

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Grundlagen der Modellierung

■ Loft-Extrusion: Diese Funktion war schon in den Vorgängerversionen ein leistungsstarkes Tool zur Erzeugung von Körpern. Dabei wird ein Shape an einer beliebig geformten Linie extrudiert. Ein Shape kann über die Länge der Extrusion in X- und Y-Richtung skaliert werden. Des Weiteren können auf der Länge des Pfads, an dem ein Shape extrudiert wird, weitere Linien eingefügt oder verändert werden. Shapes X-Skalierung Y-Skalierung Pfad

Die Einzelteile einer Loft-Extrusion, die einen Shape, zusätzlich zur Pfad-Extrusion, über weitere Shapes in X- und Y-Achse verformt.

Das Shape nach Anwenden der Loft-Extrusion entlang des Pfads

Der Körper besitzt nach Hinzufügen der Skalierungen das Aussehen eines ICETriebwagens.

■ Mesher: Das Mesher-Objekt generiert aus prozeduralen Objekten wie Partikelsystemen einen geometrischen Körper, um darauf einen Modifier wie Bend oder Twist anwenden zu können. Eventuelle Animationen des Partikelsystems bleiben dabei erhalten.

MeshSmooth mit NURMS und Subdivision Surfaces Die MeshSmooth- und Subdivision Surfaces-Funktionen sind als Modifier integriert. NURMS-MeshSmooth ist die 3ds max-Variante der oft erwähnten Subdividing Surfaces – niedrig aufgelöste Flächen, die durch Unterteilung beim Rendern runde, organische Formen ergeben. Die grundlegende Funktion des MeshSmooth und der Subdivision Surfaces besteht darin, Flächen zu unterteilen und dabei scharfe Kanten abzurunden. Die Abrundung kann durch die Gewichtung von einzelnen Punkten oder Kanten gesteuert werden. Die Anzahl der Wiederholungen kann, beim MeshSmooth Modifier, für die Ansicht und das Rendern getrennt eingestellt werden. Daher kann in der Ansicht mit einer geringeren Anzahl von Polygonen – mit einem schnelleren Bildschirmaufbau – gearbeitet werden als beim Rendern. Natürlich wäre auch eine Einstellung denkbar, die von der Kameraentfernung abhängt, oder ein Einsatz in einem 3D-Computer-

Objektgenerierung

Der Kopf ohne NURMS-Wiederholungen besitzt 600 Polygone.

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Bei zwei Wiederholungen besitzt der Kopf bereits 10144 Polygone.

spiel mit niedriger Auflösung und für Animationssequenzen und Printanzeigen in hoher Auflösung.

Patches und Surface Tools Wie schon bei den Gittertechnologien beschrieben, bestehen Patches aus einem Netz, das in mehrere Flicken – wie bei einem Flickenteppich – unterteilt wird. Verändert man die Eckpunkte, Kanten oder Umrandungen, lässt sich das Netz verformen. Mit den Surface Tools – eine Erweiterung, die in den vorhergehenden Versionen nur als kostenpflichtiges PlugIn zur Verfügung stand – wurde ein leistungsfähiges Tool zum Erstellen von Patch-Modellen integriert. Diese Tools erlauben es, mit Splines ein Gitter aufzuziehen, dessen Linien und Eckpunkte die Grenzen eines Patches markieren. Jedes Patch muss dabei von drei, besser von vier Vertexen begrenzt werden. Zwischen diesen Punkten wird dann ein Patch aufgezogen, das eine variable Anzahl von Zwischenschritten besitzen kann.

Die Umrisse werden durch ein Netz aus Shapes generiert.

Die Verbindungspunkte dienen als Eckpunkte des Patches.

Mit den Surface Tools lassen sich gut organische Flächen erstellen.

Erhöht man die Zwischenschritte, werden Unterteilungen hinzugefügt.

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Grundlagen der Modellierung

Für eine Animation können entweder nur die Splines oder ein niedrig aufgelöstes Patch bewegt werden. Vor dem Rendering erhöht man die Unterteilung und erhält so eine detaillierte, organische Fläche.

NURBS-Kurven und Flächen Grundsätzlich können alle Grundkörper, Lofts und andere Formen, die aus Polygonen mit vier Vertexen bestehen, in NURBS umgewandelt werden. Darüber hinaus bieten die NURBS auch viele besondere Modellierungsarten, die speziell auf sie zugeschnitten sind und eine Mischung aus Loft, Surface Tools und Shape-Modellierung darstellen.

Über den mittleren Flächenpunkten werden Versatzpunkte platziert.

Durch diese Punkte wird eine Angleichungskurve gezogen.

Die Angleichungskurve wird auf die Fläche projiziert.

Zwischen den Kurven wird eine Verschmelzungsfläche erstellt.

Mit NURBS lassen sich in kurzer Zeit auch komplexe Objekte erstellen.

Die NURBS haben sich vor allem in der Konstruktion von Autos oder im Bereich Industriedesign zum Standard entwickelt. Fähigkeiten wie das Abrunden von Kanten durch Angabe eines Radius oder das weiche Überblenden von Flächen sind nur mit NURBS möglich. Allerdings besitzen NURBS einige große Nachteile. Bei Abrundungen zum Beispiel werden die Flächen nicht miteinander verbunden, sondern aufgeteilt. Erstellt man eine Abrundung zwischen zwei Flächen, entsteht eine dritte. Wendet man nun einen Freeform-Deformierer an, entstehen Lücken zwischen den Flächen. Da die Flächen keine

Objektgenerierung

gemeinsamen Kanten besitzen und die mathematische Beschreibung unterschiedlich ist, fällt die Wirkung des Deformers unterschiedlich aus.

Durch die Abrundung des Zylinders entstehen drei Flächen...

...die sich bei einer Verzerrung unterschiedlich verhalten. Daher reißen die Übergänge auf.

Die NURBS sind bestimmt keine Stärke von 3ds max und wurden seit der Version 2.5 nicht weiterentwickelt. Viele Anwender raten von der Verwendung komplett ab und verweisen auf die Surface Tools. Aus diesem Grund werden sie in diesem Buch auch nicht weiter behandelt.

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Mesh- und Poly-Modellierung

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In diesem Kapitel wollen wir anhand zweier Praxisbeispiele einige Modelling-Techniken erarbeiten. Das erste Modell wird überwiegend mit Meshes unter Zuhilfenahme des MeshSmooth Modifier – und der damit verbundenen NURMS – generiert. Sie werden auch erfahren, wie Sie gescannte Zeichnungen als Hilfsobjekte in 3ds max 4 importieren. Im zweiten Beispiel gehen wir näher auf die neuen PolygonmodellingFunktionen ein.

Aufgabenstellung Rennlibelle Für eine Edutainment-Softwarereihe soll ein Startscreen gestaltet werden, der in die einzelnen Lerninhalte verzweigen soll. Ein Spiel soll das Angebot abrunden. Hierbei

soll in einem Libellengleiter ein Rennen bewältigt werden. Zum Zeitpunkt des Entwurfs war noch nicht ganz klar, wie das Spiel aussehen wird. Daher sollte das Augenmerk auch auf die Möglichkeit der Polygonreduzierung gerichtet werden.

Der Fahrer liegt wie auf einem Rennmotorrad. Zwei Pedale steuern die Lenkung, über ein Lenkgestänge wird die Bewegung auf die Flügel übertragen. Die Geschwindigkeitsregulierung geschieht über Handgriffe. Unter der Sitzbank befindet sich der Motor, der wie bei einem Triebwerk Luft ansaugt und durch eine Düse ausgibt. Die Zeichnung war teilweise noch nicht ausgearbeitet, sodass man eigene Ideen einbringen konnte, zum Beispiel über den Luftaustritt der Düse.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Vorbereitung der Datei Eine Startdatei anlegen

Im Dialogfeld Einstellungen werden die Einheiten festgelegt.

Modelliert man mehrere Modelle, sollte man einen einheitlichen Maßstab verwenden, um später nicht alle Modelle skalieren oder nicht alle Mappings anpassen zu müssen. Für ein Projekt mit Charakteren und einem Platzbedarf von maximal 10x10m pro Modell verwendet man am besten die Einheit Zentimeter. Da bei diesem Auftrag jedes Element zuerst als Einzelobjekt präsentiert wird, sollen alle Modelle die gleiche Ausleuchtung erhalten. Im Kapitel »Licht« wird eine Bühne mit einer Standardlichtsituation verwendet. Zu dieser Lichtsituation gehört auch ein Umgebungslicht. Auch wenn wir zum Modellieren keine Lichter und Materialien benötigen, stellen wir das Umgebungslicht jetzt ein, um es bei weiteren Dateien wieder verwenden zu können. Sie können auch beliebige Elemente in der Szene platzieren, die in allen Dateien gleich sind. Diese werden dann automatisch mitgeladen. Wir stellen aber nur die Einheiten und das Umgebungslicht ein und speichern es als Startdatei ab. 1) Öffnen Sie über den Menübefehl Customize > Preferences (Anpassen > Einstellungen) den Dialog für die Grundeinstellungen. 2) Im Register General (Allgemein) geben Sie unter System Unit Scale (System-Einheitenskala) an, dass eine Einheit (1 Unit) 1,0 Centimeters (Zentimeter) entspricht. 3) Stellen Sie unter Rendering > Environment (Rendern > Umgebung) das Umgebungslicht auf R = 20; G = 20; B = 20 Das Umgebungslicht wird nicht als Programmvoreinstellung übernommen, sondern muss in einer Startdatei gespeichert werden.

Die Startdatei muss in dem Verzeichnis liegen, das unter Scenes im Configure Path Dialog angegeben ist.

4) Speichern Sie die Datei unter der Bezeichnung maxstart.max in das Scene-Standard-Verzeichnis ab. Dies ist normalerweise das Verzeichnis Scenes im Ordner, in dem Sie 3ds max installiert haben.

Vorbereitung der Datei

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Laden von Bildern in den Hintergrund 3ds max bietet Ihnen die Möglichkeit, Bilder in den Hintergrund zu legen, um sie als Hilfsobjekte zum Modellieren zu verwenden oder sie mit in das Rendering, zum Beispiel einen Himmel, einzubinden. Leider hat sich eine Modellierung mit Hintergrundbildern als sehr umständlich herausgestellt. Es ist keine genaue Positionierung und Anpassung an die gewünschten Einheiten möglich. Darüber hinaus wird die Auflösung des Bildes verringert, sobald es eingeblendet wird. Wegen dieser und noch einiger anderer Handlingprobleme muss man einen anderen Weg einschlagen. Man erstellt dazu in jeder benötigten Ebene eine plane Fläche und projiziert darauf das Bild als Mapping. Man erhält völlige Bewegungsfreiheit. Sollten die gescannten Bilder nicht waagerecht gescannt sein oder eine unterschiedliche Größe besitzen, kann man sie jederzeit anpassen. Das Ein- und Ausblenden der Hilfsobjekte kann man entweder über ein Script auf eine Tastenkombination legen oder schnell über die rechte Maustaste erreichen. 1) Erstellen Sie im Left Viewport eine Plane (Ebene), die in etwa so breit und so hoch ist, wie Ihr Modell am Schluss sein soll, und platzieren Sie diese im Ursprung. Length (Länge) = 300; Width (Breite) = 520; Name = Seitenansicht 2) Öffnen Sie den Materialeditor und ordnen Sie der Diffuse-Farbe (Streufarbe) den Mapping-Typ Bitmap zu. Als Bild verwenden Sie die Datei rennlibelle_seite.jpg aus dem Verzeichnis Übungsdateien/05 Modellierung. Das Material nennen Sie Seitenansicht.

Eine Ebene ist eine plane Fläche ohne Dicke.

Materialeditor

Die Zeichnung wird als Diffuse Mapping verwendet.

3) Damit Sie das Mapping auch von der Rückseite der Ebene sehen, aktivieren Sie unter den Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparametern) die Option 2-Sided (Zweiseitig).

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Mesh- und Poly-Modellierung

Go to Parent (Zum übergeordneten Objekt)

4) Geben Sie im Rollout Blinn Basic Parameters (Blinn-Grundparameter) zusätzlich einen Self-Illumination (Selbstillumination)Wert von 100 an. Kehren Sie dazu auf die obere Ebene des Materials zurück. Die Option 2-Sides veranlasst, dass auch die Rückseiten von Flächen gezeigt und gerendert werden. Die Self-Illumination zeigt das Mapping bei jeder Lichtsituation, auch an nicht beleuchteten Stellen, an.

Show Map in Viewport (Map in Ansichtsfenster anzeigen)

Der UVW-Map Modifier weist dem Objekt ein Koordinatensystem zu, anhand dessen die Position des Mappings festgelegt wird.

5) Drücken Sie den Button Show Map in Viewport (Map in Ansichtsfenster anzeigen) und weisen Sie das Material der Plane zu. 6) Schalten Sie von der Wireframe (Drahtmodell)-Ansicht in die Smooth + Highlights (Glatt & Glanzpunkt)-Darstellung um, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die Bezeichnung des Viewports klicken und den entsprechenden Punkt aus dem PulldownMenü auswählen.

Das Mapping wird dem Seitenverhältnis des Objekts angepasst.

Die Verzerrung im Mapping entsteht dadurch, dass das Bild ein anderes Seitenverhältnis besitzt als die Plane. Um diesen Fehler zu korrigieren, wenden wir einen UVW-Mapping Modifier an. 7) Weisen Sie der Ebene einen UVW-Mapping Modifier zu. 8) Wählen Sie Planar als Mapping-Art. 9) Klicken Sie, um das Seitenverhältnis an das Bild anzupassen, auf die Schaltfläche Bitmap Fit (Bitmap-Passung) und geben Sie im Öffnen-Dialog die Datei Rennlibelle_seite.jpg als Ausgangsdatei an.

Der planare Mapping-Typ dient zur Projektion von Mappings auf flache Objekte oder Flächen.

Vorbereitung der Datei

Das Gizmo des UVW-Mapping Modifiers passt das Seitenverhältnis zwar an, verringert es aber auf die Höhe der Ebene. Wir müssen nun das Gizmo skalieren. 10) Aktivieren Sie das Subobject (Unterobjekt) Gizmo des Modifiers. 11) Mit der Scale (Skalieren)-Transformation vergrößern Sie nun das Bild, bis es komplett auf die Ebene passt. Deaktivieren Sie anschließend das Subobject wieder, indem Sie dieses oder den Modifier im Stack anklicken.

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Zum Anpassen der Map-Größe muss das Gizmo des UVW-Map Modifiers aktiviert sein.

Nach der Skalierung des Gizmo erscheint das Bild auf der ganzen Fläche.

Die Daraufsicht erstellen Sie wie folgt: 12) Wechseln Sie in die Top (Oben)-Ansicht und erstellen Sie mit dem Menübefehl Edit > Clone (Bearbeiten > Klonen) eine Copy (Kopie) mit der Bezeichnung Daraufsicht. 13) Rotieren Sie diese auf der Y-Achse der Top (Oben)-Ansicht um 90˚. 14) Gehen Sie in den Materialeditor und erstellen Sie per Drag & Drop des Ausgangsmaterials in das danebenliegende Vorschaufenster eine Kopie des Materials für die Seitenansicht. Benennen Sie es in Daraufsicht um. 15) Tauschen Sie die Datei des Diffuse (Streufarben)-Mappings gegen die Datei Rennlibelle_oben.jpg aus und weisen Sie dieses Material der Plane Daraufsicht zu. 16) Ändern Sie die Length (Länge) der Plane auf 645, damit das Bild ganz auf die Fläche passt. 17) Speichern Sie die Datei unter der Bezeichnung Rennlibelle.max ab.

Der Clone Options Dialog

Das Mapping in der Daraufsicht und die fertigen Hilfsobjekte in der PerspektivenAnsicht

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Mesh- und Poly-Modellierung

Modellieren der Rennlibelle Die Flügel Fangen wir mit den Flügeln an. Um die besten Wege für die Modellierung herauszufinden, versuchen wir, eine Form zu finden, die von einem der vorhandenen Grundkörper abgeleitet werden kann. Des Weiteren müssen wir uns überlegen, ob das Objekt eher eckig oder rund sein soll. Wenn wir von oben auf die Flügel schauen, stellen wir fest, dass sie bis auf die Rundungen einem Quader ähneln. Auch von der Seite betrachtet kann die Form aus einem Quader abgeleitet werden. Die Frage ist nur, ob man den Quader so verformen und modifizieren kann, dass er zum Flügel wird. Dazu bietet uns 3ds max die Möglichkeit, jeden einzelnen Punkt des Gitters zu transformieren und anschließend das Ganze »weichzuzeichnen«. 1) Beginnen wir damit, eine Box (Quader) in der Daraufsicht zu erstellen, die die Breite und Tiefe einer Tragfläche besitzt. Da wir in einer schattierten Ansicht arbeiten, wird auch der Quader bei der Erstellung schattiert dargestellt. Um aber beim Modellieren trotzdem die Zeichnungen zu sehen, gibt es einen Trick. 2) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Box und wählen Sie aus dem Quad-Menü den Punkt Properties (Eigenschaften) aus. 3) Aktivieren Sie die Option Vertex Ticks (Scheitelpunkt-Markierung) und verringern Sie die Visibility auf den Wert 0,5. Dadurch wird die Box transparent dargestellt und alle Vertexe werden sichtbar.

Über den Properties-Dialog lassen sich objektspezifische Eigenschaften wie Anzeigensteuerung oder das Verursachen und Empfangen von Schatten definieren.

4) In der Ansicht von Links können Sie nun den Quader auf die Höhe verschieben, auf der sich in der Zeichnung der Flügel befindet. 5) Wechseln Sie in das Modify Command Panel und ändern Sie die Segmentanzahl der Box und weiterer Parameter wie folgt:

Modellieren der Rennlibelle

Length Segs (Längensegmente) = 3; Width Segs (Breitensegmente) = 8; Height Segs (Höhensegmente) = 2; Generate Mapping Coords (Mapping Koord. generieren) = aktiv; Name = Flügel_vorne_links 6) Sie können die Segmentunterteilung sichtbar machen, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die Bezeichnung des Ansichtsfensters gehen und Edged Faces (Flächen und Kanten) aktivieren.

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Über das Menü des Ansichtsfensters können Sie in der geshadeten Ansicht die Darstellung von Kanten aktivieren.

Durch den transparenten Quader können wir die Zeichnung gut erkennen und somit die Position und andere Änderungen besser kontrollieren.

7) Weisen Sie der Box einen Edit Mesh (Netz bearb.)-Modifier zu. Er ermöglicht Ihnen den Zugriff auf alle Unterobjekte, wie Vertexe, Edges, Faces, etc. Wir werden nun die einzelnen Vertexe des Quaders der Form des Flügels anpassen. Dabei arbeiten wir zunächst Ansicht für Ansicht. Das bedeutet, wir verformen den Flügel erst von oben und anschließend von der Seite. 8) Aktivieren Sie das Subobject Vertex (Scheitelpunkt), indem Sie im Modifier Stack auf das zugehörige Symbol klicken. Alternativ dazu kann das Subobject auch über das Quad-Menü ausgewählt werden. Durch den Edit Mesh Modifier erhalten Sie Zugriff auf alle Subobjects des Quaders. Wir benötigen in unserem Fall die Vertexe.

Beim Verschieben von Vertexen müssen Sie aufpassen, ob Sie auch verdeckte Vertexe mitbewegen wollen oder nur einen einzelnen Punkt. Klicken Sie nur einen Scheitelpunkt an, wird nur dieser ausgewählt und transformiert. Um auch Punkte zu erfassen, die hinter einem Punkt ver-

Mit dem Auswahlpfeil können Sie durch einfaches Klicken ein Objekt auswählen. Durch Klicken-Ziehen-Loslassen der Maus erstellen Sie einen Auswahlbereich. Die Form des Bereichs können Sie im Werkzeug daneben angeben.

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Mesh- und Poly-Modellierung

deckt liegen, ziehen Sie ein Auswahlrechteck um diesen Punkt. Dann werden die dahinterliegenden Vertexe mit ausgewählt. 9) Verschieben Sie die Scheitelpunkte in der Horizontalen (X-Achse) so, dass dort, wo sich runde Kanten befinden, mehr Segmente sind als bei geraderen Stücken. 10) Anschließend können Sie die Form anpassen. Achten Sie darauf, dass zwischen den Vertexe immer eine gleichmäßige Verteilung herrscht. Sind die Größenunterschiede zwischen benachbarten Flächen zu groß, kann es später bei der Feinarbeit zu Problemen kommen. 11) Zur Ausarbeitung der Rundung an den Enden des Flügels verschieben wir die Eck-Vertexe ein wenig nach innen.

Zur Anpassung der Vertexe verteilt man zunächst die Flächen so, dass in den engen Rundungen mehr Segmente sind als in den weiten. Dann passt man die Rundungen an. Zum Schluss kümmert man sich um die Vertexe an den Enden.

Non uniform Scale Nicht gleichmäßige Skalierung Durch das Auswählen der ungleichmäßigen Skalierung können Objekte entweder in eine oder in zwei Richtungen skaliert werden.

Nun beginnen wir mit der Profilierung von vorne. Da wir hier keine Zeichnung besitzen, können wir die Fantasie spielen lassen. Wir wollen erreichen, dass der Flügel zum Ende hin dünner wird, allerdings soll sich die obere Seite kaum nach unten biegen. 12) Wechseln Sie in die Front (Vorne)-Ansicht. 13) Als Erstes skalieren wir die übereinanderliegenden Scheitelpunkte eines Segments in der Y-Richtung. Verwenden Sie dazu die Non Uniform Scale (nicht gleichmässige)-Skalierung. 14) Damit die Oberkante der Tragfläche nicht so stark nach unten gebogen wird ( folgende Abblidung links), verschieben Sie Punkte im-

Modellieren der Rennlibelle

Zunächst skalieren wir die Segmente vertikal ...

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... und verschieben sie dann nach oben, sodass an der Oberseite des Flügels eine plane Fläche entsteht.

mer segmentweise nach oben, bis die Oberkante der Tragfläche plan ist bzw. nur noch eine leichte Wölbung aufweist. Jetzt kommt die Feinarbeit. Wir müssen dem Flügel von der Seite ein Profil geben. Dazu bewegen wir nun einzelne Vertexe oder Gruppen von Vertexen. Da wir die Hilfsobjekte mit der Zeichnung vorübergehend nicht mehr benötigen, blenden wir diese aus. 15) Öffnen Sie mit dem Menüpunkt Tools > Display Floater (Extras > Anzeige-Übersicht) den Dialog zum Ein- und Ausblenden von Objekten. Klicken Sie auf die Schaltfläche By Name (Nach Namen) aus der Gruppe Verdecken und selektieren Sie die Objekte Daraufsicht und Seitenansicht. Nach dem Vorgang können Sie das Dialogfeld schließen, da wir es im Moment nicht mehr benötigen. 16) Um einen guten Betrachtungswinkel zu bekommen, müssen wir die Ansicht verdrehen. In der Front View können Sie mit Hilfe des Tools Arc Rotation (Bogendrehung) die Ansicht so anpassen, dass Sie von schräg hinten unten auf den Flügel blicken. Sie können in der User-Ansicht arbeiten. Achten Sie darauf, dass die Z-Achse immer nach oben zeigt. Nach einer Gewöhnungsphase werden Sie komplette Modelle nur in der User-View fertigen können.

17) Bewegen Sie nun die Scheitelpunkte der hinteren Kante auf der Z-Achse nach oben, bis eine scharfe Kante entsteht. 18) Ziehen Sie die Punkte nach, die innerhalb der Fläche liegen. Diese Vertexe sollen so weit in Richtung Z-Achse verschoben werden,

Mit der Anzeige Übersicht können Sie Objekte aus-/ einblenden und fixieren.

Wählt man die Bogendrehung um ein selektiertes Objekt, wird dieses als Drehpunkt verwendet.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Zunächst werden die äußersten Punkte nach oben verschoben ...

Min/Max-Toggle (Min/Max-Schalter)

... danach arbeitet man sich in die Mitte der Fläche vor ...

... bis man ein grobes Profil für die Tragfläche erhält.

dass sie die gleiche Entfernung von der Oberkante besitzen wie die hintersten Punkte. 19) Zum Abschluss der Modellierung müssen noch ein paar Feinanpassungen vorgenommen werden. 20) Zur Abrundung der vorderen Kante werden die mittleren Punkte nach vorne gezogen. 21) Das Ende, das sich später am Rumpf befindet, wird in der Profilierung angepasst. 22) Die Punkte, die sich auf der Unterseite der Tragfläche befinden, werden noch nach vorne gezogen, um eine stärkere Profilierung zu erreichen. 23) Benennen Sie den Flügel in Flügel_re_01 um. Sie können natürlich auch die Ansicht auf die volle Größe bringen, damit Sie leichter arbeiten können. Um besser an einzelne Punkte zu gelangen, oder zur optischen Kontrolle des Flügels, können Sie die Ansicht öfter drehen. Nach Beendigung der Grundmodellierung wollen wir – im nächsten Abschnitt – einen MeshSmooth-Modifier anwenden. Er unterteilt das Gitter und rundet harte Kanten ab. Damit das Profil noch deutlich bleibt, sollten Sie eine stärkere Profilierung anstreben, als es zunächst optisch richtig wäre. Vergessen Sie nicht, die Datei abzuspeichern. Zum Vergleich finden Sie den fertigen Flügel in der Datei Rennlibelle_flügel.max. Sie können den Flügel auch über den Menübefehl File > Merge in Ihre Datei holen und dann mit Ihrem Flügel direkt vergleichen.

Modellieren der Rennlibelle

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Sind Sie fertig, sollten Sie in etwa ein Ergebnis haben, das der folgenden Abbildung ähnelt. Der fertige Flügel weist eine etwas übertriebene Profilierung auf, die aber durch Anwenden des MeshSmooth-Modifiers relativiert wird.

MeshSmooth (Netz glätten) Um dem Flügel eine weiche Form zu geben, verwenden wir den MeshSmooth (Netz Glätten)-Modifier. Er besitzt die Fähigkeit, zwischen den vorhandenen Punkten und Kanten ein gummiartiges Netz aufzuziehen. Die Form wird durch die Verteilung und Gewichtung der Vertexe und Kanten geregelt. In Bereichen mit eng beieinanderliegenden Punkten wird die Rundung eckiger. Darüber hinaus kann man einzelnen Kanten und Scheitelpunkten eine höhere bzw. niedrigere Anziehungskraft zuordnen. Es ist allerdings zu beachten, dass eine Erhöhung der Gewichtungen an allen Punkten den Effekt aufhebt. Als weitere Funktion ist es möglich, die Anzahl der Unterteilungen zu regeln. Diese kann auch abhängig von der Winkelung von benachbarten Flächen eingestellt werden, sodass in flachen Bereichen Flächen weniger abgerundet werden als an stärker geknickten. Über die Local Control-Funktion können Sie auf die Vertexe jeder einzelnen Unterteilung zugreifen und deren Gewichtung und Position verändern. Bevor wir den MeshSmooth-Modifier dem Flügel zuweisen, werden wir anhand einer einfachen Box die Rollouts dieses Modifier näher kennen lernen. ■ Subdivision Method (Unterteilungsmethode): Hier können Sie verschiedene Verfahren der Unterteilung angeben. Die wichtigste Me-

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Mesh- und Poly-Modellierung

thode ist das NURMS-Verfahren. Es ähnelt der Mathematik von NURBS-Flächen. Es erlaubt die Gewichtung einzelner Punkte zu verändern. Die Classic-Methode verwendet die Algorithmen aus den Versionen 1.x und 2.x von 3D Studio MAX. Der Quad-Output (QuadAusgabe) erzeugt immer vierseitige Polygone. Diese beiden Methoden erlauben nur eine Gewichtung aller Vertexe auf einmal. Dazu mehr beim Punkt Parameters.

Ein Quader mit sechs vierseitigen Polygonen dient als Ausgangsobjekt.

Die Anwendung des MeshSmooth-Modifiers mit dem NURMS-Verfahren

Die Anwendung des MeshSmooth-Modifiers mit dem Classic-Verfahren

Die Anwendung des MeshSmooth-Modifiers mit dem Quad-Verfahren

Die Option Apply To Whole Mesh (Auf gesamtes Netz anwenden) ignoriert eventuell ausgewählte Unterobjekte wie Vertexe oder einzelne Flächen. Old Style Mapping (Herkömmliches Mapping) wendet MeshSmooth mit Hilfe des Algorithmus aus 3D Studio MAX 3 auf die Mapping-Koordinaten an. Mit dieser Technik werden die zugrunde liegenden Mapping-Koordinaten verzerrt, da neue Flächen erstellt und Texturkoordinaten verlagert werden. ■ Subdivision Amount (Betrag der Unterteilung): Mit dem Parameter Iterations (Wiederholungen) lässt sich die Anzahl der Unterteilungen angeben.

Der Ausgangswürfel mit vier Segmenten auf jeder Seite.

Das NURMS-Verfahren mit einer Iteration von 1.

Das NURMS-Verfahren mit einer Iteration von 2.

Modellieren der Rennlibelle

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Der Smoothiness-Wert gibt an, wie stark die Flächen zueinander geknickt sein müssen, damit dort das Mesh unterteilt wird.

Iterations = 3; Smoothiness = 1,0

Iterations = 3; Smoothiness = 0,999

Iterations = 3; Smoothiness = 0,6

Beide Parameter können getrennt für die Darstellung in den Ansichtsfenstern und für das Rendering eingestellt werden. ■ Local Control (Lokale Steuerung): Jede Unterteilung erzeugt ein Steuergitter. Dieses Steuergitter besitzt die Geometrie der vorangegangenen Unterteilung.

Ausgangsobjekt

Das Steuergitter bei einer Iteration von 1 und einem Control Level von 0 entspricht dem Ausgangsobjekt.

Das Steuergitter bei einer Iteration von 2 und einem Control Level von 1 enspricht der Geometrie bei einer Iteration von 1.

Über den Parameter Control Level (Steuerungsebene) kann auf jedes Steuergitter jeder Iteration zugegriffen werden. Dabei lassen sich die Vertexe und Edges gewichten und transformieren. Die Form der untergeordneten Steuergitter passt sich der neuen Form an.

Die Box bei einer Iteration von 4 und dem Steuergitter bei Control Level 1.

Die Position und Gewichtung eines Vertex wurde bei Control Level 1 verändert.

Das Steuergitter von Control Level 2 passt sich der neuen Form an.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Ignore Backfacing (Rückseiten ignorieren) verhindert, dass bei der Auswahl von Vertexe versehentlich Punkte ausgewählt werden, die auf der Rückseite des Objekts liegen und eventuell nicht sichtbar sind. Weight (Gewicht) und Crease (Knicken) geben die Gewichtungen der Vertexe und Edges an. Die Kontrollbox Display Control Mesh (Steuernetz anzeigen) aktiviert die Darstellung des Steuergitters. ■ Soft Selection (Weiche Auswahl) ermöglicht das Ausweiten der Auswahl einzelner Vertexe oder Edges auf benachbarte Unterobjekte. Der Falloff lässt sich über die Steuerung der Falloff-Kurve regeln. Diese Funktion taucht in allen Modifiern auf, bei denen Sie die Topologie durch Vertexe oder Edges verändern können.

Ohne Soft Selection wird nur der ausgewählte Vertex transformiert.

Je nach Falloff-Kurve werden die umliegenden Vertexe mit transformiert.

■ Parameters: Diese Einstellungen sind nur verfügbar, wenn für den MeshSmooth-Typ die Option Classic oder Quad-Output angegeben ist. Sie geben die MeshSmooth-Parameter der Steuergitter im Verhältnis zum übergeordneten Control Mesh an und wie weich das Ergebnis wird.

Das MeshSmooth-Typ Quad-Output mit der Standardvorgabe Strength = 0,5; Relax = 0

Das MeshSmooth-Typ Quad-Output mit der Standardvorgabe Strength = 0; Relax = 0

Das MeshSmooth-Typ Quad-Output mit der Standardvorgabe Strength = 1; Relax = -1

Mit den Kontrollboxen der Parametergruppe Surface Parameters (Oberflächenparameter) werden Glättungsgruppen auf das Ob-

Modellieren der Rennlibelle

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jekt angewendet und der MeshSmooth-Effekt durch bestimmte Oberflächeneigenschaften beschränkt. ■ Settings (Einstellungen): Hier können Sie angeben, ob der MeshSmooth-Modifier auf das gesamte Polygon oder die reale Fläche, also das in Dreiecke aufgeteilte Polygon, angewendet wird. Mit der Parametergruppe Update Options (Aktualisierungsoptionen) können Sie manuelle oder renderbezogene Aktualisierungsoptionen für Situationen festlegen, in denen die Komplexität der Glättung zu hoch für automatische Aktualisierungen ist. Sie können auch im Bereich Iterations die Render-Option verwenden, um festzulegen, dass ein höheres Maß an Glättung nur beim Rendern angewendet werden soll. ■ Resets (Zurückgesetzte): Hier können einzelne Veränderungen an der Geometrie der Steuergitter auf ihren Ursprungswert zurückgesetzt werden. Anwenden des MeshSmooth auf die Flügel Nachdem wir jetzt die Grundlagen der MeshSmooth-Technologie besprochen haben, wenden wir diesen Modifier auf den Flügel der Rennlibelle an. 24) Weisen Sie den MeshSmooth-Modifier dem Flügel zu, indem Sie diesen selektieren und im Modify (Ändern)-Command Panel aus der Modifier-Liste den MeshSmooth-Modifier auswählen. 25) Damit das Gitter unterteilt wird, geben Sie in der Gruppe Subdivision Amount (Unterteilungen) eine Iteration (Wiederholung) von 2 und eine Smoothiness (Glätte) von 0,98 an. Um den Bildschirmaufbau zu beschleunigen, können Sie den IterationWert auf die Render-Parameter übertragen und den Wert für die Bildschirmdarstellung auf 0 zurücksetzen.

Der Flügel mit einer Iteration von 1 (368 Polygone)

Der Flügel mit einer Iteration von 2 (1472 Polygone)

Wir wollen nun erreichen, dass der Teil des Flügels, der am Rumpf befestigt wird, weniger abgerundet wird als der übrige Teil. Dazu müssen wir die Gewichtung der Kanten verändern.

Der MeshSmoothModifier befindet sich in einer Liste, die durch Anklicken des Pull Downs Modifier List erscheint.

Der Flügel mit einer Iteration von 2 und einer Smoothiness von 0,98 (1306 Polygone)

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Mesh- und Poly-Modellierung

26) Wechseln Sie in die Top View. 27) Aktivieren Sie den Button für Edges aus dem Rollout Local Control und selektieren Sie die Kanten des ersten Segments des Flügels. Aktivieren Sie auch die Option Display Control Mesh. 28) Verringern Sie den Wert des Parameters Weight auf 0,08 bei einem Control Level von 0. Das korrekte Ergebnis sehen Sie nur, wenn Sie die Iteration und Smoothiness auch für die Darstellung in den Viewports aktivieren.

Ziehen Sie ein Auswahlrechteck um die linken Kanten. So werden alle Kanten markiert, die vom Auswahlrechteck eingeschlossen und gekreuzt werden.

Für diese Punkte muss die Gewichtung heraufgesetzt werden.

Mirror Selected Objects (Auswahl spiegeln)

29) Wählen Sie nun als Subobject die Option Vertex aus. 30) Ziehen Sie das Auswahlrechteck um die Punkte der hinteren Kante, wie in der Abbildung rechts angegeben, um sie zu selektieren. 31) Erhöhen Sie das Weight (Gewichtung) dieser Punkte auf 10. Nun ist der Flügel fertig. Er muss nur noch dupliziert und positioniert werden. 32) Deaktivieren Sie dazu alle Unterobjekte des Modifiers, lassen den Flügel aber selektiert. 33) Blenden Sie die Daraufsicht der Hilfsobjekte ein, auf der sich die Zeichnung befindet. Benutzen Sie dazu den Anzeige-Dialog unter dem Menüpunkt Tools > Display Floater (Extras > Anzeige-Übersicht). 34) Drücken Sie die Schaltfläche Mirror Selected Objects (Auswahl spiegeln). 35) In der Dialogbox geben Sie zunächst als Mirror Axis (Spiegelachse) »X« an. 36) Den Offset (Abstand) zum Ausgangsobjekt können Sie durch die Verwendung der Pfeiltasten selbst bestimmen. Ein Wert um 324 ist dazu nötig. 37) Da wir nicht nur den Flügel spiegeln, sondern einen Reference Clone (Klon) erstellen wollen, geben Sie Reference unter Clone

Modellieren der Rennlibelle

Selection (Auswahl klonen) an. Benennen Sie den Flügel Flügel_li_01.

Mit der Funktion Auswahl erstellen wir einen Referenz-Klon des Flügels.

Durch die Anwahl der Option Referenz erstellen wir einen Klon, der die Eigenschaften des Ausgangsobjekts übernimmt. Zusätzliche Änderungen, wie weitere Modifier oder Materialzuweisungen, werden allerdings nur auf das geklonte Objekt angewendet. Verändert man dagegen die Geometrie, wie einzelne Punkte oder den bereits angewendeten MeshSmooth-Modifikator, am Referenzklon oder Ausgangsobjekt, werden diese auch auf das jeweilige andere Objekt übertragen. Die hinteren Flügel erstellen Sie auf eine ähnliche Weise. 38) Verschieben Sie den linken Flügel mit gedrückter Umschalttaste an die Stelle des hinteren Flügels in der Zeichnung. Der hintere Flügel wird als Copy geklont.

Durch das Drücken der Umschalttaste wird das Objekt nicht verschoben, sondern es wird ein Klon an der Endposition erstellt. Um den Klontyp und den Namen zu bestimmen, wird der Clone-Options-Dialog eingeblendet. 39) Geben Sie als Namen die Bezeichnung Flügel_re_02 an. Der hintere Flügel besitzt eine etwas andere Form als der vordere. Das Ansatzstück am Rumpf ist etwas schmaler und die Rundung erscheint größer. Um den Flügel nun anzupassen, müssen wir die Scheitelpunkte verschieben. 40) Blenden Sie mit Tools > Display Floater (Extras > Anzeige-Übersicht) alle anderen Flügel aus.

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Mesh- und Poly-Modellierung

41) Falls der Flügel nicht selektiert ist, klicken Sie ihn an, gehen im Modifier Stack auf den Edit Mesh ( Netz bearb.)-Modifier zurück und aktivieren dort das Unterobjekt Vertex (Scheitelpunkte). 42) Verschieben Sie in der Top View die Scheitelpunkte so, dass sie sich der Form anpassen.

Der Flügel vor dem Verschieben der Scheitelpunkte

Der Flügel nach der Transformation der Scheitelpunkte

43) Heben Sie die Aktivierung des Subobjects auf und kehren Sie im Modifier Stack zum MeshSmooth-Modifier zurück. 44) In der Left View können Sie nun das Hilfsobjekt mit der Zeichnung einblenden und den Flügel in der Höhe positionieren. 45) Anschließend erstellen wir wieder ein Referenzobjekt durch Spiegelung an der X-Achse. Als Namen vergeben wir Flügel_li_02. 46) Blenden Sie alle Flügel ein und speichern Sie die Datei.

Die fertigen Flügel. Der Visible-Wert der Objekte wurde wieder auf 1 gestellt, um die Transparenz zu deaktivieren.

Die fertigen Flügel finden Sie in der Datei rennlibelle_flügel_alle.max.

Der Rumpf

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Der Rumpf Der Rumpf der Rennlibelle entsteht auf die gleiche Weise wie die Flügel. Aus einem Quader wird durch Verformen der Scheitelpunkte das Netz grob an die Kontur angepasst. Anschließend wird durch den MeshSmooth-Modifikator der Körper geglättet. Das Element, das das Cockpit und den Fahrersitz hält, besteht aus einem Spline und soll die nötige Dicke und Profilierung erhalten.

Mergen der Datei »Rumpf.max« 1) Die Merge (Mischen)-Funktion finden Sie unter dem Menüpunkt File > Merge (Datei > Mischen). Im Öffnen-Standarddialog suchen Sie zum Mergen die Datei Rennlibelle_rumpf.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien\05 Modellierung. Der Rumpf besteht aus vier Quadern und einem Spline. Die Quader wurden grob an die Form der Zeichnung angepasst. Im Gegensatz zur Zeichnung wurde der Durchlass für die Auspuffrohre nach hinten versetzt, um später nicht die Steuerung der Flügel zu behindern. Das Hauptelement wurde bereits mit einem MeshSmooth-Modifikator verändert. 2) Damit Sie die Flügel und Zeichnungen nicht behindern, können wir diese ausblenden. Öffnen Sie mit dem Befehl Select by Name (Auswahl nach Namen) den Auswahldialog und wählen Sie im Auswahlfenster alle Flüge-, Darauf- und Seitenansicht-Objekte aus. 3) Blenden Sie die Objekte mit dem Befehl Hide Selection (Auswahl ausblenden) des Quad-Menüs aus.

Alle nicht benötigten Objekte werden ausgeblendet.

Instanzen eines Modifiers erstellen Das Hauptelement des Rumpfs besitzt bereits einen MeshSmooth-Modifier. Diesen wollen wir nun auf die anderen Netze übertragen. Wird der Modifier nicht nur kopiert, sondern als Instanz erstellt, wird eine Parameteränderung an einem Objekt automatisch auf alle anderen Kör-

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Mesh- und Poly-Modellierung

Die MeshSmoothParameter des Rumpfs

per mit der gleichen Instanz übertragen. Die Einstellungen des MeshSmooth können Sie in der Abbildung rechts sehen. Für die Ansichtsfenster wird der Rumpf nur einmal geglättet. Durch einen Renderwert von 2 wird beim Berechnen des endgültigen Bildes der Glättungsvorgang zweimal angewendet, was einen noch runderen und glatteren Eindruck vermittelt. Übertragen wir nun den MeshSmooth des Hauptrumpfs auf die anderen Körper: 4) Selektieren Sie den Hauptrumpf (Rumpf ) und klicken Sie im Modifier Stack mit der rechten Maustaste auf den MeshSmooth-Modifier. 5) Wählen Sie aus dem Pulldown den Punkt Copy (Kopieren) aus. 6) Wählen Sie das nächste Rumpfteil aus. 7) Klicken Sie nun im Modifier Stack mit der rechten Maustaste auf das Editable Mesh (Bearbeitbares Netz) und fügen Sie den Modifier über den Befehl Paste Instanced (Instanz einfügen) ein. 8) Wiederholen Sie den vorangegangenen Schritt bei den beiden letzten Objekten des Rumpfs. Ändern Sie jetzt einen MeshSmooth-Parameter eines der Objekte, werden alle anderen Rumpfelemente angepasst. Die Modifier-Instanzen werden kursiv dargestellt.

Einen Shape mit dem Modifier Bevel extrudieren

Der Bevel-Modifier befindet sich in einer Liste, die Sie durch Drücken der Schaltfläche Weitere öffnen können.

Die Spitze des Rumpfs wird aus einer Konturlinie erstellt. Über den Bevel-Modifier können Linien in die Tiefe extrudiert und dabei mit abgerundeten Kanten versehen werden. 1) Selektieren Sie den Shape Cockpit Halterung. 2) Ordnen Sie den Bevel-Modifikator zu. Die Parameter des Bevel-Modifiers sind in zwei Rollouts unterteilt. Im Rollout Parameters stellen Sie das Aussehen des Objekts ein. ■ Capping (Verschlüsse): Wenn Sie die Vorder- bzw. Rückseite als Fläche sehen wollen, müssen Sie Beginn und Ende aktivieren. ■ Cap Type (Verschlusstyp): Legt die Art der Verschlüsse fest. ■ Surface (Oberfläche): Sie können zwischen den Seiten gerade oder runde Kanten erstellen. Die Anzahl der Segments und die Definition von Mapping-Koordinaten können ebenenübergreifend eingestellt werden. ■ Intersections (Schnittpunkte): Bei besonders engen Kurven oder spitzen Ecken kann es beim Hinzufügen von Bevels zu Überschneidungen im Shape kommen. Dieser Parameter regelt das Verhalten in solch einem Falle. Das Rollout Bevel Values (Änderungswerte) definiert das Ausmaß des Modifikators.

Der Rumpf

■ Start Outline (Startversatz): Um an der ersten Kante eine Rundung bzw. eine schräge Kante erstellen zu können, müssen Sie die Ausgangslinie verkleinern, sonst wird Ihr Objekt mit der ersten zugefügten Ebene größer. Um eine 45° Abkantung zu erzeugen, gibt man für Level 1 Height, Start Outline und Outline den gleichen Wert an. ■ Level 1 (Ebene 1): gibt die Entfernung und den Versatz zur Startkurve an. ■ Level 2 (Ebene 2): Falls gewünscht können Sie ein zweites Segment angeben. Es dient entweder als Gegenstück zur ersten Rundung oder fügt dem Objekt zusätzlich Dicke hinzu. ■ Level 3 (Ebene 3): Diesen Parameter können Sie nur ändern, wenn Sie bereits eine zweite Ebene verwenden. Er dient meistens als Gegenstück zur ersten Ebene.

Ein Kreis mit Radius = 60

Start Outline = -5; Level 1: Height = 5; Outline = 5; Die Kopie des Kreises markiert den ursprünglichen Durchmesser vor der Anwendung der Start Outline.

Start Outline = -5; Level 1: Height = 5; Outline = 5; Level 2: Height = 10; Outline = 0; Level 3: Height = 5; Outline = -5

Der gleiche Modifier nur mit den zusätzlichen Parametern: Curved Sides = aktiv; Segments = 4; Smooth Across Levels = aktiv

3) Für unsere Cockpit-Halterung verwenden wir folgende Einstellungen: Rollout Parameters: Curved Sides (Gekrümmte Seiten) Segments = 4; Smooth Across Levels (Ebenenübergreifendes Glätten) = on;

Start Outline = -5; Level 1: Height = 5; Outline = 5; Level 2: Height = 10; Outline = 0

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Mesh- und Poly-Modellierung

Generate Mappingcoords. = on; Rollout Bevel Values (Änderungswerte): Start Outline (Startversatz) = -3; Level 1: Height (Höhe) = 4; Outline (Versatz) = 3; Level 2: Height (Höhe) = 9; Outline (Versatz) = 0; Level 3: Height (Höhe) = 4; Outline (Versatz) = -3; Die Cockpit-Halterung wurde mit dem Bevel-Modifier extrudiert.

Die Parameter des FFD-Modifiers

Verformen mit dem FFD (Free Form Deform)-Modifier

Non uniform Scale (Nicht gleichmäßige Skalierung)

Das vordere Ende der Halterung ist noch zu dick. Um es dünner zu machen, gibt es sicher mehrere Möglichkeiten. Am schnellsten geht es mit dem FFD-Modifier (Freiform-Deformation). Dieser Modifier legt ein quaderförmiges oder zylindrisches Gitter um ein Objekt. An den Steuerpunkten des Gitters kann nun gezogen oder gedrückt werden. Das Objekt im Inneren des Gitters wird dabei entsprechend verformt. Für unsere Halterung werden wir die einfachste Form der Deformation verwenden: 1) Weisen Sie der Cockpit-Halterung einen FFD 2x2x2-Modifier zu. 2) Wählen Sie im Modifier Stack das Subobject Control Points (Steuerpunkte) aus, um die Verformung durch die Eckpunkte zu aktivieren. 3) Selektieren Sie die vier vorderen Steuerpunkte. 4) Wählen Sie die Non uniform Scale (nicht gleichmäßige Skalierung) und skalieren Sie die Punkte auf der X-Achse im Perspective Viewport so weit, dass sich die Cockpit-Halterung nach vorne verjüngt.

Modellieren des Cockpits

Der FFD 2x2x2-Modifier auf die Halterung angewendet

Nach dem Freigeben der Control Points werden die vorderen vier Punkte ausgewählt.

5) Speichern Sie die Datei. Zum Vergleich finden Sie das Ergebnis in der Datei Rennlibelle_02.max.

Modellieren des Cockpits Das nächste Element, das wir modellieren wollen, ist das Cockpit. Es besteht aus einer Kugel, die zunächst mit dem FFD-Modifier verformt wird. Anschließend halbieren wir die Kugel und ziehen über die Funktion ShapeMerge (ShapeMischen) eine Kurve ab. Zu guter Letzt erstellen wir eine Spiegelung der Halbkugel und verschmelzen die beiden Hälften. Um der Kuppel eine Dicke zu geben, benutzen wir den Solidify Modifier, ein externes PlugIn.

Cockpit-Geosphäre erstellen und verformen Öffnen Sie die Datei Rennlibelle_02.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/05_Modellierung auf der CD-ROM oder das von Ihnen erstellte Modell des Gleiters. Wir erstellen nun eine Geosphäre und verzerren diese mit dem FFD 3x3x3-Modifier. 1) Blenden Sie das Objekt Seitenansicht ein. Verwenden Sie dazu den Display Floater (Anzeige-Übersicht) aus dem Tools (Extras)Menü, wählen Sie die Left View als aktive Ansicht aus und den Darstellungsmodus Smooth + Highlight (Glatt + Glanzpunkte) über das Ansichtsmenü.

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Die vorderen Control Points werden auf der X-Achse skaliert.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Die Sphere (Kugel) links besitzt 528 Flächen, die Geosphere rechts besitzt nur 500 Flächen und erscheint dabei in der Silhouette runder als die Kugel.

In der Erstellen-Palette unter der Kategorie Grundkörper gibt es neben dem Objekt Kugel auch eine Geosphäre. Diese Geosphäre erscheint bei gleicher Polygonanzahl runder als die Kugel. 2) Erstellen Sie nun eine Geosphere in der Mitte des Cockpits mit einem Durchmesser, der etwas innerhalb der Umrisse der Zeichnung liegt. 3) Damit Sie für die spätere Verformung die Hintergrundzeichnung besser erkennen können, weisen Sie der Geosphäre über den Properties-Dialog eine Visibility (Sichtbarkeit) von 0,5 zu. 4) Stellen Sie im Modify-Command Panel nun die Segment-Anzahl der Geosphäre auf 8. Um die Geosphäre später gut halbieren zu können, muss eine gerade Segmentanzahl verwendet werden. Die Geosphäre besitzt in etwa den Durchmesser der breitesten Stelle des Cockpits in der Zeichnung.

Für die Halterung des Cockpits haben Sie ja schon den FFD 2x2x2-Modifier kennen gelernt. Der FFD 3x3x3 funktioniert genauso, nur mit dem Unterschied, dass er eine Unterteilung im Hilfsgitter besitzt. 5) Weisen Sie der Geosphäre den FFD 3x3x3-Modifier zu.

Modellieren des Cockpits

6) Aktivieren Sie das Unterobjekt Control Points (Steuerpunkte), um diese einzeln zu verschieben. 7) Verschieben Sie die Control Points, bis die Form der Geosphere der des Cockpits in der Zeichnung entspricht. Hinweis: Damit auch die Punkte auf der hinteren Seite des Hilfsgitters ausgewählt werden, markieren Sie Control Points nicht durch Anklicken, sondern ziehen ein Auswahlrechteck um die gewünschten Punkte.

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Der FFD-Modifier mit aktivierten Control Points Subobject

Durch Verschieben der Control Points des Hilfsgitters können Sie die Kugel in der Form an die Zeichnung anpassen.

8) Weil die Plane (Ebene) mit der Daraufsicht die Kugel waagerecht schneidet, wird nur ein Teil der Geosphäre dargestellt. Verschieben Sie daher die Plane soweit nach unten, bis sie unter der Kugel liegt. Sie können der Seitenansicht und Daraufsicht eine geringere Visibility zuweisen. Die Plane mit der Daraufsicht wurde nach unten verschoben, damit die komplette Geosphäre sichtbar wird und während der nächsten Arbeitsschritte nicht stört.

9) Wechseln Sie in die Top View und aktivieren Sie gegebenenfalls den Smooth + Highlights (Glatt + Glanzpunkte)-Darstellungsmodus.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Non uniform Scale (Skalierung nicht gleichmäßig)

10) Um der Geosphere, in der Ansicht von oben, eine etwas bauchigere Form zu geben, markieren wir nun immer alle Control Points, die auf einer Achse liegen, und skalieren sie mit einer nicht gleichmässigen Skalierung auf der X-Achse der Ansicht. Das Cockpit nach der Skalierung der Control Points. Um die Control Points besser zu sehen, wurde in der Abbildung die Zeichnung ausgeblendet.

Geosphäre halbieren Um die Geosphäre zu halbieren, wandeln wir diese in ein polygonales Objekt um. Poly-Objekte sind nützlich, da sie unsichtbare Kanten vermeiden. Wenn Sie beispielsweise mit Editable Polys (Bearbeitbare Polys) die Operation Cut (Ausschneiden) oder Slice (Aufschneiden) durchführen, werden im Gegensatz zu Mesh-Objekten keine zusätzlichen Scheitelpunkte entlang einer unsichtbaren Kante eingefügt. 1) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Geosphäre und wählen im Quad-Menü den Befehl Convert To > Convert to Editable Poly (Konvertieren in > in bearbeitbares Polygon umwandeln). Alle Modifier werden nun angewendet und das Ergebnis in ein Editable Poly umgewandelt. 2) Aktivieren Sie im Modify-Command Panel das Subobject Polygon. 3) Selektieren Sie in der Top View die rechte Hälfte der Kugel und löschen diese durch Drücken der Entf.-Taste.

Beim Konvertieren in das Poly-Objekt gehen alle Modifier verloren.

Die Polygone der rechten Hälfte werden ausgewählt.

Die rechte Hälfte wird gelöscht, wobei auch ungenutzte Vertexe gelöscht werden.

Modellieren des Cockpits

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Linie erstellen und subtrahieren In der Left View erstellen wir eine Linie, die wir dann von der halben Geosphäre abziehen. 1) Kehren Sie zum Top Level (Oberste Ebene) der Geosphäre zurück, indem Sie das Subobject Polygon deaktivieren. 2) Wechseln Sie in die Left View und blenden Sie alle Objekte, bis auf die Geosphere und die Cockpit-Halterung, aus. Damit Sie die Linie bei der Erstellung besser sehen, aktivieren Sie den Wireframe (Drahtgitter)-Darstellungsmodus. 3) Wählen Sie im Create (Erstellen)-Command Panel die Kategorie Splines und den Objekttyp Linie. 4) Klicken Sie nun in der Ansicht, um den ersten Punkt zu erstellen. Er sollte sich etwas unterhalb der Stelle befinden, an der die Kugel die Halterung kreuzt. 5) Der nächste Punkt sollte sich rechts vom ersten innerhalb der Kugel befinden. Um ihn zu erstellen, klicken Sie einmal an der gewünschten Position. 6) Die restlichen Punkte sollen zunächst der Kontur der Halbkugel folgen. Für jeden Punkt, den Sie erstellen wollen, müssen Sie einmal mit der Maustaste klicken. Den letzten Punkt, der für das Abziehen der Linie von der Halbkugel relevant ist, erstellen Sie außerhalb der Kugel an deren Oberseite. 7) Schließen Sie die Linie, indem Sie ein paar Punkte außerhalb der Kugel, in Richtung des Startpunkts, erstellen. Den letzten Punkt erstellen Sie direkt auf dem Anfangspunkt. Die Frage nach dem Schließen des Splines beantworten Sie mit Yes (Ja). Bevor die Linie von der Kugel abgezogen werden kann, müssen die Ecken noch abgerundet werden.

Die Linie besteht nur aus geraden Segmenten. Um eine runde Linie zu erreichen, müssen wir nun die Definition der Scheitelpunkte ändern. 8) Wechseln Sie in das Modify (Ändern)-Command Panel und wählen Sie das Subobject Vertex (Scheitelpunkt) aus. 9) Selektieren Sie alle Punkte mit Hilfe eines Auswahlrechtecks.

Sie können auch über das Quad-Menü auf das Top Level zurückkehren.

Die Kategorie Splines mit dem Objekt Linie im Create Command Panel

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Mesh- und Poly-Modellierung

10) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Vertex und wählen Sie aus dem Menü die Scheitelpunktart Glatt aus.

Nach dem Aktivieren der Unterobjektgruppe Scheitelpunkt werden alle Vertexe ausgewählt.

Um ein Spline mit einem 3D-Körper zu mischen, benötigen Sie das ShapeMerge-Objekt.

Das Objekt ShapeMerge erzeugt eine Linie auf der Geometrie.

Über das Quadmenü wird die Art der Vertexe von Corner auf Smooth gestellt.

Durch die Änderung der Vertexart werden die Scheitelpunkte abgerundet.

Eventuell müssen Sie die Punkte verschieben, um eine saubere runde Linie zu bekommen. Dazu markieren Sie einzelne Punkte und verschieben diese einfach. 11) Um die Linie auf die Kugel zu projizieren, selektieren Sie zunächst die Geosphäre. Anschließend wechseln Sie in das Create-Command Panel und wählen den Objekttyp ShapeMerge (ShapeMischen) aus um ein neues Objekt zu erstellen. Dieser Objekttyp gehört zur Gruppe der Compound Objects (Zusammengesetzte Körper) in der Kategorie Geometry. 12) Unter dem Rollout Pick Operand (Operanden auswählen) aktivieren Sie zunächst die Option Instance (Instanz). 13) Drücken Sie dann die Schaltfläche Pick Shape (Shape auswählen), und klicken Sie die soeben erstellte Linie an. Die Linie wird jetzt auf die Halbkugel projiziert. 14) Unter der Parametergruppe Operation wählen Sie die Option Cookie Cutter (Ausstechform), damit die projizierte Linie als Messer dient und die Geosphäre beschneidet.

Die Operation Cookie Cutter benutzt die Linie als Messer und schneidet einen Teil der Halbkugel ab.

Hat man im Rollout Pick Operand die Option Instance ausgewählt, kann man die originale Linie bearbeiten. Die Linie auf der Geometrie passt sich der neuen Form automatisch an.

Modellieren des Cockpits

Das Objekt spiegeln und verschweißen Damit wieder ein kugelförmiges Cockpit entsteht, müssen wir die Halbkugel als Kopie spiegeln und gemeinsame Punkte verschweißen. 1) Selektieren Sie die Geosphäre und klicken Sie auf die Schaltfläche Mirror Selected Objects (Auswahl Spiegeln). Wählen Sie im Dialogfeld für die Spiegelungsoptionen die X-Achse und als Klontyp Copy (Kopie) aus.

Mirror Selected Objects (Auswahl spiegeln)

Die halbe Geosphäre wird gespiegelt.

Die Punkte beider Objekte, die sich an der Spiegelungsachse befinden, liegen übereinander. Sie können jetzt ohne weitere Bearbeitung verschweißt werden. 2) Konvertieren Sie das neue Objekt in ein Editable Poly und blenden Sie die Cockpit-Halterung und den Ausgangs-Spline aus. 3) Drücken Sie die Schaltfläche Attach (Anhängen) unter dem Rollout Edit Geometry (Geometrie bearbeiten) im Modify-Command Panel des Poly-Objekts und wählen Sie die andere Hälfte des Cockpits aus. Beide Hälften des Cockpits sind jetzt zu einem Objekt verbunden. Jede Hälfte ist aber ein eigenes Element ohne gemeinsame Scheitelpunkte. Die Punkte verschweißen Sie wie folgt: 4) Aktivieren Sie die Unterobjektgruppe Vertex (Scheitelpunkt) und markieren Sie alle Punkte der Verbindungskante mit Hilfe eines Auswahlrechtecks.

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Mesh- und Poly-Modellierung

5) Klicken Sie in der Parametergruppe Weld (Verschweissen) unter dem Rollout Edit Geometry (Geometrie bearbeiten) auf den Button Selected (Ausgewählt).

Durch die Anhängen-Funktion werden beide Hälften zu einem Objekt kombiniert.

Nach dem Auswählen der Vertexe an der Verbindungskante können diese mit der Weld-Funktion verschweißt werden.

6) Speichern Sie Ihre Datei, bevor Sie im nächsten Absatz das PlugIn installieren. Den momentanen Stand der Übung finden Sie in der Datei Rennlibelle_03.max.

PlugIn installieren Als Benutzer von 3ds max befinden Sie sich in der glücklichen Lage, ein professionelles Programm mit einer sehr großen Verbreitung zu besitzen. Aus diesem Grund gibt es Entwickler, die PlugIns programmieren und diese auch oft ohne Gebühren zur Verwendung freistellen. Es gibt inzwischen sicher über hundert frei erhältliche PlugIns im Internet. Eines davon ist der hier angesprochene Solidify-Modifier von Terralux. Er extrudiert Flächen, um ihnen eine Tiefe zu geben. Bei geschlossenen Körpern wie Kugeln ist das wenig sinnvoll. Schneiden Sie aber einen Teil der Oberfläche weg, werden Sie feststellen, dass nur eine dünne Haut ohne Dicke übrig bleibt. Um dieser Haut nun eine gewünschte Dicke zu geben, gibt es den Solidify-Modifier. Dieses PlugIn befindet sich auch auf der beiliegenden CD-ROM. Die meisten Free- und Shareware-PlugIns werden ohne Installationsprogramm ausgeliefert, da dieses oft mehr Platz benötigt als das eigentliche PlugIn. Sie müssen es einfach in Ihr PlugIn-Verzeichnis kopieren. ■ Öffnen Sie zur Installation des Solidify-PlugIns das Verzeichnis PlugIns/Solidify auf der beiliegenden CD-ROM. Kopieren Sie die Datei Solidify.dlm in das Verzeichnis /Plugins, das sich im selben Ordner wie Ihre 3ds max-Installation befindet. Beim nächsten Start von 3ds max befindet sich der Solidify-Modifier in der Modifier List im Modify-Command Panel unter der Rubrik Unassigned Modifiers (Nicht zugewiesene Modifikatoren).

Erstellen der Ansaugrohre

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Dem Cockpit Wandstärke zuordnen 7) Nachdem Sie das PlugIn installiert haben, öffnen Sie Ihre Datei des Renngleiters wieder und selektieren das Cockpit. 8) Weisen Sie dem Cockpit den Solidify-Modifier zu. 9) Setzen Sie den Amount-Wert auf 0,4.

Das Ausgangsobjekt

Das Objekt nach der Anwendung des Solidify-Modifikators

10) Benennen Sie das Objekt in Cockpit_Kuppel um und speichern Sie die Datei.

Erstellen der Ansaugrohre Unser Renngleiter besitzt ein Düsentriebwerk, das wir später noch erstellen. Zu diesem Triebwerk gehören zwei Ansaugrohre, um Luft einzusaugen; diese wollen wir in diesem Kapitel erstellen. Sie werden aus Rohren erstellt, die anhand von Modifiern verformt werden. 1) Erstellen Sie in der Front View eine Tube (Rohr) mit den Werten: Radius 1 = 15; Radius 2 = 17; Height = -110; Height Segments = 16; Cap Segments = 1; Sides = 18; Smooth = aktiv; Generate Mapping Coords. = aktiv Die Ansaugschächte für das Triebwerk entstehen aus Rohren.

2) Wechseln Sie in die Top View und blenden Sie alle Objekte bis auf das Rohr aus.

Die Parameter des Solidify-Modifiers

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Mesh- und Poly-Modellierung

Die Parameter des Taper-Modifiers

3) Um das Rohr im Mittelteil schmaler zu gestalten, weisen wir dem Rohr einen FFD 3x3x3-Modifier zu. 4) Aktivieren Sie nun die Subobject-Gruppe Control Points und verschieben Sie in der Top View die mittleren Punkte so, dass sich das Rohr auf der linken Seite verjüngt, rechts aber gerade bleibt. Anschließend deaktivieren wir das Subobject Level. 5) Damit das Rohr vorne dicker als hinten wird, ordnen wir dem Rohr nun einen Taper (Verjüngen)-Modifier zu. Den Amount (Betrag) der Verjüngung setzen wir auf 0,75. Die Verjüngungsachsen können Sie so lassen, wie sie stehen.

Mit dem FFD 3x3x3-Modifier wird das Rohr im mittleren Teil verjüngt.

Der Taper-Modifier lässt das Rohr zusätzlich von vorne nach hinten zusammenlaufen.

Da sich das Rohr im vorderen Teil neben dem Rumpf befinden soll, aber hinten in den Rumpf münden soll, müssen wir es nun verbiegen. Es soll sowohl nach innen als auch nach oben gebogen werden. Dies bewerkstelligen wir mit dem Bend (Biegen)-Modifier. Damit wir die Biegung anpassen können, schieben wir das Rohr an die Stelle, in der sich auch auf unserer Zeichnung das Ansaugrohr befindet. 6) Blenden Sie den Rumpf und die Ebenen mit den Zeichnungen ein. 7) Verschieben Sie nun das Ansaugrohr in der Top- und Right View, bis es mit der Position in den Zeichnungen übereinstimmt.

Das Ansaugrohr wurde an die richtige Position verschoben.

8) Wenden Sie den Bend (Biegen)-Modifier auf das Rohr an.

Erstellen der Ansaugrohre

9) Erhöhen Sie den Angle (Winkel) auf den Wert 85. Dabei biegt sich das Rohr nach außen. Um den Effekt zu drehen, geben Sie eine Direction (Richtung) von -90˚ an. Das Rohr biegt sich nun nach oben. Die Biegung wird um die Z-Achse des Rohrs ausgeführt. Damit das Rohr sich nach oben biegt, muss die Richtung geändert werden.

Hinweis: Verwechseln Sie das Zahlenauswahlfeld Direction (Richtung) nicht mit den Optionen der Bend Axis (Biegeachse). Die Richtung lässt den Effekt um die Bend Axis rotieren, während eine Änderung der Bend Axis den Effekt von einer anderen Seite auf das Objekt anwendet.

X-Achse = Biegeachse

Y-Achse = Biegeachse

Der Bend-Modifier besitzt noch eine weitere Parametergruppe, mit der Sie den Effekt auf gewünschte Bereiche eines Objekts einschränken können. Beide Rohre wurden um 90˚ verbogen. Beim rechten Rohr wurde der Effekt zusätzlich auf einen kleineren Teil des Zylinders beschränkt.

Z-Achse = Biegeachse

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Mesh- und Poly-Modellierung

Nachdem das Ansaugrohr nach oben zeigt, müssen wir es nun noch nach innen biegen, damit das Ende im Rumpf verschwindet. 10) Weisen Sie dem Rohr erneut einen Bend-Modifier zu. 11) Verbiegen Sie das Ansaugrohr solange, bis es in den Rumpf ragt. Der Winkel beträgt dabei ca. -30˚.

Das Ansaugrohr wurde einmal in die Höhe und einmal nach innen gebogen. Die Festlegung des Transformationszentrums verursacht, dass bei der anschließenden Spiegelung genau um den Nullpunkt gespiegelt wird.

Mirror (Spiegeln)

Damit wir ein Rohr auf der anderen Seite erhalten, spiegeln wir unser bereits vorhandenes und erstellen dabei einen Klon. 12) Wechseln Sie vom Reference Coordinate System nach World und das Transformations-Zentrum vom momentan Aktivierten nach Use Transform Coordinate Center (Mittelpunkt der Transformationskoordinaten verwenden). 13) Spiegeln Sie nun das Objekt um die X-Achse als Instance. Das Ansaugrohr wird als Instanz gespiegelt.

Erstellen eines Stegs zwischen den Rohren Damit die Rohre nicht in der Luft hängen, verbinden wir sie mit einem Steg, der zusätzlich durch den Rumpf geht. 14) Erstellen Sie in der Back View einen Quader mit den Parametern: Length = 5; Width = 32; Height = 93; Length Segs = 2; Width Segs = 3; Height Segs = 8; Generate Mapping coords. = aktiv;

Erstellen der Ansaugrohre

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15) Platzieren Sie nun den Quader zwischen den beiden Rohren.

Der Quader dient als Steg zwischen den Rohren. Am besten sieht man die Position im Back (Hinten) und Bottom (Unten) Viewport.

16) Damit der Quader seitlich nicht über die Rohre hinausragt, wenden wir einen Taper (Verjüngen)-Modifier an. Als Amount (Betrag) geben wir einen Wert von -0,45 an. Damit sich der Quader besser an die Biegung der Ansaugrohre anpasst, verwenden wir einen Curve (Kurven)-Wert von 1,95. Als primäre Verbiegungsachse verwenden wir die Z-Achse und die Ausrichtung des Effekts stellen wir auf XY. 17) Um den Quader nun nach oben zu biegen, ordnen wir ihm einen Bend (Biegen)-Modifier mit einem Angle (Winkel) von 83° und einer Direction (Richtung) von -90° der Z-Achse zu. 18) Zu guter Letzt glätten wir das Objekt mit einem MeshSmoothModifier. Ein Wert von 1 für die Iteration (Wiederholung) reicht für die Ansicht völlig aus. Den Wert für das Rendering erhöhen wir auf 2 bei einer Smoothiness (Glätte) von 0,944. Die Rennlibelle nimmt langsam Form an.

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Mesh- und Poly-Modellierung

19) Benennen Sie die Ansaugrohre und den Steg schließlich noch in Ansaugrohr_links, Ansaugrohr_rechts und Ansaugrohre_Steg um und speichern Sie die Datei ab.

Triebwerk Die Ansaugrohre haben wir bereits erstellt, nun fehlen noch der Motor und das Triebwerk. Zunächst erstellen wir das Triebwerk. Dazu arbeiten wir in einer eigenen Datei und mischen erst die fertige Düse zu unserem Renngleiter dazu. 1) Öffnen Sie die Datei Düse.max, um ein Loft-Objekt zu erstellen. 2) Die Datei beinhaltet einen abgekanteten Zylinder, der als Verbindungsstück zum Rumpf dient. Der Auslass besteht aus einem Rohr, das durch einen MeshSmooth-Modifier geglättet wurde. Zwischen den beiden Objekten befinden sich zwei Linien. Die Linie, die – von der Seite gesehen – auf der Unterseite den Zylinder und das Endstück miteinander verbindet, dient als Abstandshalterung, damit von unten nichts gegen das Rohr drücken kann. Die Linie in der Mitte benötigen wir, um an ihr einen Kreis zu extrudieren. Beginnen wir damit, den Kreis zu erstellen und ihn als LoftObjekt zu extrudieren. Die Datei Düse.max beinhaltet zwei Linien, ein Rohr und einen abgerundeten Zylinder.

Düse-Austrittsöffnung Loft-Extrusions Linie Abstandshalterung

Die Parameter der Loft-Extrusion bei der Erstellung

Verbindungszylinder zum Rumpf

3) Generieren Sie einen Circle (Kreis) mit einem Radius von 11. Es spielt dabei keine Rolle, in welcher Ansicht Sie ihn erstellen. 4) Selektieren Sie die Linie, die die Mittelpunkte des Zylinders und des Rohrs verbindet. 5) Wählen Sie im Create (Erstellen)-Command Panel in der Kategorie Geometry die Gruppe Compound Objects (Zusammengesetzte Körper). Dort klicken Sie die Schaltfläche Loft (LoftExtrusion) an. 6) In der Gruppe Creation Method (Erstellungsmethode) wählen Sie die Option Instance.

Triebwerk

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7) Da Sie den Pfad aktiviert haben, müssen Sie den Shape, also den Kreis, zum Loft hinzufügen. Drücken Sie also den Button Get Shape (Shape holen) und selektieren Sie dann den Kreis. Der Button Get Shape bleibt aktiv, da Sie bei einer Loft-Extrusion mehrere Shapes an einem Pfad entlang extrudieren können. Um die Erstellung abzubrechen, müssen Sie entweder ein anderes Werkzeug anklicken oder eine andere Operation ausführen. Der Circle wurde entlang der Linie extrudiert. Allerdings ist aufgrund der Flächenverteilung die Rundung noch nicht zufriedenstellend. Um den Verlauf zu korrigieren, gibt es das Rollout Skin Parameters (Hautextrusions-Parameter). 8) Öffnen Sie nun das Rollout Skin Parameters (Hautextrusions-Parameter) und erhöhen Sie den Wert für die Path Steps (Pfadschritte) auf 10. Der Loft-Körper passt sich nun dem Verlauf der Linie besser an.

Nach der Aktivierung der Loft-Extrusion wählen wir den Kreis als Shape aus.

Um das Objekt besser an den Linienverlauf anzupassen, erhöhen wir die Pfadschritte.

9) Damit das Rohr an Anfang und Ende nicht geschlossen ist, deaktivieren Sie gegebenenfalls die Kontrollkästchen Cap Start (Am Beginn) und Cap End (Am Ende) in der Gruppe Capping (Verschlüsse). Das Rohr ist nun fast fertig. Allerdings wollen wir kein glattes Rohr erstellen, sondern Rippen über die gesamte Länge des Rohrs generieren. Dazu bietet uns die Loft-Extrusion die Möglichkeit, den Shape über die Länge des Pfads, in unserem Fall die Linie, zu deformieren. 10) Die Deformation einer Loft-Extrusion geht nur, wenn Sie sich im Modify-Command Panel befinden. Während der Generierung können Sie keine Verformung erstellen. Da Sie das Objekt gerade erst erstellt haben, das Objekt noch selektiert ist und Sie sich im Create-Command Panel befinden, müssen Sie jetzt nur das Modify-Command Panel aktivieren. 11) Öffnen Sie das Rollout Deformations, das sich unterhalb der Skin Parameters (Hautextrusions-Parameter) befindet.

Das Loft-Objekt vor der Erstellung von Rippen

Die verschiedenen Deformationsarten der Loft-Extrusion

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Mesh- und Poly-Modellierung

12) Klicken Sie dort die Scale (Skalieren)-Deformation an. Es öffnet sich ein Fenster, in dem die Deformation grafisch aufgezeigt wird. Die horizontale Skala stellt die Skalierung über die Länge des Pfads, also unserer Linie, dar. Die vertikale Skala symbolisiert den Skalierungsbetrag in Prozent. Über dem Graph befinden sich die Schaltflächen zum Hinzufügen, Verschieben und Löschen von Steuerpunkten und der Symmetrie der Skalierung. Unter dem Graph befinden sich die Werkzeuge zur Ansichtssteuerung. Hier können Sie die Ansicht skalieren, den Graph an das Fenster anpassen und die aktuellen Werte von Steuerpunkten ablesen.

Die Loft-Deformationen werden als Graph dargestellt.

Make Symmetrical (Symmetrisch machen)

Insert Corner Point (Eckpunkt einfügen)

Move Control Point (Steuerpunkt verschieben)

Die rote Linie stellt den Skalierungsgraph dar. Eine Loft-Extrusion wird immer in Z-Richtung ausgeführt, daher können Deformationen nur in X- und Y-Richtung ausgeführt werden. Innerhalb des Graph können Sie an beliebigen Stellen Punkte einfügen, um die Skalierung zu beeinflussen. Am besten sehen Sie dies anhand einer Übung mit unserem Triebwerk. 13) Im geöffneten Fenster für die Skalieren-Deformation aktivieren Sie zunächst den Button Make Symmetrical (Symmetrisch machen), falls dieser nicht gedrückt ist. Jetzt werden alle Änderungen am Graph sowohl auf die X-, als auch auf die Y-Achse angewendet. 14) Fügen Sie einen neuen Eckpunkt ein, indem Sie auf die entsprechende Schaltfläche Insert Corner Point (Eckpunkt einfügen) klicken und anschließend auf dem roten Graph klicken. Verschieben Sie den neuen Punkt nach Drücken des Buttons Move Control Point (Steuerpunkt verschieben), können Sie sehen, wie sich das Objekt in den Ansichtsfenstern dem Graph anpasst. Wir haben unter den Skin Parameters (Hautextrusions-Parametern) die Path Steps (Pfadschritte) auf 10 festgelegt. Fügen wir nun einen Punkt in den Deformationsgraph ein, erhalten wir insgesamt 20 Schritte. Dies kommt daher, dass die Pfadschritte immer von einem zum nächsten Steuerpunkt gelten. 15) In Anbetracht der zahlreichen Punkte, die wir noch einsetzen müssen, reduzieren wir zunächst die Path Steps (Pfadschritte) auf 1.

Triebwerk

Diese Einstellung können Sie bei geöffnetem Deformationsgraph erledigen. 16) Zoomen Sie in den Graph hinein, damit Sie die Einheiten besser unterscheiden können. 17) Verschieben Sie den von Ihnen erstellten Steuerpunkt auf der horizontalen Skala auf 1%. Der vertikale Wert sollte 100% betragen. Sie können die Werte auch in die Felder der Statuszeile eintragen. Sie können das horizontale Lineal in der Höhe verschieben, damit Sie bei der Erstellung zusätzlicher Punkte genauer arbeiten können. 18) Fügen Sie nun bei jedem Prozentwert einen Punkt ein.

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Die Werte der Control Points können in der Statuszeile des Graphen abgelesen und eingegeben werden.

Auf jedem Prozentschritt muss sich ein Steuerpunkt befinden. Um die Punkte genauer zu platzieren, können Sie den Graph zoomen und das horizontale Lineal verschieben.

19) Aus dem Flyout Move Control Point wählen Sie den Button zum vertikalen Verschieben von Steuerpunkten aus. 20) Selektieren Sie nun jeden zweiten Punkt. Halten Sie beim Anklicken von Steuerpunkten die STRG-Taste gedrückt, um mehrere Punkte auswählen zu können.

Eingrenzen der Richtung beim Verschieben von Control Points

Jeder zweite Punkt wurde selektiert.

21) Verschieben Sie die markierten Punkte vertikal auf 90%. Nach dem Verschieben der Steuerpunkte erkennen wir im Ansichtsfenster, wie sich die Deformation auf das Objekt ausgewirkt hat.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Das Rohr ist nun fertig, es fehlt nur noch die Abstandshalterung. 3D Studio MAX bietet uns die Möglichkeit, Linien zu rendern und ihnen dabei eine Dicke zuzuordnen. 22) Selektieren Sie die Linie unterhalb des Rohrs. 23) Öffnen Sie im Modify-Command Panel das Rollout Rendering. 24) Aktivieren Sie die Kontrollkästchen Renderable (Renderfähig), Generate Mapping Coords. (Mappingkoord. generieren) und geben Sie eine Thickness (Dicke) von 2 an. Wenn Sie das Kontrollkästchen Display Render Mesh (Rendernetz anzeigen) anklicken, wird die Linie mit den entsprechenden Parametern in den Viewports sichtbar. Sie können dann auch getrennte Einstellungen fürs Rendern und für die Darstellung in den Viewports angeben. Jede Linie kann eine Dicke erhalten, die gerendert und in den Viewports dargestellt werden kann.

25) Speichern Sie Ihre Datei. Ihr Ergebnis können Sie mit der Datei Düse_fertig.max vergleichen.

Zusammenfügen aller Dateien Wir haben nun die meisten Einzelteile fertiggestellt. Dabei haben wir Netze durch verschiedene Verfahren erstellt und durch Modifikatoren verändert. Der Renngleiter ist zwar noch nicht fertig, aber alle anderen Objekte lassen sich auf ähnliche Weise erstellen. Zu guter Letzt fügen wir alle Objekte zusammen. 1) Öffnen Sie die Datei Rennlibelle_04.max bzw. den von Ihnen erstellten Renngleiter. 2) Mischen Sie zunächst die Datei Düse_fertig.max über den Menübefehl File > Merge (Datei > Mischen). 3) Als Nächstes mischen Sie die Datei Restliche_Teile.max. 4) Speichern Sie die Datei als Rennlibelle_mesh_final.max ab. Sie können die Datei mit der auf der CD-ROM befindlichen Datei (Rennlibelle_final.max) vergleichen. Die Libelle, wie sie in das Spiel eingebaut wurde, finden Sie unter Rennlibelle_Spiel.max.

Polygon- versus Meshmodelling

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Polygon- versus Meshmodelling Das Poly-Objekt ist eine neue Objektart ähnlich dem Editable Mesh. Während das Mesh Objekt jedoch immer Polygone in dreiseitige Flächen konvertiert und dazu nötigenfalls auch neue Vertexe erzeugt, behält das Poly-Objekt die Form der Flächen bei. Was bedeutet dies aber nun im Einzelnen? Betrachten wir uns folgende Abbildung: Hier wurde eine Pyramide durch einen zylindrischen Körper gebohrt und von diesem abgezogen. Einmal wurde das Ergebnis als Editable Mesh (Bearbeitbares Netz) und einmal als Editable Poly (Bearbeitbares Poly) ausgegeben. Beim Mesh wurden die verdeckten Kanten sichtbar gemacht, die die Flächen in Dreiecke aufteilen. Für das Polyobjekt ist dies nicht möglich, da dieses Objekt nicht mit Dreiecken, sondern immer mit der polygonalen Fläche (mit mehr als drei Ecken) arbeitet.

Editable Mesh

Editable Poly

Durch einen Zylinder wurde eine Pyramide gebohrt und über die boolsche Operation abgezogen.

Ausgangsobjekte

Optisch ist kein Unterschied sichtbar. Vertexanzahl und Polygone scheinen gleich verteilt zu sein. Der Unterschied tritt aber schnell zu Tage, wenn man weitere Mesh- bzw. Poly-Operationen ausführt. In der folgenden Abbildung wurden drei selektierte Edges über die Chamfer Funktion abgekantet.

abzukantende Edges Drei Edges des Objekts sollen abgekantet werden.

Das Editable Mesh erzeugt ein falsches Ergebnis, da durch die Dreiecke die Abkantung nicht richtig berechnet werden kann.

Das Editable Poly erzeugt eine korrekte Abkantung.

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Mesh- und Poly-Modellierung

Das Rollout des Editable Poly-Objects

Das Mesh-Objekt erzeugt ein nicht zufriedenstellendes Ergebnis, nur das Polyobjekt wird richtig abgekantet. Das Modellieren mit Poly-Objekten wird in Zukunft dasjenige mit Mesh-Objekten ersetzen. Mit Polyobjekten lässt sich sehr intuitiv arbeiten. Das Poly-Objekt besitzt fünf Subobjekte. Neben Vertex (Scheitelpunkt), Edge (Kante), Polygon und Element – die auch das Mesh-Objekt besitzt – hat das Poly-Objekt noch das Border (Rand)-Unterobjekt. Borders sind Kanten an offenen Flächen bzw. Löchern im Gitter. Zu den einzelnen Subobjects und der Arbeitsweise mit Poly-Objekten erfahren Sie mehr im folgenden Beispiel.

Modellieren eines Düsenjägers Im folgenden Beispiel wollen wir einen Düsenjäger nur mit Polygonmodellierung erstellen. Der Flieger wird am Ende nicht perfekt sein, aber Sie werden dabei die wichtigsten Befehle zum Erstellen und Bearbeiten von Poly-Objekten kennenlernen. Als Ausgangsobjekt dient uns eine einfache Box. 1) Erstellen Sie im Ursprung eine Box mit folgenden Angaben: Length = 50; Width = 400; Height = 40; Length Segs. = 2; Width Segs. = 5; Height Segs. = 3 2) Selektieren Sie das Objekt und rufen Sie über das Quad-Menü den Befehl Convert To: > Convert to Editable Poly (Konvertieren in: > In Bearbeitbares Poly umwandeln) auf. 3) Stellen Sie den Smooth + Highlight (Glatt + Glanzpunkt)-Darstellungsmodus ein. Aktivieren Sie auch die Option Edged Faces (Flächen mit Kanten. 4) Sie können sich ausgewählte Flächen auch geshadet anzeigen lassen, indem Sie über das Viewport-Menü die Option Configure (Konfigurieren) aufrufen und die Option Shade Selected Faces (Ausgew. Flächen schatt.) aktivieren.

Beim Polygonmodellieren ist es von Vorteil sich die Polygone als geshadete Flächen anzuzeigen.

Modellieren eines Düsenjägers

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Symmetrische Objekte modelliert man am besten nur halb Damit man nicht immer gegenüberliegende Flächen mitselektieren und modellieren muss, halbiert man diese Objekte am besten und fügt diese später wieder zusammen. Über die Instance werden Änderungen sogar simultan auf die andere Hälfte übertragen. 5) Selektieren Sie die Box und aktivieren Sie das Subobject Polygon. 6) Wählen Sie in der Left View alle Polygone auf der linken Seite. 7) Löschen Sie die selektierten Polygone.

Eine Hälfte der Polygone wird selektiert und gelöscht.

8) Kehren Sie zum Top Level des Objekts zurück und erzeugen Sie eine gespiegelte Instance an der Y-Achse. Die verbleibende Hälfte wird wiederum als Instance gespiegelt. Jede Änderung eines Objekts wird jetzt auf die Instance übertragen.

9) Selektieren Sie nun wieder das Ausgangsobjekt und aktivieren dort das Subobject Polygon. Rotieren Sie die Ansicht, so dass Sie das Objekt von der rechten Seite sehen.

Flächen beveln (abschrägen) und extrudieren Bei der Bevel (Abschrägen)-Funktion werden die selektieren Flächen aus dem Objekt herausextrudiert. Nach der Extrusion werden die Flächen skaliert. Sie können diese Operation entweder über die Zahlenauswahlfelder Extrusion und Outline (Umriß) numerisch angeben oder aber direkt in den Viewports. Die Extrude (Extrudieren)-Funktion arbeitet genau so wie die Bevel-Funktion, besitzt jedoch nicht die Möglichkeit, nach dem Extrudieren die Flächen zu skalieren. Als zusätzliche Option können Sie noch den Ausgangspunkt bzw. die Richtung der Operation angeben. Dies geschieht über die Optionen By Group

Die Parameter zum Extrudieren und Beveln von polygonalen Flächen.

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Mesh- und Poly-Modellierung

(Gruppieren), Local Normal (Lokale Normale) und By Polygon (Nach Polygon). Wir wollen nun die Flügelansätze und die Flügel mit Hilfe dieser Funktionen erstellen. 10) Selektieren Sie die abgebildeten Polygone. Die Auswahl der Polygone wird jetzt auch auf die Instance übertragen. Aus den selektierten Flächen wollen wir die Tragflächen heraus arbeiten.

Arc Rotate (Bogendrehung)

Sie können die Perspective View maximieren und mit dem Arc Rotate (Bogendrehung)-Werkzeug rotieren. Wenn man sich an diese Arbeitsweise gewöhnt hat, modelliert man teilweise komplette Objekte in nur einer Ansicht. 11) Um die Polygone zu beveln, drücken Sie im Rollout Edit Geometry (Geometrie bearbeiten) die Schaltfläche Bevel (Abschrägen). Sie können den Befehl auch über das Quadmenü aufrufen. 12) Drücken Sie die linke Maustaste an einer Stelle über den selektierten Polygonen und halten Sie die Maustaste gedrückt. Bewegen Sie die Maus, so werden die Polygone extrudiert, bis Sie die Maustaste loslassen. Den Betrag der Extrusion können Sie im Extrusion-Zahlenauswahlfeld ablesen. Wenn Sie einen Wert um die 20 erreicht haben, lassen Sie die Maustaste los. 13) Bewegen Sie nun die Maus, wird die Abkantung erstellt. Dies geschieht so lange, bis Sie klicken. Erstellen Sie so eine Abkantung um die -7. 14) Nun erstellen wir die Flügel auf die gleiche Weise. Die bereits ausgewählten Polygone beveln wir mit einem Extrudieren-Wert von 130 und einer Outline (Umriß) von -7. 15) Um eine Flügelform zu erhalten skalieren wir die Polygone über die Non Uniform Scale (Skalierung nicht gleichmäßig)-Funktion auf der X-Achse auf ca. 30% und verschieben dann die Polygone nach hinten.

Modellieren eines Düsenjägers

Zuerst werden die Flügelansätze erzeugt.

Über einen weiteren Bevel-Vorgang werde die Flügel herausgearbeitet.

151

Die Move- und Scale-Transformationen bringen den Flügel in die richtige Form.

Nun wollen wir dem Rumpf eine rundere Form geben. Dazu wechseln Sie am besten in die Left View und ändern die Suboject-Auswahl nach Vertex. 16) Selektieren Sie alle Vertexe oben rechts am Rumpf über ein Auswahlrechteck, damit sie alle Punkte erfassen. 17) Jetzt verschieben Sie die Punkte etwas nach links unten, bis eine angedeutete Rundung entsteht. 18) Die Punkte in der Mitte an der Unterseite des Rumpfes verschieben wir ein wenig nach unten.

Über ein Auswahlrechteck werden alle nötigen Punkte ausgewählt.

Anschließend werden die Vertexe verschoben, damit eine Rundung entsteht.

19) Nun arbeiten wir die Spitze heraus, indem wir die Vertexe am vorderen Ende auswählen und um das Weltkoordinatensystem skalieren. So wird sichergestellt, dass die Hälften nicht zum Mittelpunkt der selektierten Flächen transformiert werden, was durch die Übertragung auf die Instance zu einer Verdoppelung der Spitzen führen würde.

Auf der Unterseite wird ebenfalls eine Rundung angedeutet.

152

Mesh- und Poly-Modellierung

Bei der Skalierung über das Zentrum der selektierten Polygone entstehen zwei Spitzen.

Über das Zentrum der Welt skaliert bleibt es bei einer Spitze. Zusätzlich wurde die Spitze in die Länge gezogen.

20) Ziehen Sie die Spitze noch etwas in die Länge.

Polygone zerschneiden Das Cockpit arbeiten wir aus dem Rumpf heraus. Um hier die Form optimal herauszuarbeiten, müssen wir die bestehenden Polygone zerschneiden. 21) Wechseln Sie in die Top-View und wählen Sie im Modify-Command Panel das Subobject Edge (Kante) aus. 22) Aktivieren Sie nun die Schaltfläche Cut (Zerschneiden) unter dem Rollout Edit Geometry (Geometrie bearbeiten). Achten Sie darauf, dass das Kontrollkästchen Split deaktiviert ist. Um nicht aus Versehen Edges von der Rückseite zu zerschneiden, aktivieren Sie die Kontrollbox Ignore Backfacing. Jetzt können Sie neue Edges in Polygonen erzeugen. Dazu müssen Sie den Cursor auf eine Kante bewegen – es erscheint ein Kreuz als Cursor – dort klicken, dann auf eine weitere Kante klicken. Diesen Vorgang können Sie wiederholen, bis alle gewünschten Edges erzeugt wurden. Zum Abschluss klicken Sie mit der rechten Maustaste. 23) Zerschneiden Sie so die Polygone wie unten abgebildet. Die Polygone des Rumpfs wurden zerschnitten, damit das Cockpit herausgearbeitet werden kann.

24) Wechseln Sie in die Perspective View und verschieben Sie den Vertex, der sich nun in der Mitte des Cockpits befindet, nach oben. 25) Um das Cockpit nach hinten flacher auslaufen zu lassen, können Sie auch den Vertex am Ende des Cockpits etwas in der Höhe verschieben.

Modellieren eines Düsenjägers

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Das Cockpit wurde aus den zerschnittenen Polygonen herausgearbeitet, indem der Vertex in der Mitte und am hinteren Rand der Kanzel nach oben verschoben wurden.

Polygone unterteilen (Subdivide) Beim Modellieren mit Polygonen steht man schnell vor dem Problem, dass einige Polygone zu groß sind und diese unterteilt werden müssen. Dazu bietet 3ds max zwei Methoden an: Das Unterteilen über die MeshSmooth- und über die Tesselate-Funktion. Während die MeshSmooth-Methode sich besser dazu eignet, kantige Flächen abzurunden und dabei auch angrenzende Polygone unterteilt, werden bei der Tesselate-Funktion nur die ausgewählten Polygone unterteilt. Dies geschieht dabei entwender über die Mitte der Kanten oder der PolygonFläche. Für unseren Zweck ist die Tesselate-Methode auf jeden Fall die bessere. Wir benötigen eine Unterteilung für die Heckflügel, da diese sonst zu dick werden würden. 26) Selektieren Sie das rechts abgebildete Polygon, um es zu unterteilen. Dazu müssen Sie Polygon als Subobject auswählen. 27) Drücken Sie im Rollout Subdivide (Unterteilen) die Schaltfläche Tesselate (Facettieren). Dabei sollte die Option Edge (Kante) aktiviert sein und eine Tension (Spannung) von 0 angegeben sein. Durch die Option Edge werden die umliegenden Kanten des Polygons halbiert und über Kanten miteinander verbunden. Bei einem rechteckigen Polygon erzeugt man so vier kleinere Polygone, ebenfalls alles Rechtecke. 28) Von diesen vier Rechtecken selektieren wir nun die unteren beiden und extrudieren diese um ca. 60 Einheiten. 29) Anschließend skalieren wir die beiden Polygone gemeinsam in Zund X-Richtung der Perspective View. 30) Damit es wie ein Delta-Flügel aussieht, müssen wir noch die Polygone nach hinten verschieben.

154

Mesh- und Poly-Modellierung

Nach der Unterteilung sind vier Polygone entstanden.

Die unteren beiden Polygone werden extrudiert ...

... und transformiert, so dass diese einen Delta-Flügel bilden.

Der Düsenjäger ist zwar noch nicht fertig, wir wollen es aber an dieser Stelle belassen. Sie können die beiden Hälften auch miteinander verbinden, wie beim Cockpit der Rennlibelle. Die Datei des Düsenjägers bis zu diesem Punkt finden Sie unter der Bezeichnung Düsenjäger_fertig.max. Nachfolgend werden noch ein paar wichtige Polyediting-Funktionen genannt, die nicht im Beispiel verwendet wurden.

Weitere Polymodelling-Funktionen Nachfolgend finden Sie noch drei Funktionen, die Sie wahrscheinlich öfters benötigen werden. Darüber hinaus gibt es natürlich auch noch einige andere Funktionen, deren Beschreibung den Rahmen dieses Buches sprengen würde. Alle Funktionen zum Bearbeiten der Subobjects finden Sie im Rollout Edit Geometry (Geometrie bearbeiten). ■ Chamfer (Abkanten): Keine Kante besitzt einen 90˚-Winkel; leichte Abschrägungen besitzt jedes Edge. So lassen sich Glanzlichter entlang von Kanten erzeugen. Aber nicht nur zum Erzeugen von Glanzkanten werden Sie die Chamfer-Funktion benötigen. Neben Edges lassen sich auch Vertexe und Borders (Ränder) abkanten.

Box mit Chamfer-Funktion auf Edges

Box mit Chamfer-Funktion auf einem Vertex

Box mit Chamfer-Funktion auf einer Border

Modellieren eines Düsenjägers

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■ Divide Edges (Kanten trennen): Damit unterteilen Sie Edges in mehrere Abschnitte bzw. Teilkanten, die durch Vertexe getrennt werden. Nicht zu verwechseln mit der Funktion Create Vertex, bei der unabhängige Punkte erzeugt werden.

Vier Edges der Box wurden ausgewählt ...

... und über die Divide-Funktion in Teilkanten aufgetrennt.

Die Vertexe wurden mit Kanten verbunden, wodurch ein neues Polygon entstanden ist, das anschließend über die Bevel-Funktion extrudiert wurde.

■ Cap Border (Rand verschließen): Ein bisher kaum angesprochenes Subobject des Poly-Objekts sind die Border (Rand). Border sind Edges, die sich um ein Loch in der Geometrie herum gruppiert befinden. Borders entstehen zwar selten einfach so, aber wenn Sie mit komplexen Geometrien arbeiten, kann es vorkommen, dass Sie einzelne oder Gruppen von Polygonen löschen und dort neue Polygone erstellen wollen.

Einige Polygone wurden aus dem Objekt gelöscht und die entstehende Border ausgewählt.

Über die Cap-Funktion wurde das Loch geschlossen und ein neues Polygon erstellt.

Das neue Polygon wurde anschließend über die Bevel-Funktion extrudiert.

Patch-Modellierung

6

Sie kennen vielleicht den Ausdruck Patchwork. Dabei werden unterschiedliche Felder zu einer großen Fläche zusammengefasst. Jedes dieser Felder stellt eine Teilfläche des Ganzen dar. Ähnlich arbeiten auch die Patches von 3ds max. Manche werden jetzt behaupten, dass ein Polygon ja auch nur ein Teil einer größeren Fläche ist. Trotzdem ist der Unterschied erheblich.

Grundlagen der Patch-Modellierung Der Unterschied zwischen einem Polygon und einem einzelnen Patch ist schnell erklärt. Ein Patch besitzt wie ein Polygon Vertexe und Kanten. Während bei Polygonen die Kanten immer eine Gerade darstellen, bestehen die Kanten eines Patches aus Shapes mit zwei Eckpunkten. Diese Eckpunkte besitzen zur Steuerung, wie Bezier Splines auch, Handler, die man bewegen kann. Somit lassen sich durch ein einzelnes Patch Flächen aufbauen, die nur mit mehreren Polygonen zu erstellen wären. Und genau das macht ein Patch. Die Fläche zwischen den Kanten wird mit Polygonen aufgespannt, deren Anzahl sich verändern lässt.

Die Kanten eines Polygons sind immer gerade. Zwischen diesen Kanten wird die Fläche aufgespannt.

Bei Patches können die Kanten durch Handler verformt werden. Die Fläche darin wird durch Polygone aufgespannt.

Die beiden abgebildeten Patches besitzen vier Eckpunkte und Kanten – sie werden als Quad Patch bezeichnet. Daher liegt es nahe, dass sie auch aus Polygonen mit vier Seiten bestehen. Oft genug steht man vor dem Problem, dass man jedoch Flächen mit drei Vertexen und Kanten

Die Genauigkeit des Patches kann durch die Erhöhung der Polygonanzahl gesteigert werden.

158

Patch-Modellierung

Eine typische Anforderung, bei der man mit Quad Patches alleine nicht zum Ziel kommen würde.

Tri-Patches besitzen grundsätzlich die gleichen Eigenschaften wie Quad Patches. Allerdings bestehen sie nur aus drei Kanten, zwischen denen dreiseitige Polygone aufgespannt werden.

benötigt, vor allem wenn es darum geht, Löcher zu schließen. Dazu wurden zusätzlich die Tri-Patch-Flächen integriert. Da die Flächen zwischen Splines aufgespannt werden, liegt es nahe, Flächen auch über kombinierte Shapes zu spannen. Dank Peter Watje ist die Modellierung von Patches durch Splines zu einer der beliebtesten Modellierungsarten im 3ds max geworden. Er entwickelte schon für die Version 1 von 3D Studio MAX ein PlugIn mit genau dieser Funktionalität – die SurfaceTools. Seit der Version 3 sind diese PlugIns Standard jeder Version. Mit den SurfaceTools können Spline-Gitter mit Patches überzogen werden. Dazu muss nur eine Bedingung erfüllt sein. Jedes Patch muss durch drei bzw. vier Punkte und Kanten eingefasst werden.

Schließt eine Kombination aus Splines eine Fläche aus drei bzw. vier Seiten ein, kann sie mit dem Surface Modifier in ein Patch umgewandelt werden.

Für viele Anwender sind die SurfaceTools zum Ersatz der Nurbs geworden, auch wenn die theoretischen Möglichkeiten dort weit vielfältiger sind. Vor allem durch die unabhängige Auflösung der Patches erlauben diese sowohl eine schnelle Modellierung, bei größtmöglicher Flexibilität. Schnelle Modellierung vor allem deswegen, weil sie zunächst nur mit Splines arbeiten. Selbst nach der Umwandlung in Patches bleiben diese durch eine vorübergehend niedrige Auflösung handlich.

Modellierung eines Canyons

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Modellierung eines Canyons Erstellen eines Patch Grids Um mit den Patches erste Erfahrungen zu sammeln, probieren wir uns an einer einfachen Form eines Canyons. Die Verwendung der SurfaceTools lernen Sie in einem späteren Beispiel. Die komplette Modellierung findet nur in der Perspective View statt. Daher empfiehlt es sich, diesen Viewport zu maximieren. 1) Zunächst erstellen wir ein flaches Patch Grid. Dazu wählen wir aus dem Create (Erstellen)-Command Panel die Gruppe Geometry. Aus dem Pulldown für die Objektart wählen wir den Punkt Patch Grids (Patchraster) aus. 2) Drücken Sie die Schaltflächen für das Quad Patch. Öffnen Sie anschließend das Rollout Keyboard Entry (Tastatureingabe) und geben Sie für die Length (Länge) und Width (Breite) einen Wert von 100 an. 3) Im Rollout Parameters geben Sie für die Segmentparameter Length Segs (Längensegmente) und Width Segs (Breitensegmente) jeweils den Wert 4 an. 4) Drücken Sie jetzt die Create (Erstellen)-Schaltfläche, um das Patch Grid zu erstellen. 5) Wenn das Ansichtsfenster die Objekte im geshadeten Modus darstellt, empfiehlt es sich, zusätzlich die Darstellung der Kanten zu aktivieren. Dies geschieht im Menü des Ansichtsfensters über den Punkt Edged Faces (Flächen mit Kanten). 6) Um das Patch Grid bearbeiten zu können, müssen wir ihm einen Edit Patch (Patch bearbeiten)-Modifier zuweisen. Dazu wechseln wir in das Modify (Modifizieren)-Command Panel und wählen den entsprechenden Modifier aus der Modifier List (ModifikatorenListe) aus. Das Patch Grid besitzt vier Subobjects (Unterobjekte). Diese sind den einfachen Meshes sehr ähnlich. Sie bestehen aus den Objekten Vertex, Kante, Patchfläche und Elemente.

Vertex (Scheitelpunkte)

Edges (Kanten)

Patch

Einzig das Subobject Patch besteht nicht aus einer einzelnen Fläche, sondern schließt alle Polygone ein, die die Form eines einzelnen Pat-

Min/Max Toggle Die Parameter zum Erstellen unseres Patch Grids

Element

160

Patch-Modellierung

ches beschreiben. Die Anzahl ist abhängig von der eingestellten Segmentanzahl. 7) Jetzt wollen wir erst einmal den Graben des Canyons erstellen. Dazu selektieren wir, entweder über das Modify-Command Panel oder das Quadmenü, das Subobject Vertex (Scheitelpunkt). 8) Selektieren Sie jetzt alle Vertexe, die auf der Y-Achse des Viewports in der Mitte der Fläche liegen, und verschieben Sie diese ungefähr 30 Einheiten auf der Z-Achse nach unten. Die mittleren Vertexe auf der Y-Achse wurden so verschoben, dass ein Graben entsteht.

9) Jetzt wollen wir den Canyon etwas verfeinern. Dazu verschieben wir wiederum ein paar Vertexe. Lassen Sie dazu Ihrer Phantasie freien Lauf. An den Anfassern eines Scheitelpunktes können Sie die Krümmung verändern. Am Ende könnte Ihr Canyon eventuell so aussehen wie der abgebildete.

Die weiteren Patchmodelling-Möglichkeiten werden eher anhand der Optionen des Modifiers erklärt und folgen weniger einzelnen Arbeitsschritten, so dass Sie auch mit Ihrer eigenen Datei weiterarbeiten können. Wenn Sie jedoch mit dem abgebildeten Beispiel fortfahren

Modellierung eines Canyons

161

möchten, finden Sie die Datei Canyon_01.max im Verzeichnis Übungsdateien/06 Patchmodelling. Probieren Sie einfach die Parameter aus, die im Folgenden erklärt werden.

Darstellungsoptionen und Auflösung von Patch Grids Wie Sie bereits im Abschnitt Grundlagen erfahren haben, besteht eine einzelne Patchfläche aus mehreren Polygonen. Die Anzahl der Polygone können Sie für die Darstellung in den Ansichtsfenstern und beim Rendern getrennt einstellen. Dazu finden Sie in dem Rollout Geometry (Geometrie) die Parametergruppe Surface (Oberfläche) mit den entsprechenden Parametern. Diese Parameter sind unabhängig von der Art des Unterobjekts. ■ View Steps (Schritte anzeigen): Gibt die Unterteilung in den Viewports an. ■ Render Steps (Schritte rendern): Gibt die Unterteilung beim Rendern an. ■ Show Interior Edges (Innenkanten zeigen): Blendet die Darstellung einzelner Polygone in den Ansichtsfenstern ein bzw. aus.

View Steps = 2

View Steps = 9

Die Parameter zur Steuerung der Auflösung und Darstellung

Show Interior Edges = deaktiviert

Verfeinern von Patchfeldern Um mehr Details in ein Patch Grid einzufügen, können Sie einzelne Patch-Felder in kleinere Patcheinheiten unterteilen. Dabei entsteht für 3ds max nur ein Problem: Wenn Sie ein Patchfeld unterteilen, entstehen neue Vertexe auch an den Kanten. Die benachbarten Felder besitzen jedoch keine unterteilten Kanten. Das bedeutet, dass das Patch aus dem Grid herausgelöst werden muss. Dabei können, vor allem bei Rundungen, Brüche zwischen den Flächen entstehen. Um dieses Problem zu umgehen, muss man die Unterteilung in alle Richtungen der unterteilten Kanten fortsetzen. 3ds max bietet uns beide Möglichkeiten und zusätzlich eine spezielle Funktion zum Verbinden von offenen Kanten. Um Patchfelder unterteilen zu können, müssen Sie das Subobject Patch aktivieren. Die Werkzeuge zum Unterteilen von einzelnen Patchflächen finden Sie im Rollout Geometry in der Parametergruppe Subdivision (Unterteilung).

Die Werkzeuge zum Verfeinern einzelner Patchflächen

162

Patch-Modellierung

■ Subdivide (Unterteilen): Hierbei wird das selektierte Patch halbiert. Nach der Unterteilung sind alle entstandenen Patches ausgewählt. ■ Propagate (Fortführen): Dabei werden bei der Unterteilung auch die, an den Kanten angeschlossenen Patches unterteilt. Diese Unterteilung setzt sich bis zum Ende des Patch-Objekts fort.

Das ausgewählte Patchfeld vor der Unterteilung

Das Patchfeld nach der Unterteilung

Das Patchfeld nach der Unterteilung mit aktivierter Propagate-Funktion.

Wie bereits erwähnt können ohne Propagate während der Subdivision offene Kanten entstehen. Arbeitet man an großen Patchobjekten, ist es oft unvermeidlich, auf eine Fortführung zu verzichten, da sonst extrem viele Flächen entstehen können. Dazu wurde in 3ds max die Bind (Binden)-Funktion integriert. Mit ihr lassen sich offene Kanten, die bei der Subdivision entstanden sind, schließen. Dabei wird der Vertex der unterteilten Fläche an der gegenüberliegenden Kante ausgerichtet und noch offene Flächen werden durch das Erstellen von neuen Flächen geschlossen. Der Vertex kann nach dem Binden nicht mehr verschoben werden. Er ist jetzt quasi ein Bestandteil der Kante. Er verändert nur seine Position, wenn die Eckpunkte der Bind-Kante sich so verändern, dass sich auch die Kante verändert. ■ Zum Binden klickt man den Vertex an und bewegt dann die Maus mit gedrückter Taste auf die gegenüberliegende Kante.

Bei der Subdivision ohne Propagate können Löcher entstehen.

Das wird deutlicher, wenn der bei der Subdivision entstandene Vertex verschoben wird.

Nach dem Anwenden der Bind-Funktion befindet sich der Vertex an der gegenüberliegenden Kante und die Löcher sind geschlossen.

Modellierung eines Canyons

163

Bei einer weiteren Unterteilung einer angrenzenden Fläche wird die Bindung aufgehoben, ebenso wenn Sie die Schaltfläche Unbind (Bindung lösen) drücken.

Patches anfügen Um an ein Patchgitter ein weiteres Patch anzufügen, müssen Sie nur die Kante auswählen, an der ein Patch eingefügt werden soll, anschließend drücken Sie die AddTri (Tri hinzufügen)- bzw. AddQuad (Quad hinzufügen)-Schaltfäche, um ein Tri-Patch oder Quad-Patch anzufügen. An der selektierten Kante entsteht ein neues Patch, dass die Form des Gitters fortführt. Die Größe entspricht der des Ausgangspatches.

Um ein Patchgitter zu erweitern, müssen Sie eine Kante auswählen ...

und anschließend über AddQuad ...

oder AddTri ein Patchfeld hinzufügen.

Patches extrudieren und abschrägen

Optionen zum Extrudieren und Beveln von Patches

Wie Polygone können Sie auch Patches extrudieren und abschrägen. Ist das Subobject Edge (Kante) aktiv, können Sie nur die Extrude (Extrudieren)-Funktion anwählen. Dabei entsteht entlang der Kante ein weiteres Patch. Haben Sie das Subobject Patch aktiviert, erweitern sich die Möglichkeiten. Neben der Extrude- können Sie auch auf die Bevel (Abschrägen)-Funktion zugreifen. Beim Abschrägen können Sie zudem noch die Kantenform über die Option Bevel Smoothing (Abschrägung glätten) variieren.

Extrudieren einer Kante

Extrudieren eines Patches

Beveln eines Patches

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Patch-Modellierung

SurfaceTools Die SurfaceTools waren in den Versionen 1 und 2 von 3ds max ein PlugIn-Set, das zusätzlich gekauft werden musste. Der Erfolg war so groß – und die Funktionen für eine professionelle Software eigentlich ein Muss –, dass sich discreet dazu entschloss, es direkt zu integrieren.

Sinn und Zweck der SurfaceTools Die SurfaceTools ermöglichen es, über ein Netz aus Linien eine PatchFläche aufzuziehen. Sie zeichnen also nur noch die markanten Linien eines Objekts und spannen dann zwischen den Splines mit Hilfe des Surface (Oberfläche)-Modifiers eine Patchfläche auf. Dabei können Sie die Anzahl der Zwischenstufen regulieren und animieren. Je mehr Zwischenschritte Sie verwenden, umso detaillierter wird das Objekt. Die SurfaceTools bestehen aus zwei Modifiern: ■ CrossSection (Querschnittverbindung): Dieser Modifier erstellt zwischen Querschnitten Verbindungslinien zum Aufspannen von Flächen. Die Scheitelpunkte können wahlweise als Linear-, Smooth (Glatt)-, Bezier- oder Bezier Corner (Bezier-Ecke)-Punkte erstellt werden.

Kreise dienen als Querschnitte, um über den CrossSection-Modifier Verbindungslinien zu erstellen.

Die Verbindungslinien wurden mit der Option Linear erstellt.

Die Verbindungslinien wurden mit der Option Smooth erstellt.

■ Surface (Oberfläche): Haben Sie ein Liniennetz erstellt, spannt dieser Modifier die Flächen auf. Dabei wird immer zwischen drei oder vier Scheitelpunkten eine Fläche erzeugt. Der Surface-Modifier überzieht das Liniengitter mit einem Patchgitter, dessen Auflösung sich, wie bei Patchflächen auch, erhöhen bzw. verringern lässt.

SurfaceTools

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Links: Liniennetz vor der Zuordnung des Oberflächen-Modifiers Rechts: Rendering, nach der Zuordnung der SurfaceTools und der Materialien

Die SurfaceTools eignen sich vor allem für die Modellierung von organischen Körpern. Aber auch Produktvisualisierungen lassen sich wie in CAD-Programmen mit hoher Genauigkeit realisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Sie die ganze Zeit nur mit Umrisslinien arbeiten, die störenden Flächenkanten sind unsichtbar; das kann auch die Übersichtlichkeit und Geschwindigkeit beim Modellieren erhöhen. Bei Charakteranimationen können Sie nur das Liniennetz animieren und die Fläche später erzeugen lassen. Diese Methode spart Rechenzeit und ermöglicht es Ihnen, die Oberflächengenauigkeit später noch zu variieren.

Arbeitsweise des Surface (Oberfläche)-Modifiers Um Flächen aufziehen zu können, benötigt der Surface (Oberfläche)Modifier ein Liniennetz, dessen Kanten entweder ein Drei- oder Viereck bilden. Damit die generierten Flächen in etwa die gleiche Größe besitzen, sollten Sie auf eine gleichmäßige Verteilung der Vertexe achten. Erstellen wir einmal ein Liniennetz als Beispiel. 1) Aktivieren Sie den 3D Snap (3D-Objektfang) durch Anklicken des Icons unter der Statusleiste. Jetzt sind die Kreuzungspunkte des Hilfsrasters magnetisch. 2) Erstellen Sie in der Top-View eine Linie mit der Linienfunktion im Modify-Command Panel. Den ungefähren Verlauf der Linie entnehmen Sie der folgenden Abbildung.

3D Snap Toggle (3D-Objektfang)

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Patch-Modellierung

Das ist die Grundform, aus der wir ein Patch-Gitter erzeugen wollen.

Dialog zum Einstellen des 3D Snaps

Dialog zum Einstellen von Objekteigenschaften

Dieser Spline grenzt ein Gebiet durch sechs Scheitelpunkte ein. Um in diese Form ein Patch-Gitter einzuziehen, benötigen wir aber Felder mit drei oder vier Eckpunkten. Um nun diese besagten Felder zu erzeugen, müssen wir zusätzliche Linien erstellen, die unser Polygon unterteilen, bis wir die gewünschte Form erhalten. In unserem Fall ist das relativ einfach. Ziehen wir eine senkrechte Linie ein, erhalten wir zwei Trapeze mit je vier Vertexen. Die Vertexe der beiden Linien sollten genau aufeinander liegen. Dies können Sie durch folgende Arbeitsschritte gewährleisten: 1) Rechtsklicken Sie auf das 3D Snap (Objektfang)-Icon und deaktivieren Sie im Dialogfeld Grid and Snap Settings (Raster und Objektfang einrichten) das Kontrollkästchen Grid Points (Rasterpunkte). Aktivieren Sie dafür die Box Vertex (Scheitelpunkt). Sie können anschließend den Dialog beenden. Ist das Polygon nicht selektiert, sehen Sie keine Scheitelpunkte. Bei unserem Objekt ist das relativ einfach, da sich an jedem Knick in der Linie ein Punkt befindet. Bei runden Linien ist die Zuordnung von Punkten jedoch nicht so einfach. Um die Vertexe von Linien permanent einzublenden, müssen Sie: 2) mit der rechten Maustaste auf die Linie klicken und aus dem QuadMenü den Punkt Properties (Eigenschaften) auswählen. Im Dialogfenster Object Properties (Objekteigenschaften) aktivieren Sie in der Gruppe Display Properties (Anzeige-Eigenschaften) die Kontrollbox Vertex Ticks (Scheitelpunkt-Markierung). Schließen Sie das Dialogfeld.

SurfaceTools

Jetzt werden die Scheitelpunkte als Kreuze dargestellt. Der erste Punkt, den Sie gezeichnet haben, wird mit einem Rechteck dargestellt, denn für einige Funktionen ist die Lage des ersten Punktes entscheidend. Durch die Aktivierung der Scheitelpunkt-Markierung werden die Vertexe auch bei nicht ausgewählten Linien sichtbar.

Der Surface (Oberfläche)-Modifier benötigt zur Erstellung von PatchGittern zusammenhängende Linien. Sie können jetzt entweder eine neue Linie zeichnen und diese später mit der Attach (Anhängen)-Funktion zusammenführen oder gleich »innerhalb« des Splines eine neue Linie zeichnen. Beide Arbeitsweisen besitzen ihre Vorteile. Für unsere einfache Aufgabe erstellen wir die neue Linie als Unterobjekt. 3) Selektieren Sie die Linie und wechseln Sie in das Modify (Ändern)Command Panel. 4) Klicken Sie die Schaltfläche Create Line (Linie erstellen) im Rollout Geometry an. 5) Bewegen Sie die Maus zum ersten Scheitelpunkt. Wenn Sie in dessen magnetischen Bereich kommen, erscheint ein hellblaues Kreuz. In diesem Moment können Sie klicken, um den Anfangspunkt der Linie zu erstellen. Der Punkt wird automatisch am gewünschten Punkt platziert. 6) Gehen Sie nun zum entgegengesetzten Ende des Polygons und klicken Sie dort ebenfalls. Die Linie ist nun erstellt. 7) Da Sie keinen weiteren Punkt erstellen wollen, klicken Sie nun mit der rechten Maustaste, um die Linienerstellung zu beenden.

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Patch-Modellierung

Das fertige Liniennetz besitzt nun immer vier Eckpunkte, die durch Liniensegmente verbunden sind.

Parameter des Surface-Modifiers

8) Fügen Sie nun den Surface (Oberflächen)-Modifier hinzu. Sie finden ihn in der Modifier-Liste unter dem Oberpunkt Patch > Spline Editing (Patch > Spline bearbeiten). Eventuell sehen Sie jetzt nur eine Ansammlung von Punkten oder es erscheint weiterhin nur der Umriss. Das liegt daran, dass die Flächennormalen in die falsche Richtung zeigen. Diese können Sie direkt im Modifier umdrehen. 9) Aktivieren Sie die Kontrollbox Flip Normals (Normalen wenden). Nun sehen Sie ein Liniengitter. Sie können die Anzeigeart Smooth & Highlight (Glatt & Glanzpunkte) aktivieren, um die Fläche zu sehen.

Das Liniengitter nach der Zuweisung des Oberflächen-Modifiers

Die Flächennormalen wurden gewendet.

Das Objekt als schattierte Ansicht

Sie finden das fertige Beispiel in der Datei Surfacetools_02.max im Verzeichnis Übungsdateien/06 Patchmodelling.

SurfaceTools

Die Parameter des Surface-Modifiers ■ Threshold (Grenzwert): Dieser Parameter gibt an, wie weit Scheitelpunkte auseinander liegen dürfen, damit sie noch als gemeinsamer Vertex des Patches angesehen werden. ■ Remove interior patches (Innen Patches entfernen): Der Oberflächen-Modifier erstellt zwischen allen Flächen mit drei oder vier Eckpunkten Flächen. Dabei kann es vorkommen, dass er Flächen erstellt, die innerhalb eines Körpers liegen. Damit diese nicht berücksichtigt werden, müssen Sie dieses Kontrollkästchen deaktivieren.

Die roten Polygone stellen ein inneres Patch dar. In der rechten Abbildung wurde dieses Patch durch die Option Remove Interior Patches gar nicht generiert.

■ Use only selected segments (Nur ausgewählte Segmente verwenden): Erstellt ein Patch nur innerhalb von ausgewählten Segmenten.

Sie können Flächen auch nur für ausgewählte Segmente erstellen lassen.

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Patch-Modellierung

■ Steps (Schritte): Mit diesem Zahlenauswahlfeld können Sie die Detaillierung der generierten Fläche regulieren.

Die Detaillierung der Flächen kann durch das Einfügen von Steps verfeinert werden.

Erstellen und Modifizieren von Splines Eigentlich könnte die Erstellung und Bearbeitung von Splines ein eigenes Kapitel erhalten. Auf der anderen Seite benötigen wir die Splines in diesem Kapitel zum ersten Mal und werden sie auch in diesem Buch nicht mehr benötigen. Wie Sie eine Linie erstellen, haben Sie bereits erfahren. Ebenso können Sie Kreise, Ringe, Rechtecke und andere Linienarten erstellen. Wollen Sie die parametrischen Shapes bearbeiten, um ihnen weitere Linien anzuhängen oder um einzelne Punkte zu verschieben, zu löschen oder den Verlauf des Splines zu verändern, müssen Sie den Shapes einen Edit Spline (Shape bearbeiten)-Modifier zuordnen. Die einzige Ausnahme bildet die Line (Linie). Wollen Sie diese modifizieren, enthält sie bereits alle nötigen Parameter. Das erste Beispiel für unseren Surface-Modifier beinhaltet einen Shape, der sich sehr gut eignet, um Ihnen die nötigen Funktionen zu erläutern. 1) Öffnen Sie die Datei Surfacetools_04.max. Falls der 3D Snap aktiviert ist, deaktivieren Sie ihn. Die Datei beinhaltet das Linienobjekt vor der Zuordnung des SurfaceModifiers. Wir wollen nun die Form so verändern, dass eine Schalenform ähnlich der eines Bootsrumpfes entsteht. Verändern wir zunächst die Daraufsicht. 2) Selektieren Sie den Shape und wechseln Sie in die Top-Ansicht. Sie können die Ansicht mit Min/Max Toggle auf volle Bildschirmgröße bringen. Wählen Sie das Modify (Ändern)-Command Panel, falls es noch nicht aktiviert ist.

SurfaceTools

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3) Zum Verschieben von Vertexen müssen wir das entsprechende Subobject aktivieren. Klicken Sie dazu auf den Button Vertex (Scheitelpunkt) im Rollout Selection (Auswahl). Alternativ können Sie das Unterobjekt auch über das Quad-Menü oder im Modifier Stack auswählen. Das Subobject Level (Unterobjektebene) kann von mehreren Punkten aus angewählt werden.

4) Wählen Sie den oberen Scheitelpunkt aus und verschieben Sie ihn um ungefähr 200 Einheiten auf der Y-Achse nach oben. Klicken Sie den Vertex nicht an, sondern ziehen Sie ein Auswahlrechteck auf, sonst wird der Scheitelpunkt der senkrechten Linie nicht selektiert und somit auch nicht transformiert. 5) Aktivieren Sie nun das Unterobjekt Spline und selektieren Sie die senkrechte Verbindungslinie. 6) Drücken Sie den Button Hide (Verdecken). Die Linie wird ausgeblendet. 7) Wählen Sie wieder das Unterobjekt Vertex (Scheitelpunkt). 8) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den unteren Vertex und wählen Sie aus dem Tools1-Quad-Menü den Vertextyp Smooth (Glatt) aus.

Das Ausgangsobjekt

Der obere Vertex wurde transformiert.

Der Typ Smooth (Glatt) berechnet einen weichen Kurvenverlauf durch die Vertexe. Die Krümmung kann dabei nicht direkt am Scheitelpunkt beeinflusst werden, sondern ist abhängig von der Position, Entfernung und dem Typ der benachbarten Eckpunkte.

Spline

Der Vertextyp lässt sich über das QuadMenü einstellen.

Der Typ des unteren Vertexes wurde nach Smooth geändert.

172

Patch-Modellierung

9) Ändern Sie auch den oberen Vertex in den Typ Smooth (Glatt). 10) Selektieren Sie nun die oberen Scheitelpunkte des Mittelteils. Diese wandeln Sie in den Typ Bezier Corner (Bezier-Ecke) um. Die Scheitelpunkte erhalten zwei graue Linien, an deren Ende ein grünes Rechteck sitzt. Sie stellen die so genannten Anfasser dar. Durch die Länge und Ausrichtung der grauen Linie wird die Kurve definiert. Sie können den Verlauf des Splines ändern, wenn Sie die grünen Rechtecke verschieben. Probieren Sie es einfach aus.

Durch das Verschieben von Anfassern kann die Kurve verändert werden.

11) Verschieben Sie die oberen Anfasser so in X-Richtung, dass diese mit den unteren eine gerade Linie bilden. 12) Ändern Sie nun den Scheitelpunkt-Typ dieser beiden Anfasser in Bezier. Dabei werden die beiden grauen Linien gerade ausgerichtet und zueinander fixiert. Wird die Länge oder Ausrichtung von einem Anfasser verändert, passt sich der gegenüberliegende automatisch an.

Nachdem die Anfasser ausgerichtet wurden, werden die Scheitelpunkte zum Typ Bezier umgewandelt. Dabei werden die Anfasser gegenüber ausgerichtet und fixiert, so dass sie sich gegenseitig beeinflussen.

SurfaceTools

13) Passen Sie nun auch die beiden unteren Punkte so an, dass sie ungefähr die folgende Form erhalten. Die Daraufsicht unserer Kapsel

14) Drücken Sie die Taste Unhide All (Alles einblenden), um den verdeckten Spline wieder sichtbar zu machen. Dieser Spline wird nun in mehrere Segmente unterteilt. Die dabei entstandenen Scheitelpunkte werden in der Höhe verschoben, um so eine Wölbung zu erreichen. 15) Drücken Sie den Button Refine (Verfeinern) und klicken Sie auf der Linie ungefähr auf der gleichen Höhe, wo sich die Punkte des äußeren Splines befinden. Für jeden zu erstellenden Punkt müssen Sie einmal klicken. Wenn Sie fertig sind, deaktivieren Sie die Schaltfläche. Mit Verfeinern können Sie auf einer Linie mehrere Punkte einfügen.

16) Wechseln Sie in den Perspective-Viewport und selektieren Sie die eben erzeugten Punkte. 17) Ändern Sie den Typ der Scheitelpunkte nach Bezier ab.

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Patch-Modellierung

18) Verschieben Sie die Punkte um die Z-Achse nach unten.

Die beiden Punkte der Mittellinie wurden in Bezier-Punkte verwandelt und nach unten verschoben.

Dialog zum Einstellen des 3D Snaps

Wenn wir nun einen Surface-Modifier anwenden, wird keine Fläche erstellt, da wir durch die Erstellung der beiden Punkte auf der Mittellinie mehr als vier Punkte pro Feld besitzen. Wenn wir also einen Rumpf erhalten wollen, müssen wir die freiliegenden Punkte so miteinander verbinden, dass wir wieder Felder mit drei oder vier Ecken erhalten. 19) Schalten Sie den 3D Snap (Objektfang) ein und wählen Sie Vertex (Scheitelpunkt) als magnetisches Objekt aus. 20) Wählen Sie aus dem Create (Erstellen)-Command Panel das Objekt Line (Linie) aus. 21) Verbinden Sie nun die Punkte mit Linien als Querstreben. Die Linien verbinden die freiliegenden Punkte, um die benötigten Felder für den Oberflächen-Modifier zu erhalten.

Wir haben diesmal die Linien nicht als Unterobjekt erstellt, damit wir mit wenig Aufwand die Scheitelpunkte unabhängig von den Punkten der anderen Shapes verändern können.

SurfaceTools

175

22) Verwandeln Sie die Scheitelpunkte der beiden erstellten Linien in den Typ Smooth (Glatt). Die Scheitelpunkte der Querstreben erhalten den Typ Glatt, damit sie eine Rundung erhalten.

23) Selektieren Sie nun den Umriss-Shape und drücken Sie die Schaltfläche Attach (Anhängen) aus dem Rollout Geometry. 24) Klicken Sie nacheinander die beiden Querlinien an, um sie mit dem Umriss zu vereinen. Deaktivieren Sie den Button Attach (Anhängen) anschließend wieder. 25) Wenden Sie den Surface (Oberflächen)-Modifier auf den Rumpf an. Wenn Sie in den Rumpf blicken, sehen Sie nur die Linien. Da die Flächennormalen nach außen zeigen, sehen Sie die Patch-Fläche nur von dort.

Der Shape nach dem Zuordnen des Surface-Modifiers

Die Flächennormalen zeigen nach außen...

Sie finden die fertige Datei im Verzeichnis Übungsdateien/08 Patchmodelling unter der Bezeichnung Surfacetools_04_fertig.max.

...daher sieht man die Patchflächen nur von außen bzw. von unten.

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Patch-Modellierung

Organische Objekte mit SurfaceTools

Schritt 1

Schritt 2

Schritt 3

Organische Objekte wie Körper oder Gesichter modelliert man am besten erst zur Hälfte. Die zweite Hälfte entsteht durch Spiegelung. Das folgende Modell aus den Beispieldateien von 3ds max zeigt sehr schön, wie bei der Modellierung vorgegangen wurde. 1) Die Umrisslinie des Kopfes von der Seite wird zuerst erstellt. 2) Es folgen wichtige Längs- und Querlinien. Es findet bereits eine grobe Unterteilung des Gesichts statt – Augenpartie, Kinn, Hals, etc. Das erleichtert die Zugriffsmöglichkeiten auf jedes einzelne Element für die Animation. 3) Anschließend werden durch weitere Linien grobe Details ausgearbeitet, in diesem Beispiel vor allem das Auge. 4) Zum Schluss werden Bereiche wie Nase, Hals und Augenlider weiter ausmodelliert und verfeinert. In dem Beispiel kann man auch sehr gut erkennen, dass die einzelnen Bereiche des Gesichts getrennt voneinander behandelt werden können. Dies erleichtert vor allem die spätere Gesichtsanimation. Vor allem die Teile Hals, Augen, Nase und Mund sollten so angelegt werden, dass die Verschiebung von Splines oder Punkten die übrigen Bereiche nicht beeinflusst.

Schritt 4

Der gesamte Kopf als Patch dargestellt

Das Auge

Der Hals

Der Mund

Die Nase

Der Hinterkopf

Grundlagen der Animation Animation in der Computergrafik bedeutet, Objekteigenschaften über einen Zeitraum zu verändern. Dabei müssen sich nicht nur Körper an sich bewegen, sondern es können sich auch die Formen und Eigenschaften der Körper verändern. Im ersten Teil dieses Kapitels werden Sie die Grundlagen und Begriffe der diversen Animationstechniken erlernen.

Animationsfähigkeiten von MAX In 3D Studio MAX kann nahezu jeder Parameter animiert werden. Genauer betrachtet sind dies: ■ die Transformationen von Objekten, Unterobjekten und Gizmos (Hilfsobjekte von Modifikatoren) ■ die Werte und Einstellungen nahezu aller Modifikatoren ■ die Materialparameter wie Glanzeigenschaften, Farbe, Transparenz, etc. und Mapping-Einstellungen prozeduraler Mappings wie Rauschen, Holz oder Marmor ■ die Parameter Atmosphärischer, Optischer und Render-Effekte ■ Kraftfelder und Partikelsysteme; deren Transformationen und Parameter. Tatsächlich gibt es nur wenige Dinge, die sich nicht animieren lassen. Dazu zählen vor allem Werte mit Bezug auf einen Zeitpunkt, wie Startzeitpunkte von Explosionen und dergleichen.

Animation durch Controller Die Controller sind ein wichtiger Bestandteil des Animationskonzepts von 3ds max. Sie steuern nicht nur Bewegungen von Objekten, sondern auch die Veränderung von Parametern aller Art. Die Animation kann je nach Controller zum Beispiel durch Platzieren von Keyframes, durch automatische Prozeduren oder durch mathematische Formeln erzeugt werden. Die Controller lassen sich in sechs Gruppen untergliedern: Keypunkt-Controller Diese Controller sind die einfachste und weitverbreitetste Form der Animations-Controller. Sie regeln das Verhalten von Objekten und Parametern zwischen Schlüsselbildern, den Keyframes. Die Bilder zwischen

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Grundlagen der Animation

Keyframes werden auch Tweens genannt und durch eben diese Controller gesteuert. Zusammengesetzte bzw. Listen-Controller Bei diesen Controllern handelt es sich um Kombinationen von Controllern. Sie ermöglichen zum Beispiel, bei Bewegungen jeder Bewegungsrichtung einen eigenen Controller zuzuordnen. Sie werden auch ListenController genannt. Prozedurale Controller Prozedurale Controller, auch parametrische Controller genannt, besitzen keine Schlüsselbilder. Sie regeln eine Animation, indem sie ein bestimmtes Verhalten definieren, das durch Parameter verändert werden kann. Sie können zum Beispiel Veränderungen durch ein Rauschen oder eine oszillierende Kurve oder auch durch einen importierten Audiofile generieren. Der Noise Controller erstellt ein wellenförmiges Rauschen, das als Grundlage für Transformationen verwendet werden kann.

Abhängige Controller Controller dieses Typs erstellen Animationen, die in einem Bezug zu einem anderen Objekt stehen. Sie verändern das Objekt entweder abhängig von der Form, der Transformation oder des Verhaltens eines anderen Objekts. Zu dieser Gruppe zählen auch die Constrain Controller. Sie ermöglichen es, Abhängigkeiten auch zu mehreren Objekten gleichzeitig zu definieren.

Animation durch Controller

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Auf einer Oberfläche werden drei Point-Hilfsobjekte positioniert und mit einem Attachment-Controller auf der Oberfläche festgepinnt, damit sich diese bei der Deformation der Fläche mitbewegen. Die Box wurde dann mit Hilfe des Position Constrain Controllers an die Position der Point-Objekte gebunden. So bleibt die Box immer in der Mitte der drei Point-Objekte.

Controller-Systeme Um komplexe zusammenhängende Animationssysteme zu schaffen, benötigen Sie Controller, die nicht nur Abhängigkeiten definieren, sondern auch das Verhalten durch Formeln oder Zeit steuern können. Zu diesen Controllern gehört zum Beispiel der Ausdruck (Expression)-Controller. Mit ihm können Bewegungsabläufe über mathematische Definitionen angegeben werden, die auch von Bewegungen anderer Objekte abhängig sein können. So lassen sich zum Beispiel die Bahnen von Planeten in einem Sonnensystem oder eine realistische Uhr mit animierten Zeigern erstellen. Der Ausdruck-Controller erstellt Animationen durch mathematische Definitionen. Der abgebildete Controller berechnet die korrekte Rotation einer Kugel, die eine Strecke entlang rollt. Bei der Veränderung des Radius wird die Rotation angepasst.

Sonder-Controller Dabei handelt es sich um Controller, die nur für bestimmte Dinge zuständig sind. So regelt der Baryzentric Morph Controller die Animation von Objektüberblendungen und der IK-Controller kann nur mit Bones verwendet werden. Der Block Controller fasst Animationssequenzen zu Blöcken zusammen, die in der Zeitleiste angeordnet und gemischt werden können.

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Grundlagen der Animation

Weitere Animationstechniken Neben den Animationen durch Controller gibt es weitere Techniken, die zwar grundsätzlich auch auf Controllern basieren bzw. mit diesen kombiniert werden können, sich aber in der Handhabung unterscheiden.

Forward und Inverse Kinematik Die Forward oder Inverse Kinematik ist eine Beschreibung für die Vererbung von Bewegungen. Das bedeutet, bewegen Sie ein Objekt, werden alle Objekte, die an diesen Körper geknüpft sind, mitbewegt. Ein Kinematisches System wird über Gelenke und Verknüpfungen definiert. Das obere Objekt einer Verknüpfungshierarchie nennt man Parent. Ein Objekt, das an einen Parent geknüpft wird, heißt Child. Wird an ein Child ein Objekt geknüpft, wird es nur für das untergeordnete Objekt zum Parent – wie in einem Stammbaum.

Bei der inversen Kinematik animiert man das letzte Glied in einer Verknüpfungskette. Die übergeordneten Objekte bewegen sich entsprechend ihrer Verknüpfungs- und Gelenkparameter mit.

Hautdeformationen durch Knochen Ein Arm besteht aus Knochen, Muskeln und Haut. Beugt man den Arm, verformen sich die Muskeln und die Haut. 3ds max bietet die Möglichkeit, diesen Effekt zu simulieren. Man kann in einen beliebigen Körper eine Verkettung von Knochen, so genannten Bones, in das Gitter einbetten. Diese Knochen stellen ein Kinematisches System dar. Bewegt man diese Knochen, passt sich die Kontur (Haut) des umschließenden Körpers entsprechend an.

Weitere Animationstechniken

In einen Zylinder werden Knochen eingebunden. Anschließend wird auf den Zylinder der Haut-Modifikator angewendet.

Werden die Knochen bewegt, verformt sich der Zylinder.

SpaceWarps (Kraftfelder) Kraftfelder sind unsichtbare Objekte, die auf geometrische Körper einwirken können. Sie dienen entweder der Verformung von Objekten, wie zum Beispiel Wave (Wellen)-Deformation, Frei-Form-Deformation (FFD), Bombe oder der Beeinflussung von Partikel- oder Dynamiksystemen. Dazu zählen zum Beispiel auch die Schwerkraft, Wind und Deflektoren, von denen Partikel abprallen können.

Eine Kugel wird durch ein FFD-Kraftfeld geschoben (FFD = Frei-Form-Deformation).

Soft Body- und Hard Body-Dynamik Die Dynamik von weichen oder festen Körpern darzustellen erfordert ein komplexes Animationssystem. Die Animation von weichen, elastischen Körpern nennt man Soft Body-Dynamik. Diese kommt bei der Simulation von Stoffen oder Objekten an einem Gummiband zum Einsatz. Bei der Hard Body-Dynamik werden feste steife Körper verwendet. Dabei liegt der Schwerpunkt auf dem Erkennen von Kollisionen und auf dem Verhalten von Objekten unter dem Einfluss der Schwerkraft.

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Die Verformung an den Gelenkpunkten wird über so genannte Hüllen gesteuert.

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Grundlagen der Animation

Bei einer Softbody-Animation kann eine Kugel über eine Fläche gezogen werden, die gemäß ihrer Elastizität schwingt.

Drei Münzen werden fallen gelassen.

Sie kollidieren miteinander und springen wieder hoch. Die blauen Linien stellen die Bewegungsbahnen dar.

Morphing Das Morphing blendet ein Objekt über die Zeit in ein anderes über. Dabei müssen allerdings beide Objekte die gleiche Anzahl von Scheitelpunkten besitzen.

Der Quader soll in das nierenförmige Objekt übergeblendet werden.

Der Quader bei 33% der Überblendung

Der Quader bei 70% der Überblendung

Partikelsysteme Partikelsysteme dienen zur Darstellung von Wasser, Staub, Feuer etc. und überall dort, wo kleine Teilchen durch den Einfluss von Wind, Schwerkraft und Kollisionen durch die Luft wirbeln oder durch Rinnen laufen. Darüber hinaus können Objekte in kleinere Teile zerlegt werden, die wiederum als Partikel dienen, um bei Explosionen durch die Luft zu wirbeln. Ein Partikelsystem stößt Klone eines Torus-Objekts aus.

Hilfsmittel zur Animationserstellung

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Hilfsmittel zur Animationserstellung Um Animationen zu erstellen, zu bearbeiten und zu regeln, stellt uns 3ds max einige Hilfsmittel zur Verfügung. In diesem Abschnitt werden die Hilfsmittel nur kurz beschrieben. Die Verwendung wird in den Übungen und Beispielen sukzessive erklärt.

Das Register zum Einstellen des Schwerpunkts

Der Schwerpunkt eines Objekts (Pivot-Punkt) Der Schwerpunkt eines Objekts dient bei Animationen als Ausgangspunkt für Transformationen. Bei der Bewegung von Kinematischen Systemen wird er auch als Gelenkpunkt zweier verknüpfter Objekte verwendet. Der Schwerpunkt eines Objekts kann verschoben oder gedreht werden. Der Schwerpunkt eines Objekts wird als ein Achsenkreuz mit Hilfsgitter dargestellt.

Verknüpfung von Objekten Die Möglichkeit, Objekte miteinander zu verknüpfen, erweist sich nicht nur in der Kinematik als hilfreich. Auch bei einfachen Transformationsanimationen kann es den Erstellungsaufwand verringern. Unser Spielzeugauto aus Teil 1 – Grundlagen zeigt, dass bei verknüpften Objekten nur noch ein Objekt animiert wird, und alle anderen Körper folgen diesem. Zur Animation komplexer kinematischer Zusammenhänge ist die Verknüpfung von Körpern sogar ein Muss.

Verknüpfungswerkzeuge

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Grundlagen der Animation

Die Verknüpfungshierarchie in der Schematic View dargestellt

Time Configuration (Zeitkonfiguration) Time Configuration (Zeitkonfiguration)

Die Parameter zur Zeitkonfiguration beinhalten Einstellungen, die die Länge einer Animation, die Anzahl der Bilder pro Sekunde und Anzeigeoptionen festlegen.

Animationen werden entweder auf Video, Film oder nur zur Präsentation auf dem Bildschirm ausgegeben. Fast alle Medien besitzen unterschiedliche Bildwiederholraten. Selbst bei einem Videoband gibt es von Land zu Land Unterschiede. Während wir in Deutschland die Fernsehnorm PAL, mit 25 Bildern pro Sekunde, einsetzen, haben die USA die NTSC-Norm, die mit 29.97 Bildern pro Sekunde arbeitet. Herkömmliches Filmmaterial spielt Bilder meistens mit 24 Bildern pro Sekunde ab. Um am Bildschirm Animationen zu präsentieren, liegt es vor allem an dem vorhandenen Computer, wie viele Frames pro Sekunde abgespielt werden können. Die Zeitkonfiguration legt nun die Framerate fest. Darüber hinaus können Sie aber noch die Anzeige diverser Zeitskalen, wie die Spuransicht, festlegen. Sie können sich zum Beispiel die Bildnummern anzeigen lassen. Das SMPTE-Format zeigt Minuten, Sekunden und Frames, von links nach rechts getrennt durch Doppelpunkte, an.

Hilfsmittel zur Animationserstellung

Trajectories (Bewegungsbahnen) Legt ein Objekt die Strecke zwischen zwei Punkten zurück, kann diese Bahn sichtbar gemacht werden. Auf der Bahn können dann weitere Punkte eingefügt werden, um den Verlauf anzupassen.

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Die Palette zum Darstellen der Bewegungsbahnen

Die Trajectories aller Bones einer Dino-Animation

Track View (Spuransicht) Die Spuransicht listet alle Objekte und Modifier auf und zeigt deren Animationsverlauf in einer Timeline an. Die Anzeige kann über Balken und Punkte oder über die Darstellung einer Funktionskurve erfolgen. In der Spuransicht können Sie die Eigenschaften von Keypunkten verändern, Punkte hinzufügen, löschen oder verschieben. Die Spuransicht ist ein zentrales Werkzeug, um Animationen zu erstellen und zu ändern.

Track View (Spuransicht öffnen)

Die Keypunkt-Ansicht zeigt nur die Zeitpunkte der Schlüsselbilder und die Länge von Bewegungen an.

Die Funktionskurve einer Bewegung dokumentiert die Position des Objekts an jedem Zeitpunkt der Animation.

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Grundlagen der Animation

Ghosting Ghost-Bilder sind eine Methode beim Anzeigen von DrahtmodellGhost-Kopien eines animierten Objekts. Sie zeigen das Objekt vor und nach dem aktuellen Frame. Diese Methode der Darstellung dient vor allem der Analyse von Bewegungen. Die Ghost-Bilder zeigen den Verlauf einer Animation vor und nach dem Objekt an. Die Darstellung lässt sich im Einstellungen-Dialog ändern.

Helper Objects sind nicht-renderbare Hilfsobjekte, die vor allem komplexe Animationen erleichtern.

Helper Objects (Hilfsobjekte) Helper Objects sind nicht-renderbare Objekte, die sich jedoch ansonsten wie normale Objekte verhalten. Vor allem bei komplexen Animationen oder bei Kinematischen Ketten sind diese meist unerlässlich. Der Point (Punkt)-Helper und der Dummy sind die am meisten verwendeten Hilfsobjekte. Bei Transformationsbewegungen werden die animierten Körper an Dummys gebunden, um dann über diese eine weitere, globalere Animation durchzuführen. Bei kinematischen Ketten werden an den Schlüsselgelenken meist Hilfsobjekte platziert, um komplexe zusammenhängende Bewegungen über wenige Hilfsobjekte zu steuern. Oft werden Helper Objects dazu verwendet, komplexe Animationen in mehrere »Häppchen« aufzuteilen. Dabei kann z.B. die Beinbewegung bei einem Gang in eine Auf-Ab-Bewegung und eine Vorwärtsbewegung aufgetrennt werden.

Helper für die Vorwärtsbewegung

Helper für die Auf-Ab-Bewegung

Animation mit Controllern

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Wird ein Parameter oder Objekt animiert, wird die Veränderung über Controller gesteuert. Generell unterscheidet man die Controller anhand ihrer Ausgabe bzw. ihres Ergebnisses. Erzeugt ein Controller eine Kurve, kann dieser sowohl zur Animation von Werten als auch für Transformationen verwendet werden. Wird jedoch eine Animation in Abhängigkeit von der Form oder Position eines anderen Objekts erstellt, kann der Controller nur auf die Transformationen geometrischer Objekte wirken. Wieder andere, wie der Morph-Controller oder IK-Controller, dienen nur einem bestimmten Zweck.

Anzeige von Controllern Die Controller in der Track View

Sie können Controller auf zwei verschiedene Arten aufrufen und bearbeiten: ■ Track View (Spuransicht): In der Hierarchieliste werden Controller durch kleine grüne Pfeile dargestellt. Jeder Parameter, der sich animieren lässt, besitzt diesen grünen Pfeil. ■ Animation (Bewegungs)-Command Panel: Hier werden nur die Transformations-Controller geometrischer Objekte bzw. Unterobjekte angezeigt. Sie ermöglichen einen schnellen Zugriff auf die Eigenschaften des jeweiligen Controllers. Hinter der Transformationsart wird in der Controllerliste der Name des Controllers angezeigt.

Controller im Animation-Command Panel

Hinzufügen und Modifizieren von Controllern ■ Assign Controller (Zuweisen): Um einen Controller einem Parameter zuzuweisen, expandieren Sie die Hierarchie in der Spuransicht so lange, bis Sie zu den Controllern gelangen. Bei Transformationen können Sie den Controller auch im Animation-Command Panel unter dem Rollout Controller zuweisen oder ändern. ■ Properties (Eigenschaften): Prozedurale, zusammengesetzte und System-Controller besitzen Dialogfenster mit den Parametern zum Konfigurieren der Prozedur. Um diese Parameter einzustellen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Controller.

Assign Controller (Controller zuweisen)

Die Liste der verfügbaren Position-Controller

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Animation mit Controllern

Durch Rechtsklicken auf den Noise-Controller öffnen Sie dessen Parameter.

Keyframe-Controller besitzen keine erweiterten Eigenschaften. Sie definieren das Verhalten von Keyframes und stellen in der Key-Info individuelle Parameter zur Verfügung. Die Key-Info eines TBCControllers

Die Key-Info eines BezierControllers

■ Tracks (Spuren): Einige Controller besitzen untergeordnete Controller (Tracks), die wiederum durch Controller animiert werden können. Der Rauschen-Controller bietet zum Beispiel eine zusätzliche Spur für die Rauschstärke. Durch Animation dieser Spur kann die Stärke des Rauschens animiert werden. Controller können untergeordnete Controller besitzen, die wiederum durch Controller animiert werden können.

Parameter-Controller

Parameter-Controller Neben der Animation von Transformationen lassen sich nahezu alle Parameter von Körpern, Materialien, Lichtern und anderen Objekten animieren. Diese Parameter können nicht mit Transformationen animiert werden, da Transformationen Objektveränderungen im Raum sind. Die Controller werden dann direkt an die Parameter geheftet.

Den Parametern können Controller direkt zugewiesen werden.

Die Transformation wird über einen PRS-Controller gesteuert. Erst durch seine Zuordnung bekommen Sie Zugriff auf Transformationen.

Die Animation von Parametern Generell werden Parameter genauso animiert wie Transformationen, nur dass dabei keine räumliche Veränderung stattfindet. In einem kleinen Beispiel werden wir einige Parameter eines Objekts verändern. Dabei verwenden wir den Standard-Controller, der uns vom Programm zugewiesen wird. Dabei handelt es sich um einen Bezier-Float (BezierGleiten)-Controller, der bei den Transformations-Controllern näher erläutert wird. Als Beispiel werden wir einfach eine Kugel erstellen und die Parameter der Segmente und des Radius animieren. Zusätzlich wollen wir die Glanzeigenschaft des Materials verändern. 1) Erstellen Sie eine Kugel mit einem Radius = 20 und einer Segmentanzahl von 16. 2) Öffnen Sie den Materialeditor und ziehen Sie das erste Material per Drag & Drop auf die Kugel. 3) Drücken Sie den Animate-Button und bewegen Sie den Zeitschieber auf das letzte Bild. 4) Erhöhen Sie den Radius auf 40 und die Segmentanzahl auf 36. Beide Parameter erhalten bei den Spinnern eine rote Markierung, zum Zeichen, dass sie animiert wurden. 5) Im Materialeditor erhöhen Sie die Specular Level (Glanzfarbenstärke) auf 120 und den Glossiness (Hochglanz) auf 50. 6) Spielen Sie die Animation ab.

Animate

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Animation mit Controllern

Die Kugel bei Bild 0 (links) und bei Bild 100 (rechts)

Die Animation befindet sich auch im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation/Controller in der Datei Parameter_contr.max. Der Umfang der Kugel nimmt zu. Dabei erhöht sich die Dichte der Segmente, gleichzeitig fängt die Kugel an zu glänzen. Sie können die Veränderung auch in der Track View (Spuransicht) betrachten. Edit Keys-Modus

Function Curves-Modus

Die Animation in der Track View. Die Zeitpunkte der Änderungen werden durch Punkte dargestellt, die Dauer der Veränderung eines Objekts durch Balken.

Sie können sich die Animation auch als Funktionskurve ausgeben lassen.

Transformations-Controller Die Transformations-Controller dienen zur Animation von Bewegung, Rotation oder Skalierung von geometrischen Objekten. 3ds max stellt uns drei dieser Controller zur Verfügung. Der Position/Rotation/ Scale (Position/Drehung/Skalierung)-Controller, der Transform Script (Transformations-Skript)-Controller und der Link Constrain (Verknüpfungssteuerung)-Controller stellen die oberste Ebene der Controller-Hierarchie dar. Sie regeln das Transformationsverhalten in alle Richtungen. ■ Der Position/Rotation/Scale (Position/Drehung/Skalierung) ist der Standard-Controller. Er erlaubt dem Benutzer die Zuordnung

Transformationen mit Keyframe-Controllern

weiterer Controller für die Transformationen Bewegen, Rotieren und Skalieren um alle drei Achsen (X, Y, Z). ■ Der Transform Script (Transformations-Script)-Controller ermöglicht es, auf alle Transformationen über ein Script zuzugreifen. Das Script muss als Matrix angelegt sein. Zu dessen Berechnung können aber alle Script-Funktionalitäten verwendet werden. 7) Mit der Link Constraint (Verknüpfungssteuerung) können Sie hierarchische Verknüpfungen zwischen zwei Objekten animieren. Sie können zum Beispiel ein Objekt von einem Objekt zu einem anderen Objekt weiterreichen lassen. Diese drei Controller können Sie sowohl in der Track View (Spuransicht) als auch im Animation-Command Panel zuordnen und einstellen.

Transformationen mit Keyframe-Controllern Wie bereits in den Animationsgrundlagen erwähnt, errechnen Controller dieser Gattung die Bewegung zwischen zwei Schlüsselbildern je nach Art des Controllers. Teilweise ist der Bewegungspfad gleich. Die Unterschiede zeigen sich erst, wenn die Parameter des Keyframes verändert werden. Im folgenden Abschnitt werden wir uns symbolisch die Position-Controller betrachten. Viele davon können Sie in gleicher Form auch beim Rotieren und Skalieren anwenden.

Erstellen einer Test-Animation Erstellen wir zunächst eine einfache Animation, um an dieser die Funktion diverser Keyframe-Controller zu testen. Dazu verwenden wir eine einfache Kugel, die wir über 100 Bilder durch den Raum verschieben. 1) Erstellen Sie eine Kugel mit einem Radius von 15 auf der Position X = –50; Y = -100; Z = 0. 2) Drücken Sie den Animate-Button und bewegen Sie den Zeitschieber auf die Bildnummer 25. 3) Verschieben Sie die Kugel nun auf die Position X = -20; Y= -35; Z = 50. 4) Bewegen Sie nun den Zeitschieber weiter auf Frame 50. 5) Hier soll die Position der Kugel bei X = 10; Y = -90; Z = 10 liegen. 6) Positionieren Sie bei Bild 75 die Kugel auf X = 45; Y = 55; Z = 20. 7) Zu guter Letzt positionieren Sie die Kugel auf Frame 100 auf den Koordinaten X = 45; Y = 55; Z = 65. 8) Um die Bewegungsbahn dauerhaft anzuzeigen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Kugel und öffnen Sie über das QuadMenü die Properties (Eigenschaften). Dort aktivieren Sie in der

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Animation mit Controllern

Gruppe Display Properties (Anzeige-Eigenschaften) die Kontrollbox Trajectory (Bewegungsbahn). 9) Um die Track View in einem Viewport sichtbar zu machen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Viewport-Bezeichnung und wählen aus dem Menüpunkt Views (Ansichten) und dem Unterpunkt Track (Spur) eine neue Track View aus. Die Testanimation mit sichtbarer Bewegungsbahn (Trajectory)

10) Deaktivieren Sie den Animate-Button. Die Datei finden Sie auch im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation/ Controller mit der Bezeichnung Controller_test.max.

Zugriff auf die Keyframe-Interpolation Der Bezier-Controller ist der Standard-Controller für die Positionierung von Objekten. Er ist der am häufigsten verwendete Controllertyp für Transformationen. Im Folgenden wird an ihm beispielhaft gezeigt, wie Sie auf Parameter von Keyframes zugreifen können, um die Interpolationsmethode zu bearbeiten. Diese Angaben werden in der Key-Info eingestellt. Zum Öffnen und Bearbeiten der Key-Info gibt es nun mehrere Möglichkeiten – probieren wir es mit dem dritten Keyframe bei Bild 50:

Transformationen mit Keyframe-Controllern

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■ Klicken Sie in der Zeitleiste am unteren Bildschirmrand mit der rechten Maustaste auf den Punkt bei Bild 50 und wählen Sie aus dem Pulldown den Menüpunkt Kugel01:Position. Über die Zeitleiste lassen sich bequem die Keypunkt-Eigenschaften eines ausgewählten Objekts anwählen.

■ Eine weitere Möglichkeit ist der Zugriff über das Motion (Bewegung)-Command Panel. Hier können Sie schnell auf diverse Transformationsparameter des aktuellen Keyframes zugreifen und besitzen Zugang zu allen Controllern. ■ Die Zeitleiste ist nur ein Ausschnitt aus der Track View (Spuransicht), daher ist es logisch, dass Sie in der Track View ebenfalls über Rechtsklicken auf den entsprechenden Key-Punkt die Key-Info aufrufen können.

Die Key-Info aus der Spuransicht aufgerufen

■ Befinden Sie sich in der Spuransicht, können Sie sich die Funktionskurven anzeigen lassen. Hier werden die Key-Punkte durch kleine Kästchen dargestellt. Hier können Sie durch Rechtsklicken ebenfalls die Key-Info aufrufen.

Die Key-Info aus der Spuransicht kann auch über die Funktionskurven erreicht werden.

Die Key-Info im Motion-Command Panel

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Animation mit Controllern

Function Curves (Funktionskurven) Zoom Extents (Zoom-Grenzen)

Über welches Verfahren Sie die Key-Info aufrufen, ist abhängig davon, in welcher Ansicht Sie sich gerade befinden oder wie Sie die Veränderung kontrollieren wollen. Wir wollen nun die verschiedenen Interpolationsmethoden am Bild 50 ausprobieren. Um die Änderung besser sehen zu können, befindet sich im linken unteren Viewport bereits die Track View in der Funktionskurven-Darstellung. Im Perspective Viewport sehen Sie die Änderung der Bewegungsbahn, sobald wir einen Keyframe ändern. Um die Track View in einem Viewport darzustellen, gehen Sie wie folgt vor: 11) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Namen der Ansicht und wählen Sie aus dem Pulldown-Menü den Punkt Views > Track > New (Ansichten > Spur > Neu). 12) Um die Breite der Hierarchie und der Timeline/im Graphen in der Track View anzupassen, können Sie den Trennungsbalken dazwischen verschieben. 13) Aktivieren Sie die Darstellung der Function Curves (Funktionskurven) durch Drücken des entsprechenden Buttons in der oberen Symbolleiste der Track View. 14) Falls die Funktionskurven über den sichtbaren Bereich hinauslaufen, können Sie diese durch Drücken der Zoom Extents (ZoomGrenzen)-Tasten in der unteren Symbolleiste einpassen. 15) Öffnen Sie die Key-Info, indem Sie mit der rechten Maustaste auf einen Key-Punkt klicken.

Die Spuransicht wurde zur besseren visuellen Kontrolle der Bewegung der Perspektive-Ansicht gegenübergestellt.

Sie können zwischen den Key-Punkten wechseln, wenn Sie auf die Pfeiltasten neben der Key-Punkt-Nummer im Key-Info-Dialog drücken. Die Funktionskurve gibt die jeweilige Koordinate in Bezug auf die Zeit grafisch aus: Blau = Z-Achse; Rot = X-Achse; Grün = Y-Achse. Vier Farben entsprechen der Farbzuordnung, die Sie auch von den Transformationsachsen oder vom Schwerpunkt her kennen. Der Bezier Position-Controller regelt die Interpolation für alle Achsen gleich. Das Verfahren, jeder Achse einen eigenen Controller zuzuordnen, werden wir später besprechen.

Transformationen mit Keyframe-Controllern

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Im folgenden Abschnitt zeigen wir Ihnen nun die wichtigsten Controller und ihre Parameter.

Bezier Position-Controller Der Bezier Position-Controller wird als Standard-Controller von Positionsveränderungen verwendet. Er erlaubt die Interpolation zwischen Schlüsselpunkten durch sechs unterschiedliche Verfahren. Dabei kann die Berechnung für die Bewegung zum Keyframe hin und weg unterschiedlich sein. Die Angabe der Interpolation wird über die Bestimmung des Tangententyps im Flyout der Key-Info vorgenommen. Die Bewegungen in den Keyframe hinein (In) und heraus (Out) können getrennt geregelt werden. Als Standard wird eine glatte, weiche Bewegung durch den Keyframe hindurch angewendet. Probieren wir einige Fälle aus, um Ihnen den Gebrauch nahe zu bringen: ■ Linear In & Linear Out: Dabei erreichen Sie eine Spitzkehre in der Bewegungsbahn, ohne dabei die Geschwindigkeit des Objekts zu verändern.

Das Flyout für die Interpolationsmethoden

Das Symbol Linear erzeugt eine geradlinige Bewegung in den Keyframe hinein bzw. heraus.

■ Linear In & Slow (Langsam) Out: Bei der Verwendung der Slow (Langsam)-Methode aus einem Keyframe heraus erzeugen Sie eine weiche Beschleunigung vom Keyframe weg. Das Symbol Slow (Langsam) erzeugt eine weiche Beschleunigung aus dem Keyframe heraus.

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Animation mit Controllern

■ Slow In & Linear Out: Dies ist die Umkehrung des Beschleunigungseffekts. Hierbei wird weich in den Keyframe eingebremst. Das Symbol Langsam, in den Key-Punkt hinein, erzeugt ein weiches Abbremsen zum Key-Punkt hin.

■ Fast (Schnell) In & Linear Out: Das ist die Umkehrung des LangsamTangententyps. Dabei beschleunigt das Objekt zum nächsten Key hin, um dann abrupt die Richtung zu wechseln. Das Symbol Fast, in den Keypunkt hinein, erzeugt Beschleunigung zum Keyframe hin.

■ Step (Schritt) In & Step Out: Diese Methode erzeugt eine sprunghafte Bewegung. Das Objekt verweilt bis zum nächsten Schlüsselbild auf dem aktuellen Frame und springt dann zu den Koordinaten des nächsten Punkts. Das Symbol Step erzeugt einen Sprung von einem Punkt zum nächsten.

■ Custom (Benutzerdefiniert): Dieser Tangententyp stellt Ihnen Anfasser zur Verfügung, mit denen Sie die Kurve selber regulieren können. Die Ausrichtung der Anfasser ist abhängig von dem zuvor ausgewählten Tangententyp. Wurde zuvor eine schnelle Bewegung In und Out festgelegt, stehen die Anfasser in einem spitzen Winkel

Transformationen mit Keyframe-Controllern

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zueinander. Haben Sie vorher den glatten Tangententyp ausgewählt, bilden die Anfasser eine gerade Linie. Aktivieren Sie den Custom (Benutzermodus) für eine Seite des Keyframes, wird bei der Bewegung der Anfasser der Benutzermodus für die andere Seite automatisch aktiviert. Mit dem benutzerdefinierten Tangententyp können Sie die Neigung der Kurve selbst bestimmen.

Die Anfasser können Sie bewegen, indem Sie die Move Keys (Keys Verschieben)-Schaltfläche in der oberen Symbolleiste der Spuransicht aktivieren.

Move Keys (Keys verschieben)

Linear-Controller Dieser Controller erzeugt eine lineare Veränderung. Das bedeutet, dass er die Veränderung von einem Keyframe zum nächsten ohne Beschleunigung oder Abbremsen zurücklegt. Darüber hinaus besitzt er keine Parameter. Der Linear-Kontroller erzeugt eine geradlinige Veränderung von einem Keyframe zum nächsten.

TCB-Controller Der TCB-Controller ist dem Bezier-Controller sehr ähnlich. Die Bewegung in das Keyframe hinein und heraus wird durch drei Parameter gesteuert. Diese Parameter erzeugen eine Kurve, um wie bei der SmoothMethode des Bezier-Controllers eine weiche Veränderung zu erreichen.

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Animation mit Controllern

■ Tension (Spannung): Dieser Wert regelt die Krümmung der Bahn. Ist der Wert kleiner als 25, wird die Kurve spitz. Bei größeren Werten wird die Bewegungsbahn bauchiger. Die Spannung regelt die Krümmung der Kurve.

■ Continuity (Kontinuität): Die Tangenteneigenschaften der Kurve am Schlüsselbild werden durch die Kontinuität reguliert. Werte über 25 erzeugen eine Übersteuerung der Flanken am Key-Punkt. Werte darunter erzeugen wie beim Linear-Controller eine geradlinige Änderung ohne Geschwindigkeitsveränderung. Die Kontinuität steuert die Tangenteneigenschaft am Key-Punkt.

■ Bias (Neigung): Die Neigung verschiebt die Kurve entweder vor oder hinter den Key-Punkt. Bei Werten unter 25 wird eine glatte Bewegung in das Schlüsselbild hinein erzeugt. Die Veränderung aus dem Key heraus wird geradlinig. Werte über 25 kehren den Effekt um. Die Neigung verschiebt die Krümmung über den Key-Punkt hinaus.

Animationen zusammengesetzter Controller

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■ Easy To/From (Nachlassen zu/von): Diese beiden Parameter erreichen einen stärkeren bzw. langsameren Abbrems- und Beschleunigungseffekt. Dabei wird die Bewegungsbahn nicht verändert, sondern nur die näher am Keypoint liegenden Punkte werden verschoben. Die Easy To/From-Werte steuern die Geschwindigkeit am Key-Punkt.

Animationen zusammengesetzter Controller Diese Controller bieten die Möglichkeit, einer Veränderung weitere Controller anzuheften, um die Animation noch flexibler zu gestalten.

Listen-Controller Dieser Controller fügt dem Animationsparameter eine Controller-Liste hinzu, in der weitere Controller platziert werden können. Das Prinzip ähnelt dem Modifierstack. Controller, die sich weiter unten in der Liste befinden, werden dabei am Schluss berechnet. Mit dem Listen-Controller wurde dem Bezier-Kontroller, der die Positionsveränderung der Kugel steuert, ein RauschenKontroller hinzugefügt, der der Bewegung eine Unregelmäßigkeit hinzufügt.

XYZ- und Point3-Controller Die XYZ- und Point3-Controller sind nur bei Transformationsanimationen verfügbar, da sie den jeweiligen Standard-Controller der Transformation (bewegen, rotieren, skalieren) in drei Controller, einen für jede Achse, aufsplitten. Für jede Transformation heißt der Controller anders: ■ Position XYZ: der XYZ-Controller für die Bewegungstransformation ■ Euler XYZ: der XYZ-Controller für die Rotation ■ ScaleXYZ (XYZ-Skalierung): der XYZ-Controller für die Skalierung

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Animation mit Controllern

Dies ermöglicht zum Beispiel beim Bezier-Controller die Tangentensteuerung jeder Achse unabhängig von den anderen beiden Achsen. Sie können sie aber auch dazu benutzen, an eine Achse einen weiteren Listen-Controller zu heften. Die Bewegung wurde in einen XYZ-Controller aufgesplittet. Anschließend wurde auf die Z-Achse ein Float List-Controller angewendet, der die Z-Bewegung verrauscht.

Die Point3-Controller regeln alle Parameter, die aus drei Komponenten bestehen, wie beispielsweise der RGB-Wert von Farben.

Animation mit prozeduralen Controllern Wie die Bezeichnung schon sagt, werden diese Controller nicht durch Keyframes gesteuert, sondern sind abhängig von Prozeduren. Hierzu zählt der bereits erwähnte Noise (Rauschen)-Controller.

Noise (Rauschen)-Controller Dieser Controller erzeugt eine unregelmäßige wellenförmige Kurve. Diese Kurve kann verwendet werden, um beispielsweise eine Lichtquelle in einer Kerze oder einer Fackel flackern zu lassen. In der Datei fackel.max im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation sehen Sie eine flackernde Fackel, die mit diesem Effekt erstellt wurde. Der Noise-Controller steuert die Lichtabgabe der brennenden Fackel.

Waveform-Controller Der Waveform-Controller erzeugt ebenfalls eine Kurve, allerdings ist diese regelmäßig. Die Kurven können neben Sinuskurven auch andere Kurvenformen annehmen. Darüber hinaus lässt sich die Höhe (Ampli-

Animation mit prozeduralen Controllern

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tude) und Period (Frequenz) der Kurve regulieren. Im Gegensatz zu einem einfachen Oszillator können hier jedoch mehrere Kurven kombiniert werden. Dieser Controller kann nur als Unter-Controller eines XYZControllers oder eines Point3-Controllers angewendet werden. Der Waveform-Kontroller erzeugt eine Sinuskurve, die die Höhe des Quaders steuert.

Audio-Controller Der Audio-Controller steuert eine Animation anhand der WaveformDarstellung einer Sound-Datei. Der Audio-Kontroller verwendet eine Sound-Datei, um die Höhe des Zylinders zu verändern.

Spring (Feder)-Controller Der Spring (Feder)-Controller erzeugt eine Kraft, wie sie bei Metallfedern oder Gummibändern entsteht. In der Datei Spring.max im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation finden Sie eine Beispielanimation. In dieser Datei wurden zunächst eine Sphere und eine Box erstellt. Dazwischen wurde eine Spring (Feder) aus der Objektgruppe Dynamic Objects (Dynamische Objekte) erstellt und deren Enden an die Sphere und die Box geheftet. Zusätzlich befinden sich noch eine Gravity (Schwerkraft) und ein Wind in der Szene. Der Kugel wurde anschließend ein Spring (Feder)-Controller zugewiesen. Als External Forces (Externe Kräfte) wurden sowohl Gravity als auch der Wind eingebunden. Ohne externe Kräfte ist kein Effekt sichtbar.

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Animation mit Controllern

Wird die Animation abgespielt, schaut es so aus, als würde die Kugel an der Feder baumeln, obwohl die Steuerung der Feder eigentlich von der Kugel ausgeht. Der Spring-Controller ermöglicht die Simulation von Federkräften.

Animation von Transformationen mit Constraints Constraint-Controller sind eine neue Form der abhängigen Controller. Sie regulieren die Transformationen anhand von Bezugsobjekten. Dabei können Constraints als Bezugsobjekt auch mehrere Objekte besitzen. Der Constraint-Controller verwendet in diesem Fall einen Mittelwert als Grundeinstellung. Dieser Wert verschiebt sich, sobald die Gewichtung (Weight) der einzelnen Bezugsobjekte verändert wird. Constraints können nicht nur im Animation Command Panel zugewiesen werden, sondern sie besitzen ein eigenes Untermenü im Menüpunkt Animation.

Oberflächen- und Anhängen-Controller Constraints können auch über das Hauptmenü zugewiesen werden.

Beide Controller ordnen einen Körper auf der Fläche eines anderen Körpers an. Sie sind die einzigen Constraints, die nur ein Bezugsobjekt besitzen können. Die Hauptunterschiede liegen in der Handhabung. ■ Surface (Oberflächen)-Controller: Mit ihm können Sie Körper auf der Oberfläche von Objekten platzieren, diese müssen parametrische Körper, wie Zylinder oder Kugel, sein. Dazu weisen Sie dem Positionsslot den Surface (Oberfläche)-Controller zu und wählen ein Zielobjekt aus. Die Position auf dem Objekt wird durch UV-Koordinaten angegeben und animiert. Eine Beispieldatei finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation/controller_surface.max. ■ Attachment (Anhängen)-Controller: Mit dem Anhängen-ControlController können Sie Objekte auf jeden geometrischen Körper platzieren. Wird das Zielobjekt animiert, bleibt der angehängte Körper immer an der Fläche hängen, an der er positioniert wurde. So lassen sich beispielsweise Gummigelenke, auf denen sich Objekte befinden, über den Bend (Biegen)-Modifier animieren. Sie können die

Animation von Transformationen mit Constraints

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Die Gabel wird an das Gelenk angehängt. Die Position wird über die Parameter des Controllers bestimmt.

Position des angehängten Objekts auch auf der Oberfläche des Zielkörpers animieren. Eine Beispieldatei finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation/controller_attachment.max.

LookAt Constraint (Ansehenbeschränkung) Der LookAt Constraint ist ein Rotations-Controller, das heißt, er ist nur auf Rotations-Transformationen anwendbar. Bei diesem Controller blickt ein Objekt immer ein anderes Objekt an. Die Blick-Achse kann frei gewählt werden. Durch die Regulierung der Gewichtung (Weight) der Zielobjekte ändert sich die Blickrichtung der Tube.

Position Constraint (Positionsbeschränkung) Ähnlich wie der LookAt Constraint arbeitet auch der Position Constraint. Bei ihm wird jedoch die Position je nach Gewichtung geändert. Auf der Welle wurden Point-Helper über den Attachment-Controller geheftet. Die Box wurde anschließend über den Position Constraint an den Pointern ausgerichtet.

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Animation mit Controllern

Orientation Constraint (Ausrichtungsbeschränkung) Der Orientation Constraint ist wiederum ein Rotation-Controller. Er übernimmt die Ausrichtung von Objekten. Wenn wir das Beispiel aus dem vorhergehenden Absatz weiterverwenden, bedeutet dies, dass sich das Objekt während der Auf-ab-Wellenbewegung auch noch zur Seite neigt. Wird der Box zusätzlich zum Position Constraint noch ein Orientation Constraint zugewiesen, bewegt sich das Objekt realistisch über die Wellen.

Das Beispiel inklusive Position und Orientation Constraint finden Sie unter Übungsdateien/08 Animation/orientation_constraint.max.

Path Constraint (Pfadbeschränkung) Bei dem Path Constraint-Controller wird die Position eines Körpers an einen oder mehrere Shapes (Pfade) gekettet. Die endgültige Position des Objekts wird sowohl durch die Formen als auch durch die Position der Shapes festgelegt. Zusätzlich können die “Kurvenlage” (Bank) und die Ausrichtung des Objekts in Fahrtrichtung eingestellt werden. Bei Path Constraint wird die Position durch Shapes beschrieben. Der Körper bewegt sich entlang eines Weges, der den Durchschnitt aus Form und Position der zugewiesenen Shapes darstellt.

Link Constraint (Verknüpfungsbeschränkung) Der Link Constraint wird als übergeordneter Controller an dieser Stelle eingefügt und ersetzt den PRS-Controller.

Beim Link Constraint werden sowohl die Position als auch die Rotation und Skalierung des übergeordneten Objekts mit übernommen. Daher wird er auch nicht einer einzelnen Transformation zugewiesen, sondern ersetzt den PRS (PDS)-Standard-Controller. Dem Objekt können zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedliche Verknüpfungen zugewiesen werden. Anders als bei den anderen Constraint-Controllern können Sie die Verknüpfungen nur zu den Zeitpunkten hinzufügen, an denen die Übergabe von einer Verknüpfung zur anderen stattfinden soll. Das heißt,

Animation von Transformationen mit Constraints

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wollen Sie die Verknüpfung bei Frame 50 ändern, müssen Sie den Zeitschieber auch auf Frame 50 bewegen und dann erst den Link hinzufügen.

Zunächst ist die Sphere an das Ende der linken Bones-Kette geknüpft.

Bei Frame 50 treffen sich die BonesKetten und der Ball wird übergeben...

Reactor-Controller Der Reactor-Controller ist ein Controller, der auf Variablen anderer Objekte oder Parameter reagiert. Das heißt, Sie können Partikelsysteme auslösen, Lichter an- und ausschalten oder Parameter ändern, sobald ein anderer Parameter einen bestimmten Wert erreicht hat. Im folgenden Beispiel soll ein Licht bei Drücken eines Knopfes eingeschaltet und die Geschwindigkeit eines Partikelsystems über einen Schieber erhöht werden. Öffnen Sie dazu die Datei Controller_reactor.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation. Die Objekte in dieser Datei sind bereits fertig modelliert. Es müssen nur die Reaction-Parameter konfiguriert werden. In der Szene befinden sich neben einer Platte mit Schalter und Schieberegler auch eine Punktlichtquelle und ein Partikelsystem, die über Reactor-Kontroller animiert werden sollen.

1) Selektieren Sie das Omni Light (Punktlichtquelle). 2) Klicken Sie anschließend mit der rechten Maustaste auf die Lichtquelle und wählen Sie aus dem Popup-Menü den Punkt Track View

...und verweilt bis zum Schluss der Animation an der rechten BonesKette.

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Animation mit Controllern

Selected (Ausgewählte Spuransicht). Es öffnet sich die Spuransicht mit dem Licht als oberstem Objekt. 3) Expandieren Sie alle Spuren des Omni Light und selektieren Sie den Parameter Multiplier (Multiplikator). 4) Weisen Sie dem Multiplier den Float Reactor-Controller zu. Dem Multiplier der Lichtquelle wird ein Reactor-Controller zugewiesen.

Falls Sie das Dialogfeld des Controllers geschlossen haben, öffnen Sie es wieder durch Rechtsklicken auf das Controller-Symbol des Multipliers und wählen Sie den Menüpunkt Properties (Eigenschaften). 5) Drücken Sie die Schaltfläche React to: und klicken Sie auf das Schalter-Objekt. Daraufhin erscheint ein Pulldown-Menü, aus dem Sie Position aus dem Obermenü Transform auswählen. Mit dem React to:-Button weisen Sie dem Multiplikator-Parameter die Position des Schalters als Ausgangsparameter zu.

Der zweite Reactor regelt den Einschaltpunkt der Lampe.

Nach dem Schließen des Pulldown-Menüs steht neben der React to:Schaltfläche der Verweis auf die Position des Schalters (Schalter/ Position). 6) Bewegen Sie nun den Zeitschieber auf Bild 20. Dort ändert der Schalter seine Position und wird nach unten gedrückt. Das ist der Zeitpunkt für das Einschalten des Lichts. 7) Drücken Sie Create Reactor in der Reactor-Dialogbox, um einen neuen Reactor zu erstellen. 8) Geben Sie in das Zahlenauswahlfeld State den Wert 1,5 ein und drücken Sie die Schaltfläche Set Reaction Value, um die Änderung des Multiplikators an die Position des Schalters zu binden. Schließen Sie das Reactor-Dialogfeld und spielen Sie die Animation ab. Sobald der Schalter sich nach unten bewegt, schaltet sich das Licht

Animation mit System-Controllern

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ein. Bewegt der Schalter sich gegen Ende der Animation wieder nach oben, wird das Licht wieder ausgeschaltet. Das ist jetzt nun nicht sehr spektakulär. Das Besondere ist jetzt, dass Sie den Keyframe der Positionsänderung des Schalters auch zu einem anderen Zeitpunkt, beispielsweise Frame 25, stattfinden lassen können. Das Licht wird dann ebenfalls erst bei Frame 25 eingeschaltet. Nun erstellen wir noch einen Reactor für die Geschwindigkeit des Partikelsystems. 9) Selektieren Sie das Spray (Gischt)-Partikelsystem und öffnen Sie die Track View (Spuransicht) durch Rechtsklicken und Wählen des Menüpunkts Track View Selected (Ausgewählte Spuransicht). 10) Weisen Sie dem Parameter Speed (Geschwindigkeit) des Partikelsystems einen Float Reactor-Controller zu. 11) Wählen Sie durch React to: die Position des Objekts Schieberegler als Ausgangswert aus. 12) Bewegen Sie den Zeitschieber auf Bild 75 und erstellen Sie einen neuen Reactor. 13) Ändern Sie den Parameter State auf den Wert 5 ab und drücken Sie die Set Reaction Value-Schaltfläche.

Sie können nun die Animation abspielen. Die fertige Animation befindet sich auch in der Datei Controller_ reactor_fertig.max.

Animation mit System-Controllern System-Controller dienen der Animation durch Formeln mit Variablen, die sich auf die Zeit, Variablen oder Parameterwerte anderer Objekte beziehen können. 3ds max bietet uns zwei dieser Controller:

Die Geschwindigkeit des Partikelsystems wurde über den Reactor-Controller mit der Position des Schiebereglers gekoppelt. Wird der Regler bewegt, erhöht sich proportional die Geschwindigkeit des Partikelstroms.

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Animation mit Controllern

Script-Controller Dieser Controller ermöglicht es, Animationen mit Hilfe der MAX-Scriptsprache zu generieren. Da der Sprachumfang von MAX-Script nahezu alle Funktionen von 3ds max ansprechen kann, ist es möglich, Animationen zu generieren, die auf den Gesamtzustand der Szene zugreifen können. Theoretisch können Sie per Animationsscript auch neue Objekte erstellen. Im folgenden Beispiel bleibt eine Kugel immer in der Mitte von drei animierten Quadern. Die Beispieldatei finden Sie unter Übungsdateien/08 Animation/Controller_script.max. Das abgebildete Script bewirkt, dass die Kugel immer in der Mitte der animierten Quader bleibt – die einfache Form eines Position Constraint.

Ausdruck-Controller Mit Hilfe dieses Controllers können Animationen generiert werden, die auf mathematischen Berechnungen basieren. Dabei können Sie mit Variablen arbeiten, die auf Controller bzw. Parameter anderer Objekte zugreifen können. Ebenso kann auch die Framerate mit einbezogen werden. Im abgebildeten Beispiel wird ein Rotor in Abhängigkeit einer Zylinderhöhe gesetzt. Je nach Höhe des Zylinders rotiert der Zylinder schneller bzw. langsamer. Es lassen sich aber auch ganze Systeme wie Uhren mit Sekunden- und Stundenzeigern oder Planetensysteme generieren. Durch die Veränderung einer Variablen oder eines Parameters können Modifikationen auf das ganze System übertragen werden. Die Beispieldatei finden Sie unter Übungsdateien/08 Animation/Controller_ ausdruck.max. Die Höhe des Zylinders bestimmt die Geschwindigkeit der Rotation des Propellers.

Sonder-Controller

Sonder-Controller Bei den Sonder-Controllern handelt es sich um Controller, die für Einsatzgebiete gedacht sind, für die andere Controller nicht geeignet sind bzw. nicht ausreichen.

Block-Controller Dieser Controller ist eigentlich kein Controller im herkömmlichen Sinne. Er bietet dem Benutzer die Möglichkeit, Bewegungssequenzen zu Blöcken zusammenzufassen und diese in der Spuransicht beliebig aneinander zu reihen, zu verschieben, zu kombinieren und zu wiederholen. Im folgenden Beispiel wurde an einer Plattform ein Arm mit einem Gelenk befestigt. Die Plattform dreht sich um 90˚. Danach wurde der Arm so animiert, dass er sich abknickt. Beide Bewegungsabläufe wurden unabhängig voneinander erstellt und dauern jeweils 25 Bilder. Mit Hilfe des Block-Controllers soll die Animation in Blöcke zerlegt und dann auf der Zeitleiste neu angeordnet werden. Die Datei Controller_block.max finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation. 1) Öffnen Sie die Spuransicht und expandieren Sie die Block Control (Blocksteuerung) unter den Global Tracks (Globalen Spuren). 2) Die unterste Spur wird mit Available (Verfügbar) bezeichnet. Weisen Sie ihr den Controller Master-Block zu. Daraufhin wird eine Spur angezeigt, die höher als die anderen Spuren ist und mit Master Block bezeichnet wird. 3) Es öffnet sich daraufhin der Master Block Parameter-Dialog. Sie können jederzeit mit der rechten Maustaste > Properties auf diesen Dialog zugreifen. 4) Fügen Sie dem Controller einen neuen Block für die Plattform hinzu, indem Sie den Button Add (Hinzufügen) drücken und aus der Hierarchieliste den Controller für die Rotation (Drehung): TCB Rotation des Objekts Plattform auswählen.

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Animation mit Controllern

5) Nach dem Bestätigen mit Ok geben Sie in den Block Parameters (Blockparametern) die Bezeichnung Plattform und bei dem End (Ende)-Feld den Wert 25 an. Bestätigen Sie mit Ok. Der freien Spur wird ein Master Block-Controller zugewiesen. Dieser beherbergt die Rotationssparameter der Plattform.

6) Um den Block nun in der Spur anzuordnen, klicken Sie rechts in der Blockspur und wählen aus dem Pulldown den Punkt Platform aus. Jetzt erscheint ein blauer Balken in der Spuransicht, den Sie beliebig verschieben können. Nach der Erstellung des Blocks wird dieser einer Spur zugewiesen.

Um das Prinzip des Block-Controllers zu verstehen, expandieren Sie die Blockspur und das Objekt Plattform, bis auf die untersten Controller. Dem Objekt wurde zusätzlich zum TCB-Controller ein Slave-Controller zugeordnet. Dieser Slave-Controller bezieht sich auf die Animationseigenschaften des Block-Controllers. Dort finden Sie jetzt eine Spur mit der Bezeichnung Plattform und eine untergeordnete Spur Platform/Rotation (Drehung). Auf diese Spur verweist der SlaveController der Plattform. Sie können nun getrost den TCB-Controller der Spur Plattform löschen, da die Schlüsselpunkt-Informationen nun beim Block-Controller gespeichert sind. Änderungen in der Animation werden im Block-Controller getätigt. Genau genommen müssen Sie den TCB-Controller bei der Plattform löschen, da dem Objekt ein Listen-Controller hinzugefügt wurde, der sowohl den Slave-Controller als auch den TCB-Controller beinhaltet. Sie erhalten zwei Animationen, die sich überlagern. Das bedeutet, löschen Sie den Controller nicht, dreht sich der Arm um 180˚ statt um 90˚.

Sonder-Controller

7) Zum Löschen des TCB-Controllers selektieren Sie die Plattform in einem Ansichtsfenster. Anschließend wählen Sie im Motion-Command Panel den TCB-Controller in der Liste aus. Dann können Sie diesen durch Drücken der Delete-Schaltfläche im Rollout Rotation-List löschen. Nun wollen wir für die beiden Armelemente ebenfalls einen Block-Controller zuweisen. Dabei werden wir die Animation beider Arme in einem Block zusammenfassen. 8) Fügen Sie nun in der Blocksteuerung der Spuransicht eine neue Spur hinzu, indem Sie wieder einen Master Block-Controller der verfügbaren Spur zuordnen. 9) Als Animation werden wir die Bewegung des Oberarms und des Unterarms hinzufügen. Dazu klicken wir auf die Add (Hinzufügen)Schaltfläche und expandieren im Track View Pick (Spuransichtauswahl)-Dialog die Spuren bis zu den Rotationen der beiden ArmObjekte. 10) Wählen Sie beide TCB-Rotation-Controller aus. Drücken Sie beim Auswählen die STRG-Taste, um mehr als einen Controller auszuwählen. 11) Nach der Auswahl geben Sie bei den Block Parameters die Bezeichnung Arme und ein End Frame von 25 an. 12) Schließen Sie die Dialogfelder und fügen Sie den Block in die Spur ein.

Als zweiten Block verwenden wir die Animation der beiden Arme zusammen.

13) Damit die Animationen nur über die Blöcke gesteuert werden können, müssen Sie noch die TCB-Controller der beiden Objekte löschen. Sind alle Animationssequenzen in Blöcke umgewandelt, können diese in der Spuransicht beliebig verschoben und kombiniert werden. Sie können eine Sequenz sogar mehrfach in die Spur einfügen. Sie erhal-

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Im Motion-Command Panel können Sie nicht benötigte Controller aus der Liste löschen.

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Animation mit Controllern

ten dann eine weitere Animation des Objekts, die als Ausgangsposition der Transformation die Endstellung des vorhergehenden Blocks verwendet – eine relative Animation also. Soll das Objekt vor dem Abspielen einer zweiten Sequenz wieder in den Ursprungszustand zurückkehren, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Block und deaktivieren im Dialog das Kontrollkästchen Relativ. Die fertige Datei Controller_block_fertig.max finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/08 Animation auf der beiliegenden CD-ROM.

IK-Controller Der IK-Controller ist der Standard-Controller für Skelettobjekte. Sie können nicht verändert werden. Die einzige Ausnahme bildet im letzten Stück einer Skelettkette der Endeffektor. Er stellt den Endpunkt einer Kette dar. Die Skelettstücke versuchen sich immer so zu drehen und zu verschieben, dass sie zum Endeffektor zeigen. Ein Beispiel dazu finden Sie im nächsten Kapitel.

Morph-Controller

Ein Morph-Objekt besteht aus einem Körper, der in ein Objekt oder eine Mischung aus mehreren Objekten übergeblendet werden kann.

Der Morph-Controller reguliert die Animation von Überblendungen zwischen zwei Objekten, die zu einem Morph-Objekt über die Funktion Compound Objects (Zusammengesetzte Objekte) aus dem Create (Erstellen)-Command Panel generiert wurden. Öffnen Sie die Datei Controller_morph.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/ 08 Animation. In dieser Datei finden Sie einen Quader und zwei Objekte, die aus der Kopie des Quaders erstellt wurden. Aus diesen Objekten soll nun ein Morph-Objekt generiert werden. 1) Selektieren Sie den Quader. 2) Öffnen Sie das Create (Erstellen)-Command Panel, wählen Sie aus der Kategorie Geometry die Gruppe Compound Objects (Zusammengesetzte Objekte) und drücken Sie die Schaltfläche Morph (Morphen). 3) Bewegen Sie den Zeitschieber auf Bild 50. 4) Betätigen Sie den Button Pick Target (Ziel hinzufügen) und klicken Sie erst auf das mittlere Objekt (Morphziel 01). Daraufhin wird auf Frame 50 ein Keyframe erstellt. 5) Bewegen Sie den Zeitschieber auf Frame 100. 6) Fügen Sie nun das rechte Objekt (Morphziel 02) als weiteres Ziel hinzu. Das Objekt hat nun die Form des rechten Objekts. Bewegen Sie den Zeitschieber, sehen Sie, wie sich das Objekt bis Bild 50 zu dem ersten Morphziel und danach zum Morphziel 02 verformt.

Sonder-Controller

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7) Öffnen Sie die Spuransicht und expandieren Sie die Spuren des Ausgangsobjekts, bis die Key-Punkte des Morph (Morphen)-Controllers erscheinen. 8) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Key-Punkt, um die Parameter des Morphers zu öffnen. Sie können die Prozentwerte für jedes Morphziel zum Zeitpunkt eines Keys ändern, um die Geschwindigkeit und Interpolation der Überblendung zu regulieren.

Die Key-Punkt-Parameter des Morphen-Controllers geben die Überblendwerte in Prozent an.

Motion-Capture-Controller Der Motion-Capture-Controller ermöglicht es, Bewegungen und Veränderungen über die Eingabe von externen Geräten wie Joystick, Maus, Tastatur oder ein MIDI-Gerät zu steuern. Über die MIDI-Schnittstelle können externe Geräte wie Keyboards mit dem Computer kommunizieren. Die meisten handelsüblichen Soundkarten bieten eine MIDISchnittstelle. Um die Position einer Kugel über die Bewegung der Maus zu steuern, gehen Sie wie folgt vor: 1) Öffnen Sie das Dialogfeld für die Zeitkonfiguration, stellen Sie eine Animationslänge von 500 Bildern ein und aktivieren Sie die Echtzeitdarstellung. 2) Erstellen Sie eine Sphere (Kugel) mit dem Radius = 10 im Ursprung des Koordinatensystems. 3) Aktivieren Sie das Motion (Bewegen)-Command Panel und selektieren Sie den Controller für die Position der Kugel. 4) Ordnen Sie der Positions-Spur einen Position Motion Capture (Motion-Capture-Position)-Controller zu. 5) Klicken Sie im Parameter-Dialog auf die Schaltfläche None (Keine) bei der X-Position und wählen Sie das Mauseingabegerät aus. 6) Als Mausachse verwenden wir die Option Horizontal. Damit die Bewegung der Maus die Position nicht zu stark verändert, verwen-

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Animation mit Controllern

Um ein Objekt über ein externes Gerät zu steuern, müssen Sie zunächst einen Motion-Capture-Kontroller zuweisen und konfigurieren.

Die Aufnahme der Motion CaptureDaten erfolgt über das entsprechende Utility.

den wir einen Scale (Skalierung) von 0,1. Geben Sie als Track Name (Spurnamen) die Bezeichnung Maus an. Nun müssen Sie noch die Bewegung der Maus aufzeichnen. 7) Drücken Sie im Utilities (Dienstprogramme)-Command Panel den Button Motion-Capture. 8) Aktivieren Sie in der Parametergruppe Tracks (Spuren) die Spur Maus durch Anklicken des Begriffs. 9) Als zusätzliche Aufnahmeeinstellungen geben Sie folgende Parameter an: Record Controls: Play During Test = aktiv (Aufnahmesteuerung: Beim Test abspielen) Record Range: Out = 500 (Aufnahmebereich: Ende) Samples: Per Frames = 1; Reduce Keys (Key reduzieren) = aktiv; Threshold (Grenzwert) = 5,0 10) Drücken Sie die Schaltfläche Start und bewegen Sie die Maus hin und her. Die Kugel verändert nun entsprechend der Mausbewegung ihre Position. Nach 500 Bildern werden unnötige Schlüsselbilder, die innerhalb des Grenzwerts liegen, entfernt. Spielen Sie die Animation nun ab, um zu sehen, wie die Kugel ihre Bewegung aufgezeichnet hat.

Forward und Inverse Kinematik Die Forward und Inverse Kinematik wird dazu verwendet, Roboterarme oder Körper anhand von eingebundenen Skeletten zu verformen und zu animieren. In der Version 4 wurde diese Funktionalität extrem erweitert. Die Thematik der Inversen Kinematik ist dadurch viel komplexer geworden und würde den Rahmen dieses Buches sprengen. In diesem Kapitel wird daher nur ein Überblick geboten. Die Beispiele behandeln entsprechend nur die am häufigsten verwendeten Methoden zur Inversen Kinematik.

Allgemeine Definitionen der Inversen Kinematik Um mit Hilfe der Forward bzw. Inversen Kinematik Roboterarme oder ganze Körper zu bewegen, müssen zunächst einige Dinge festgelegt werden: 1) Als Erstes müssen die Objekte miteinander verknüpft werden. 2) Daraufhin werden die Gelenkmittelpunkte festgelegt und eventuelle Einschränkungen definiert. 3) Jetzt können die Arme bewegt werden. Dies kann entweder mit Hilfe der Forward oder der Inversen Kinematik geschehen.

Forward Kinematik (FK) Bei der Verknüpfung von Objekten werden übergeordnete (Parent) und untergeordnete (Child) Objekte generiert. Ein Parent kann wiederum ein untergeordnetes Objekt sein, das einem Parent zugeordnet wird. Die Forward Kinematik besagt, dass, wenn das übergeordnete Objekt (Parent) transformiert wird, alle Bewegungen, Drehungen oder Skalierungen auf den untergeordneten Körper (Child) übertragen werden.

Inverse Kinematik (IK) Die Inverse Kinematik kehrt die Forward Kinematik um. Dabei wird das Child transformiert. Die Parents versuchen, gemäß ihren Parametern und der Objektdefinition der Transformation zu folgen.

Methoden der Inversen Kinematik In den vorangegangenen Versionen von 3ds max gab es nur eine Inverse-Kinematik-Methode, den History Dependent Solver (Verlaufsabhängige Auflösung). In der Version 4 wurden die IK-Funktionen stark erweitert. Jetzt kann der Anwender aus mehreren Methoden zur Berechnung

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Forward und Inverse Kinematik

der Inversen Kinematik wählen. Es wird unterschieden zwischen IK-Solver (IK-Auflösungen) und der interactive (interaktiven) und applied (angewandten) Inversen Kinematik. Die IK-Solver sind eigenständige Animations-Controller und ersetzen die Transformations-Controller. Sie werden wiederum in drei Arten unterteilt. Die IK-Solver berechnen den Verlauf einer inversen Kinematik zu jedem Zeitpunkt einer Animation, während die interactive und applied IK den Status nur zum Zeitpunkt eines Keyframes berechnen. Ansonsten behalten diese die bestehenden Transformations-Controller bei. Nähere Beschreibungen der einzelnen Methoden finden Sie im folgenden Abschnitt. Eine IK-Auflösung funktioniert grundsätzlich so: Eine inverse Kinematik-Kette wird an einem Teil der Hierarchie definiert. Am Ende der IKKette befindet sich ein Ziel. Das Ziel kann transformiert oder animiert werden, oft mithilfe von Verknüpfungen oder Beschränkungen. Unabhängig davon, wie das Ziel bewegt wird, versucht die IK-Auflösung, den Schwerpunkt des letzten Gelenks in der Kette (auch Endeffektor genannt) bis an das Ziel zu verschieben.

HI-Solver (VU-Auflösung) Die ausgeschriebenen Abkürzungen lauten History Independent Solver bzw. Verlaufsunabhängige Auflösung. Dieser Solver ist neu und wird sich als die am meisten verwendete Methode zum Animieren von Charaktern und komplexen IK-Ketten durchsetzen. Der HI-Solver beruht nicht auf den IK-Ergebnissen, die in vorherigen Keyframes berechnet wurden. Daher ist die Verwendung bei höheren Frames genauso schnell wie bei niedrigen Frame-Nummern. Die Auflösung der IK findet beim HISolver in der Solver Plane statt. Diese kann über den Swivel Angle eingestellt werden.

Allgemeine Definitionen der Inversen Kinematik

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Der HI-Solver verwendet ein Goal (Ziel) zum Animieren einer Kette. Sie animieren das Ziel und die IK-Auflösung versucht daraufhin, den Endeffektor (den Schwerpunkt des letzten Gelenks in der Kette) zu verschieben, um die Position des Ziels anzupassen. Die Berechnung der Inversen Kinematik findet immer in der Solver Plane (Auflösungsebene) statt. Dies verhindert ein unerwünschtes Verdrehen der Objekte bei der Berechnung. Eine Einschränkung der Gelenke in bestimmten Rotationswinkeln ist daher nicht nötig. Die Solver Plane kann durch das Swivel Angle (Drehwinkel)-Hilfsobjekt angepasst werden. Der HI-Solver ermöglicht das Erstellen von mehreren oder überlappenden Ketten. Dadurch können Sie mehrere Goals (Ziele) erstellen. Durch Verknüpfen der Ziele mit Punkten, Splines, Bones oder DummyObjekten können Sie einfache Steuerelemente erstellen, um komplexe Ketten zu animieren. Sie können auch Beschränkungen auf diese Ziele oder auf Steuerobjekte anwenden. Der HI-Solver wird durch eine Linie und ein Kreuz symbolisiert. Das Kreuz stellt das Ziel dar, dem die Kette versucht zu folgen.

HD-Solver (VA-Auflösung) Diese Abkürzung bedeutet History Dependent Solver bzw. Verlaufsabhängige Auflösung. Diese IK-Auflösung wurde in den Vorgängerversionen von 3ds max eingesetzt. Die Methode eignet sich vor allem für Maschinen mit verschiebbaren Teilen. Da die Berechnung vom vorausgehenden Ergebnis abhängt, dauert sie mit zunehmender Sequenzdauer länger. Deshalb eignet sich diese Methode vor allem für kurze Sequenzen.

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Forward und Inverse Kinematik

Wird bei einem HD-Solver keine Gelenkseinschränkung angegeben, kann es vorkommen, dass sich die Gelenke unkontrolliert verdrehen.

Um mit dieser Berechnungsmethode eine optimale Auflösung zu erreichen, können Sie Prioritäten, Dämpfungen und Gelenkseinschränkungen festlegen. Aktivierte Drehachsen werden an den Gelenken als orange Linien dargestellt. Gelenkseinschränkungen werden durch orange Bögen kenntlich gemacht.

Der HD-Solver erlaubt keine Verschachtelung von Auflösungen wie der HI-Solver. Es wird immer die komplette Kette zusammen berechnet.

IK-Limb (IK-Gliedauflösung) Die IK-Gliedauflösung eignet sich besonders zur Animation von Gliedern menschlicher Figuren, beispielsweise von der Schulter zum Handgelenk. Mit dieser Auflösung werden nur zwei Bones in einer Kette be-

Allgemeine Definitionen der Inversen Kinematik

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einflusst. Es handelt sich hierbei um eine analytische Auflösung, die in Ansichtsfenstern sehr schnell und präzise funktioniert. Die IK-Gliedauflösung funktioniert nicht nur mit Bone-Hierarchien, sondern mit jeder verknüpften Hierarchie, die drei Elemente enthält. Zusätzlich müssen folgende Voraussetzungen gegeben sein: ■ Das erste Gelenk ist »kugelförmig«, d. h., es verfügt über drei Freiheitsgrade. ■ Das zweite Gelenk ist »drehbar«, d. h., es verfügt über einen Freiheitsgrad. Falls Sie versuchen, eine IK-Gliedauflösung auf eine ungeeignete Kette anzuwenden, hat die von Ihnen zugewiesene IK-Gliedauflösung keinen Effekt. Die IK-Gliedauflösung verwendet dieselben Steuerelemente wie die verlaufsunabhängige IK-Auflösung, folglich können in derselben Animationsperiode Perioden vorwärtsgerichteter und inverser Kinematik gemischt verwendet werden. Die verlaufsabhängige IK-Auflösungsmethoden Dämpfung, Priorität und Einstellen von Gelenkbeschränkungen werden nicht verwendet; stattdessen steht ein Parameter für den bevorzugten Winkel zur Verfügung.

Interactive und Applied (Angewandte)-IK Diese beiden Methoden stellen eigentlich keine eigene Berechnungsmethode dar. Sie berechnen die Inverse Kinematik nur an Keyframes. Zwischen den Keyframes wird die Animation wie bei Transformationen übergeblendet. Betrachten wir dazu folgendes Beispiel: Am Ende einer Bones-Kette wurde eine Box platziert. Das letzte Glied wurde über die Bind-Funktion an die Box gebunden. Ein Solver wurde nicht zugewiesen. Wird jetzt die Box bewegt, bleibt die BonesKette stehen. Selbst wenn Sie nur das letzte Glied bewegen, bleiben die restlichen Bones fixiert. Wenn Sie jetzt die Interactive IK aktivieren, verändert sich die Kette bei der Transformation der Box. Ist das letzte Glied einer hierarchischen Kette an ein Ziel gebunden, wird eine verlaufsabhängige IK nur dann angewendet, wenn die Interactive IK aktiviert ist.

Erstellen wir nun über 100 Frames eine Animation der Box, würden wir erwarten, dass wie bei einem Solver das letzte Glied der Kette auch bei

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Forward und Inverse Kinematik

Zwischenframes an derselben Stelle der Box bleibt. Dies ist aber nicht der Fall.

Frame 0 (Keyframe): Das Ende der Kette befindet sich in der Mitte auf der Oberseite der Box.

Frame 50 (kein Keyframe): Bei einer Berechnung der IK zu jedem Zeitpunkt der Animation, wie bei Solvern, sollte sich das Ende der Kette eigentlich immer noch an der gleichen Stelle der Box befinden. Nicht so bei der Interactive IK.

Frame 100 (Keyframe): Das Ende der Kette befindet sich jetzt wieder an der gleichen Stelle der Box wie beim ersten Keyframe.

Dies kommt daher, dass die IK nur an den Keyframes berechnet wird. Nach dieser Berechnung wird das Ergebnis im Keyframe abgespeichert. Dasselbe geschieht beim nächsten Keyframe. Die Frames zwischen den Keyframes werden nun ganz normal über die Transformations-Controller interpoliert. Sie können sogar das Ziel, in unserem Fall die Box, löschen. Die Animation der Kette bleibt bestehen, da die Transformationsdaten in jedem Bone gespeichert werden. Applied (Angewandte) IK Diese Methode stellt eine Erweiterung der Interactive IK dar. Wenn Sie nun wollen, dass die IK-Berechnung an jedem Frame stattfindet, selektieren Sie ein Element der Kette und drücken Sie die Schaltfläche Apply IK (IK anwenden). Jetzt wird zu jedem Frame die IK berechnet. Auf jedem Frame wird ein Keyframe gesetzt und das Ergebnis wird in der Key Info abgelegt. Teilweise werden Keyframes herausgefiltert, um die Anzahl der Keyframes zu reduzieren. Sie besitzen nun eine ganz normale Transformationsanimation, die Sie wie gewohnt verarbeiten können. Wozu wird nun diese Form der Inversen Kinematik verwendet? Sie kommt vor allem zum Einsatz, wenn Sie Inverse Kinematik mit Controller-Animationen mischen wollen. Auch zum Export verlaufsabhängiger IK für Programme ohne Inverse Kinematik eignet sich die Funktion, da alle Objekte einer Kette nur Transformationsdaten besitzen.

Einrichten einer kinematischen Kette

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Einrichten einer kinematischen Kette Im ersten Beispiel werden wir eine Kinematische Kette erzeugen, den Schwerpunkt von Objekten als Gelenk verwenden, die Rotationswinkel einschränken und weitere Parameter für die Inverse Kinematik angeben. Öffnen Sie dazu die Datei Ik_lampe.max im Verzeichnis Übungsdateien/09_Inverse_Kinematik. Sie besteht aus einer Tischlampe mit zwei Armen, die über Gelenke miteinander verbunden sind. Die zwei Ansichtsfenster zeigen links die schematische Ansicht und rechts die Szene von der linken Seite. Zunächst werden wir nun die Objekte miteinander verknüpfen.

Objekte verknüpfen Der Fuß stellt das oberste Objekt in der Hierarchie dar. Danach folgen die Arme bis zur Lampe. Der Dummy am unteren Ende des Lampenschirms stellt den Endpunkt dar. Warum wir ihn benötigen, werden Sie weiter unten erfahren. Sie können die Objekte entweder in der schematischen oder in der geometrischen Ansicht verknüpfen. Für die erste Verknüpfung wählen wir die Links-Ansicht. Die Datei enthält eine Schreibtischlampe mit drei Gelenken. Die linke Ansicht zeigt die Schematic View, in der alle Objekte mit ihren Verknüpfungen und Modifikatoren angezeigt werden können.

1) Um den Dummy mit dem Lampenschirm zu verknüpfen, aktivieren Sie das Link (Verknüpfen)-Werkzeug, selektieren den Dummy und ziehen die Maus mit gedrückter Taste auf den Lampenschirm. Dabei erscheinen ein schwarzweißes Link-Icon und eine gestrichelte

Link (Verknüpfen)

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Forward und Inverse Kinematik

Verknüpfen in der Schematic View

Verbindungslinie. Lassen Sie anschließend die Maustaste los. Der Lampenschirm leuchtet kurz weiß auf, um zu signalisieren, dass der Dummy mit ihm verknüpft wurde. In der Schematic View wird nun ebenfalls eine Linie zwischen Dummy und Lampenschirm angezeigt. Der Lampenschirm ist dabei das übergeordnete Objekt. Da sich die Lichtquellen in der Lampe ebenfalls am Lampenschirm orientieren sollen, müssen sie ebenfalls mit ihm verknüpft werden. Da sich die Selektion durch die Überlagerung der Geometrien als etwas schwieriger erweist, verknüpfen wir diese über die Schematic View. 2) Selektieren Sie die beiden Lichtquellen Spot in Lampe und Punktlicht für Lampenschirm. 3) Aktivieren Sie das Verknüpfen-Werkzeug in der Symbolleiste der Schematischen Ansicht. 4) Klicken Sie eines der beiden Licht-Symbole an, halten Sie die Maustaste gedrückt und ziehen Sie sie auf den Lampenschirm. Die Lichtquellen werden dem Lampenschirm zugeordnet.

Der Lampenschirm ist das übergeordnete Objekt der Lichtquellen und des Dummys.

In der Schematischen Ansicht werden Lichter als orangefarbene Balken dargestellt und stehen mit dem Dummy auf derselben Hierarchiestufe. Sie sind Kinder (Child) des übergeordneten Objekts (Parent) Lampenschirm. Setzen wir nun die Verknüpfung fort. 5) Nun verknüpfen wir den Lampenschirm und den Lampenschirmstift mit dem Unterarm. 6) Den Unterarm verknüpfen wir mit dem Oberarm, der an den Fußstift geknüpft wird. Dieser und der Fußkegel werden zuletzt der Fußplatte untergeordnet.

Einrichten einer kinematischen Kette

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Die fertig verknüpfte Szene. Der Boden ist nicht verknüpft. Grüne Linien zwischen den Fahnen symbolisieren die hierarchischen Verknüpfungen.

Durch Rechtsklicken auf eine Fahne können Sie Zweige ein-oder ausblenden, die Auswahl in die Szene übernehmen oder Objekt-Eigenschaften einsehen.

7) Speichern Sie die Datei unter ik_lampe_2.max ab. Über die Schematic View Settings können auch andere Objektgruppen, wie Materialien, dargestellt werden. Diese werden mit roten Linien mit dem geometrischen Objekt verbunden.

Pivot (Schwerpunkt) festlegen Nachdem wir die Objekte miteinander verknüpft haben, müssen wir die Pivots (Schwerpunkte) festlegen. Sie stellen die Drehachsen dar, um die sich die einzelnen Objekte drehen, wenn wir entweder mit der Forward oder der Inversen Kinematik die Objekte transformieren. In unserer Szene existieren vier Gelenke: ■ Das Drehgelenk im Fuß – der Fußstift –, mit dem sich die Lampe um die senkrechte Achse drehen lässt. ■ Der Oberarm stellt das erste Gelenk dar, mit dem sich die Lampe neigen lässt.

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Forward und Inverse Kinematik

Min/Max-Toggle

Das Hierarchie Command Panel beinhaltet drei Bereiche, die der Konfiguration von Kinematischen Ketten dienen.

■ Zusammen mit dem Gelenk im Unterarm lassen sich Höhe und Reichweite der Lampe verändern. ■ Im Lampenschirm befindet sich ein Gelenk, um diesen zu verdrehen und die Abstrahlrichtung der Lampe einzustellen. Legen wir nun die Pivots fest. Fangen wir dabei wieder am untersten Objekt in der Hierarchie an – wir ignorieren den Dummy, da er als unterstes Objekt kein Gelenk benötigt. 1) Selektieren Sie den Lampenschirm in der Links-Ansicht und vergrößern Sie die Ansicht mit dem Min/Max-Button auf die volle Größe. 2) Zoomen Sie den Lampenschirm heran, um ihn möglichst groß zu sehen. 3) Aktivieren Sie das Command Panel Hierarchie und drücken Sie die Schaltfläche Pivot (Schwerpunkt). 4) Drücken Sie den Button Affect Pivot Only (Nur Schwerpt. beeinflussen) im Rollout Adjust Pivot (Schwerpunkt anpassen). 5) Verschieben Sie das Symbol für den Schwerpunkt an die Stelle, wo der Stift den Lampenschirm berührt, und drücken Sie anschließend die Schaltfläche An Welt ausrichten.

Schwerpunktsymbol

Die Position des Pivot vor der Transformation

Die Position des Pivot nach der Transformation und Ausrichtung am Weltkoordinatensystem

Durch die Aktivierung des Buttons Affect Pivot Only (Nur Schwerpt. beeinflussen) werden Transformationen nicht auf das ganze Objekt, sondern nur auf den Pivot angewendet – dieser ist auch das Transformationszentrum und somit das Gelenk des Objekts. Die Ausrichtung am Weltkoordinatensystem garantiert eine einheitliche Ausrichtung bei Grundstellung. Die Z-Achse zeigt dabei für das Objekt immer nach oben. Als Nächstes wollen wir den Schwerpunkt des Unterarms festlegen. Der Stift am Lampenschirm besitzt kein eigenes Gelenk. Er wird auch selber nie bewegt und stellt nur eine Fortsetzung des Unterarms dar. Daher ist die Festlegung des Schwerpunkts für dieses Objekt irrelevant. 6) Achten Sie darauf, dass der Button Affect Pivot Only aktiv ist und selektieren Sie den Unterarm.

Einrichten einer kinematischen Kette

7) Wir haben Glück, der Schwerpunkt befindet sich schon an der richtigen Stelle. Dies kommt daher, dass der Arm aus zwei Objekten mittels einer Booleschen Operation aus zwei Zylindern verbunden wurde. Der Schwerpunkt des Gelenkzylinders wurde dabei übernommen. 8) Um die Achsen zu vereinheitlichen, müssen diese nur an die Welt angepasst werden. Das Drehgelenk des Oberarms soll im Zentrum der Verbindung zum Fußstift liegen. 9) Selektieren Sie den Oberarm. 10) Damit wir den Schwerpunkt genau positionieren können, öffnen wir den Move Transform Type-In (Transformations-Eingabedialog), durch Rechtsklicken auf das Move (Verschieben)-Werkzeug. 11) Verschieben Sie den Schwerpunkt auf die Koordinaten X = 0; Y = 50; Z = 100. Vergessen Sie nicht, die Achsen an die Welt anzupassen.

Die Position des Pivot vor der Transformation

Die Position des Pivot nach der Transformation

Zu guter Letzt verändern wir den Schwerpunkt des Fußstifts an dessen Basis und passen die Achsen an das Weltkoordinatensystem an. 12) Verschieben Sie den Fußstift auf die Koordinaten X = 0; Y = 50; Z = 10. Dabei können Sie die Werte auch in der Statusleiste angeben. Der Schwerpunkt des Fußstifts nach der Transformation des Schwerpunkts

13) Richten Sie den Pivot am Weltkoordinatensystem aus (Align to World).

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Forward und Inverse Kinematik

Die Rotation um den lokalen Schwerpunkt wird über ein Pulldown in der Main Bar festgelegt.

14) Deaktivieren Sie den Button Affect Pivot Only (Nur Schwerpt. beeinflussen) und speichern Sie die Datei (ik_lampe_3.max). Sie können nun einen ersten Test der Kinematischen Kette durchführen. Dabei können Sie die Forward mit der Inversen Kinematik vergleichen. Zum Testen der Forward Kinematik müssen Sie nun ein übergeordnetes Objekt transformieren. Da es sich bei unseren Gelenken um Drehgelenke handelt, werden wir eine Rotation zeigen: ■ Wählen Sie dazu das Rotationswerkzeug aus und drehen Sie den Oberarm um die lokale X-Achse (roter Pfeil). Ebenso können Sie den Unterarm und den Lampenschirm um die lokale X-Achse rotieren. Bei der Rotation eines Parent werden immer die untergeordneten Objekte (Children) mitbewegt (Forward Kinematik).

Die Lampe vor der Rotation der einzelnen Elemente

Die Lampe nach der Rotation der einzelnen Elemente

Definieren einer History Dependent IK Um eine inverse Kinematik anzuwenden, müssen wir zunächst einen IKSolver auswählen. In diesem Fall verwenden wir einen HD-Solver (VAAuflösung). Gehen Sie dazu wie folgt vor: 1) Zoomen Sie in der Left-View die gesamte Lampe heran. 2) Selektieren Sie die Bodenplatte und wählen Sie den Menübefehl Animation > IK Solvers > HD Solver (Animation > IK-Auflösung > VA-Auflösung) aus. 3) Bewegen Sie den Mauszeiger auf den Dummy unterhalb des Lampenschirms und klicken Sie diesen an. Während dieses Vorgangs wird eine gestrichelte Linie zwischen der Bodenplatte und dem Mauszeiger sichtbar.

Einrichten einer kinematischen Kette

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Der Verknüpfungskette wird von der Bodenplatte bis zum Abschluss-Dummy ein HD Solver zugewiesen.

Nach dem Zuweisen des HD Solvers wird eine Bones-Kette innerhalb der Lampe sichtbar. Zusätzlich erhalten alle Gelenke orangefarbene Kreuze. Das Kreuz am Dummy ist grün und wird als End Effector (Endeffektor) gezeichnet. Durch seine Transformation lässt sich die IK-Kette bewegen. Transformiert man den End Effector, versuchen sich die Objekte in seine Richtung auszurichten.

Die Abbildung zeigt, dass die Objekte zwar der Bewegung des Dummy folgen, dass aber die Gelenke sich in alle Richtungen verdrehen. Bei der

228

Forward und Inverse Kinematik

Forward Kinematik kontrolliert der Benutzer, welche Körper sich in welche Richtung drehen. Bei der Inversen Kinematik errechnet der Computer die Lage und Drehung der Objekte zwischen dem untersten und obersten Objekt einer Kette. Damit der Computer nun die Gelenke richtig verdreht, müssen wir die Achsenrotationen einschränken. Hier erkennt man den Sinn des Dummys. Das letzte Element einer IK-Kette kann nicht abgeknickt werden, da es praktisch kein Gelenk besitzt. Denn ein Gelenk macht nur dann Sinn, wenn sich daran ein Objekt befindet, das sich auch um diese Achse drehen kann. Wäre der Lampenschirm das letzte Objekt der Kette, könnte man zwar die Gelenke oberhalb beeinflussen, aber nicht den Schirm selbst. Daher werden an das Ende einer Kette meistens Hilfsobjekte positioniert.

Einschränkung der Drehgelenke Die Palette zum Einstellen der IKEigenschaften befindet sich im Hierarchy Command Panel.

Damit sich die Objekte nur um die gewünschten Achsen drehen, müssen wir die Drehgelenke einschränken. Dabei fangen wir am obersten Objekt in der Hierarchie, der Fußplatte an. Dieses Objekt soll sich nicht bewegen. Dazu definieren wir es als Abschlussknotenpunkt. 1) Machen Sie die Bewegung des Dummy rückgängig bzw. laden Sie Ihre Datei. Sie finden den derzeitigen Zustand auch auf der CD in der Datei ik_lampe_4.max. 2) Drücken Sie den Button IK aus dem Hierarchy Command Panel. 3) Im Rollout Object Parameters (Objektparameter) aktivieren Sie das Kontrollkästchen Terminator (Abschlussknotenpunkt). Damit wird das Objekt an seine Position geheftet und folgt nicht der Transformation der IK-Kette.

Im Rollout Drehachsen bestimmen Sie die aktiven Drehachsen und deren Parameter.

Ist der Fuß nicht als Terminator definiert, dreht er sich mit, um dem Dummy zu folgen.

Der Fuß bleibt fest stehen, nachdem er als Terminator definiert wurde.

Fahren wir nun mit den untergeordneten Objekten fort. Der Fußstift im Kegel des Fußes steht immer senkrecht auf der Fußplatte und kann sich nur um die Z-Achse drehen. 4) Sie beschränken die Rotation des Fußstifts auf die Z-Achse, indem Sie das Objekt selektieren und anschließend im Rollout Rotatio-

Einrichten einer kinematischen Kette

nal Joints (Drehgelenke) die Kontrollkästchen der X-Achse und YAchse deaktivieren. 5) Der Oberarm und der Unterarm können sich nur um die X-Achse drehen. Deaktivieren Sie daher für diese Gelenke die beiden anderen Achsen. 6) Der Lampenschirm kann sich um die X-Achse und Y-Achse drehen. Sie brauchen daher nur die Z-Achse zu deaktivieren. Speichern Sie die Datei. Anschließend können Sie die Kette durch Bewegen des Dummy überprüfen. Vergessen Sie nicht, eventuelle Bewegungen rückgängig zu machen, um die Lampe wieder in den Ursprungszustand zurückzusetzen. Die Gelenke besitzen nun die richtigen Rotationsachsen. Allerdings können sie sich um 360˚ drehen, was für eine echte Lampe nicht gelten dürfte. Daher schränken wir die Winkel der Drehung ein. Dies geschieht wieder im Rollout Rotational Joints (Drehgelenke) in der Parametergruppe der jeweiligen Achse. Der Stift kann sich um 360˚ drehen, daher fangen wir beim Oberarm an. 7) Selektieren Sie den Oberarm und aktivieren Sie bei der X-Achse die Kontrollbox Limited (Beschränkt). 8) Klicken Sie auf den Spinner hinter dem Wert From (Von) und ziehen Sie mit gedrückter Maustaste nach unten. Der Oberarm dreht sich nach hinten. Bei -75˚ lassen Sie den Spinner los. Dasselbe tun Sie mit dem Wert To (Bis). Hier sollte ein Wert von 75˚ eingestellt werden. 9) Für den Unterarm stellen Sie einen Bereich Von -150˚ Bis 30˚ ein. 10) Der Lampenschirm kann sich in der X-Achse Von -40˚ Bis 40˚ drehen. In der Y-Achse liegt der Bereich Von -130˚ Bis 130˚. Die Gelenkeinstellungen werden durch orangefarbene Linien und Bögen dargestellt. Sie besitzen damit eine Kontrollmöglichkeit, ob die Achsendefinitionen stimmen, ohne dass Sie diese testen müssen, in komplexen IK-Ketten ein unverzichtbares Hilfsmittel. Sie können die Szene nun wieder speichern und testen. Vergessen Sie nicht, nach dem Testen wieder in den Ursprungszustand zurückzukehren. Die fertige Datei ik_lampe_6.max befindet sich auch auf der CD-ROM.

Dämpfen und Nachlassen der Rotation Viele Gelenke haben die Eigenschaft, dass die Drehung im mittleren Bereich sehr leicht geht, während zu den beiden Enden hin die Spannung zunimmt und die Rotation schwerer wird. Dies tritt zum Beispiel auch am menschlichen Arm auf. Wird der Unterarm gebeugt, wird ab dem Moment, wo er den Oberarm berührt, das Abwinkeln schwerer. Diesen Effekt wollen wir für unsere Lampe einrichten, um die Bewegung zu optimieren.

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Die Einschränkung des Drehwinkels am Beispiel des Oberarms

Die Gelenkeinstelllungen werden durch orangefarbene Linien und Bögen dargestellt.

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Forward und Inverse Kinematik

Die Drehung kann zum Ende des Gelenkbereichs erschwert werden.

Die Dämpfung verursacht einen generellen Bremseffekt. Das bedeutet, dass die Kraft, die zum Drehen des Objekts benötigt wird, höher sein muss. Bei Schreibtischlampen wird das durch Schrauben realisiert, die die Gelenke zusammenpressen und somit die Reibung erhöhen, um ein Zusammenfallen der Lampen zu verhindern. Beginnen wir diesmal mit dem Lampenschirm. 1) Selektieren Sie den Lampenschirm und aktivieren Sie für die X- und Y-Achse die Kontrollkästchen Easy (Nachlassen) und Spring Back (Zurückspringen) im Rollout Rotational Joints (Drehgelenke). 2) Als Werte für das Zahlenauswahlfeld neben der Spring Back (Zurückspringen)-Kontrollbox geben Sie 0,2 an. 3) Verfahren Sie genauso für den Unter- und Oberarm. Als Spring Back (Zurückspringen)-Werte geben Sie 0,3 an. Beim Spinner für Damper (Dämpfung) geben Sie einen Wert von 0,3 beim Unterarm und einen Wert von 0,7 beim Damper für den Oberarm an. Wenn Sie die IK-Kette nun testen, erreichen Sie eine sehr realistische Bewegung. Sie können den Dummy jetzt auch animieren. Das fertige Beispiel finden Sie in der Datei Ik_lampe_fertig.max.

Skelette mit Bones (Knochen) 3ds max erleichtert dem Benutzer das Erstellen von Kinematischen Ketten bzw. Skeletten durch so genannte Bones (Knochen). Das sind fertig verknüpfte, auf inverse Kinematik optimierte Hilfsobjekte, die bei der Generierung bereits miteinander verknüpft sind. Diese Bones-Ketten, auch Skelette genannt, können in andere Objekte eingebunden werden. Das hat den Vorteil, dass die Objekte um die Kette herum austauschbar werden bzw. das Skelett getrennt vom Objekt erstellt und animiert werden kann. Bones bieten aber einen unschlagbaren Vorteil: Es können mehrere Knochen in ein Objekt, zum Beispiel einen Arm, eingebunden werden, das sich verformt, wenn die Knochen bewegt werden. Das Objekt, in das die Bones eingebunden wurden, dient sozusagen als Haut.

Erstellung von Bones-Ketten Grundsätzlich kann jedes Objekt als Bone fungieren. In 3ds max gibt es jedoch spezielle Objekte, die bereits fertig miteinander verknüpft sind. Ein Bones-Skelett wird zunächst ohne Inverse-Kinematik-Kette aufgebaut. Das bedeutet, Sie müssen einen IK Solver zuweisen oder können mit Forward Kinematik arbeiten. Wir werden nun kurz das Verfahren zur Erstellung von Bones-Ketten kennen lernen. Die Eigenschaften der Bones wurden erweitert. Waren diese in den Vorgängerversionen reine Hilfsobjekte, so wurden sie nun zu Objekten

Skelette mit Bones (Knochen)

mit speziellen Eigenschaften. Um diese Eigenschaften darzustellen, werden wir eine einfache Bones-Kette erstellen. 1) Aktivieren Sie im Create (Erstellen)-Command Panel die Schaltfläche für Systems (Systeme) und anschließend den Button Bones. Jeder Klick in ein Ansichtsfenster erstellt nun einen Bone. Um die Erstellung einer Bones-Kette zu beenden, müssen Sie mit der rechten Maustaste klicken. Um eine Bones-Kette mit zwei Gliedern zu erstellen, müssen Sie an drei Stellen in einem Viewport mit der linken Maustaste klicken und dann einmal mit der rechten. Um eine Kette wie die links abgebildete zu erstellen, verfahren Sie also wie folgt: 2) Klicken Sie einmal im oberen Teil der Front-View. 3) Anschließend klicken Sie etwas rechts von der Mitte des Viewports. Damit haben Sie den ersten Bone erstellt. 4) Zum Erstellen des zweiten Glieds klicken Sie im unteren Teil des Fensters. Der Endpunkt des ersten Bones dient als Ausgangspunkt für den zweiten. 5) Das Ende des zweiten Bones haben Sie mit dem dritten Klick bewerkstelligt. Jetzt können Sie rechtsklicken, um die Erstellung der Bones abzuschließen. Achten Sie darauf, dass der Button zum Erstellen von Bones-Systemen immer noch gedrückt ist. Wenn Sie nun wieder im Viewport klicken, erstellen Sie eine neue Bones-Kette. Um dies zu verhindern, klicken Sie einfach auf ein beliebiges Werkzeug, wie den Select Object (Objekt Auswählen)-Pfeil. Zusatzparameter der Bones Die Bones von 3ds max 4 sind nichts anderes als parametrische Objekte. Sie besitzen, wie jedes andere Objekt dieser Art, Parameter zum Steuern des Erscheinungsbildes. Sie können die Größe bzw. Dicke der Bones anpassen und ihnen so genannte Fins (Finnen) zuweisen. Dadurch lassen sich die Bones in ihrer Form an Körper anpassen, die sie später verformen sollen. Das Anpassen der Form hat nicht nur visuelle Gründe, sondern auch Auswirkungen auf die Funktion. Je besser die Form der Bones der des umgebenden Objekts entspricht, umso genauer ist die Zuweisung des Einflussbereichs bei der Verformung des Objekts.

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Beispiel einer einfachen Bones-Kette mit zwei Gliedern

Die Fins und die Dicke der Bones lassen sich über das Modify Command Panel an die Form von umliegenden Objekten anpassen. Sie können auch Modifier oder Mappings auf die Bones anwenden.

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Forward und Inverse Kinematik

Verformt eine Bones-Kette einen Körper ohne Anpassung der Fins, kann der Einflussbereich der Bones zu klein sein, um den Körper zu verformen.

Werden dagegen die Bones über die Fins an den Körper angepasst, erhält man einen Einflussbereich, der alle Punkte des Körpers mit einbezieht.

Die Parameter der Bones befinden sich wie die der anderen Objekte im Modify Command Panel. Wie bereits erwähnt, sind Bones ganz normale parametrische Objekte. Daher können Sie sie mit Mappings belegen, über Modifier verändern oder in ein Editable Poly verwandeln. Bones werden aber standardmäßig nicht gerendert. Um die Bones zu rendern, müssen Sie deren Sichtbarkeit aktivieren. Dies erledigen Sie über den Punkt Properties (Eigenschaften) des Quad-Menüs. In diesem Dialogfeld muss die Kontrollbox für Renderable (Renderfähig) aktiviert werden. Die Sichtbarkeit der Bones beim Rendern wird über die Objekteigenschaften gesteuert. Als Voreinstellung ist die Renderfähigkeit von Bones deaktiviert.

Skelette mit Bones (Knochen)

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Bessere IK-Kontrolle durch Point Helper (Punkthelfer) Zur besseren Kontrolle von Bones-Animationen lassen sich die Endpunkte von Solvern an Helper (Hilfsobjekte) linken bzw. heften. Bei der Verwendung eines HI-Solvers lassen sich somit einzelne Teile eines Skeletts über weitere Hilfsobjekte kontrollieren. Dadurch können Abhängigkeiten geschaffen werden, die es erlauben, komplexe Bewegungsabläufe einfach zu animieren. Im folgenden Beispiel werden wir die Verknüpfung von HI-Solvern mit Point-Helpern (Punkthelfern) an einem Bein ausprobieren. Laden Sie dazu die Datei ik_bein.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/ 09_Inverse_Kinematik/. In dieser Datei befinden sich ein Bein und fertig platzierte Bones. Das Bein wurde über die Freeze (Einfrieren)-Funktion fixiert, damit es nicht verändert werden kann. Alle Änderungen werden nur an den Bones vorgenommen. Die Datei enthält ein Bein mit einem integrierten Bones-Skelett. Dem Bein wurde zusätzlich ein Skin Modifier zugewiesen, der das Bein entsprechend der Bewegung verformt. Dieser ist bis zur Fertigstellung der Übung deaktiviert.

Zunächst weisen wir der Bones-Kette die entsprechenden HI-Solver (VU-Auflösung) zu. Den ersten HI-Solver weisen wir vom Oberschenkel bis zur Ferse zu. 1) Selektieren Sie den ersten Bone (Oberschenkel). 2) Wählen Sie aus dem Menü Animation > IK Solvers den HI Solver aus. 3) Klicken Sie das Objekt Ferse an, um die Verbindung des Solvers herzustellen. Nun erstellen wir noch zwei HI-Solver von der Ferse bis zum Abschlusspunkt, den Zehenspitzen. 4) Selektieren Sie das Objekt Ferse und erstellen Sie einen HI Solver bis zum Objekt Zehen. 5) Nun wählen wir die Zehen aus und generieren einen HI Solver zum Objekt Zehenspitzen. Jetzt haben wir drei HI-Solver erstellt und können für einen ersten Test einmal die Solver verschieben. Achten Sie aber darauf, dass Sie die Be-

Den Bones wurden drei HI-Solver zugewiesen.

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Forward und Inverse Kinematik

wegung rückgängig machen, damit Sie in der Grundstellung weiterarbeiten können. Über den Menübefehl Hold (Zwischenspeichern) können Sie den derzeitigen Status temporär abspeichern. Der Fetch (Zwischenversion wiederherstellen)-Befehl ruft diesen Status später wieder ab.

Point Helper befinden sich im Create Command Panel unter der Objektart Helper

Hilfsobjekte zur Steuerung der Beinbewegung Jetzt wollen wir uns den Helper (Hilfs)-Objekten zuwenden. Wir verwenden dazu Point (Punkt)-Objekte. Mit ihnen werden wir abschließend das Bein realistisch bewegen können. Jedes dieser Hilfsobjekte besitzt seine eigenen Aufgaben. ■ Controll-Bein: Dieses Objekt soll die Bewegung des ganzen Fußes inklusive des Knies steuern und ist somit unser Hauptkontrollpunkt. ■ Controll-Ballen: Dieser Helper steuert die Auf- und Abwärtsbewegung der Ferse über die Rotation des Helpers. ■ Controll-Zehenspitzen: Hiermit werden alle Rotationen oberhalb der Zehenspitzen kontrolliert. Erstellen der Point Helper (Punkthelfer) 1) Erstellen Sie einen Point Helper (Punkthelfer) an der Ferse des Fußes. Point Helper finden Sie im Create Command Panel unter der Rubrik Helper. Benennen Sie den Point Helper Controll_Bein. 2) Den zweiten Point Helper erstellen Sie am Goal (Zielanzeige) der IK_Chain02, dem Gelenk an den Zehen. Nennen Sie diesen Helper Controll-Ballen. 3) Den dritten Point Helper erstellen Sie an den Zehenspitzen und nennen ihn Controll-Zehenspitzen. Die drei Point Helper sind nun grob platziert.

Align (Ausrichten)

Damit bei Drehungen der Helper die Rotationsachsen mit den Achsen der Gelenke übereinstimmen, müssen wir die Point Helper der Zehen und Zehenspitzen noch an dem Goal der Solver ausrichten. 4) Selektieren Sie den Controll-Ballen-Helper, drücken Sie die Align (Ausrichten)-Schaltfläche und klicken Sie auf das Goal der IK_Chain02.

Skelette mit Bones (Knochen)

5) In der Dialogbox aktivieren Sie alle Kontrollkästchen für die Positionsrichtungen X, Y, Z und bestätigen den Befehl mit Ok. 6) Verfahren Sie entsprechend für den Controll-Fußspitzen-Helper und richten Sie ihn am Goal der IK_Chain03, den Fußspitzen, aus. 7) Den Controll-Bein-Helper richten Sie nur an der Position X aus. 8) Nun setzen wir noch die Rotation aller Achsen der Helper auf 0, damit wir alle Rotationen immer um diesen Wert generieren. Das vereinfacht die Kontrolle bei der Animation. 9) Aktivieren Sie das Rotationswerkzeug und selektieren Sie einen Helper nach dem anderen. Dabei geben Sie in der Statusleiste für alle Achsen den Wert 0 an. 10) Geben Sie für alle Helper für die Rotation einen Euler XYZ-Animationcontroller an, um jede Achse einzeln kontrollieren zu können. Diesen Zwischenstand finden Sie in der Datei ik_bein_helper.max.

Die Rotationsachsen der Point Helper werden auf 0 gesetzt. Die Helper erhalten einen Euler XYZController.

Die drei Point Helper sind nun genau an den Gelenksmittelpunkten platziert.

Verknüpfen der Point Helper Jetzt verknüpfen wir alle nötigen Elemente. Dabei kann man schnell durcheinanderkommen. Achten Sie daher genau auf die folgenden Arbeitsschritte. Am einfachsten können Sie die Verknüpfung in der Schematic View herstellen. Sortieren Sie sich dazu zunächst die Objekte übersichtlich und verknüpfen Sie diese dann wie folgt: 11) Linken Sie IK_Chain01 an Controll-Ballen. Dadurch wird die Ferse angehoben, wenn Sie den Helper rotieren. 12) Linken Sie IK_Chain03 an IK_Chain02. 13) Linken Sie IK_Chain02 an Controll-Zehenspitzen. Durch diese Verknüpfung wird sichergestellt, dass sich alle Ziele am Schluss auch mittransformieren, wenn das gesamte Bein gehoben wird. 14) Linken Sie Controll-Ballen an Controll-Zehenspitzen. Damit können Sie einen Character auf die Zehenspitzen stellen. 15) Linken Sie Controll-Zehenspitzen an Controll-Bein.

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Schematic View (Schematische Ansicht)

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Forward und Inverse Kinematik

Damit komplettieren Sie die Verbindung der Kette und geben dem Bein einen globalen Kontrollpunkt. Den derzeitigen Stand der Aufgabe finden Sie in der Datei ik_bein_link.max. Die Verknüpfungen in der Schematic View

Der Skin Modifier dient zur Verformung des Gitters anhand von Bones-Skeletten.

Jetzt können wir einmal die Bewegung des Beins ausprobieren. Dazu können Sie mit folgenden Transformationen, ausgehend von der Left View, arbeiten: ■ Verschieben des Helpers Controll-Bein auf den XY-Achsen und Rotation um die Z-Achse ■ Rotation der Helper Controll-Ballen und Controll-Zehenspitzen um die Z-Achse Um die Auswirkung auf das Modell des Beins zu sehen, müssen Sie den Skin Modifier aktivieren. 1) Klicken Sie mit der rechten Maustaste in ein Viewport und wählen Sie aus dem Quad-Menü den Befehl Unfreeze All (Alles Freigeben). 2) Selektieren Sie das Bein und gehen Sie in das Modify Command Panel. 3) Wählen Sie im Modifier Stack den Skin (Haut)-Modifier aus und klicken Sie auf die graue Glühbirne. Diese wird daraufhin weiß, um zu signalisieren, dass der Modifier aktiviert wurde. Wenn Sie jetzt die Controll Helper transformieren, bewegt sich das Gitter des Beins mit. Vergessen Sie nicht, die Datei zu speichern. Wie der Skin Modifier funktioniert, erfahren Sie im übernächsten Abschnitt. Zunächst wollen wir aber noch Schieberegler erstellen, die die Transformationen des Beins vornehmen.

Skelette mit Bones (Knochen)

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Transformation über Viewport Slider (Ansichtsfenster-Schieberegler) 3ds max 4 bietet Ihnen die Möglichkeit, so genannte Manipulators (Manipulatoren) in den Ansichtsfenstern darzustellen und zu generieren. Einige Manipulators dienen der Veränderung von Geometrien, der einer Sphere verändert beispielsweise deren Durchmesser, andere nehmen Einfluss auf das Ergebnis einer Animation, wie der Swivel Angle des HI Solvers. Wieder andere können in einem Viewport erstellt und mit Parametern von Objekten oder Controllern verknüpft werden. Manipulators haben eines gemeinsam: Sie können nur sichtbar bzw. verändert werden, wenn die Manipulator-Schaltfläche gedrückt ist. Lassen Sie diese aber zunächst deaktiviert. Für unser Bein wollen wir nun drei Slider für die Rotationen unserer Helper erstellen. Verwenden Sie dazu Ihre Datei oder öffnen Sie die Datei ik_bein_slider1.max. 1) Maximieren Sie die Perspective View und aktivieren Sie den schattierten Modus Smooth + Highlight. 2) Wählen Sie aus dem Create Command Panel die Objektart Helper aus. 3) Wählen Sie aus dem Pulldown die Kategorie Manipulators an und klicken Sie anschließend die Schaltfläche Slider (Schieberegler). 4) Bei jedem Klick in einem Viewport wird ein Slider erstellt. Erstellen Sie drei untereinander stehende Slider. Die Perspective View mit den erstellten Slidern

Die Slider erscheinen jetzt immer im aktiven Viewport an der gleichen Stelle und werden über das Modify Command Panel konfiguriert oder verschoben. Fangen wir an, unsere Slider anzupassen. 1) Wählen Sie den obersten Slider aus, wechseln Sie in das Modify Command Panel und geben Sie als Bezeichnung Slider_Ferse an. Gemeint ist der Objektname des Schiebereglers, nicht sein Na-

Manipulator

Slider werden wie alle Objekte über das Create Command Panel erstellt.

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Forward und Inverse Kinematik

2) 3) 4)

5)

6)

mensparameter. Der Parameter Label (Name) wird nur im Ansichtsfenster angezeigt. Als Label (Name) vergeben Sie nur den Namen Ferse. Selektieren Sie den Helper Controll-Bein. Wählen Sie den Unterpunkt Wire Parameters Dialog (Dialogfeld »Parameterdraht«) aus dem Menü Animation > Wire Parameters (Animation > Vernetzungsparameter) aus. Klicken Sie im linken Fenster auf das Pluszeichen im Kreis links neben dem Objekt Controller-Bein. Expandieren Sie jetzt genauso die Transformation Rotation:Euler XYZ (Drehung: Euler-XYZ) und selektieren Sie die X-Rotation: Bezier Float (X-Drehung: Bezier Gleiten). Im rechten Fenster expandieren Sie das Objekt Slider_Ferse auf den Parameter Value. Mit dem Parameter Wire Dialog wird die Verbindung zwischen Slider und Helper hergestellt.

7) Um die Verbindung herzustellen, müssen Sie nun die Richtung der Einflussnahme bestimmen. Wir wollen über den Slider den Helper steuern, also müssen wir die Richtung von rechts nach links angeben. Dazu drücken Sie auf den entsprechenden Pfeil zwischen den beiden Fenstern. Die Schaltfläche Connect (Verbinden) wird daraufhin freigegeben. Bevor wir jedoch die Verbindung herstellen, müssen wir noch einen entscheidenden Parameter ändern. Unter den Fenstern befinden sich Texteingabefelder. In diesen Feldern stehen die Verknüpfungsparameter als Variablen. Im linken Eingabefeld steht die Variable Value. Der Wert dieser Variable ist 0, da der Slider als Ausgangswert diesen Wert besitzt. Würden wir nun die Verbindung herstellen, verdreht es unseren Fuß, da der Wert 0 einem Winkel von 180˚ entspricht. Ein Winkel von 0˚ entspricht dem Wert 3,14159. Vielen wird diese Zahl bekannt vorkommen, es ist die Kreiszahl Pi. Diese muss nun von der Variablen abgezogen werden. 8) Geben Sie in das linke Expression-Fenster unter der Bezeichnung Expression for X_Rotation (Ausdruck für X_Drehung) den Formelausdruck value - 3.14159 an.

Skelette mit Bones (Knochen)

9) Klicken Sie jetzt auf die Connect (Verbinden)-Schaltfläche. Die Verbindung wird ausgehend vom Slider in Richtung Helper hergestellt.

Nun müssen wir noch den Minimum- und Maximum-Wert für den Slider angeben. 10) Selektieren Sie den Slider und geben Sie im Modify Command Panel einen Minimum-Wert von -0,5 und einen Maximum-Wert von 0,3 an. Jetzt können Sie den Slider testen, indem Sie den Manipulator-Button aktivieren und das Zeigerdreieck verschieben. Nach der Anpassung der Slider-Parameter und Aktivierung des Manipulator-Buttons rotiert die Ferse um die lokale X-Achse.

Jede Art von Manipulator besitzt spezifische Features. Diese Features sind nur verfügbar, wenn der Manipulator-Button gedrückt ist. Slider besitzen folgende vier Features, nur einer steuert dabei das Zielobjekt. ■ Steuern: Das kleine Dreieck unter der waagerechten Skala dient zum Steuern des Zielobjekts. ■ Verschieben: Sie können den Slider durch Anfassen und Verschieben des Quadrats im Viewport verschieben.

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Forward und Inverse Kinematik

Die Auswahl der Verknüpfungsparameter kann auch über die Ansichtsfenster geschehen.

■ Minimieren: Klicken Sie auf das kleine Pluszeichen, werden die Skala, das Steuerdreieck, die Raute und der aktuelle Wert ausgeblendet bzw. eingeblendet. ■ Slider verlängern: Durch das Verschieben der Raute auf der rechten Seite der Skala kann die Slider-Länge variiert werden. Zur Fertigstellung des Beispiels müssen nun noch die beiden anderen Slider mit den entsprechenden Helpern verknüpft werden. 11) Selektieren Sie über die Funktion Select by Name (Auswahl nach Namen) den Slider02 und ändern Sie im Modify Command Panel dessen Bezeichnung nach Slider_Ballen und das Label (Namen) nach Ballen. 12) Geben Sie einen Minimum-Wert von -0,7 und ein Maximum von 0 an. 13) Selektieren Sie den Helper Controll-Ballen. Wählen Sie diesmal den Punkt Wire Parameters (Vernetzungsparameter) aus dem Menü Animation > Wire Parameters an. 14) Der Mauszeiger springt direkt auf das ausgewählte Objekt und öffnet ein Pulldown-Menü. In diesem Menü wählen Sie den Punkt Transform > Rotation > X Rotation (Transformieren > Drehung > X-Drehung). 15) Jetzt klicken Sie mit der Maus auf den Ballen Slider, worauf sich wiederum ein Pulldown öffnet. 16) In diesem Pulldown wählen Sie den Menüpunkt Object (Slider) > value. 17) Das Fenster des Vernetzungsdialogs wird nun geöffnet. Geben Sie dort wieder die Verknüpfungsrichtung von Slider nach Helper an. Bestätigen Sie die Eingabe durch das Drücken der Connect (Verbinden)-Schaltfläche. Die Verknüpfungseigenschaften des Controller-Ballen mit dem entsprechenden Slider

Zum Abschluss verknüpfen wir nun den Controll-Zehenspitzen-Helper mit dem letzten Slider. 18) Geben Sie für den Slider die Bezeichnung Slider_Zehenspitzen und das Label Zehenspitzen an. Als Maximum/Minimum-Werte geben Sie -0,7 und 0 an.

241

F

Farbteil Hier finden Sie die Bilder, in denen Farben eine wichtige Rolle spielen nach Kapiteln geordnet zusammengestellt.

Kapitel 3: Erste Schritte Seite 77 Das Starten des Render-Prozesses ruft zwei Fenster auf. In einem werden die aktuellen Einstellungen und ein Fortschrittsbalken angezeigt und im anderen – dem Framebuffer – das berechnete Bild.

Seite 78, 79

Die Scheinwerfer hellen die Straße richtig auf, allerdings ist das Auto immer noch nicht zu sehen.

Die Front des Autos wird durch das Licht, das sich auf der Straße befindet, aufgehellt.

242

Farbteil

Seite 80, 82

Ein Bild aus der fertig gerenderten Animation zeigt, dass auch ohne Material durch geschickte Lichtverteilung interessante Ergebnisse zu erzielen sind.

Das Auto kommt in den Lichtkegel der Straßenlaterne.

Kapitel 9: Kinematik Seite 216, 217

Die Auflösung der IK findet beim HI-Solver in der Solver Plane statt. Diese kann über den Swivel Angle eingestellt werden.

Der HI-Solver wird durch eine Linie und ein Kreuz symbolisiert. Das Kreuz stellt das Ziel dar, dem die Kette zu folgen versucht.

243 Seite 276 äußere Cross Section (Gewichtung = 0)

Länge und Position des Envelopes

innere Cross Section (Gewichtung = 0)

Die Gewichtung des Einflusses der Bones auf das Objekt wird farbig dargestellt.

Seite 277

Die Skalierung des hinteren, äußeren Envelopes hat noch keine Auswirkung auf die Gewichtung des Bones.

Die Skalierung der vorderen Cross Section verkleinert den Einflussbereich am Gelenk zum Unterarm.

244

Farbteil

Seite 278

Die Überlappung von Bones sollte möglichst gering sein. Dazu muss das Ende des Envelopes (Endpunkt der gelben Linie) verschoben werden.

Die Cross Sections des Unterarms wurden an die Geometrie angepasst.

Seite 280 Innerhalb eines Bereichs mit voller Gewichtung (rot) entstehen durch Überlappungen oder Geometrie-Eigenschaften gelbe bis blaue Stellen.

Durch die Form der Envelopes können Übergänge teilweise nicht richtig festgelegt werden.

Seite 281

Die kritischen Stellen am Übergang des Oberarms zum Unterarm vor (links) und nach (rechts) dem Aufmalen der Gewichtung

245

Kapitel 11: Grundlagen der Beleuchtung Seite 323

Infrarot

Das Spektrum des Lichts umfasst alle Farben, die wir aus dem Leben kennen. Infrarot-Licht und ultraviolettes Licht können wir mit unseren Augen nicht wahrnehmen.

Ultraviolett

Seite 324

Im Schnittpunkt der Lichtquellen, die in den drei Grundfarben leuchten, entsteht weißes Licht.

Seite 327

Bei zu hoch eingestelltem Umgebungslicht wirken die Bilder flau und kontrastlos.

Bei niedrigem Umgebungslicht und dem Einsatz mehrerer Lichtquellen bekommt das Bild Kontrast und wirkt lebendiger.

246

Farbteil

Seite 330

Die Lichtquelle besitzt einen Contrast-Wert von 0.

Die Lichtquelle besitzt einen Contrast-Wert von 100.

Seite 330

Die Lichtquelle besitzt einen Soften Dif. Edge-Wert von 0.

Die Lichtquelle besitzt einen Soften Dif. Edge-Wert von 100.

Seite 330

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf die Glanzfarbe.

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf die Streufarbe.

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf das Umgebungslicht im Lichtkegel.

247 Seite 332

Szene ohne Overshoot

Mit Overshoot wird der Schatten aber nur innerhalb des Falloffs dargestellt.

Seite 332

Der Unterschied zwischen Hotspot und Falloff ist 2˚. Daher die scharfe Kante.

Der Unterschied zwischen Hotspot und Falloff beträgt 70˚, die Kante ist weich.

Seite 333

Für Diaprojektionen, aber auch, wenn Sie den Lichteinfall durch ein Fenster simulieren wollen, wird meist ein rechteckiger Lichtkegel verwendet.

248

Farbteil

Seite 334

Near Attenuation: Das Licht beginnt erst ab einer bestimmten Entfernung zu leuchten.

Far Attenuation: Das Licht hört ab einer bestimmten Entfernung auf zu leuchten.

Near und Far Attenuation: Das Licht leuchtet nur in einem bestimmten Bereich.

Verfall: Invers

Verfall: Invers Quadrat

Seite 334

Verfall: Keiner

Seite 335

Schatten-Maps erzeugen weiche Ränder an den Schatten.

Raytrace-Schatten besitzen zwar harte Kanten, sind aber mathematisch korrekt.

249 Seite 336

Atmosphärische Effekte wie Nebel können Schatten verursachen.

In diesem Bild ist der Neigungswinkel des RaytraceSchattens zu niedrig eingestellt.

Seite 337

Schatten-Map-Neigung = 2,5

Schatten-Map-Neigung = 0,2

Seite 337

Ein zu kleiner Wert für die Schatten-Maps-Größe verursacht unschöne Schattenflächen.

Diese Fehler verschwinden, wenn man das SchattenMap erhöht.

250

Farbteil

Seite 338

Ein Sample-Bereich von 4

Ein Sample-Bereich von 25 bei gleicher Shadow-Map-Größe

Kapitel 12: Key-, Fill-, Back-Light Seite 343, 344

Die Datei nur mit Key-Light gerendert

Die Datei nur mit Key- und Fill-Light gerendert

251 Seite 346

Die fertige Szene mit allen Lichtern gerendert

Das Rendering zeigt eine Beleuchtung über die gesamte Fläche der Szene.

Seite 347, 348

Bei einem Spotlicht fällt erst einmal das Umgebungslicht weg.

Fügt man nun Umgebungslicht hinzu, um die Schatten aufzuhellen, wirkt das Ergebnis flach und kontrastlos.

252

Farbteil

Seite 349

Die Szene mit dem reflektierten Licht des Bodens ohne das Spotlicht

Die Szene fertig beleuchtet mit einem Spotlicht und einem Aufhellerlicht

Kapitel 13: Simulation von Radiosity Seite 351, 353

Dieses Bild wurde mit 3D Studio MAX 2 mit dem Radiosity-Render- Das Ambientlight soll nur so hell eingestellt werden, dass PlugIn RadioRay gerendert. schemenhafte Konturen sichtbar werden.

253 Seite 354, 355

Die Helligkeit der Wände und der roten und gelben Seiten des Wür- Durch die Addition der beiden Lichtquellen wirkt das Bild überfels ist schon annähernd korrekt eingestellt. strahlt.

Seite 355, 356

Die Reduzierung des Multiplier-Werts stellt eine realistischere Beleuchtung her.

Auf jeder angeleuchteten, sichtbaren Fläche wird ein Omni platziert.

254

Farbteil

Seite 357, 358

An den Wänden wird das reflektierte Licht der Würfelflächen sicht- Das endgültig gerenderte Bild sieht dem mit Radiosity gerenderbar. ten sehr ähnlich. Eine hundertprozentige Übereinstimmung ist mit den vorhandenen Mitteln nicht möglich.

Kapitel 14: Atmosphärische und optische Effekte Seite 359

Dieselbe Lichtsituation – einmal ohne und einmal mit Volumenlicht

255 Seite 363

Ein Fog mit einem ganz hellen Blau als Fog Color (Nebelfarbe)

Ein Nebel mit einem Noise Mapping als Environment Color Mapping

Das Checker-Mapping erzeugt zwar einen unrealistischen Effekt, zeigt aber, dass das Environment Opacity Mapping Bildteile vom Effekt ausklammert.

Der Nebel nimmt exponentiell zu.

Der Environment Range der Kamera wurde verändert. Der Near Range liegt bei der ersten Figur. Zusätzlich wurde die Dichte bei Far auf 90 verringert.

Ein Nebel mit dem Unten-Wert = 0 und einem Oben-Wert = 65

Dem Nebel wurde ein Falloff hinzugefügt.

Seite 363

Der Nebel nimmt linear zu.

Seite 364

Ein Nebel mit dem Unten-Wert = 65 und einem Oben-Wert = 150

256

Farbteil

Seite 364, 365

Nebel mit Horizon Noise

Ein Volume Fog mit voller Dichte und geringer Kantenweichzeichnung

Seite 366

Der niedrige und hohe Rauschengrenzwert liegt bei 0,5.

Der hohe Rauschengrenzwert = 1, der niedrige Wert = 0

Seite 366

Gleichmäßigkeit = 0

Gleichmäßigkeit = 1

Der gleiche Nebel mit optimierten Einstellungen (siehe Abb. rechts)

257 Seite 367

Dehnen = 1

Dehnen = 10

Größe = 2

Größe = 6

Dichte = 40

Samples = 10

Samples = 2

Seite 368

Dichte = 10

Seite 369

Eine Explosion mit hoher Flame Size (150) und geringen Flame Details (5)

Eine Explosion mit niedriger Flame Size (35) und hohen Flame Details (10)

Das optimale Ergebnis erreicht man aber oft erst, wenn zwei Combustions vermischt werden.

258

Farbteil

Seite 369

Mit Lens Effects können Sie optische Effekte generieren, die durch das Zusammenspiel von Optik und Gegenlicht entstehen.

Kapitel 15: Materialeditor Seite 378

Vier Kugeln mit unterschiedlichen Shader Basic Parameters (von links nach rechts): hoher Glossiness-; niedriger Glossiness-Wert; Opacity kleiner als 100; Self-Illumination

Seite 379

Die Transparenz wird nur durch die Opacity gesteuert.

Die Transparenz wird durch die Option In gesteuert.

Die Transparenz wird durch die Option Out gesteuert.

259 Seite 379

Ohne Änderung der Filterfarbe erscheinen Körper hinter dem Objekt grau.

Durch die Kopie der DiffuseFarbe in die Filterfarbe werden Körper hinter dem Objekt eingefärbt.

Bei der Subtraktion von Farben wird der Farbe von Objekten, die hinter dem Körper liegen, Streufarbe entzogen.

Durch die Addition wird die Streufarbe mit der Farbe von Hintergrundobjekten zusammengefügt.

Seite 380

Die Brechung der Umgebung durch ein Refraction-Map bei einem Brechungsindex von 1,5

Die Brechung der Umgebung durch ein Refraction-Map bei einem Brechungsindex von 2,5

Seite 380

Die Kanten können in der Dicke verändert werden. Um auch die Kanten auf der Rückseite zu sehen, müssen Sie 2-sided in den Shader Basic Parameters aktivieren.

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Farbteil

Seite 380

Die Reflection ohne Dämpfung

Nach der Aktivierung der Dämpfung wird die Reflection im Schatten voll ausgeblendet.

Seite 381

Reflexion und Bump ohne SuperSampling

Reflexion und Bump mit SuperSampling

Seite 382

Das Holz-Mapping wurde als Streufarben-Mapping auf die Kugel aufgetragen. Die Stärke des Mappings hat die Werte 0, 50 und 100.

Der Wert der Dämpfung von 0,6 dunkelt die Reflection realistisch ab.

261

Kapitel 16: Materialeigenschaften Seite 384

Durch den diffusen Anteil erhält die Oberfläche der Billiardkugel ihre Farbgebung.

Der Glanzanteil von Nichtmetallen ist sehr gering. Die Farbe des Glanzpunkts ist weiß bzw. in der Farbe des Lichts. Die geringe Streuung des Glanzes kommt vom polierten Lack der Kugel.

Seite 384

Der diffuse Anteil wurde mit dem Glanzanteil kombiniert...

...und durch die Spiegelung ergänzt.

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Farbteil

Seite 385

Viele Anwender meinen, dass glänzende Materialien einen hohen Glanzanteil besitzen und betonen daher die Spiegelung zu stark.

Eine matte Oberfläche besitzt den gleichen Glanzanteil wie die Billardkugel. Durch die raue Oberfläche werden die Lichtstrahlen jedoch so diffus reflektiert, dass sie nicht als einzelne Glanzpunkte erkennbar sind.

Seite 386

Metalle besitzen einen sehr hohen Glanzwert.

Die Spiegelung besitzt bei Metallen stets die Farbe des Materials.

263 Seite 387

Der runde Glanzpunkt der Punktlichtquellen erscheint bei Metallen immer etwas unrealistisch...

...daher verwendet man Hilfskörper wie Quader, um flächige Lichtquellen zu simulieren.

Kapitel 17: Materialerstellung Seite 389 Der Blinn-Shader (rechts) generiert auch bei flachem Lichteinfall runde Glanzlichter auf der Oberfläche der Kugel.

Seite 389

Der Blinn-Shader (links) kann nur bis zu einem gewissen Grad matte Objekte erzeugen. Der Oren-Nayar Blinn-Algorithmus (rechts) kann durch seine zusätzlichen Parameter auch samtige Materialien darstellen.

Der Metall-Shader ist für die besonderen Anforderungen von metallischen Oberflächen ausgelegt.

264

Farbteil

Seite 390 Der Strauss-Shader kann zwischen einer Nichtmetall- (links) und einer Metalloberfläche überblenden. Die Qualität des Metalleffekts ist allerdings nicht so hoch wie die des MetallShaders.

Seite 391

Der Metall-Shader (links) erzeugt vor allem im mittleren Bereich der Felge einen eher flachen Eindruck. Auch die Glanzlichter auf den Speichen erscheinen durch ihre runde, große Form unrealistisch. Der AnisotropicShader (rechts) verleiht der Felge eher einen polierten, realistischeren Eindruck.

Seite 392

Der Multi-Layer-Shader erzeugt zwei anisotropische Glanzpunkte. Sie können dazu verwendet werden, besondere Materialeffekte, wie unterschiedliche Lackschichten, darzustellen.

265 Seite 392, 394

Der Föhn ist fertig beleuchtet. Die Objekte, die wir mit Materialien belegen wollen, sind als Wireframe dargestellt.

Durch die einfache Anpassung des Glanzpunktes kann ein Material matt oder glatt erscheinen. In unserem Fall sorgt der kleine Glanzpunkt für den Eindruck, dass das Material glatt ist.

Seite 395, 396

Trichter mit fertigem Material

Seite 398

Der Oren-Nayar-Blinn-Shader vermittelt den Eindruck von matten Materialien.

266

Farbteil

Seite 399, 400

Das Gitter im Trichter erhält auch ein mattes Kunststoffmaterial.

Dem Föhn wurden unterschiedliche Kunststoffmaterialien zugewiesen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Glanzeigenschaften und Spiegelungen gelegt.

Seite 404, 408

Wird die Karaffe nur klein dargestellt oder steht sie im Hintergrund, fällt die fehlende Brechung kaum oder gar nicht auf.

Das Glas des Salzstreuers mit Raytrace Reflection und Refraction. Gerendert mit Multi Resolution Adaptive Antialiaser.

267 Seite 417

Der fertig gerenderte Handbohrer

Seite 418

Der Schatten der Isetta wurde über ein Matte/Shadow-Material auf dem Boden erzeugt.

268

Farbteil

Kapitel 18: Mapping Seite 435, 438, 442

Bei der Flasche, hier im Rohzustand, wurde für die Übung auf Raytracing verzichtet, um die Rendering-Zeiten gering zu halten.

Die fertig gerenderte Flasche.

Kapitel 19: Rendern Seite 443

Drahtmodellansicht

Facettiert

Glatt & Glanzpunkt

Seite 452 Das linke Bild wurde im Gegensatz zum rechten ohne Mapping gerendert. Auf dem linken Bild fehlt zum Beispiel die Beschriftung des Einstellrads.

269 Seite 452 Beim rechten Bild wurde zusätzlich zu den Mappings auch die Schattenberechnung aktiviert.

Seite 452 Das rechte Bild wurde als Wireframe (Drahtgitter) gerendert.

Seite 453

Dieses Bild wurde bei deaktivierter Autom. Reflexion/ Refraktion- und Mirror-Kontrollbox gerendert.

Aktiviert man Autom. Reflexion/Refraktion und Mirror erhält man dieses Bild.

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Farbteil

Seite 458

Beim Klammern werden überbelichtete Bildpartien weiß.

Beim Skalieren bleiben die Farbinformationen der überbelichteten Bildpartien erhalten.

Seite 464

Blur – Uniform (Unschärfe – Gleichmäßig)

Blur – Directional (Unschärfe – Gerichtet)

Blur – Radial (Unschärfe – Radial)

Seite 464

Der Filter auf das gesamte Bild angewendet – mit einem Überblend-Wert von 70%

Der Filter nicht auf den Hintergrund angewendet – mit einem weichen Rand von 10% zum Hintergrund

271 Seite 465

Der Filter auf die hellste Stelle im Bild – auf den Boden – angewendet

Der Filter nur in Form eines Checker (Schachbrett)-Mappings angewendet

Seite 465

Brightness = 0,5; Contrast = 0,1

Brightness = 0,9; Contrast = 0,5

Brightness = 0,2; Contrast = 1,0

Seite 466

Color Balance (Farbbalance) ohne Korrektur der Luminanz

Color Balance mit Korrektur der Luminanz (Helligkeit)

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Farbteil

Seite 467 Der Effekt Film Grain (Filmkörnung) fügt dem Bild ein Störrauschen hinzu, wie es bei herkömmlichem Filmmaterial existiert.

Seite 468

Die grüne Figur dient als Knotenpunkt. Der Fokusbereich – die Tiefe des scharfen Bereichs – ist 100. Die Fokusgrenze beträgt 0, daher der scharfe Übergang zum unscharfen Bereich.

Der Fokusbereich wurde auf 50 reduziert und die Fokusgrenze auf 600 erhöht. In diesem Bild dient die vordere Figur als Knotenpunkt.

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

19) Verknüpfen Sie den Helper mit dem Slider und geben Sie die Richtung von Slider nach Helper an. Die Verknüpfungseigenschaften des Controller-Zehenspitzen mit dem entsprechenden Slider

Das Beispiel ist nun fertig. Falls Sie das Ergebnis vergleichen möchten, finden Sie die fertige Datei unter der Bezeichnung ik_bein_slider2.max.

Animation mit Haut- und Muskeldeformation Bones-Skelette alleine zu animieren bringt nichts, wenn sich das Objekt, in das die Bones eingebunden werden, nicht verformt. Diese Anforderung erfüllt der Skin (Haut)-Modifier. Er stellt grundsätzlich erst einmal die Verbindung zwischen Bones und dem Objekt her, das verformt werden soll. Über so genannte Envelopes reguliert er den Einfluss von Bones auf einen festgelegten Teil des Objekts. Doch die Envelopes sind nur fürs Grobe zuständig. An kritischen bzw. schwierigen Stellen kann die Gewichtung der Bones auch aufgemalt werden. Zu guter Letzt ermöglichen verformbare Hilfsobjekte die Animation von Muskelkontraktionen. Alles in allem ist der Skin (Haut)-Modifier ein Kernstück bei der Character-Animation. Im nachfolgenden Beispiel werden wir einen Arm über den Skin-Modifier an ein Knochenskelett binden, die Konfiguration der Envelopes erledigen und über Hilfsobjekte die Muskeln spielen lassen. Als Grundlage dient die Datei Skin.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien\09 Inverse_Kinematik. In dieser Datei befinden sich ein Arm einer Fantasy-Figur und das dazugehörige Bones-Skelett. Arme werden meist aus einer Mischung von Inverser und Forward Kinematik animiert. Die Inverse Kinematik kann relativ komplex werden, wenn alle Gelenke bis in die Fingerspitzen mit eingebunden werden sollen. Dabei kann es sehr lange dauern, bis eine endgültige Hand- und Fingerstellung gefunden wurde. Daher wird für Hand und Finger die Forward Kinematik bevorzugt. Die Bewegung des Oberarms und des Ellenbogens lässt sich meist ganz gut über

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HI-Solver animieren. Dabei hilft die Verwendung eines Manipulators zum Steuern des Swivel Angle. Die Ausgangsdatei für die Animation mit Hautdeformation enthält das Modell eines Arms und das dazugehörige BonesSkelett mit einer fertig zugewiesenen Inversen Kinematik.

1) Zunächst weisen wir dem Arm den Modifier zu. Dazu selektieren Sie den Arm und wählen den Skin (Haut)-Modifier aus der entsprechenden Liste im Modify Command Panel aus. Die Rollouts des Skin-Modifiers

Rollouts des Skin-Modifiers ■ Parameters (Parameter): Dieses Rollout dient der Zuweisung von Bones und der Konfiguration des Einflussbereichs – den Envelopes (Hüllen). Jeder Bone regelt über die Envelopes die Gewichtung der Beeinflussung. Der Bereich bzw. die Größe der Envelopes wird durch Cross Sections (Querschnitte) entlang des Bones definiert. Jede Cross Section besteht aus zwei Kreisen. Der innere Kreis definiert den Range (Bereich) der Maximalen Gewichtung. Der äußere Kreis markiert das Ende des Einflussbereichs. Der Übergangsbereich wird Falloff genannt. Besondere Probleme werfen die Übergänge zwischen zwei Bones auf. Hier findet eine Mischkalkulation statt. Um diese Bereiche besser kontrollieren zu können, erlaubt 3ds max 4, die Gewichtung aufzumalen. ■ Display (Anzeige): Dieses Rollout steuert die Anzeige der Envelopes und der dazugehörigen Vertexe und Gizmos. ■ Advanced Parameters (Erweiterte Parameter): Hier können Sie beispielsweise die Verformung für einzelne Bones deaktivieren. Sie können auch ein anderes Referenz-Frame bestimmen. Grundsätzlich wird immer das Frame 0 als Grundstellung verwendet. In diesem Rollout können Sie auch die Envelope-Parameter auf die Ausgangswerte zurücksetzen. ■ Gizmos: Mit den Steuerelementen im Rollout Gizmo können Sie das Netz basierend auf dem Winkel des Gelenks verformen und ausge-

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

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wählten Punkten des Objekts Gizmos hinzufügen. Es stehen drei Verformungen zur Verfügung. Der Joint Angle deformer (Gelenkwinkel-Verformung) verfügt über ein Gitter, das Scheitelpunkte auf dem über- und untergeordneten Bone verformen kann. Der Bulge Angle deformer (Verformung der Wölbungswinkel) verfügt über ein Gitter, das nur auf Scheitelpunkte auf dem übergeordneten Bone einwirkt. Der Morph Angle deformer (Morph-Winkel-Verformung) wirkt auf Scheitelpunkte auf dem über- und untergeordneten Bone ein. Zuweisen der Bones und Envelope-Konfiguration Fahren wir mit dem Beispiel fort, indem wir zunächst die Bones dem Arm zuweisen. 2) Klicken Sie im Skin-Modifier auf die Schaltfläche Add Bone (Bone hinzufügen) und wählen Sie aus der Select Bone (Bones auswählen)-Liste alle Objekte aus, die den Prefix Bone besitzen. Es kann jede Art von Objekt als Bone verwendet werden. Daher sollten Sie die Bones kennzeichnen, damit Sie diese in der Auswahlliste auch schnell finden. Ansonsten kann es bei großen Szenen schnell verwirrend werden. Sie können jetzt schon den Modifier testen. Bewegen Sie dazu das Goal des HI-Solvers. Das Gitter des Arms sollte sich jetzt verformen. Wenden Sie vorher sicherheitshalber die Hold (Zwischenspeichern)Funktion an, um im Zweifelsfall zu diesem Punkt zurückkehren zu können. Nachdem die Bones dem Arm zugewiesen wurden, können Sie den Modifier testen, indem Sie das Goal des HI-Solvers verschieben.

Nach dem Testen müssen Sie die Ausgangsposition des Arms wieder herstellen.

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Beschäftigen wir uns nun mit der Envelope (Hüllen)-Konfiguration der einzelnen Bones. 3) Aktivieren Sie dazu die Schaltfläche Edit Envelopes (Hüllen bearbeiten) und wählen Sie aus der Liste den Bone Bone_Oberarm aus. Die Gewichtung der Beeinflussung der Bones auf das Objekt wird farbig dargestellt.

äußere Cross Section (Gewichtung = 0)

Länge und Position des Envelopes

innere Cross Section (Gewichtung = 0)

Die Gewichtung der Bones auf das Objekt, in unserem Fall der Arm, wird anhand von Farben dargestellt. In der Smooth + Highlight (Glatt + Glanzpunkt)-Darstellung werden nur die Flächen eingefärbt. Aktiviert man zusätzlich die Option Edged Faces (Flächen mit Kanten), wie in unserem Fall, werden die Vertexe ebenfalls eingefärbt. Verwenden Sie nur eine Wireframe (Drahtgittermodell)-Ansicht, werden nur die Vertexe farbig dargestellt. Der Farbraum geht von Rot nach Gelb, dann nach Grün und anschließend nach Blau. Rot bedeutet volle Gewichtung, Dunkelblau keine Beeinflussung. Bearbeiten wir die Envelopes und Sie werden sehen, wie sich dabei die Gewichtung verändert. Zunächst verkleinern wir den äußeren Bereich des Bones des Oberarms. Dazu verschieben wir einen Schnittpunkt der hinteren Cross Section (Querschnitt). 4) Klicken Sie auf einen Schnittpunkt des hinteren, äußeren Cross Section und wählen das Move (Verschieben)-Werkzeug aus. Verschieben Sie anschließend diesen Punkt zur Mitte des Envelopes, bis dieser noch alle Vertexe einschließt. Diese Veränderung hat noch keine Auswirkung auf die Gewichtung verursacht, da in diesem Bereich kein anderer Bone Einfluss auf das Gitter

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

besitzt und da der Bereich immr noch groß genug ist, um alle Punkte voll zu beeinflussen. Die Skalierung des hinteren, äußeren Envelopes hat noch keine Auswirkung auf die Gewichtung des Bones.

Wir werden nun auch noch die vordere Cross Section skalieren. Diese überlappt mit der Cross Section des Bones des Unterarms. 5) Selektieren Sie einen Schnittpunkt an der äußeren Cross Section und verschieben Sie diese ebenfalls zur Mitte hin. Die Skalierung der vorderen Cross Section verkleinert den Einfussbereich am Gelenk zum Unterarm.

Der Einflussbereich des Bones auf den Unterarm verringert sich durch das Verschieben der äußeren Cross Section. In der Mitte des Oberarms befindet sich ein gelber Bereich, der signalisiert, dass hier der Arm nicht vollständig durch den Bone beeinflusst wird. Dies liegt an der Überlagerung durch den Bone des Unterarms. Wenn wir dessen Cross Sections konfigurieren, sollte sich dieses Problem erledigen. 6) Wählen Sie aus der Bone-Liste des Skin-Modifiers den Knochen Bone_Unterarm aus. 7) Verkleinern Sie die äußere Cross Section am Übergang zum Oberarm. Verkleinern Sie ebenso den inneren Querschnitt ein wenig. 8) Nun verkürzen wir den Einflussbereich des Bones, indem Sie auf den Endpunkt der gelben Linie, welche die Länge und Position des Bones darstellt, klicken und diesen um die lokale Y-Achse verschieben.

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Dies kann ein wenig zum Geduldsspiel werden, da der Punkt nicht sofort zu sehen ist. Grundsätzlich sollte die Überlappung von Bones gering sein, denn die Haut wird selten durch benachbarte Knochen beeinflusst. Die Verformung entsteht durch die Deformation der Muskeln und wird über die Gizmos geregelt. Die Überlappung von Bones sollte möglichst gering sein. Dazu muss das Ende des Envelopes (Endpunkt der gelben Linie) verschoben werden.

Eventuell müssen Sie auch noch den Envelope des Oberarms anpassen. Das Anpassen der Envelopes erfordert etwas Übung. Hier hilft nur Ausprobieren. Als Vorlage bzw. zum Vergleich – bis zu diesem Punkt der Übung – können Sie die Datei skin_1.max einsehen. Nun passen wir die Bones am Handgelenk an. Fangen wir mit dem Bone_Unterarm an. 9) Selektieren Sie im Skin (Haut)-Modifier bei aktiviertem Edit Envelope (Hülle Bearbeiten)-Button den Knochen Bone_Unterarm. 10) Verkleinern Sie die Cross Sections und verschieben Sie den Endpunkt des Envelopes, bis nur die Vertexe am Handgelenk beeinflusst werden. Die Cross Sections des Unterarms wurden an die Geometrie angepasst.

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

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11) Verfahren Sie genauso bei der Anpassung des Bones_Handfläche. Bei der Anpassung dieses Bones müssen Sie vor allem die Finger berücksichtigen. Die Cross Sections der Handfläche wurden an die Geometrie angepasst.

Der Bone am Handgelenk ist relativ breit im Vergleich zur Dicke. Die Cross Sections sind jedoch immer Kreise, so dass dieser Envelope immer etwas größer ist, als es erforderlich wäre – dies korrigieren wir später über das Aufmalen der Gewichtung. Für die Konfiguration der Envelopes an den Fingern müssen Sie sich noch etwas mehr Zeit nehmen. Der komplizierteste Bone ist mit Sicherheit der Daumen. Bei allen Fingern sind die Cross Sections eher zu klein und Sie müssen diese vergrößern. Verkünsteln Sie sich jedoch nicht in der Anpassung der Envelopes. Es gibt Stellen, da werden Sie die Cross Sections hin und her schieben und Sie werden zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis kommen. Die Envelopes stellen nur einen Rahmen dar. Der Feinabgleich findet über das Aufmahlen der Gewichtung statt, das wir im nächsten Abschnitt üben werden. Zunächst sollten Sie Ihre Datei speichern. Aufmalen von Hautdeformation Beim Konfigurieren der Envelopes haben Sie sicher festgestellt, dass egal wie lange Sie an der Größe und Position der Cross Sections herumschrauben, nie ein optimales Ergebnis entsteht. Gerade was die kritischen Bereiche an den Fingern betrifft, ist die Funktionalität der Envelopes unzureichend. Um dieses Manko zu beseitigen, besitzt 3ds max 4 die Möglichkeit, die Gewichtung der Bones auf die Haut aufzumalen. Das Aufmalen der Gewichtung findet für jeden Bone einzeln statt. Das bedeutet, Sie müssen den Bone innerhalb des Skin-Modifiers auswählen und können dann an beliebigen Punkten Gewichtung hinzufü-

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gen. Gleichzeitig nimmt die Gewichtung der angrenzenden Bones ab. Wenn Sie zu viel Gewichtung aufgemalt haben, können Sie dies nur korrigieren, indem Sie den angrenzenden Bones die weggenommene Gewichtung wieder aufmalen. Eine Radiergummi-Funktion gibt es nicht. Als Ausgangsbasis für diese Übung können Sie entweder mit Ihrer Datei fortfahren, aber auch die Datei Skin_2.max verwenden. Vor dem Aufmalen der Gewichtung sollten Sie den Arm mit Hilfe der Forward und Inversen Kinematik etwas bewegen, damit Sie sehen, wo sich kritische Stellen befinden. 12) Selektieren Sie zunächst das Gitter des Arms und aktivieren Sie die Edit Envelopes (Hüllen Bearbeiten)-Schaltfläche des Skin (Haut)-Modifiers. 13) Wählen Sie aus der Liste den Knochen Bone_Oberarm aus. 14) Stellen Sie ein Ansichtsfenster so ein, dass Sie die kritischen Stellen zwischen Bone_Oberarm und Bone_Unterarm gut sehen. Kritische Bereiche erkennen Sie daran, dass sich innerhalb von roten Bereichen (volle Gewichtung) gelbe oder blaue Stellen befinden. Das bedeutet, dass sich diese Vertexe mit benachbarten Bones verschieben. Blaue Bereiche können auch signalisieren, dass der Vertex keinem Bone zugewiesen wurde und sich deshalb auch nicht deformiert. Kritische Stellen können aber auch an Übergängen entstehen, die aufgrund der Envelope-Geometrie keinen eindeutigen Übergang erzeugen können, beispielsweise zwischen Bone_Handfläche und Bone_Kleiner Finger_1. Dort entsteht ein Übergang, der nicht mit der Achse der Gelenkrotation übereinstimmt.

Innerhalb eines Bereichs mit voller Gewichtung (rot) entstehen durch Überlappungen oder Geometrie-Eigenschaften gelbe bis blaue Stellen.

Jeder Vertex muss mindestens einem Bone zugewiesen werden. Ansonsten wird er nicht deformiert, was zu Ausreißern führen kann.

Durch die Form der Envelopes können Übergänge teilweise nicht richtig festgelegt werden.

15) Drücken Sie die Schaltfläche Paint Weights (Gewichte übertragen).

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

Bewegen Sie den Mauszeiger in einem Ansichtsfenster, sehen Sie eine gelbe Sphere. Die Größe dieser Kugel gibt den Bereich an, in dem die Gewichtung aufgemalt wird. Für unseren Fall ist dieser Wert viel zu hoch. 16) Um den Einflussbereich des Pinsels zu verringern, geben Sie im Command Panel in der Parametergruppe Weight Properties (Gewichtungseigenschaften) einen Radius von 1 an. ■ Paint Strength (Übertragungsstärke): Die Menge der Gewichtung, die einem Punkt zugefügt wird, stellen Sie über die Paint Strength ein. ■ Feather (Weiche Kante): Dieser Wert gibt an, wie der Paint-Effekt zum Rand des Pinsels abnimmt. Ein Wert von 0 bedeutet keine weiche Kante. ■ Exclude Verts (Scheitelpunkte ausschließen): Fügt die derzeit ausgewählten Scheitelpunkte der Ausschlussliste für den derzeit ausgewählten Bone hinzu. Alle Scheitelpunkte in dieser Ausschlussliste werden von diesem Bone nicht beeinflusst. ■ Include Verts (Scheitelpunkte einschließen): Löscht die derzeit ausgewählten Scheitelpunkte aus der Ausschlussliste für den ausgewählten Bone. Der Bone kann dann diese Scheitelpunkte beeinflussen. ■ Select Exclude Verts (Auswahl: Scheitelpunkte ausschließen): Wählt die derzeit ausgeschlossenen Scheitelpunkte aus. Immer wenn Sie die Maustaste gedrückt halten und über einen Vertex fahren, wird auf diesen Gewichtung aufgetragen.

Die Parameter des Skin-Modifiers mit aktivierter PaintFunktion.

Die kritischen Stellen am Übergang des Oberarms zum Unterarm vor (links) und nach (rechts) dem Aufmalen der Gewichtung

Tragen Sie auch auf der Rückseite des Arms entsprechend Gewichtung auf. Beim Auftragen der Gewichtung kommt es darauf an, dass Sie umsichtig mit dem Pinsel umgehen. Manchmal ist der Auftrag so gering, dass Sie kaum eine Verfärbung feststellen, eine Deformation jedoch stattfindet. Wenn Sie auf Nummer sicher gehen wollen, hilft nur Testen.

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Dazu müssen Sie die Edit Envelope-Schaltfäche deaktivieren und den Arm über das Goal des HI-Solvers bewegen. Definieren Sie zunächst einen Übergangsbereich zwischen zwei Bones eher zu klein und erweitern ihn dann. Das ist einfacher als umgekehrt. Ein guter Trick ist auch, dass Sie eine kleine Animation erstellen, in der alle extremen Winkelstellungen des Objekts enthalten sind. Dann können Sie auch in anderen Gelenkstellungen die Gewichtung anpassen und anschließend problemlos in die Ausgangsposition zurückkehren. Nach dem Einstellen der Gewichtung für den Arm können Sie die übrigen Gelenke anpassen. Die fertige Datei finden Sie unter Skin_3.max. Diese beinhaltet auch eine kleine Animation zum Testen der Gewichtungseinstellungen. Muskeldeformation durch Gizmos Über dem Skelett liegt normalerweise keine Haut, sondern Muskeln. Diese verursachen durch Kontraktion bzw. Dehnung die eigentliche Bewegung eines menschlichen bzw. tierischen Körperteils. Die Haut befindet sich fest über den Muskeln. Deshalb haben wir bei der Vergabe der Envelopes darauf geachtet, dass die Haut nicht zu stark verformt wird, und die Übergangsbereiche deshalb relativ gering gehalten. Eine großflächige Verformung wird über die Muskeln geregelt. 3ds max 4 stellt hierzu die Deformation durch Gizmos zur Verfügung. Die Gizmos sind Hilfsgeometrien, die je nach Gelenkgstellung die Haut verformen. Es stehen drei Gizmo-Arten zur Verfügung, die wir zwar schon angesprochen haben, die der Vollständigkeit halber hier jedoch noch einmal aufgeführt werden: ■ Der Joint Angle deformer (Gelenkwinkel-Verformung) verfügt über ein Gitter, das Scheitelpunkte auf dem über- und untergeordneten Bone verformen kann. ■ Der Bulge Angle deformer (Verformung der Wölbungswinkel) verfügt über ein Gitter, das nur auf Scheitelpunkte auf dem übergeordneten Bone einwirkt. ■ Der Morph Angle deformer (Morph-Winkel-Verformung) wirkt auf Scheitelpunkte auf dem über- und untergeordneten Bone ein. Beachten Sie diesen Unterschied, wenn Sie die zu verformenden Scheitelpunkte auswählen. Wenn Sie beispielsweise die Gelenkwinkel-Verformung verwenden möchten, müssen Sie Scheitelpunkte auswählen, die in der Nähe des Gelenks liegen, das die Verformung steuert. Wenn sich die Scheitelpunkte des übergeordneten Bones wie ein Bizepsmuskel verformen sollen, müssen Sie Scheitelpunkte auswählen, die nur dem übergeordneten Bone zugewiesen sind, bevor Sie die Verformung der Wölbungswinkel hinzufügen. Wenn alle Scheitelpunkte auf dem

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

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über- und untergeordneten Bone verformt werden sollen, müssen Sie alle Scheitelpunkte auswählen und die Morph-Winkel-Verformung hinzufügen. Für die Animation unseres Arms wollen wir zwei Gizmos hinzufügen. Der erste soll die Verformung der Haut am Gelenk verbessern und der zweite soll den Bizeps verformen. Dazu benötigen wir einen Joint Angle Deformer und einen Bulge Angle Deformer. Für diese Übung verwenden wir die Datei Skin_3.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/09 Inverse_Kinematik. Sie können auch mit Ihrer Datei fortfahren. Sie benötigen jedoch eine Animation, bei der der Arm am Ellenbogen abgeknickt wird. 1) Selektieren Sie den Arm, wechseln Sie in das Modify Command Panel und wählen Sie die Top-Ansicht als aktiven Viewport. 2) Aktivieren Sie die Schaltfläche Edit Envelopes (Hüllen Bearbeiten) und wählen Sie aus der Bones-Liste den Knochen Bone_Unterarm aus. 3) Aktivieren Sie in der Parametergruppe Filter die Kontrollbox Vertices (Scheitelpunkte). 4) Ziehen Sie ein Auswahlrechteck über dem Gelenk am Ellenbogen auf, das ca. ein Drittel der beiden betreffenden Bones einschließt.

,,

5) Nachdem die Vertexe ausgewählt wurden, können wir im Rollout Gizmos einen Joint Angle Deformer (Gelenkwinkel-Verformung) zuweisen. Dazu wählen Sie das entsprechende Gizmo aus

Um ein Joint Angle Deformer-Gizmo hinzuzufügen, müssen Vertexe auf beiden Seiten des Gelenks ausgewählt werden. Dazu muss die Kontrollbox Vertexe in der Parametergruppe Filters aktiviert werden. Selektierte Vertexe werden mit weißen Quadraten dargestellt.

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dem Pulldown-Menü aus und drücken die Add Gizmo (Gizmo hinzufügen)-Schaltfläche.

Das Gizmo wird durch ein gelbes FFDGitter mit vier Unterteilungen dargestellt. Jeweils zwei davon befinden sich auf einem Bone.

Wird der Arm jetzt abgeknickt, verformt das Gitter des Gizmos den Arm. Dabei werden die Punkte, die nahe am Gelenk liegen, nach innen verschoben. Dadurch werden Überschneidungen bei hohen Winkeln reduziert.

Die Verformung der Vertexe nach dem Zuweisen des Gizmos im Vergleich zur Deformation ohne Gizmo (unten)

Animation mit Haut- und Muskeldeformation

Auf der Innenseite werden die Vertexe zu weit nach innen gezogen, während außen das Gelenk nicht genug zum Vorschein kommt. Man hat den Eindruck, als würden unter der Haut keine Knochen existieren. Um die Verformung zu korrigieren, können wir nun die einzelnen Eckpunkte des Gizmos verformen. 6) Drücken Sie im Rollout Gizmo Parameters (Gizmo-Parameter) die Schaltfläche Edit Lattice (Gitter bearbeiten). 7) Bewegen Sie den Zeitschieber auf ein Frame, in dem Sie die Korrektur vornehmen wollen. 8) Jetzt können Sie die Verformung verändern. Die Korrektur ist abhängig vom Winkel zwischen den Bones. Sie können Korrekturen auch an verschiedenen Winkelstellungen vornehmen, damit eine saubere Deformation erreicht wird. Die Ausrichtung des Gizmos zu den selektierten Vertexen können Sie über den Parameter Twist (Verdrehen) einstellen. Die Veränderung der Punkte kann, abhängig vom Winkel, in einem Graph sichtbar gemacht und bearbeitet werden. Um diesen Graph aufzurufen, müssen Sie die Schaltfläche Edit Angle Keys Curve (Kurven von Winkel-Keys bearbeiten) im Rollout Gizmo Parameters drücken.

Die Kurve des selektierten Punktes wird farbig dargestellt. Alle anderen Kurven bleiben grau. In diesem Graph können Sie auch Korrekturen durchführen und den Kurvenverlauf anpassen.

Den derzeitigen Status finden Sie in der Datei Skin_4.max. Zum Abschluss wollen wir noch eine Bizeps-Deformation hinzufügen. Das Verfahren hierfür ist das gleiche. 9) Deaktivieren Sie die Schaltfläche Edit Lattice (Gitter bearbeiten) und kehren Sie zu Frame 0 zurück.

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10) Selektieren Sie die Vertexe des Oberarms. Für die Deformation des Bizeps müssen die Vertexe des Oberarms ausgewählt werden.

11) Fügen Sie nun einen Bulge Angle Deformer (Verformung des Wölbungswinkels) hinzu. 12) Bewegen Sie den Zeitschieber auf das Frame, an dem der Arm am stärksten abgewinkelt ist.

Der Bulge Angle Deformer vor und nach der Anpassung der Gitterpunkte

13) Aktivieren Sie die Schaltfläche Edit Lattice (Gitter bearbeiten) und verschieben Sie die gewünschten Punkte. Das fertige Beispiel finden Sie in der Datei Skin_5.max.

Weitere Animationsverfahren

10

Partikelsysteme Bei Partikelsystemen handelt es sich um Objekte, die aus einer Quelle kleine Objekte ausstoßen werden. Sie dienen zur Simulation von Rauch, Staub, Regen oder Schnee. Partikelsysteme können von Kraftfeldern beeinflusst werden. Sie können durch die Schwerkraft, Wind oder durch Deflektoren abgelenkt werden. 3ds max bietet sechs Partikelsysteme, die wir im Folgenden näher betrachten wollen.

Spray (Gischt) Bei der Gischt handelt es sich um ein Partikelsystem für einfache Aufgaben. Die geringe Anzahl der Parameter schränkt zwar das Einsatzgebiet ein, ermöglicht aber in kurzer Zeit durchaus zufriedenstellende Ergebnisse. Das Spray (Gischt)-Partikelsystem eignet sich auch, um die Funktionsweise von Partikelsystemen zu veranschaulichen. Um ein Spray-Partikelsystem zu erstellen, gehen Sie wie folgt vor: 1) Wählen Sie die Gruppe Particle Systems (Partikelsysteme) aus der Kategorie Geometrie im Create (Erstellung)-Command Panel aus und drücken Sie die Schaltfläche Spray (Gischt). 2) Gehen Sie in die Top View und erzeugen Sie einen Emitter. Klicken Sie dazu an eine beliebige Stelle in der Ansicht und ziehen Sie mit gedrückter Maustaste ein Rechteck auf. Haben Sie die gewünschte Größe erreicht, lassen Sie einfach die Maustaste los. Sie haben nun das Partikelsystem erstellt und können es anpassen. Spielen Sie die Animation in der Perspektive-Ansicht ab, sehen Sie, wie die Partikel ausströmen. Dabei werden sie durch kleine Striche symbolisiert. 3) Drehen Sie das Partikelsystem mit dem Rotations-Werkzeug am Emitter nach oben. 4) Verschieben Sie das Partikelsystem in den Ursprung. 5) Gehen Sie nun in das Modify (Ändern)-Command Panel, um die Parameter des Spray zu verändern. 6) Geben Sie in der Gruppe Emitter eine Length (Länge) und Width (Breite) von 50 an. Wenden wir uns nun den Partikeleinstellungen zu. Dort können Sie die Partikelanzahl in den Ansichtsfenstern sowie deren Menge zum Rendern getrennt einstellen. Das ermöglicht es Ihnen, bei großen Mengen die Darstellungsgeschwindigkeit in den Ansichtsfenstern zu erhöhen.

Die verfügbaren Partikelsysteme von 3ds max

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Weitere Animationsverfahren

Die Parameter des Spray-Partikelsystems

7) Geben Sie einen Render Count (Anzahl beim Rendern) von 200 an. 8) Ändern Sie den Wert der Drop Size (Tropfengrösse) auf 5. 9) Um die Partikel chaotisch auszustoßen, geben Sie eine Variation von 2 an. 10) Zur besseren Darstellung in den Ansichtsfenstern wählen Sie die Option Ticks (Kreuzchen) als Darstellungsform. Als Nächstes wollen wir das Timing (Zeitparameter) konfigurieren. Dabei können wir den Start (Beginn) des Partikelausstoßes und die Life (Lebensdauer) festlegen. 11) Geben Sie in der Gruppe Zeitparameter eine Lebensdauer von 50 an. Jeder Partikel bleibt nun über eine Dauer von 50 Bildern sichtbar. Dabei beginnt der Ausstoß bei Bild 0. Das bedeutet, dass von Bild 0 bis 50 der Strom an Partikeln anwächst und dann gleichmäßig nachfließt. Will man jedoch, dass bei Bild 0 schon der Partikelstrom sichtbar ist, muss man den Beginn des Ausstoßes nach vorne verlegen. 12) Geben Sie beim Zahlenauswahlfeld Start (Beginn) den Wert -50 ein. Das Spray-Partikelsystem mit den geänderten Parametern. Zur besseren Darstellung in den Ansichtsfenstern kann die Partikelform geändert werden, z.B. Kreuzchen.

13) Um den Ausstoß pulsieren zu lassen, deaktivieren Sie das Kontrollkästchen Constant (Konstant) und geben im Zahlenauswahlfeld für die Birth Rate (Erzeugungsrate) den Wert 6,5 ein. Wenn Sie eine Birth Rate angeben, die gleich oder kleiner dem Max Sustainable Rate (Höchstmöglichen Rate)-Wert ist, bleibt der Ausstoß konstant. Erst wenn der Wert größer wird, beginnt das Partikelsystem zu pulsieren. Ein pulsierender Ausstoß kann durch die Eingabe der Birth Rate erreicht werden.

Partikelsysteme

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Das Gischt-Partikelsystem bietet für die gerenderte Darstellung zwei Darstellungsformen, Tetrahedron (Tetraeder) und Facing (Vorderseite). Die Tetrahedrons sind kleine Körper, die, je größer sie sind, wie Nadeln aussehen. Mit der Option Facing werden rechteckige Flächen erzeugt, die immer zum Betrachter zeigen. Während sich Tetrahedrons zur Darstellung von Wasser eignen, wird Rauch oder Dampf besser mit der Option Facing dargestellt. Die beiden renderfähigen Formen Tetrahedron und Facing für das Spray-Partikelsystem

Snow (Schnee) Das Snow-Partikelsystem ist bis auf wenige Einstellungen identisch mit dem Spray-Partikelsystem. Es eignet sich besonders, wie der Name schon sagt, für Schnee. ■ Tumble (Fallen): Unter der Gruppe Particle (Partikel) im Parameter-Rollout reguliert das Zahlenauswahlfeld Tumble (Fallen) die Rotation der Partikel um sich selbst. Die Rotationsachse wird dabei willkürlich gewählt. ■ Tumble Rate (Fallrate): Die Fallrate stellt die Geschwindigkeit der Rotation ein. Diese beiden Parameter dienen vor allem dazu, um Schneefall oder langsam fallende, einfache Objekte darzustellen. Um die Form der Partikel an die Anforderungen anzupassen, wurden als Render-Objekte die Darstellungsform Tetrahedron durch zwei Flockenarten ersetzt. ■ Six Point (Sechszackig): Dabei wird ein sechszackiger Stern gerendert. ■ Triangle (Dreieck): Verwendet eine dreieckige Fläche als RenderObjekt.

Super Spray (Supergischt) Zu den einfachen Partikelsystemen Gischt und Schnee gibt es noch je eine Luxusversion. Diese bieten neben der höheren Flexibilität auch die Möglichkeit, Objekte als Partikel zu verwenden oder so genannte Metapartikel zu generieren. Bei den Metapartikeln handelt es sich um tropfenförmige Partikel, die, wenn sie einen bestimmten Abstand zueinander haben, ineinander fließen. Dadurch lassen sich vor allem Flüssigkeiten realistisch darstellen.

Die zahlreichen Parameter der erweiterten Partikelsysteme werden in mehrere Rollouts unterteilt.

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Weitere Animationsverfahren

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Einstellungen abgespeichert und somit beispielsweise in weitere Szenen geladen werden können. Während die einfachen Partikelsysteme Gischt und Schnee nur über ein Rollout verfügen, sind die zahlreichen Einstellmöglichkeiten der erweiterten Partikelsysteme in mehrere Rollouts unterteilt.

Die erweiterten Partikelsys- ... sondern auch jedes belieteme können nicht nur flabige Objekt als Partikel deche Render-Objekte darstel- finieren ... len ...

Rollout Grundparameter des Super SprayPartikelsystems

... und für die Simulation von Flüssigkeiten besitzen sie die Fähigkeit zur Berechnung von Metapartikeln.

Grundparameter In diesem Rollout werden die Parameter für die Ausbreitung des Partikelstroms, die Anzeige des Emitters und die Partikel reguliert. ■ Particle Formation (Partikelformierung): Hierbei wird der Abstrahlwinkel des Stroms zur Off Axis (Winkel zur Achse) und zur Off Plane (Winkel zur Ebene) eingestellt.

Die Particle Formation zur Off Axis

Die Particle Formation zur Off Plane

■ Display Icon (Symbol anzeigen): Diese Einstellung reguliert nur die Darstellung des Emitters. Eine Veränderung der Werte hat Auswirkungen auf die Darstellung in den Ansichtsfenstern. ■ Viewport Display (Anzeige in Ansichtsfenstern): Neben der Darstellungsform der Partikel in den Ansichtsfenstern kann hier auch die Percentage of Particles (Prozentwert der Partikel) der an-

Partikelsysteme

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gezeigten Partikel eingestellt werden. Durch eine niedrige Einstellung wird eine höhere Darstellungsgeschwindigkeit in den Ansichten erreicht. Beim Rendern wird jedoch die angegebene Anzahl im Rollout Particle Generation (Partikelerzeugung) verwendet . Particle Generation (Partikelerzeugung) Dieses Rollout steuert die Menge, Geschwindigkeit, Start-Stopp-Verhalten, Lebensdauer und Größe der Partikel – also alle Parameter, die für die Generierung und den Lebenszyklus von Partikeln zuständig sind. ■ Particle Quantity (Partikelmenge): Sie können zwischen zwei Arten der Einstellung wählen. Bei der Use Rate (Rate) wird die Anzahl der ausgestoßenen Partikel pro Frame angegeben. Diese Einstellung eignet sich für Partikelsysteme, die einen kontinuierlichen Ausstoß erzeugen sollen. Die Use Total (Summe) gibt die Anzahl der Partikel an, die während der Lebensdauer (Life) gleichzeitig angezeigt werden. Liegt die Lebensdauer also bei 30 Frames und die Anzahl der Partikel bei 100, sind innerhalb von 30 Bildern immer nur 100 Partikel anwesend. Diese Art eignet sich vor allem für kurze, explosionsartige Partikelauswürfe. ■ Particle Motion (Partikelbewegung): In dieser Gruppe können Sie die Speed (Geschwindigkeit) der Partikel einstellen. Wollen Sie, dass sich einige Partikel langsamer bewegen als andere, verändern Sie den Wert der Variation. ■ Particle Timing (Partikel-Zeitablauf ): Jeder Partikel und jedes System besitzt eine Lebensdauer, die mit den Parametern des Zeitablaufs konfiguriert wird. Mit Emit Start (Emission starten) und Emit Stop (Emission stoppen) können Sie festlegen, an welchem Frame das System mit dem Ausströmen beginnen und wieder stoppen soll. Das komplette System kann ungeachtet der Lebensdauer oder anderer Zeitparameter nur bis zu einem bestimmten Bild angezeigt werden, danach wird es komplett unsichtbar. Die Life (Lebensdauer) gibt die Anzahl der Bilder an, die zwischen der Emission und dem Ausblenden eines Partikels liegt. Die Variation verändert die Lebensdauer zufällig gewählter Partikel um die angegebene Frame-Anzahl. Durch Wählen eines der drei Kontrollkästchen beim SubframeSampling können Sie eine stoßweise Partikelbildung vermeiden, indem das Sampling der Partikel mit einer weit höheren SubframeAuflösung vorgenommen wird, anstatt die relativ grobe Frame-Auflösung zu verwenden. Pumpen ist der Effekt, der auftritt, wenn anstelle eines gleichmäßigen Stroms von Partikeln stoßweise einzelne

Rollout Particle Generation des Super Spray-Partikelsystems

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Weitere Animationsverfahren

Partikel oder Bündel ausgestoßen werden. Dieser Effekt ist besonders auffällig, wenn der Emitter animiert wird oder die Partikel mit einer Gravitation von ihrer Bahn abgelenkt werden. ■ Particle Size (Partikelgröße): Neben der Standardgröße von Partikeln können Sie hier Partikel auch Grow For (Wachsen) und Fade For (Ausblenden), das heißt schrumpfen, lassen. Die Werte geben die Vorgangsdauer in Frames an. Alle Werte werden von der Variation beeinflusst.

Die Partikel wachsen.

Rollout Particle Type des Super Spray-Partikelsystems

Die Partikel werden ausgeblendet (schrumpfen).

Die Partikel wachsen zunächst und schrumpfen dann wieder.

Alle Parameter werden über die Variation zufällig verteilt.

■ Uniqueness (Einmaligkeit): Wenn Sie den Seed (Ausgangswert) ändern, erzielen Sie unterschiedliche Ergebnisse mit ansonsten identischen Partikeleinstellungen. Mit New (Neu) wird eine zufällige Zahl eingesetzt. Particle Type (Partikeltyp) Das Rollout des Partikeltyps regelt das Aussehen der Partikel beim Rendern. Es werden drei Typen als Render-Objekte angeboten. ■ Standard Particles (Standardpartikel): Diese Render-Objekte werden beim Rendern erzeugt und können entweder auf Flächen, Grundkörpern oder auf speziellen Flächen, die immer dem Betrachter zugewendet sind, beruhen. Zu den Standardpartikeln können keine weiteren Einstellungen vorgenommen werden. ■ Meta Particle (Metapartikel): Metapartikel sind dreidimensionale kugelförmige Objekte, die ineinander fließen, wenn sie einen bestimmten Abstand unterschreiten. Dadurch können Wasser, Quecksilber oder dickflüssige Flüssigkeiten realistisch dargestellt werden. Da Metapartikel aus geometrischen Objekten bestehen und die Berechnung des Ineinanderfließens aufwendig ist, dauert das Rendern oder Darstellen in den Ansichtsfenstern entsprechend länger als bei anderen Partikeltypen. Deaktivieren Sie möglichst nicht die Mesh

Partikelsysteme

(Netz)-Darstellung unter dem Rollout Basic Parameters (Grundparameter), wenn Sie mit sehr vielen Partikeln arbeiten, sondern erstellen Sie lieber Testrenderings. Es wartet sich besser auf ein Rendering als auf die Darstellung von Metapartikeln. Man ist sich nie sicher, ob nicht der Rechner abgestürzt ist. Außerdem verursacht jede Parameteränderung eine neue Berechnung der Ansicht. ■ MetaParticle Parameters: Die Metapartikel besitzen weitere Parameter, die das Aussehen und den Meta-Effekt beeinflussen. Die Tension (Spannung) regelt die Anziehungskraft der Partikel. Je höher der Wert, umso weniger fließen die Partikel zusammen. Ein höherer Wert bedeutet aber auch, dass die Partikel, die gering oder nicht beeinflusst werden, kleiner werden und verschwinden. Die Variation verteilt die Tension zufällig über die Partikel. Die Abweichung vom Tension-Wert wird in Prozent angegeben.

Spannung = 0,1

Spannung = 1

Spannung = 2

Die Evaluation Coarseness (Grobheit für Auswertung) reguliert die Genauigkeit des Meta-Effekts. Je geringer der Wert, umso genauer, aber auch länger ist die Berechnung. Sie können die Berechnung automatisch von 3ds max erstellen lassen oder sie per Hand, getrennt nach Viewport und Rendering, angeben. Das Kontrollkästchen One Connected Blob (Ein verbundener Tropfen) zeigt nur die Partikel an, die miteinander verbunden sind. Existieren mehrere Tropfen, die untereinander keine Verbindung besitzen, wird nur der Metapartikel angezeigt, der die meisten Einzelpartikel enthält. ■ Instanced Geometry (Instanzengeometrie): Wählen Sie als Partikeltyp die Option Instanzengeometrie, können Sie ein beliebiges Objekt als Partikel definieren. ■ Instancing Parameters (Instanzparameter): Dabei können Sie auch die Unterstruktur (Use Subtree also) übernehmen. Sogar Animationen werden auf die Partikel übertragen. Dabei können Sie festle-

Spannung = 0,9 Variation = 100%

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Weitere Animationsverfahren

gen, ob sich alle Objekte gleichförmig (None) oder die Animation zufällig (Random) abspielen soll. Dadurch erreichen Sie beispielsweise bei einem Schmetterlingsschwarm den Eindruck von zufällig flatternden Schmetterlingen. Sie können auch die Animation nach der Entstehung (Birth) abspielen. Das bedeutet, dass ein Partikel erst dann mit der Animation beginnt, wenn er entsteht.

Die Animation wird ohne Animation-Abstands-Keying auf die Partikel übertragen. Diese bewegen sich synchron zum Ausgangsobjekt – und abhängig von ihrer Entstehung.

Ein zufälliges AbstandsKeying der Animation

Die Animation wird über die Entstehung reguliert. Partikel gleichen Alters besitzen den gleichen Animationsstatus.

Als weitere Auswahlmöglichkeit für die Mapping-Quelle ist die Option Instanzengeometrie hinzugekommen. Sie können das Mapping nun wie bisher von der Zeit oder der Entfernung von der Quelle abhängig machen oder vom Mapping der Ausgangsgeometrie. In der linken Abbildung wurde der Emitter als Quelle verwendet. Rechts wurde das Material der Instanzengeometrie übernommen.

■ Material Mapping and Source (Material-Mapping und Quelle): In dieser Parametergruppe können Sie die Auswirkung eines Map-Materials auf die Partikel bestimmen und die Quelle des Materials festlegen, das den Partikeln zugewiesen ist. Das klingt zwar etwas

Partikelsysteme

kompliziert, ist aber eigentlich ganz einfach: Um ein Mapping, zum Beispiel einen Farbverlauf, auf einen Partikel aufzutragen, wird das Mapping immer von der Quelle aus in Richtung des Ausstoßes auf einen Partikel projiziert. Das bedeutet: ist die Farbe im Bild unten Rot, dann ist der Partikel anfangs ebenfalls rot. Je weiter der Partikel sich von der Quelle entfernt, umso mehr geht seine Farbe in Richtung der Endfarbe des Verlauf-Mappings. Dieser Farbübergang kann nun auf zwei verschiedene Arten geregelt werden. Farbe nach 10 Bildern Partikel gleichen Alters Mapping

Farbe nach 0 Bildern

Regelung des Mappings mit der Option Zeit

Die Time (Zeit) gibt an, wie lange der Partikel braucht, bis er die Endfarbe erreicht hat. Bewegen sich die Partikel unterschiedlich schnell (Variation der Geschwindigkeit größer 0), sind einige Partikel, wenn sie die Endfarbe erreicht haben, weiter von der Quelle entfernt als andere. Partikel, die eine andere Farbe besitzen, sind zu einem früheren bzw. späteren Zeitpunkt entstanden und haben die Endfarbe noch nicht erreicht. Farbe nach 70 Einheiten

Mapping

Partikel nehmen die Farbe des Mappings je nach Abstand von der Quelle an.

Farbe nach 0 Einheiten

Bei der Option Distance (Abstand) erhalten die Partikel die Farbe abhängig von ihrer Entfernung zur Quelle. Dabei spielt die Geschwindigkeit der Partikel keine Rolle, außer dass schnellere Partikel den Farbverlauf schneller durchqueren als langsamere.

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Weitere Animationsverfahren

Rollout Rotation and Collision des Super SprayPartikelsystems

Drehachse zufällig

Drehung und Kollision Jeder Partikel kann sich zufällig oder gerichtet um seine eigene Achse drehen. Berührt er während seines Flugs einen anderen Partikel, so können beide voneinander abprallen und zur Seite fliegen. Das Rollout ist in drei Gruppen aufgeteilt: ■ Spin Speed Controls (Drehgeschwindigkeit): Im Zahlenauswahlfeld Spin Time (Drehzeit) wird die Frame-Anzahl angegeben, die ein Partikel benötigt, um sich einmal um seine Achse zu drehen. Die Drehachse wird in der Gruppe Spin Axis Controls (Drehachse) angegeben. Die Spin Time kann willkürlich schwanken, wenn die Prozentzahl der Variation größer 0 ist. Der Anfangswinkel der Drehung kann mit der Phase verändert werden. Dieser Wert kann wiederum variiert werden. ■ Spin Axis Controls (Drehachse): Die Drehachse gibt die Rotationsachse an. Die Vorgabe ist Random (zufällig), Sie können die Achsen aber durch zwei weitere Optionen beeinflussen. Die Drehung in Direction of Travel/Mblur (Richtung der Bewegung/Bewegungsunschärfe) dreht die Partikel in Bewegungsrichtung. Wenn der Stretch (Dehnen)-Wert größer als 0 ist, werden die Partikel entsprechend ihrer Geschwindigkeit gedehnt. Der Stretch-Wert gibt den Prozentsatz ihrer Länge pro Einheit der Geschwindigkeit an. Wenn Sie also für Dehnen 2 und für Geschwindigkeit 10 angeben, werden die Partikel um 20 Prozent länger. Außerdem können Sie die Drehung noch in eine bestimmte Richtung angeben. Dazu müssen Sie die Option User Defined (Benutzerdefiniert) anwählen. Ein Wert von 1 bedeutet eine Drehung innerhalb der Frame-Anzahl, die unter dem Parameter Spin Time angegeben wird.

Drehachse Richtung der Bewegung mit Bewegungsunschärfe

Drehachse Y-Achse

■ Interparticle Collisions (Kollision zwischen Partikeln): Variiert die Geschwindigkeit von Partikeln, kann es vorkommen, dass schnellere gegen langsamere prallen. Ist die Kollision aktiviert, stoßen sich dann diese Partikel bei Berührung ab.

Partikelsysteme

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Die Calc Intervals per Frame (Intervalle pro Frame) erhöhen die Berechnungsgenauigkeit. Haben Sie beispielsweise eine Framerate von 25 Bildern pro Sekunde und 3 Intervallen pro Frame, wird die Kollisions-Berechnung 75 Mal pro Sekunde durchgeführt. Der Bounce (Abprallen)-Wert gibt die Geschwindigkeit der Partikel nach der Kollision an. Der Wert kann wieder durch die Angabe einer Variation schwanken. Nach der Kollision von Partikeln fliegen diese in alle Richtungen weg.

Object Motion Inheritance (Objekt-Bewegungsvererbung) Wird der Emitter animiert, bleiben die Partikel an der Position, an der sie ausgestoßen wurden. Das bedeutet, das Partikelsystem zieht eine Spur hinter sich her, ähnlich dem Rauch einer Lokomotive. Sie können aber auch die Bewegung des Emitters auf die Partikel übertragen. Dann bleiben diese immer an ihrer relativen Position zum Emitter – wie bei einem Gegenstand, den Sie aus einem fahrenden Auto werfen. Die Beeinflussung durch den Emitter können Sie durch drei Parameter steuern. ■ Influence (Einfluss): Gibt den Prozentsatz der beeinflussten Partikel an. ■ Multiplier (Multiplikator): Gibt die Stärke der Beeinflussung an. Ist der Wert 1, wird die Bewegung des Emitters in gleicher Weise auf die Partikel übertragen. Werte größer bzw. kleiner 1 erhöhen und verringern die Bewegungsvererbung. ■ Variation: Weist dem Multiplier eine zufällig verteilte Abweichung zu.

Die Bewegung des Emitters wird nicht auf die Partikel vererbt.

100% der Partikel werden von der Bewegung des Emitters beeinflusst.

Rollout Object Motion Inheritance

Nur 50% der Partikel werden von der Bewegung des Emitters beeinflusst.

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Weitere Animationsverfahren

Rollout Bubble Motion

Bubble Motion (Blasenbewegung) Dieses Rollout fügt den Partikeln ein Vibrieren oder Wackeln hinzu, wie es bei Luftblasen vorkommt, die im Wasser aufsteigen. Diesen Effekt kann man sich als senkrechte Welle vorstellen, die durch drei Parameter beeinflusst wird. Die Einstellungen können durch die Angabe einer Variation schwanken. Der Effekt erscheint dann natürlicher. ■ Amplitude: Gibt den Wert der seitlichen Verschiebung des Partikels an. ■ Period (Periode): Gibt die Zeitspanne des Wackelns an. Je höher der Wert, umso langsamer wackeln die Blasen hin und her. ■ Phase: Gibt den Anfangswert der Verschiebung an. Hinweis: Die gleichzeitige Verwendung von Kollisionen zwischen Partikeln, Deflektorbindung und Blasenbewegung kann möglicherweise zu Problemen führen. Wenn diese drei Effekte zusammen verwendet werden, können Partikel durch einen Deflektor entweichen.

Rollout Particle Spawn

Particle Spawn (Partikelteilung) Mit diesem Rollout können Sie angeben, was mit Partikeln geschieht, wenn die Lebensdauer erlischt oder sie mit einem Partikeldeflektor kollidieren. Mit den Einstellungen können Sie definieren, ob Partikel bei Kollision von Deflektoren oder nach Ablauf ihrer Lebensdauer weitere Generationen von Partikeln erzeugen. Gehen wir hier mal einen anderen Erklärungsweg – anstatt die einzelnen Parametergruppen zu erläutern, werden wir einige Möglichkeiten der Partikelverteilung durchspielen. ■ Die After Collision (Zerstörung nach Kollision): Mit dieser Option hören die Partikel auf zu leben bzw. werden zerstört, wenn sie auf einen Deflektor treffen. Sie können aber den Partikeln erlauben, für eine gewisse Zeitspanne weiterzuleben. Die Anzahl der Bilder können Sie über den Parameter Persist (Beständig) angeben. Dieser Wert kann eine Variation besitzen. Ein Beispiel finden Sie in der Datei part-teilung_01.max. Die Partikel im blauen System werden beim Auftreffen zerstört, während die roten Partikel noch 20 Bilder weiterleben.

Die drei weiteren Optionen beinhalten zusätzliche Einstellmöglichkeiten, die sich, bis auf die Art des Ereignisses, nicht unterscheiden.

Partikelsysteme

■ Spawn on Collision (Teilung bei Kollision): Mit dieser Option können Sie angeben, ob beim Auftreffen der Partikel auf den Deflektor weitere Partikel entstehen. Ein Beispiel finden Sie in der Datei partteilung_02.max. ■ Spawn on Death (Teilung bei Zerstörung): Im Gegensatz zur Teilung bei Kollision entstehen neue Partikel nur, wenn die Lebenszeit eines Partikels abgelaufen ist. Die Parameter sind die gleichen, nur der Bezug ist ein anderer. Der Wert Spawns (Teilungen) bezieht sich auf die Anzahl der Lebenszyklen. Das bedeutet, ist der Wert 1, teilen sich die Partikel nur einmal, nach Ablauf der Lebenszeit. Die entstandenen Teilchen sterben nach Ablauf ihrer Lebenszeit. Bei einem höheren Wert, zum Beispiel 3, teilen sich die generierten Partikel bei der Zerstörung in Die Teilung bei Zerstörung lässt neue Partikel entstehen, wenn die Lebenszeit von Partikeln erloschen ist.

weitere Partikel auf, die sich wiederum vermehren, wenn sie sterben. Die Teilung gibt also die Generationen an, die nach der Generierung eines Teilchens am Emitter entstehen. Alle anderen Parameter verhalten sich analog. Ein Beispiel finden Sie in der Datei part-teilung_03.max. ■ Spawn Trails (Teilungsspuren): Bei den Spawn Trails wird von jedem Partikel während seiner Lebenszeit pro Bild ein weiterer Partikel erzeugt. Variiert die Lebenszeit, werden trotzdem nur so viele Partikel erzeugt, wie im Parameter Life (Lebenszeit) angegeben. Sie können die Anzahl der erstellten Spurenpartikel begrenzen, indem Sie in der Life Span Value Queue (Lebensdauer-Warteschlange) einen niedrigeren Wert als die Lebensdauer des Ausgangspartikels angeben. Das Gleiche gilt für die Object Mutation Queue (Objektmutierungs-Warteschlange). Durch das Auswählen eines anderen Objekts kann für die Spurenteilchen ein unterschiedliches Objekt gewählt werden. Bei den Warteschlangen ist allerdings nur der erste Eintrag in der Liste relevant. Weitere Eintragungen werden ignoriert.

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Weitere Animationsverfahren

Die Teilungsspuren erzeugen auf ihrer Bahn weitere Partikel, die wie ein Schweif hinter dem Ausgangspartikel herfliegen.

■ Ein Beispiel dazu finden Sie in der Datei part-teilung_04.max. Parameter der Partikelteilung ■ Als Grundparameter der Teilung gelten die vier Parameter Spawns (Teilungen), Affect (Beeinflusst), Multiplier (Multiplikator) und Variation. Die Spawn (Teilungen) geben an, wie oft die Teilung angewendet wird, wenn mehrere Deflektoren verwendet werden. Wird ein System von beispielsweise vier Deflektoren beeinflusst, können nur die ersten beiden eine Teilung verursachen. Der entsprechende Teilungswert wäre dann 2. Mit dem Parameter Affect (Beeinflusst) können Sie den Prozentsatz der Partikel angeben, die sich bei Kollision mit dem Deflektor teilen. Die Anzahl der Partikel, die durch die Teilung eines einzelnen Partikels entstehen, wird über das Zahlenauswahlfeld Multiplier (Multiplikator) reguliert. Dieser Wert kann mit einer Variation versehen werden. ■ Chaos: Generell gilt bei der Kollision, dass der Winkel, in dem die Partikel aufprallen, gleich dem Abprallwinkel ist. Sie können aber dem Abprallwinkel eine Unregelmäßigkeit zuordnen. Dieser ChaosWert wird in Prozent angegeben. ■ Speed Chaos (Geschwindigkeitschaos): Das Geschwindigkeitschaos weist den durch Teilung entstandenen Partikeln wahlweise eine Geschwindigkeit zu, die um einen Factor (Faktor) Fast (schneller) oder Slow (langsamer) als das Ausgangsteilchen ist. Auf Wunsch können einige Partikel schneller und andere langsamer werden. Die Eigenschaft wird willkürlich verteilt und durch die Option Both (Beide) eingestellt. Ist das Kontrollkästchen Inherit Parent Velocity (Geschwindigkeit des Erzeugers übernehmen) aktiviert, wird zur angegebenen Geschwindigkeit die des Ausgangsobjekts hinzuaddiert. Die Partikel werden daher mit jeder Deflektorkollision schneller. Die Kontrollbox Use Fixed Value (Fester Wert) ordnet den Partikeln eine feste Geschwindigkeit zu. Ist die Box deaktiv, wird der Fak-

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tor als Bereich gesehen (0 bis Faktor-Wert in %) und willkürlich verteilt. ■ Scale Chaos (Skalierungschaos): Ähnliches gilt auch für die Skalierung von Partikeln. Diese kann über einen Faktor entweder chaotisch oder durch einen Festen Wert (Use Fixed Value) auf Partikel übertragen werden. Das Skalierungschaos (Factor) kann entweder Partikel vergrössern (Up) oder verkleinern (Down), auf Wunsch auch beides (Both). Die Teilung der Partikel kann durch diverse Parameter chaotisch erscheinen. Dazu zählen Abprallwinkel, Geschwindigkeit und Skalierung.

■ Queues (Warteschlangen): Ein weiteres Feature der Partikelteilung ist die Zuordnung von Warteschlangen. Sie stellen Listen dar, deren Einträge nach jeder Kollision abgearbeitet werden. Mit der Life Span Value Queue (Lebensdauer-Warteschlange) können Sie die Zeit neu festlegen, die durch Kollision entstandene Partikel leben. Die Object Mutation Queue (Objektmutations-Warteschlange) wandelt die Geometrie eines Partikels in eine andere Form um. Diese Funktion ist nur bei Partikelsystemen mit Instanzengeometrie verfügbar. Die Objektmutations-Warteschlange veranlasst das System, die Form der Partikel bei jeder Kollision zu verändern.

Rollout Load/Save Presets

Load Save Presets (Voreinstellungen laden/speichern) Wie Sie gemerkt haben, besitzen die erweiterten Partikelsysteme eine große Anzahl von Parametern und die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitig. Um die eingestellten Parameter nicht zu verlieren bzw. um sie wiederzuverwenden, können Sie diese in diesem Rollout abspeichern und sie wieder laden. 3ds max besitzt bereits einige voreingestellte Parameter-Sets, die Sie verwenden können.

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Weitere Animationsverfahren

Blizzard (Schneesturm) Der Schneesturm ist die Erweiterung des Partikelsystems Schnee. Im Gegensatz zum Supergischt-Partikelsystem können Sie mit dem Schneesturm einen Partikelausstoß über eine größere Fläche darstellen. In den Basic Parameters (Grundparametern) können Sie beim Blizzard (Schneesturm) nur die Größe des Emitters angeben, aber nicht die Ausstoß-Winkel. Der Partikelausstoß findet immer über seine gesamte Fläche statt. Ein weiterer Unterschied sind die Parameter Tumble (Fallen) und Tumble Rate (Fallenrate). Sie haben denselben Zweck wie die entsprechenden Einstellungen unter dem Partikelsystem Snow (Schnee). Für dieses System sind außerdem eigene Voreinstellung-Sets verfügbar.

Partikelwolke PCloud (PWolke) Die Partikelwolke besitzt keinen flachen Emitter, sondern verwendet einen dreidimensionalen Raum, in dem die Partikel generiert werden. Die Form des Raums kann nahezu beliebig sein. Durch diese Eigenschaft eignet sich dieses Partikelsystem vor allem zur Darstellung von Wolken, Schmetterlings- oder Insektenschwärmen. Im Großen und Ganzen sind die Parameter dieselben wie beim Supergischt-Partikelsystem, trotzdem gibt es einige spezielle Einstellungen. Partikelwolken besitzen einen dreidimensionalen Emitter.

Basic Parameters (Grundparameter) Durch die dreidimensionale Form des Emitters ergeben sich in den dazugehörigen Einstellungen Unterschiede. ■ Particle Formation (Partikelformierung): Sie können als Emitter entweder Box (Quader), Sphere (Kugel), Cylinder (Zylinder) oder einen Object Based Emitter (Objektgestützten Emitter) verwenden. ■ Display Icon (Symbol anzeigen): Je nach Form des Emitters können Sie hier seine Größe definieren. Haben Sie den Objektgestützten Emitter gewählt, können Sie nur die Größe des Hilfsobjekts definieren. Das Ausgangsobjekt bleibt davon unberührt.

Die Partikel einer Wolke besitzen zunächst keine Eigenbewegung.

Particle Generation (Partikelerzeugung) Ein weiterer Unterschied zeigt sich in der Gruppe Partikelbewegung aus dem Rollout Particle Generation. Grundsätzlich besitzen die Partikel keine Eigenbewegung – der Wert der Geschwindigkeit ist 0. Weisen Sie nun den Partikeln eine Bewegung zu, fliegen alle Partikel in unterschiedliche Richtungen auseinander. Bei flachen Systemen bewegen sich die Partikel immer vom Emitter weg, im Raum haben sie aber keine bestimmte Ausrichtung. Wollen Sie den Partikeln eine bestimmte Richtung geben, müssen Sie statt der

Partikelsysteme

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Random Direction (Willkürlichen Richtung) einen Direction Vector (Richtungsvektor) zuweisen. Sie können die Partikel aber auch in Richtung der lokalen Z-Achse eines anderen Objekts auftreten lassen. Dazu müssen Sie ein Reference Object (Referenzobjekt) auswählen. Mit dem PWolkePartikelsystem können Sie beispielsweise Schmetterlingsschwärme darstellen.

Die restlichen Parameter besitzen die gleichen Funktionen wie die des Super Spray-Systems.

Partikelanordnung PArray (PAnordnung) Dieses Partikelsystem arbeitet nur mit geometrischen Körpern zusammen. Es generiert die Partikel auf der Oberfläche des selektierten Objekts. Die Ausbreitung der Partikel findet in Richtung der Flächennormalen des Verteilungsobjekts statt. Als besondere Option kann der zugewiesene Körper in Objektfragmente zerlegt werden, die dann als Partikel verwendet werden können. Das prädestiniert dieses Partikelsystem zur Erstellung von Explosionen. Wie bei der Partikelwolke bestehen nur wenige Unterschiede in den Einstellmöglichkeiten zum Supergischt-Partikelsystem. Basic Parameters (Grundparameter) ■ Object Based Emitter (Objektgestützter Emitter): Um das Partikelsystem zu generieren, müssen Sie nach der Erstellung des Systems ein Verteilungs-Objekt auswählen. Erst dann wird es dem System ermöglicht, Partikel auszusenden. ■ Particle Formation (Partikelformierung): Die Partikel können in unterschiedlicher Weise über das Objekt verteilt werden. Diese Parametergruppe ist nicht verfügbar, wenn Sie Objektfragmente als Partikel festlegen.

Grundparameter des PArray

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Weitere Animationsverfahren

Over entire Surface (Über gesamte Oberfläche) bedeutet, dass die Partikel willkürlich über die gesamte Oberfläche verteilt werden. Bei der Anordnung Along visible Edges (Entlang der sichtbaren Kanten) werden Partikel nur von willkürlich gewählten Kanten ausgestoßen. Die Option At all Vertices (An allen Scheitelpunkten) wählt die Vertexe des geometrischen Körpers als Emitter. Sie können aber auch Emitterpunkte auf eine bestimmte Zahl begrenzen. Dann strömen alle Partikel an diesen Punkten aus. Die Option At Distinct Vertices (An auffälligen Punkten) wird durch das Zahlenauswahlfeld Total (Insgesamt) parametrisiert. Bei At Face Centers (Flächenmittelpunkten) emittieren die Partikel aus der Mitte jeder Fläche des Objekts. Haben Sie im Objekt Unterobjekte selektiert, können Sie durch Aktivieren des Kontrollkästchens Use selected Subobject (Ausgewählte Unterobjekte verwenden) den Partikelausstoß auf diese Weise beschränken. Die weiteren Parameter des Rollouts verhalten sich analog zu den erweiterten Partikelsystemen. Particle Type (Partikeltyp) Die Besonderheit dieses Partikelsystems ist die Generierung von Objektfragmenten. Dabei wird das Objekt in eine vorgegebene Zahl von Objekten zerlegt, die sich dann in Richtung der Flächennormalen ausbreiten. ■ Object Fragments (Objektfragmente): Ist diese Option aktiv, wird das Objekt in kleine Teile zerlegt. ■ Thickness (Dicke): Jedem Fragment kann eine Dicke zugewiesen werden, um echte Fragmente zu simulieren. Ansonsten würden die Fragmente aus einseitigen Flächen bestehen. Die Aufteilung des Objekts kann durch eine von drei Optionen eingestellt werden. ■ All Faces (Alle Flächen): Generiert aus jeder Fläche des Objekts ein Fragment. ■ Number of Chunks (Anzahl der Stücke): Generiert eine vorgegebene Anzahl von Stücken. Die Aufteilung geschieht willkürlich.

Partikelsysteme

■ Smoothing Angle (Glättungswinkel): Teilt die Fragmente nach dem Winkel der Flächennormalen benachbarter Flächen auf. Kleine Werte rufen gewöhnlich mehr Fragmente hervor als große. Mit dem PArrayPartikelsystem können Sie ein Objekt in Fragmente aufteilen, die sich in Richtung der Flächennormalen bewegen.

■ Material Mapping and Source (Material-Mapping und Quelle): Aktivieren Sie die Option Picked Emitter (Ausgewählter Emitter), können Sie der Außenseite Outside ID (Aussen-ID), dem Rand Edge ID (Kanten-ID) und der Rückseite Backside ID (Rückseiten-ID) der Fragmente eigene Materialien über die Vergabe von Material-IDs zuordnen. Jeder Seite des Partikelsystems kann eine eigene Material-ID zugeordnet werden. So lassen sich alle Seiten mit unterschiedlichen Materialien belegen.

Um eine Explosion zu generieren, können Sie das PArray-System zusammen mit dem Kraftfeld Partikelbombe (PBomb) verwenden. Generell können Partikelsysteme auch in Zusammenhang mit Kraftfeldern, wie Deflektoren, verwendet werden. Mehr darüber erfahren Sie im folgenden Abschnitt.

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Weitere Animationsverfahren

Kraftfelder, SpaceWarps Die Gruppen der Kraftfelder

SpaceWarps sind Objekte, die sich auf das Erscheinungsbild anderer Objekte oder Partikelsysteme auswirken. Sie werden auch Kraftfelder genannt, da sie andere Objekte verformen und den Effekt von Wellen, zentrischen Wellen, wehendem Wind, Schwerkraft oder eine Ablenkung von Partikeln verursachen. Die Kraftfelder werden in fünf Gruppen unterteilt. ■ Forces (Kräfte): Hier befinden sich die wichtigsten und auch am häufigsten benötigten Kraftfelder für Partikel- und dynamische Systeme. ■ Deflectors (Deflektoren): Sie ermöglichen es, Partikelsysteme von Objekten abprallen zu lassen und Körper, die in ein dynamisches System eingebunden sind, in ihrer Position zu verschieben – wie ein Wasserstrahl, der auf eine Box trifft und diese wegspült. ■ Geometric/Deformable (Geometrisch/Verformbar): Diese SpaceWarps verformen die Geometrie eines Körpers. Daher können sie nur auf diese Objekte angewendet werden – mit einer Ausnahme. Das Displace (3D-Verschieben)-Kraftfeld kann auch Partikelsysteme beeinflussen. ■ Modifier Based (Auf Modifikator basierend): Dabei handelt es sich um Kraftfelder, die auf Modifikatoren basieren. Sie bleiben eigenständige Objekte, die sich beispielsweise auch auf mehrere Objekte auswirken können. Die Position der einzelnen Körper nimmt dabei Einfluss auf den Feld-Effekt. ■ Particles & Dynamics (Partikel & Dynamik): Diese Kraftfelder können sich auf Partikel auswirken. Auf geometrische Körper können sie nur mittels dynamischer Systeme angewendet werden.

Allgemeine Arbeitsweise von Kraftfeldern SpaceWarps haben Ähnlichkeit mit Modifikatoren. Ein SpaceWarp beeinflusst jedoch den Raum der Welt und nicht wie geometrische Modifikatoren den Objektraum. Wird ein Modifier auf ein Objekt angewendet und anschließend der Körper verschoben, ändert sich der Effekt des Modifiers nicht, er behält seine Position zum Objekt bei – die Transformation wird erst nach der Berechnung aller Modifikationen angewendet. Kraftfelder sind dagegen Objekte, die ihre eigene Position besitzen. Sie werden unabhängig von anderen Objekten transformiert. Verknüpft man einen Körper mit einem SpaceWarp, wird die Verknüpfung nach der Transformation angewendet. Die Position, Drehung und Skalierung des SpaceWarps beeinflusst seinen Effekt und erzeugt unterschiedliche Ergebnisse bei Körpern. Es können auch mehrere Objekte an ein

Kraftfelder, SpaceWarps

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Kraftfeld gebunden werden, während ein Modifier nur als Klon auf weitere Objekte übertragen werden kann. Im folgenden Abschnitt werden wir zu einzelnen Gruppen einige Beispiele erarbeiten. Besondere Kraftfelder werden durch Erläuterungen ergänzt. Als Erstes werden wir ein Wellen-Kraftfeld auf zwei Objekte anwenden, um zu verdeutlichen, wie Kraftfelder arbeiten. Danach werden wir eine Kugel durch ein Schlüsselloch zwängen. Beide Beispiele verdeutlichen gut die Arbeitsweise von SpaceWarps.

Ripple (Zentrische Welle) 1) Erstellen Sie im Ursprung eine Plane (Ebene) mit einer Width (Breite) und Length (Länge) von 200 Einheiten. 2) Generieren Sie nun eine Sphere (Kugel) mit dem Radius 15. 3) Skalieren Sie die Kugel nur in der Höhe (nicht gleichmäßige Skalierung), bis diese nur noch ein Fünftel ihrer Originalhöhe besitzt. 4) Fügen Sie der Szene ein Ripple (Zentr. Welle)-Kraftfeld aus der Gruppe Geometric > Deformable (Geometrisch > Verformbar) hinzu. Wählen Sie dazu den Mittelpunkt der Welle und ziehen Sie mit gedrückter Maustaste in eine Richtung. Dabei wird die Wave Length (Wellenlänge) erstellt. Lassen Sie die Maustaste los und bewegen Sie die Maus nach oben. Dabei erstellen Sie die Amplitude (Wellenhöhe). Die Wave Length sollte ca. 50 Einheiten und die Amplitude ca. 8 Einheiten betragen. Alle Werte können Sie auch im Ändern-Register anpassen.

Non Uniform Scale (Skalierung nicht gleichmäßig)

Die Parameter des Ripple SpaceWarps

Die erstellte Szene mit Kugel, Ebene und dem Hilfsgitter des Kraftfelds

Die Beispieldatei befindet sich im Verzeichnis Übungsdateien/10 Animation/SpaceWarps und ist mit spacewarp_01.max benannt. Nun binden wir die Objekte an das Kraftfeld. 5) Selektieren Sie die Kugel und die Ebene und wählen Sie das Werkzeug Bind to SpaceWarp (An SpaceWarp binden). Ziehen Sie mit gedrückter Maustaste von einem Objekt zum Kraftfeld. Lassen Sie

Bind to SpaceWarp (An SpaceWarp binden)

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Weitere Animationsverfahren

dort die Taste los. Verformen sich die Objekte, haben Sie diese richtig an das SpaceWarp gebunden. Die Objekte werden durch das Kraftfeld verformt.

Select object (Objekt auswählen)

Die Unterteilung der Ebene ist mit ihren vier Segmenten zu grob, um der Wellenform korrekt zu folgen. Daher müssen wir die Segmentanzahl erhöhen. 6) Selektieren Sie die Ebene. Achten Sie darauf, dass Sie das Select object (Objekt Auswählen)-Werkzeug anklicken, da das Verknüpfungswerkzeug sonst weiterhin aktiv bleibt. Erhöhen Sie die Length Segs und Width Segs (Längen- und Breitensegmente) der Ebene auf 24.

Je höher die Segmentanzahl der Ebene, umso genauer passt sie sich der Wellenform an.

Bis hierher könnten Sie den gleichen Effekt auch mit dem Ripple Modifier erstellen. Der folgende Effekt zeigt die erweiterte Funktion der Kraftfelder.

Kraftfelder, SpaceWarps

7) Aktivieren Sie den Animationsmodus und erzeugen Sie eine kleine Animation, in der Sie die Kugel verschieben. Nach der Animation der Kugel rutscht diese über die wellenförmige Ebene.

Die Kugel rutscht über die wellenförmige Ebene, da das Kraftfeld an seiner Stelle verharrt. Die Wellenform breitet sich über den gesamten Raum aus, daher verformt sich die Kugel auch, wenn sie die Fläche der Ebene oder den sichtbaren Bereich der Welle verlässt. Animieren wir nun noch die Welle. 8) Selektieren Sie das Kraftfeld und gehen Sie in der Zeitleiste auf das letzte Frame. 9) Geben Sie beim aktivierten Animationsmodus eine Phase von -2 an. Die Welle bewegt sich nun nach außen. Mit dem Parameter Decay (Verfall) wird die Welle nach außen hin flacher. Die Werte sollten für unseren Fall aber sehr klein – ca. 0,005 – sein. Das fertige Beispiel finden Sie in der Datei Spacewarp_01_fertig.max.

FFF Cylindrical (FFD-Zylindrisch) Für dieses Beispiel verwenden wir eine vorgefertigte Datei. Sie finden diese unter der Bezeichnung Spacewarp_02.max. Dort befinden sich eine Platte mit einem Schlüsselloch und eine Kugel. Wir werden jetzt die Kugel über ein Kraftfeld so verformen, dass sie vor dem Schlüsselloch zusammengedrückt wird und sich in ihre ursprüngliche Form ausdehnt, sobald sie auf der anderen Seite ist. 1) Erstellen Sie in der Front-Ansicht ein FFD(Cyl)-Kraftfeld, das ungefähr den Durchmesser der Platte besitzt.

Die FFD(Cyl)Parameter

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Weitere Animationsverfahren

2) Passen Sie das Kraftfeld in der Left-Ansicht so an, dass die Height (Höhe) ca. 1000 Einheiten beträgt. Die Platte und das Schlüsselloch sollten sich in der Mitte des SpaceWarps befinden. Das Kraftfeld ragt durch die Platte hindurch.

3) Erhöhen Sie nun die Scheitelpunktanzahl des Kraftfelds für die Höhe, indem Sie im Modify (Ändern)-Command Panel auf den Button Set Number of Points (Punktanzahl) klicken und im Dialogfeld den Wert 5 für die Height (Höhe) angeben. Beim Radius geben Sie den Wert 2 an. 4) Aktivieren Sie das Subobject Control Points (Scheitelpunkte) und passen Sie die Punkte, die in der Mitte liegen, an die Form des Schlüssellochs an.

Die Form des FFDSpaceWarps lässt sich über die Control Points verändern.

Die Scheitelpunkte des FFD-Kraftfelds wurden an das Schlüsselloch angepasst.

Bind to SpaceWarp (An SpaceWarp binden)

5) Binden Sie die Kugel an das Kraftfeld. Es spielt dabei keine Rolle, ob Sie das Kraftfeld mit der Kugel oder die Kugel mit dem Kraftfeld verknüpfen.

Kraftfelder, SpaceWarps

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6) Verschieben Sie in der Left-Ansicht die Kugel in der X-Achse (Y-Achse in der Perspective-Ansicht). Die Kugel wird verzerrt, sobald sie in das Kraftfeld eintaucht.

Die Kugel wird durch das Kraftfeld am Schlüsselloch deformiert und danach wieder in ihre Ursprungsform zurückgewandelt.

Partikelsysteme mit Gravity (Schwerkraft) und Wind Im folgenden Beispiel werden wir einem Partikelsystem nacheinander zwei Kraftfelder – Gravity (Schwerkraft) und Wind – zuordnen. Diese zwei SpaceWarps sind im Zusammenhang mit Partikelsystemen wahrscheinlich die am häufigsten verwendeten. 1) Erstellen Sie ein einfaches Spray (Gischt)-Partikelsystem. 2) Drehen Sie es so, dass es die Partikel schräg nach oben ausstößt. 3) Wechseln Sie in die Top-Ansicht und wählen Sie aus der Erstellungspalette für SpaceWarps (Kraftfelder) die Gravity (Schwerkraft) aus. 4) Erstellen Sie in der Top-Ansicht durch Klicken und Ziehen ein Gravity (Schwerkraft)-Hilfsobjekt. Die Größe des Objekts spielt für den Effekt keine Rolle, nur die Richtung ist entscheidend.

Gravity SpaceWarp

In der Szene befinden sich ein Spray-Partikelsystem und die Gravity, symbolisiert durch ein Hilfsobjekt.

312

Weitere Animationsverfahren

Bind to SpaceWarp (An SpaceWarp binden)

5) Die Richtung der Gravity zeigt immer in die Z-Richtung der Erstellungsansicht – also immer von einem weg. 6) Verknüpfen Sie nun das Partikelsystem mit der Gravity (Schwerkraft).

Die Gravity zieht die Partikel nach unten.

Die Partikel werden durch die Gravity nach unten gezogen, entsprechend der Ausrichtung des Hilfsobjekts. Wie stark sich der Effekt auf die Teilchen auswirkt, hängt von zwei Faktoren ab: ■ Von der Geschwindigkeit der Partikel. Wie in der Realität legt ein waagerecht fliegendes Objekt eine längere Strecke zurück, wenn es schneller ist. Eine Gewehrkugel aus einem Gewehr abgeschossen fliegt weiter, als man diese werfen kann. ■ Von der Stärke der Anziehungskraft. Man kann auf dem Mond weiter springen als auf der Erde, da die Anziehungskraft dort geringer ist.

Bind to SpaceWarp (An SpaceWarp binden)

Wind Der Wind ist eigentlich der Schwerkraft ähnlich, denn dieses Kraftfeld lenkt ebenfalls den Partikelstrom ab, bietet aber einige zusätzliche Parameter. 1) Öffnen Sie die Datei Spacewarp_03.max. Dort befindet sich bereits ein Super Spray-Partikelsystem. 2) Erstellen Sie in der Left-Ansicht ein Wind-Kraftfeld. Die Höhe bzw. Größe, in der Sie das Kraftfeld erstellen, ist irrelevant. Einzig die Richtung ist entscheidend. 3) Verknüpfen Sie nun das Kraftfeld mit dem Partikelsystem. 4) Die Partikel fliegen nahezu horizontal nach links. Wir verringern also die Stärke des Kraftfelds auf den Wert 0,002. Da unsere Parti-

Kraftfelder, SpaceWarps

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kel sehr langsam fliegen, lenkt ein kleiner Wert die Teilchen schon stark ab. Der Wind lenkt die Partikel gleichmäßig nach links ab.

Wind ist jedoch immer unregelmäßig. Innerhalb seines Luftstroms entstehen zahllose Verwirbelungen. Um diesen Effekt zu simulieren, enthält das Kraftfeld die Parametergruppe Wind. 5) Geben Sie eine Turbulence (Turbulenz) von 0,03 an. 6) Als Frequency geben Sie einen Wert von 0,1 an. 7) Als Scale (Skalierung) geben wir den Wert 2 an. Der Turbulence-Wert gibt grundsätzlich die Stärke des Effekts an. Dabei wird die Bahn der Partikel willkürlich verändert. Die Frequenz besagt, wie oft die Turbulence ihre Richtung ändert. Systeme mit großer Partikelzahl zeigen den Effekt besser. Scale (Skalierung) reguliert den optischen Effekt der Turbulence. Größere Werte erzeugen ein größeres Durcheinander im Partikelstrom.

Die Wind-Parameter

Die Turbulence verwirbelt die Partikel. Je höher die Anzahl der Partikel (in der Abbildung ca. 150.000) umso besser werden der Effekt und die Änderungsrate (Frequenz) sichtbar.

Eine kleine Animation finden Sie in der Datei wind_turbulenz.avi.

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Weitere Animationsverfahren

Deflektion von Partikelsystemen

Create Command Panel der Deflektoren

Im Kapitel zu den Partikelsystemen haben wir schon einmal kurz über Deflektoren gesprochen. Deflektoren lenken Partikel ab oder verändern ihre Bahn. Zu den flächenartigen Deflektoren gibt es je zwei Versionen – eine einfache und eine erweiterte Version (OmniFlect). Während die erweiterten Deflektoren auch die Brechung und Parameter für die Teilung von Partikeln ermöglichen, können die einfachen Deflektoren Partikel nur ablenken. ■ Planare Deflektoren (Deflektor, POmniFlect): Diese Deflektoren bestehen aus einer flachen, rechteckigen Fläche. ■ Sphärische Deflektoren (SDeflektor, SOmniFlect): Diese Deflektoren bestehen aus einer Kugel. ■ Universelle-Deflektoren (UDeflektor, UOmniFlect): Mit diesen Deflektoren können Sie jeden beliebigen geometrischen Körper als Deflektor verwenden. ■ Dynamische Deflektoren (PDynaFlect, SDynaFlect, UDynaFlect): Dynamische Deflektoren ermöglichen Auswirkungen von Partikelströmen auf Objekte. Bei allen anderen Deflektoren bleibt das Deflektorobjekt starr stehen. Die dynamischen Deflektoren ermöglichen, dass Objekte durch Partikelströme verändert werden. Im folgenden Beispiel werden wir die Partikel durch eine Rinne laufen lassen, in der sich einige Objekte befinden. Alle Objekte dienen als Deflektoren. Wir werden dazu den UOmniFlect-Deflektor verwenden. 1) Öffnen Sie die Datei Spacewarps_04.max. In der Szene befindet sich eine Rinne, durch die ein Partikelstrom fließt. Im Weg stehen einige Objekte, die den Strom ablenken sollen.

Create Command Panel der Gravity

1) Zunächst erstellen Sie in der Oben-Ansicht eine Gravity (Schwerkraft), damit die Partikel nach unten gezogen werden.

Kraftfelder, SpaceWarps

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2) Binden Sie die Schwerkraft an das Partikelsystem. Die Gravity zieht die Partikel nach unten.

Das Partikelsystem wird nach unten abgelenkt und fällt durch die Rinne. Um die Partikel die Rinne entlang laufen zu lassen, weisen wir ihr einen UDeflektor zu. 3) Erstellen Sie einen UDeflektor. Die Größe und Ausrichtung des Hilfssymbols spielt für den Effekt keine Rolle. 4) Binden Sie den UDeflektor an das Partikelsystem. 5) Im Modify (Ändern)-Command Panel für den Deflektor drücken Sie die Schaltfläche Pick Object (Objekt auswählen) und klicken die Rinne an. Danach ist die Rinne als Deflektor festgelegt. 6) Geben Sie einen Bounce (Abprallen)-Wert von 0,5 an. Dies bewirkt, dass die Partikel nach jedem Auftreffen auf den Deflektor nur mit 50% abprallen. Das ist, als ob ein Ball aus zwei Metern Höhe fallen gelassen wird und dann nur einen Meter wieder hochspringt. 7) Geben Sie noch eine Variation von 10% und ein Chaos von 75% an. Dadurch wird der Partikelstrom etwas unregelmäßiger reflektiert. Die Partikel laufen die Rinne entlang. Die Zylinder und Quader in der Rinne beeinflussen ihre Bahn jedoch noch nicht.

Die Parameter des UDeflektors

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Weitere Animationsverfahren

Da die Rechenanforderung von UniversalDeflektoren sehr hoch ist, kann es einige Zeit dauern, bis Sie die Animation abspielen können. Jede Veränderung eines Parameters verursacht eine Neuberechnung. Am besten experimentieren Sie mit einer geringen Partikelanzahl, bevor Sie die Szene rendern.

Nun müssen wir den Zylindern Deflektoren zuordnen. Dazu verwenden wir den UOmniFlect-Deflektor. Da alle Zylinder zu einem Objekt zusammengefasst (attached) wurden, benötigen wir nur einen Deflektor. 8) Erstellen Sie einen UOmniFlect-Deflektor. 9) Drücken Sie die Schaltfläche Pick Object (Objekt zuweisen) und klicken Sie einen der Zylinder an. 10) Binden Sie den Deflektor an das Partikelsystem. 11) Wechseln Sie in das Modify-Command Panel des Deflektors. Timing (Zeitablauf ) Sie können den Deflektor-Effekt mit dieser Parametergruppe auf eine bestimmte Zeit einschränken. 12) Um den Effekt für die gesamte Zeit zuzuweisen, geben Sie den Wert 1000 unter Time off (Zeit aus) an.

Die Parameter des UOmniFlect

Reflection (Reflexion) In der Parametergruppe Reflection wird der Abpralleffekt mit seinen Optionen festgelegt. Der Reflects (Reflektiert)-Wert gibt an, wie viel Prozent der Partikel reflektiert werden. 13) Als Bounce (Abprallen)-Wert geben wir 0,5 an. Dadurch prallen die Partikel mit 50% ihrer Kraft ab. 14) Geben Sie eine Variation von 25% an, um den Bounce-Wert schwanken zu lassen. 15) Stellen Sie ein Chaos von 5% ein, um die Abprallrichtung ein wenig zu variieren. Refraction (Refraktion) Mit dieser Parametergruppe können Sie die Partikel ablenken, die nicht reflektiert wurden. Sie durchdringen den Deflektor und werden langsamer, wie ein Stein, der ins Wasser fällt. Dabei können Teilchen mit Hilfe der Distortion (Zerstreuung) willkürlich von ihrer Bahn abgelenkt werden. Common (Allgemein) Die Friction (Reibung) gibt an, wie gleichmäßig die Partikel über einen Deflektor fließen. Je höher die Friction, umso chaotischer verläuft die Bahn. Wird der Deflektor bewegt, kann die Transformation auf die Partikel übertragen werden. Dazu wird der Parameter Inherit Velocity (Geschwindigkeit vererben) verwendet. Spawn Effects Only (Nur Teilungseffekt) Haben Sie für das Partikelsystem die Spawn on Collision (Teilung bei Kollision) aktiviert, können hier Teilchen, die nicht reflektiert oder gebrochen (Refraktion) worden sind, trotzdem geteilt werden. Das bedeu-

Kraftfelder, SpaceWarps

tet, haben Sie bei Reflection und Refraction einen geringeren Wert als 100% angegeben, werden alle Teilchen, die nicht von diesen Effekten belegt wurden, geteilt. Die Pass Velocity (Passiergeschwindigkeit) legt dabei die Verlangsamung und Beschleunigung der entstandenen Partikel fest. Bisher haben wir nur mit sehr wenig Partikeln gearbeitet. Um das Ergebnis zu verbessern, rekonfigurieren wir nun das Partikelsystem. Dabei nehmen wir uns die Anzahl der Partikel am Schluss vor, damit die Berechnung nicht zu lange dauert. Ein anderer Weg wäre, die Bindung der Deflektoren aufzulösen und erst nach der Rekonfiguration wieder herzustellen. 16) Selektieren Sie das Partikelsystem und wählen Sie das ModifyCommand Panel, falls es nicht die aktive Palette ist. 17) Unter dem Rollout Particle Type (Partikeltyp) wählen Sie MetaParticles (Metapartikel). Dadurch können wir eine Flüssigkeit simulieren. 18) Aktivieren Sie die Spawn on Collision (Teilung bei Kollision) im Rollout Particle Spawn (Partikelteilung). 19) Als weitere Parameter verändern wir das Zahlenfeld Spwans (Teilungen) nach 3 und den Multiplier (Multiplikator) nach 2. Dadurch werden auch nach drei Kollisionen mit Deflektoren noch die Partikel verdoppelt. 20) Damit die Partikel nach der Teilung eher kleiner werden, setzen wir den Wert Scale Chaos (Skalierungschaos) auf 5% und aktivieren das Kontrollkästchen Use Fixed Value (Festen Wert verwenden). 21) Erhöhen Sie die Size (Grösse) der Partikel auf 10 und die dazugehörige Variation auf 50%. Die Parameter Grow For (Wachsen) und Fade For (Ausblenden) setzen wir beide auf 0. 22) Um die Partikel als Gitter darzustellen, aktivieren Sie in den Grundparametern die Option Mesh (Netz) aus dem Rollout Basic Parameters (Grundparameter). 23) Bevor wir nun die Partikelanzahl verändern, setzen wir noch den Parameter Percentage of Particles (Prozentwert der Partikel) auf 10% zurück. Dadurch werden 10% der Partikel in den Ansichtsfenstern dargestellt. Nun erhöhen wir die Partikelanzahl. Achten Sie darauf, dass sich Partikel bis zur dritten Kollision teilen. Das bedeutet, aus 1000 Partikeln werden 1000*23 Partikel. Das sind schnell 8000 Partikel. Da dauert die Kollisionsberechnung entsprechend lange. Wollen Sie die Partikel über die Rate erstellen lassen, bedenken Sie, dass bei einer Rate von 10 bei jedem Frame zehn Partikel generiert werden. Jedes davon lebt 100 Bilder, das bedeutet, 1000 Partikel entstehen bis zum Tod des ersten Partikels. Jedes davon teilt sich drei Mal in

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Weitere Animationsverfahren

zwei Hälften. Das ergibt letztendlich 8000 Metapartikel. Dazu benötigt 3ds max schon viel Rechenleistung, um den Effekt zu verarbeiten. 24) Geben Sie im Rollout unter Particle Generation (Partikelerzeugung) unter der Option Summe verwenden eine Partikelanzahl von 500 an. 25) Rendern Sie ein Bild aus der Mitte der Animation. Sie können auch andere Werte für die Partikelmenge verwenden. Das folgende Bild wurde mit einer Anzahl von 1500 Partikeln berechnet. Bild 100 aus der fertigen Animation mit einer Einstellung von 1500 Partikeln

Das fertige Beispiel finden Sie in der Datei Spacewarps_04_fertig.max.

Animation von Gesichtern mit dem Morpher Über die Morphanimation haben wir schon im Kapitel Animation mit Kontrollern gesprochen. Dabei werden Objekte gleicher Vertexanzahl ineinander überblendet. Der Morpher ist nun ein Modifikator, der Überblendungen verwaltet und reguliert. Mit ihm können mehrere Morphziele einem Objekt zugeordnet werden. Dabei entstehen verschiedene Varianten von Überblendungen. Diese Varianten können nun kombiniert und gewichtet werden. Der Morpher wird vor allem in der Gesichtsanimation eingesetzt. Einem neutralen Gesicht werden mehrere Gesichtsausdrücke als Morphziele angegeben. Mit Hilfe des Reglers kann nun das Gesicht in verschiedene Ausdrucksformen überblendet werden. Das funktioniert auch bei Sprache. Jeder Buchstabe entspricht einem Morphziel. Durch Steuerung der Überblendung scheint das Gesicht zu sprechen.

Animation von Gesichtern mit dem Morpher

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Als Beispiel werden wir ein Gesicht in andere Gesichtsausdrücke morphen. Dazu sind in der Datei Morpher.max bereits der Ausgangskopf und alle Morphziele enthalten. Die Datei Morpher.max enthält bereits ein Standardgesicht und mehrere Morphziele.

Die Rollouts des Morpher Modifiers

1) Selektieren Sie den Standardkopf ganz links (ohne Beschreibung). 2) Weisen Sie dem Morpher Modifier den ausgewählten Kopf zu. Der Morpher befindet sich in der Modifier-Auswahlliste in der Gruppe der Animation Modifiers. Neben einigen globalen und erweiterten Einstellungen, die der Konfiguration des Morphers dienen, sind die Rollouts Channel List (Kanalliste) und Channel Parameters (Kanalparameter) die zentralen Werkzeuge. In der Kanalliste werden alle Morphziele aufgelistet und deren Gewichtung über ein Zahlenfeld angegeben. Um nun ein Objekt als Morphziel zu definieren, verfahren Sie wie folgt: 3) Klicken Sie im Rollout Channel Parameters auf den Button Pick Object from Scene (Objekt aus Szene auswählen) und selektieren Sie in der Front-Ansicht den Kopf mit der Bezeichnung Smile. Das Objekt wird an die erste Stelle der Kanalliste gesetzt. Sie können auch mehrere Morphziele gleichzeitig zuordnen, indem Sie: 4) im Rollout Channel List (Kanalliste) auf die Schaltfläche Load Multiple Targets (Mehrere Ziele laden) drücken, 5) anschließend in der Auswahlliste alle Objekte außer dem Körper Smile selektieren und die Auswahl durch Drücken des Buttons Load (Laden) bestätigen.

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Weitere Animationsverfahren

Alle Morphziele sind nun in die Kanalliste übernommen worden. Sie können nun den Gesichtsausdruck durch die Angabe von Gewichtungen mit Hilfe der Zahlenauswahlfelder verändern.

Standardeinstellung

Animationsmodus

Jeder Morph-Channel besitzt seine eigene Spur.

Das Morphziel Smile mit voller Gewichtung

Es können auch mehrere Morphziele kombiniert werden.

Sie können das Morphing selbstverständlich animieren. Aktivieren Sie dazu den Animationsmodus und geben Sie zum jeweiligen Zeitpunkt die Gewichtung der einzelnen Morphziele an. Achten Sie darauf, dass die Keyframes in der Zeitleiste unter den Ansichtsfenstern die Keys für das gesamte Gesicht mit dem Morpher angeben und nicht für einzelne Kanäle. Die Schlüsselbilder eines Kanals lassen sich besser in der Track View (Spuransicht) bearbeiten. 6) Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Standardgesicht und wählen Sie aus dem Quad-Menü den Punkt Track View Selected (Ausgewählte Spuransicht). 7) Expandieren Sie die Spuren, bis Sie die Controller-Icons der Morph-Kanäle sehen. Bei Animationen von Gesichtern müssen Sie darauf achten, dass, wenn Sie den Gesichtsausdruck komplett ändern, Sie die Gewichtung des ursprünglichen Ausdrucks zurücknehmen.

Animation von Standard nach Smile

Verharren im Gesichtsausdruck Smile

Überblendung Verharren im von Smile nach GesichtsausTraurig druck Traurig

Animation von Traurig nach Standard

Die Keyframes interpolieren die Animation zwischen den Keyframes als weichen Übergang. Dadurch entstehen Werte von über 100%. Da der

Animation von Gesichtern mit dem Morpher

höchste Wert jedoch nur 100 beträgt, werden die Werte darüber als 100% interpretiert. Nachfolgend sehen Sie einen optimierten Verlauf der Keyframe-Interpolation.

Die Interpolationsmethoden der Keyframes wurden so verändert, dass ein weicher Übergang zwischen den Posen entsteht.

Sie finden das fertige Beispiel mitsamt der Animation in der Datei Morpher_fertig.max.

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Grundlagen der Beleuchtung

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Wenn man in der Computergrafik von Photorealismus redet, ist das Licht ein entscheidender Faktor. Das natürliche Verhalten von Licht nachzuahmen gehört aber gleichzeitig zu den schwierigsten Aufgaben. Es gibt zwar schon Rendering-Verfahren wie Radiosity, Global Illumination oder Radiance, die den Strahlenverlauf des natürlichen Lichts nachbilden, allerdings sind durch die komplexen Berechnungsaufgaben selbst heutige Computersysteme noch vielfach überlastet. Rechenzeiten von bis zu zehn Stunden und mehr pro Bild sind keine Seltenheit und machen diese Verfahren im Moment noch nicht für bewegte Bilder rentabel. Aus diesem Grund müssen durch Tricks Wege gefunden werden, diese Rechenzeiten zu verkürzen. Zunächst wollen wir aber die Eigenschaften des natürlichen Lichts erkunden.

Eigenschaften des Lichts In der Natur liegt Licht nicht als Strahl, sondern als elektromagnetische Wellen vor. Die Frequenz des Lichts liegt über der von Mikrowellen, bei einer Wellenlänge von 380 bis 780nm (Nanometer). Außerhalb dieses Bereichs kann das menschliche Auge kein Licht wahrnehmen. Die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts führen beim Menschen zu unterschiedlichen Farbwahrnehmungen. Je niedriger die Frequenz, umso länger ist die Wellenlänge. Licht zwischen 620 und 780nm sehen wir als Rot, zwischen 490 und 530nm Grün und im Bereich von 430 bis 490nm Blau. Ultraviolettes und infrarotes Licht liegt außerhalb des Sehbereichs des menschlichen Auges. Abhängig von der Schwingungsfrequenz nehmen wir das Licht in einer anderen Farbe war. Das Spektrum reicht von Rot über Gelb, Grün, Cyan, Blau bis hin zu Violett.

Infrarot

Das Spektrum des Lichts umfasst alle Farben, die wir aus dem Leben kennen. Infrarot-Licht und ultraviolettes Licht können wir mit unseren Augen nicht wahrnehmen.

Durch die Ähnlichkeit zwischen rotem und violettem Licht kann man das Spektrum auch in einen Farbkreis anordnen. Diesen Farbkreis findet man auch oft bei Grafikprogrammen. Rot, Grün und Blau werden als Grund- oder Primärfarben bezeichnet. Die Farben, die zwischen diesen Grundfarben liegen, entstehen durch Mischung der Grundfarben, da-

Ultraviolett

324

Grundlagen der Beleuchtung

her heißen sie Mischfarben. Das Verfahren nennt man additives Farbverfahren. Alle Farben im Farbkreis lassen sich durch Farbwert oder -winkel, Sättigung und Helligkeit definieren.

Weißes Licht Isaac Newton fand heraus, dass Licht alle Farben des Spektrums beinhaltet, indem er weißes Licht durch ein Prisma schickte und dabei bemerkte, dass es sich in einzelne Farben zerlegte. Das bedeutet: Sind alle Primärfarben im Licht gleichmäßig vorhanden, erscheint das Licht weiß. Ist keine Farbe vorhanden, gibt es kein Licht, es ist also Schwarz. Weiß und Schwarz werden aus diesem Grund nicht unbedingt als Farben bezeichnet.

Im Schnittpunkt der Lichtquellen, die in den drei Grundfarben leuchten, entsteht weißes Licht.

Farbtemperatur Bei der Farbtemperatur werden die Intensitätsverhältnisse von schwarzen Strahlern verglichen. Da es sich dabei nur um Verhältnisse handelt, ist die eigentliche Temperatur der Strahler nicht relevant. Ist der Blauanteil größer, so ist auch die Farbtemperatur höher. Ist dagegen der Rotanteil höher, ist die Farbtemperatur geringer. Die Farbtemperatur wird mit der Einheit »K« für Kelvin angegeben. Wir können den Effekt jeden Tag beobachten. Am Morgen oder Abend ist der Rotanteil im Sonnenlicht höher. Aus diesem Grund sehen wir den Sonnenaufgang bzw. -untergang rot. Mittags ist der Blauanteil höher. Dies sehen wir am blauen Himmel. Um in der 3D-Computergrafik realistische Beleuchtungssituationen zu erreichen, ist es daher nötig, seine Beleuchtung dieser Eigenschaft des Lichts anzupassen. Anfangs werden Sie überrascht sein, dass weiße Flächen plötzlich gelblich, orange oder bläulich wirken. Aber schauen Sie sich um. Ist ein weißes Blatt Papier im Kerzenlicht wirklich weiß? Unser Unterbewusstsein korrigiert unterschiedliche Farbtemperaturen automatisch. Experimentieren Sie ein wenig herum, aber grundsätzlich gilt: Um realistische Bilder zu erzeugen, sollte die Farbe des verwende-

Eigenschaften des Lichts

325

ten Lichts den Farbton der gewünschten Lichtsituation besitzen und nicht grau sein. Allerdings sollte man die Farbe sparsam einsetzen, damit die Szenerie nicht unwirklich erscheint. Sie werden sehen: Die ansonsten so kalt und flau erscheinenden Szenen wirken realistischer und sie können das Stimmungsverhalten Ihrer Bilder beeinflussen. Farbtemperaturen lassen sich mit Hilfe der folgenden Tabelle in den Farbton (Hue) umwandeln. Ist der Helligkeitswert (Value) auf 100% (Wert 255) eingestellt, lässt sich die Lichtfarbe mit Hilfe des Sättigungsreglers (Saturation) anpassen. In der Regel wird dabei ein Wert zwischen 15 und 50 verwendet. Lichtart

Farbtemperatur

Farbton

Bewölkter Himmel

6000K

130

Mittagssonne

5000K

58

Halogenlampe

3300K

20

Glühlampe 100W

2800K

16

Glühlampe 25W

2500K

12

Sonnenuntergang

2000K

7

Kerzenflamme

1750K

5

Einfallswinkel Den Winkel, in dem ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche trifft, nennt man Einfallswinkel. Je mehr eine Oberfläche von einer Lichtquelle weg geneigt ist, also je flacher das Licht auf diese Fläche trifft, desto weniger Licht empfängt sie und umso dunkler erscheint sie. Beträgt also der Einfallswinkel 90˚, wird die Oberfläche mit der vollen Intensität der Lichtquelle beleuchtet. Entspricht der Einfallswinkel nicht 90˚, wird die Intensität der Beleuchtung reduziert.

Farben von Oberflächen Wenn man ohne Licht keine Farben erkennen kann, wie können dann im weißen Licht verschiedene Objekte eine bestimmte Farbe annehmen? Materialien besitzen die Fähigkeit, einige Farben des Lichts zu reflektieren und andere zu absorbieren. Erscheint uns ein Körper rot, bedeutet das nichts anderes, als dass dieses Objekt alle Farben außer Rot absorbiert und nur rotes Licht reflektiert.

Das Auge sieht bei Dunkelheit keine Farben Eine Eigenheit unserer Augen ist, dass wir bei zunehmender Dunkelheit unsere Sehfähigkeit für Farben verlieren. Wir sehen zunehmend Schwarz-Weiß. Das Auge kann mehr Helligkeitsabstufungen erkennen als Farben. Da der Computer allerdings das nicht automatisch berück-

Die Umsetzung einer Farbtemperatur von 6000K im Farbwähler von 3ds max

326

Grundlagen der Beleuchtung

sichtigt, ist es unter 3ds max möglich, eigene Farbwerte für das so genannte Ambient Light (Umgebungslicht) einzustellen.

Schatten und diffuse Beleuchtung Wir wissen, dass Licht sich geradlinig in alle Richtungen ausbreitet und zwar so lange, bis es reflektiert oder absorbiert wird. Befindet sich nun im Strahlengang eines Lichtflusses ein Gegenstand, der das Licht vollständig absorbiert, kann das Licht dahinterliegende Gegenstände nicht erreichen und aufhellen, sie liegen im Schatten. Allerdings sind in unserer Umgebung nicht alle Objekte, die im Schatten liegen, schwarz. Das liegt daran, dass Objekte, auf die Licht trifft, dieses in alle Richtungen reflektieren. Das bedeutet, dass Licht, das auf einen hinter einem anderen liegenden Körper fällt, teilweise reflektiert wird und somit die Rückseite des schattenwerfenden Objekts beleuchtet. Diese Art von Lichteinfall nennt man auch diffuse Beleuchtung. Der überwiegende Anteil der Beleuchtung in unserer realen Umgebung besteht aus der diffusen Reflexion von Licht. Direkte Beleuchtung findet nur durch die Sonne, bei wolkenlosem Himmel oder durch direkte Beleuchtung von Objekten durch künstliche Lichtquellen, wie Lampen oder Scheinwerfer, statt. Besonders deutlich wird diffuse Beleuchtung in der Architektur. Sonne scheint durch ein Fenster auf den Boden. Durch die dort stattfindende Reflexion werden die Decke, Wände und Möbel beleuchtet. Diese hellen je nach ihren Oberflächeneigenschaften ihrerseits die Umgebung und somit den gesamten Raum auf. Die Berechnung von diffuser Beleuchtung im Computer ist durch die gegenseitige Beeinflussung der Reflexion sehr aufwendig und wird daher nur in Spezialfällen, wie der Architekturvisualisierung, verwendet. Selbst Animationen für Film und TV verzichten darauf. Hier wird eher durch den geschickten Einsatz von Lichtquellen und Texturen eine schnellere Berechnung erreicht.

Die Parameter für die Lichteinstellung

Die Parameter für die Lichteinstellung Ambient-Light (Umgebungslicht) Den Dialog für die Konfiguration des Umgebungslichts finden Sie im Menüpunkt Rendering > Environment > Global Lighting (Rendern > Umgebung > Globale Beleuchtung).

Die Einstellungen zu dem Umgebungslicht finden Sie im Menü Rendering/Environment.

■ Tint (Tönung): Hier wird ein Farbstich angegeben, der sich unabhängig von allen Lichteinstellungen und Materialien auf die gesamte Szene gleich auswirkt. ■ Ambient-Light (Umgebungslicht): Mit dem Umgebungslicht wird die allgemeine Helligkeit einer Szene bestimmt. Das Licht besitzt keine Quelle und somit keine bestimmte Richtung. Es dient nur dazu, ein Minimum an diffusem Licht hinzuzufügen. Man verwendet es, damit Schatten nicht vollkommen erscheinen und/oder um ihnen einen allgemeinen Farbstich zu verleihen, wie der Rotstich beim Sonnenuntergang.

Bei zu hoch eingestelltem Umgebungslicht wirken die Bilder flau und kontrastlos.

Bei niedrigem Umgebungslicht und dem Einsatz mehrerer Lichtquellen bekommt das Bild Kontrast und wirkt lebendiger.

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328

Grundlagen der Beleuchtung

Ist das Umgebungslicht zu hell, wirken Bilder flau und wenig kontrastreich. Sie sehen wie bei Nebel aus. Je weniger Umgebungslicht verwendet wird, umso kontrastreicher und realistischer wirken Bilder.

Omni-, Spot-, Direct-Lights (Punkt-, Spot- und Richtungslicht) Omni

Target Spot

Free Spot

Ein realistischer Eindruck entsteht vor allem durch die richtige Verwendung von Licht. Grundsätzlich lassen sich alle Erscheinungen, die in der Natur zu beobachten sind, auch auf die Lichter im Computer übertragen oder zumindest über Umwege simulieren. In 3ds max gibt es die drei folgenden Lichtarten: Omni-Light (Punktlicht): Punktlichter breiteten sich in alle Richtungen gleich aus und kann Schatten in alle Richtungen werfen. Mit flacherem Winkel zur auftreffenden Fläche werden die Schatten länger. Das Punktlicht wird oft als Aufheller verwendet.

Target Direct

Free Direct

Spot-Light (Spotlicht): Das Licht breitet sich von einem Punkt in eine angegebene Richtung kegelförmig aus. Der Schatten wird nur in Richtung des Lichtkegels geworfen und wird mit flacherem Winkel länger. Scheinwerfer, Deckenlampen und gezielte Beleuchtung gehören zu den Haupteinsatzgebieten der Spotlichter. Direct-Light (Richtungslicht): Das Richtungslicht ist eine besondere Art von Spotlicht. Es breitet sich im Gegensatz zu diesem nicht von einem Punkt, sondern von einer Fläche geradlinig aus. Die Schatten werden immer parallel zu den Lichtstrahlen geworfen und besitzen daher immer die gleiche Richtung und »Länge«. Richtungslichter werden

Die Parameter für die Lichteinstellung

329

Die allgemeinen Parameter sind für alle Lichtquellen gleich.

häufig für die Simulation der Sonne verwendet. 3ds max bietet Ihnen unter der Befehlspalette Create > Lights > Sunlight System (Erstellen > Systeme > Sonnenlicht) an, eine Sonnenstellung zu erstellen, indem Sie eine Lichtsituation an einem beliebigen Punkt der Erde zu jedem gewünschten Zeitpunkt nachstellen können. Bei den Richtungslichtern und Spotlichtern haben Sie zusätzlich die Möglichkeit, ein Ziel zu definieren, das Sie getrennt bewegen oder animieren können.

Erstellen von Lichtern und Allgemeine Parameter Wählen Sie aus der Befehlspalette das Register Create (Erstellen) und dann das Symbol für Lichter. Sie haben nun die Möglichkeit, aus fünf verschiedenen Lichtern zu wählen. Das Zielspotlicht und das Zielrichtungslicht unterscheiden sich vom freien Spotlicht und vom freien Richtungslicht nur durch die Angabe eines Zieles. Beim Erstellen eines neuen Lichts ist zunächst nur das Rollout für die General Parameters (Allgemeinen Parameter) sichtbar. ■ Type (Typ): In der Erstellungsphase ist dieser Punkt deaktiviert. Beim Modifizieren können Sie nachträglich zwischen allen Lichttypen umschalten. ■ On (Ein): Schaltet das Licht aus bzw. ein. ■ Color (Farbfeld): Hier kann durch Anklicken das Dialogfeld für die Farbauswahl aufgerufen werden. ■ Exclude (Ausschließen): Hinter diesem Button versteckt sich ein Dialogfeld, mit dem Sie einzelne Objekte aus dem Einflussbereich der Lichtquelle, getrennt für Schatten und Helligkeit, ausschließen können. ■ Cast Shadows (Schatten werfen): Die Fähigkeit des Lichts, Schatten zu werfen oder nicht. ■ RGB/HSV: Hier kann der Farbwert für das Licht auch numerisch eingegeben werden, ohne die Farbauswahl aufzurufen. ■ Multiplier (Multiplikator): Gibt die Intensität einer Lichtquelle an. Erscheint ein Bild mit mehreren Lichtquellen überbelichtet, können Sie mit dem Multiplikator die Intensität einzelner Lichter an die gesamte Situation anpassen. Sie können auch negative Werte vergeben und somit Teile eines Raums abdunkeln. Dies ist beispielsweise nötig, wenn Sie Schatten innerhalb von Schatten erzeugen wollen.

Die Farbauswahl

Das Exclude-Dialogfeld von Lichtern

330

Grundlagen der Beleuchtung

■ Contrast (Kontrast): Regelt den Kontrast zwischen der Streufarbe und der Glanzfarbe.

Die Lichtquelle besitzt einen ContrastWert von 0.

Die Lichtquelle besitzt einen ContrastWert von 100.

■ Softer Dif. Edge (Streufarbengrenze weicher): Zeichnet die Bereiche zwischen der Streufarbe und der Umgebungsfarbe weicher.

Die Lichtquelle besitzt einen Soften Dif. Edge-Wert von 0.

Die Lichtquelle besitzt einen Soften Dif. Edge-Wert von 100.

■ Diffuse, Specular, Ambiente Only (Streufarbe, Glanzfarbe, Nur Umgebung): Mit diesen drei Schaltern können Sie die Auswirkung auf bestimmte Farbbereiche beeinflussen. Sie können einzelne Highlights durch eigene Lichtquellen hervorheben, einem Aufheller den Glanzpunkt entfernen oder partiell Umgebungslicht hinzufügen.

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf die Glanzfarbe.

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf die Streufarbe.

Die Lichtquelle besitzt nur Einfluss auf das Umgebungslicht im Lichtkegel.

Die Parameter für die Lichteinstellung

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Projector Map (Projektorparameter) Diese Einstellung befindet sich bei Omni-Lights und Spot- bzw. DirectLights an unterschiedlicher Stelle der Befehlspalette. Bei Spotlichtern ist dies ein eigenes Rollout (Projector Parameters). Bei Spot- und Direct-Lights befinden sich die Parameter im Rollout Spotlight-Parameters bzw. Directlight-Parameters. Mit diesen Parametern können Sie dem Punktlicht ein Mapping zuordnen, welches dann in alle Richtungen projiziert wird. Dieses Mapping kann ein einzelnes Bild, eine Animation oder jedes andere von 3ds max unterstützte Mapping sein. Nach dem Aktivieren können Sie über den Map-Button die gewünschte Mapping-Art auswählen. Haben Sie Bitmap gewählt, erscheint direkt der Dialog zur Auswahl einer Datei. Bei allen anderen Mappingarten müssen Sie zu deren Konfiguration den Weg über den Materialeditor gehen.

Die Projector Parameters haben beim Omnilight ein eigenes Rollout.

Die Projector Parameters befinden sich bei den Richtungslichtern im Rollout Spotlight Parameters.

Zum Zuweisen eines Noise-Maps klicken Sie auf die Schaltfläche. Anschließend können Sie ein Mapping aus der Liste auswählen. Um ein zugeordnetes Mapping zu bearbeiten, müssen Sie den Materialeditor öffnen und das Map per Drag & Drop als Instanz in den Materialeditor ziehen.

Spot- und Directlights mit und ohne Ziel Diese Einstellungen sind nahezu gleich. Bei Lichtern mit Ziel (Target) können Sie keine Entfernung zum Ziel angeben, da die Entfernung von der Position des Ziels abhängig ist, welches Sie beliebig verschieben können. Die Lichtquelle immer in Richtung des Ziels. Die Entfernung des Targets hat keine Auswirkungen auf die Eigenschaften des Lichts, sondern definiert die Länge bzw. Höhe des Lichtkegels und dient somit als reines Hilfsmittel. ■ Show Cone (Kegel zeigen): Der Drahtmodell-Kegel bleibt auch dann sichtbar, wenn das Licht nicht markiert ist. Der Kegel stellt den Hotspot und Falloff dar.

Die Rollouts für die Spot- und Directlights mit und ohne Ziel.

Hotspot Falloff

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Grundlagen der Beleuchtung

■ Overshoot: Mit dieser Option verändern Sie die Lichteigenschaften eines Spotlichts so, dass es über seinen Falloff-Bereich hinaus in alle Richtungen strahlt. Das Spotlicht strahlt zwar in alle Richtungen, wirft aber nur innerhalb seines Falloff-Kegels Schatten. Ist Overshoot aktiviert, fällt der Parameter für den Falloff weg.

Szene ohne Overshoot

Mit Overshoot wird der Schatten aber nur innerhalb des Falloffs dargestellt.

■ (Falloff/Hotspot): Ein Spotlicht kann einen mehr oder weniger scharfen Rand besitzen. Falloff stellt dabei den Bereich dar, ab dem das Licht nicht mehr vorhanden ist. Der Hotspot legt den Bereich fest, in dem das Licht 100% scheint. Je höher der Unterschied zwischen Hotspot- und Falloff-Winkel ist, umso weicher ist der Übergang. Der maximale Falloff-Winkel ist übrigens 179,5˚.

Der Unterschied zwischen Hotspot und Falloff ist 2˚. Daher die scharfe Kante.

Der Unterschied zwischen Hotspot und Falloff beträgt 70˚, die Kante ist weich.

■ Circle/Rectangle (Kreis/Rechteck): Bisher haben Sie immer nur kreisförmige Lichtkegel kennengelernt. Es gibt aber Fälle, zum Beispiel eine Diaprojektion, wo rechteckige Lichtkegel gefragt sind. Diese können Sie mit dieser Option einstellen. ■ Aspect (Seitenverhältnis/Bitmap-Anpassung): Wenn Sie bei der Angabe eines rechteckigen Lichtkegels kein quadratisches Seitenverhältnis wollen, können Sie entweder ein eigenes einstellen oder,

Die Parameter für die Lichteinstellung

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falls Sie ein Bild projizieren wollen, dieses Bild auswählen und dessen Verhältnis übernehmen.

Für Diaprojektionen, aber auch wenn Sie den Lichteinfall durch ein Fenster simulieren wollen, wird meist ein rechteckiger Lichtkegel verwendet.

■ Projector-Map: Diese Funktion arbeitet analog zum Projektorparameter des Punktlichts und wurde im vorhergehenden Abschnitt besprochen. ■ Zielabstand: Diese Option lässt sich nur bei freiem Spot- oder Richtungslicht einstellen. Sie stellt die Länge bzw. Höhe des Drahtgitterkegels ein.

Attenuation Parameters (Lichtabnahmeparameter) Licht nimmt mit zunehmender Entfernung ab. Um diesen Effekt zu kontrollieren, gibt es die Lichtabnahmeparameter. Diese sind für alle Lichttypen gleich. Durch die Flexibilität der Einstellmöglichkeiten sind sogar Effekte realisierbar, die in der Natur nicht existieren. ■ Near Attenuation (Lichtabnahme nah): Der Begriff ist unglücklich gewählt, denn er regelt den Bereich, ab wo das Licht zu leuchten beginnt. Der Wert Start (Von) legt den Abstand zur Lichtquelle fest, ab wo diese zu leuchten beginnt. Der Wert End (bis) gibt die Entfernung zur Lichtstärke 100% an. Der Schalter Use (Verwenden) aktiviert die Funktion und Show (Zeigen) zeigt für jeden Wert eine Drahtgitterkugel an. ■ Far Attenuation (Lichtabnahme fern): Die Felder für Start (von) und End (bis) arbeiten genau umgekehrt zu den Werten in Near Attenuation. Start (Von) gibt die Entfernung zur Lichtquelle an, bei

Das Rollout der Attenuation Parameters

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Grundlagen der Beleuchtung

Near Attenuation: Das Licht beginnt erst ab einer bestimmten Entfernung zu leuchten.

Far Attenuation: Das Licht hört ab einer bestimmten Entfernung auf zu leuchten.

Near und Far Attenuation: Das Licht leuchtet nur in einem bestimmten Bereich.

der diese 100% leuchtet, und End (bis) den Abstand, wo der Helligkeitswert 0 ist. Statt der Parameter für die Lichtabnahme gibt es noch die Möglichkeit für die Intensitätsabnahme über den Parameter Decay (Verfall). Der Typ legt die Art des Verfalls fest. ■ None (Keine): Es wird kein Verfall berechnet. ■ Inverse (Invers): Die Formel für den inversen Verfall lautet: Luminanz = Helligkeit an der Lichtquelle/Entfernung. ■ Inverse Square (Invers Quadrat): Reales Licht verhält sich nach dieser Formel. Ein Verfall nach dieser Formel wird bei der Computergrafik meist als unrealistisch empfunden. Um dem Verfall entgegenzuwirken, können Sie eine andere Intensität (Multiplier) für die Lichtquelle wählen. ■ Start (Beginn): Gibt die Startentfernung zum Beginn des Verfalls an. ■ Show (Zeigen): Zeigt ein Drahtgitter-Hilfsobjekt für den Verfall an. Der Verfallsparameter führt je nach angegebenem Verfahren eine Berechnung bis ins Unendliche bzw. bis zum Erlöschen der Lichtquelle durch. Die Parameter für die Einstellung Far Attenuation werden überschrieben.

Verfall: Keiner

Verfall: Invers

Verfall: Invers Quadrat

Die Parameter für die Lichteinstellung

Shadow Parameters (Schattenparameter) Diese Parameter sind für alle Lichter gültig und definieren das gesamte Aussehen von Schatten. 3ds max bietet zwei Berechnungsmethoden zur Schattenberechnung an. Bei den Shadow Maps (Schatten-Maps) handelt es sich um Bilder, die beim ersten Durchgang des Renderns berechnet werden. Die erzeugten Bitmaps werden dann von der Lichtquelle aus projiziert. Shadow Maps nehmen zum Beispiel nicht die Farbe an, die von transparenten oder durchscheinenden Objekten geworfen wird. Im Gegensatz zu Raytrace-Schatten können Schatten-Maps jedoch weiche Schattenränder erzeugen. Raytrace Shadows generiert der Renderer, indem er den Pfad der Lichtstrahlen nachzeichnet. Raytrace-Schatten sind genauer als Schatten-Maps. Sie führen immer zu scharfen Rändern, die je nach dem gewünschten Effekt von Vor- oder Nachteil sein können. Schatten von transparenten und halbtransparenten Objekten werden genauer berechnet als bei Shadow Maps. Das Raytracing-Verfahren benötigt aber auch mehr Rechenleistung.

Schatten-Maps erzeugen weiche Ränder an den Schatten.

Raytrace-Schatten besitzen zwar harte Kanten, sind aber mathematisch korrekt.

■ On (Ein): Aktiviert die Schattenberechnung für die ausgewählte Lichtquelle. ■ Shadow Type (Berechnungsverfahren): Aktiviert das gewünschte Berechnungsverfahren, entweder Shadow Maps oder Raytrace Shadows. ■ Use Global Settings (Globale Einstellungen verwenden): Ist diese Option aktiviert, gelten alle Parameter für alle Lichtquellen mit aktivierter Use Global Settings-Kontrollbox. Änderungen an einer Lichtquelle werden auf alle anderen übertragen. ■ Color (Farbe): Schatten-Maps und Raytrace-Schatten nehmen grundsätzlich nicht die Farbe an, die von transparenten oder durchscheinenden Objekten geworfen wird. In diesem Fall kann hier dem Schatten eine Farbe zugewiesen werden. Die einzige Ausnahme sind Raytrace-Schatten, die von Objekten geworfen werden, die

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Grundlagen der Beleuchtung

Atmosphärische Effekte wie Nebel können Schatten verursachen.

selbst aus einem Raytrace-Material bestehen. Hier werden die Schatten in der Farbe der Transparenzfarbe geworfen. Auch wenn Sie Raytrace-Materialien keine Filterfarbe und keine Transparenz zuordnen, werfen diese Objekte einen Schatten in der Filterfarbe. Mehr dazu im Kapitel Materialien. ■ Map: Hier kann dem Licht eine Mapping-Art zugewiesen werden. Dieses Mapping kann entweder ein Bitmap oder eine prozedural erzeugte Textur wie Schachbrett oder Rauschen sein. Dieses Mapping wird dann wie über einen Diaprojektor auf alle Objekte projiziert, die sich im Lichtstrahl der Lichtquelle befinden. ■ Light Affects Shadow Color (Licht beeinflusst Schattenfarbe): Wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, wird die Farbe des Lichts mit der Farbe des Schattens verschmolzen. Die Steuerelemente im Bereich Atmosphärenschatten dienen zum Einstellen des Schattenwurfs für atmosphärische Effekte. ■ On (Ein): Wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, werfen Atmosphäreneffekte Schatten, wenn Licht durch sie hindurchfällt. ■ Opacity (Opazität): Mit diesem Zahlenauswahlfeld wird die Deckung der Schatten in Prozent eingestellt. ■ Color Amount (Farbbetrag): Mit diesem Zahlenauswahlfeld wird der Prozentsatz festgelegt, um den die Atmosphärenfarbe mit der Schattenfarbe verschmolzen wird.

Zusätzliche Schattenparameter Je nach Berechnungsverfahren, Raytrace- oder Schatten-Maps gibt es weitere Einstellungen, um die Qualität des Schattenwurfs zu beeinflussen.

In diesem Bild ist der Neigungswinkel des Raytrace-Schattens zu niedrig eingestellt.

Raytrace Shadow Parameter ■ Bias (Neigung): Mit diesem Parameter verändern Sie den Abstand zwischen dem schattenwerfenden Objekt und seinem Schatten. Wenn Sie die Neigung erhöhen, vergrößert sich der Abstand zwischen Schatten und Objekt. Durchschneidet ein schattenwerfendes Objekt ein anderes Objekt und stimmen die Schatten am Schnittpunkt nicht überein, ist die Neigung zu hoch. Dieser Effekt ist auch vom Winkel des Spotlichts abhängig. Kleine Spotlicht-Winkel benötigen gewöhnlich höhere Neigungswerte. Entstehen auf Ihren Objekten Streifen oder Moiré-Effekte, ist die Neigung zu niedrig eingestellt. ■ Max Quadtree-Depth: Passt die Tiefe der vom Raytracer verwendeten Struktur an. Je höher dieser Wert ist, desto präziser werden die Schatten gezeichnet, aber desto länger dauert auch der RenderVorgang.

Die Parameter für die Lichteinstellung

Shadow Maps Parameter ■ Bias (Neigung): Dieser Parameter verhält sich analog zu dem für Raytrace-Schatten.

Schatten-Map-Neigung = 2,5

Schatten-Map-Neigung = 0,2

■ Size (Größe): Gibt die Größe des Mappings an, das für die Projektion des Schattens verwendet wird. Ein höherer Wert bedeutet einen genaueren Schatten und schärfere Kanten. Ein zu niedriger Wert kann zu unschönen Mustern oder ausgefransten Rändern führen. Die Größe ist von zwei Faktoren abhängig. Zum einen kommt es darauf an, wie groß das Bild gerendert wird. Zum anderen spielt auch die Entfernung der Lichtquelle und deren Falloff-Winkel eine entscheidende Rolle. In der Regel kann man sagen: Besitzt die Lichtquelle einen kleineren Falloff-Winkel und befindet sie sich nahe an den Objekten, die Schatten werfen, und an der Fläche, auf die die Schatten projiziert werden, sind kleinere Größen-Werte nötig.

Ein zu kleiner Wert für die Schatten-MapsGröße verursacht unschöne Schattenflächen.

Diese Fehler verschwinden, wenn man das Schatten-Map erhöht.

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Grundlagen der Beleuchtung

■ Sample Range (Sample-Bereich): Je höher der Wert für den Sample-Bereich, umso weicher wird die Schattenkante gezeichnet.

Ein Sample-Bereich von 4

Ein Sample-Bereich von 25 bei gleicher Shadow-Map-Größe.

■ Absolute Map Bias (Absolute Map-Neigung): Wenn diese Funktion aktiviert ist, wird die Neigung für das Schatten-Map auf einer absoluten Basis relativ zu allen anderen Objekten in der Szene berechnet. Ist diese Funktion deaktiviert, wird die Neigung relativ zum Rest der Szene berechnet.

Atmosphere and Effects (Atmosphären und Effekte) In 3ds max können Sie entweder Volumenlicht als atmosphärischen Effekt oder LensFlares als optischen Effekt zuordnen. Weitere Effekte werden von PlugIn-Herstellern zur Auswahl angeboten. ■ Um einen Effekt hinzuzufügen, wählen Sie den Button Add (Hinzufügen) und wählen den gewünschten Effekt aus. ■ Einen Effekt entfernen können Sie mit dem Button Delete (Löschen). ■ Um einen Effekt zu bearbeiten, können Sie entweder den Button Setup (Einrichten) anklicken oder im Menü Rendering > Environment das Rollout Atmosphere wählen. Allerdings stehen dort nicht alle Effekte, wie zum Beispiel die Lens Effects, zur Verfügung. ■ Weitere Erläuterungen zu atmosphärischen und optischen Effekten finden Sie auf Seite 359.

Key-, Fill-, Back-Light Die Erstellung von Szenen mit Key-, Fill- und Back-Light besitzt Tradition. Mit Erfindung der Fotografie und des Kinos im letzten Jahrhundert wurden unzählige Lichtsituationen nach diesem Vorbild geschaffen. Auch heute findet man diese Dreiteilung in nahezu allen Filmen und Studioaufnahmen wieder. Bücher aus den zwanziger und dreißiger Jahren – der Blütezeit der Filmstudios – gelten heute noch als Bibeln und sind in fast allen Büros der filmschaffenden Zunft zu finden.

Grundlagen Versuchen wir eine einfache Lichtsituation nach diesem Vorbild zu erstellen. Wir wollen eine Studio-Standardszene mit drei Lichtern erstellen. Diese Situation eignet sich hervorragend, um zum Beispiel Einzelteile eines Projekts zu präsentieren. Dieses Setup ist auch Ausgangspunkt für fast alle anderen Beleuchtungssituationen, in denen Darsteller oder Objekte agieren. Natürlich kann die Anordnung variieren, aber letztendlich lassen sich die meisten Szenen, egal ob Film oder Fotografie, darauf zurückführen.

Key-Light Das Key-Light stellt das Hauptlicht aus einer oder mehreren Lichtquellen zum Beleuchten einer größeren Fläche dar. Dieses Licht befindet sich meist in einem 60°-Winkel über dem Objekt. Es muss nicht immer von vorne kommen, sondern kann auch seitlich oder hinter dem Objekt liegen. Eine Position direkt über der Kamera ist allerdings wenig zu empfehlen, da das Licht die Konturen des beleuchteten Objekts nicht betont und das Bild daher meistens flach aussieht. Ob Sie ein Spotlicht oder ein flächiges, weiches Licht verwenden, spielt keine Rolle.

Fill-Light Das Fill-Light hellt die Schatten auf, die durch das Key-Light entstanden sind, und softet sie. Das Umgebungslicht reicht dazu gewöhnlich nicht aus. An realen Sets wird dieser Effekt durch weiße oder mit Alufolie beklebte Styroporplatten erreicht. Je nach Anforderung wird auch eine zusätzliche Lichtquelle verwendet. In der Praxis ist dieses Licht sehr weich und in Verbindung mit dem natürlichen Umgebungslicht ergibt sich eine sehr realistische Wirkung. In der Computergrafik besitzen wir zur Simulation von diffuser Beleuchtung leider nur das Umgebungslicht (Ambientlight). Dabei handelt es sich aber um ein nicht gerichte-

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Key-, Fill-, Back-Light

tes Licht; das bedeutet: es besitzt keine Quelle, alles wird im gleichen Maße aufgehellt. Strukturen werden nicht betont und Schattenwurf ist nicht möglich. Daher sollte man in der Computergrafik auf das Umgebungslicht weitgehend verzichten.

Back-Light Das Back-Light dient dazu, ein Objekt vom Hintergrund zu »trennen«. Bei Objekten, die vor einem Hintergrund stehen, werden dadurch die Kanten betont. Gewöhnlich steht das Back-Light gegenüber des KeyLights, ebenfalls in einem Winkel von 60°. Das Licht bekommt vor allem bei »Nachtaufnahmen« eine wichtige Rolle. Schaltet man das Key-Light ab, konturiert das Back-Light das Objekt und hebt es von seiner Umgebung ab, das Back-Light wird dadurch zum Key-Light. Man verwendet dann von vorne nur ein wenig Licht zum Aufhellen.

Erstellen des Studioaufbaus Öffnen Sie die Datei kfb-light_01.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/12 Licht/.

Die Figuren mit Wand und Kamera dienen als Szene für unsere Übung mit Key-, Fill- und Backlight.

Diese Datei besteht aus drei Figuren, die auf einer gewölbten Fläche stehen. Diese gewölbte Fläche simuliert einen Raum ohne Ecken, um Objekte in einer Standardsituation ohne störende Ecken zu beleuchten und sie dann präsentieren zu können. Natürlich befindet sich auch eine Kamera in der Szene.

Einstellen des Umgebungslichts Fangen wir nun mit dem Einstellen des Umgebungslichts an. Wie schon erwähnt wirken Bilder mit zu hohem Umgebungslicht kontrastlos und flau. Daher stellen wir das Umgebungslicht nur so hoch ein, dass später nicht beleuchtete Flächen sichtbar werden. Wir stellen hiermit auch die Farbe und Helligkeit des dunkelsten Schattens ein.

Erstellen des Studioaufbaus

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1) Öffnen Sie im Menü Rendering (Rendern) den Menüpunkt Environment (Umgebung...). 2) Klicken Sie in das Farbfeld Ambient (Umgebung). 3) Stellen Sie im erscheinenden Farbauswahl-Dialog die Werte für die RGB-Farben auf 20. Mit einem Wert von 20 für die RGB (RotGrün-Blau)-Werte erhalten Sie ein dunkles Grau, was für die nötige Aufhellung der Schatten in unserer Szene dient.

Erstellen des Key-Lights Nun erstellen wir das Hauptlicht. Es soll sich ein wenig links hinter der Kamera befinden und circa doppelt so hoch sein wie die Figuren. Das Licht soll in Richtung der Figuren zeigen. 4) Klicken Sie in der Top-Ansicht, um diese zu aktivieren. 5) Rufen Sie aus dem Command-Panel das Register Create auf und klicken Sie auf den Button für Lights. 6) Klicken Sie auf den Button Target Spot (Zielspotlicht). 7) Um jetzt ein Target Spot zu erstellen, müssen Sie an der Position, von der aus das Licht wegstrahlt, die Maustaste drücken, gedrückt halten und dann zu der Stelle gehen, die als Ziel für das Spotlicht gelten soll. Dann können Sie die Maustaste loslassen. Das Licht soll dabei von links unten, von der Top-Ansicht aus, auf die Figuren scheinen. Sie können die Lichtquelle und deren Target (Ziel) nach der Erstellung zur Feinjustierung verschieben. 8) Klicken Sie in der Left-Ansicht auf die Lichtquelle und verschieben Sie sie auf der Y-Achse, bis sie von schräg oben auf die Figuren zeigt. Haben wir das Licht positioniert, müssen wir nun seine Parameter einstellen. 9) Rufen Sie aus der Befehlspalette das Register Modify (Modifizieren) auf. Wenn das Target Spot noch markiert ist, sehen Sie nun die Parametereinstellungen, ansonsten klicken Sie auf das Spotlicht.

Das Create Command Panel für Lichtquellen

Move (Bewegen)

Die General Parameters für das KeyLight

342

Key-, Fill-, Back-Light

Die Spotlight Parameter

Die Attenuation Parameters

Die Shadow Parameters

10) Klicken Sie in das Farbfeld, um die Farbauswahl zu aktivieren. Wir wollen eine Halogenlampe simulieren. Im Kapitel 11 haben wir erfahren, dass Halogenlicht eine Farbtemperatur von 3300 Kelvin besitzt. Das bedeutet einen Hue (Farbton) von 20. Geben Sie diesen Wert also an entsprechender Stelle ein. Der Wert für die Helligkeit beträgt 255. Geben Sie diesen Betrag unter Value (Wert) ein. Den Wert für Saturation (Sättigung) stellen wir auf 20. Jetzt geben wir den Hotspot und den Falloff des Lichts unter dem Rollout Spotlight Parameters an. 11) Geben Sie einen Hotspot von 10 und einen Falloff-Winkel von 40˚ an. Das erzeugt einen weichen Verlauf zum Rand des Lichtkegels hin. Wenden wir uns nun den Attenuation Parameters (Lichtabnahmeparameter) zu. 12) Um eine realistische Lichtabnahme zu erreichen, verwenden wir den Parameter Decay (Verfall). Als Type verwenden wir die Option Invers Quadrat. Der Verfall soll unmittelbar vor den Figuren beginnen. Klicken Sie dazu auf den kleinen Pfeil neben dem Feld und bewegen die Maus mit gedrückter Taste nach oben. Es bewegt sich ein grünes Hilfsgitter von der Lichtquelle weg in Richtung Ziel. Befindet sich das Hilfsgitter knapp vor der ersten Figur, lassen Sie die Maustaste los. Jetzt müssen wir noch die Schatten aktivieren und einstellen. 13) Öffnen Sie das Rollout für Shadow Parameters (Schattenparameter) und aktivieren Sie das Kontrollkästchen On (Ein). Im Pulldown darunter wählen wir das Berechnungsverfahren Raytrace-Shadow aus. Alle anderen Parameter sind für dieses Licht nicht von Bedeutung. Passen Sie diese aber ggf. an die Werte in der Abbildung an. Die Szene sollte nun ungefähr wie die folgende aussehen.

Die Szene mit Key-Light

Erstellen des Studioaufbaus

343

Sie können nun ein Test-Rendering machen. Klicken Sie dazu in das Kamerafenster und rendern die Szene. Die Datei nur mit Key-Light gerendert

Hinzufügen des Fill-Lights Als Nächstes werden wir das Fill-Light hinzufügen. Dieses Licht besteht aus einem Punktlicht, das sich rechts von der Kamera befindet und circa im 45˚-Winkel zum Einfallswinkel des Key-Lights liegt. Sie können auch die Datei kfb-light_02.max öffnen und daran weiterarbeiten. 14) Wählen Sie aus dem Command Panel das Register Create und den Button für Lights, um ein Punktlicht zu erstellen. Klicken Sie in der Top-Ansicht rechts neben der Kamera im gleichen Abstand wie das Key-Light. 15) In der Left- oder Front-Ansicht verschieben Sie nun das Fill-Light ungefähr auf Schulterhöhe der Figuren. Sie werden bemerkt haben, dass die Einstellungen des zuvor erstellten Lichts übernommen wurden. Daher brauchen Sie keine Lichtfarbe mehr anzugeben; allerdings wollen wir einige Parameter ändern. 16) Zunächst nehmen wir die Gewichtung aus der Lichtquelle heraus, da sie nur die Schatten aufhellen soll. Geben Sie einen Multiplikator von 0,2 an. 17) Als Nächstes wollen wir erreichen, dass das Fill-Light sich nicht auf die Glanzpunkte unserer Figuren auswirkt. Deaktivieren Sie dazu die Kontrollbox Specular (Glanzfarbe) in den General Parameters. 18) Auch für dieses Licht wollen wir eine Lichtabnahme mit Inverse Square erzeugen. Aktivieren Sie im Rollout Lichtabnahmeparameter den Typ Inverse Square. 19) Als Radius für den Start (Beginn) der Lichtabnahme wählen wir diesmal das Zentrum der drei Figuren.

Die Parametereinstellungen für das Fill-Light

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Key-, Fill-, Back-Light

20) Dieses Licht dient als Aufheller; es soll keine Auswirkung auf die Schattenbildung haben. Deaktivieren Sie zu diesem Zweck das Kontrollkästchen Cast Shadows (Schatten werfen) in den General Parameters. Die Szene sollte nun wie in der folgenden Abbildung aussehen. Die Szene mit Fill-Light

Sie können die Szene jetzt rendern. Das Ergebnis sollte wie folgt aussehen. Die Datei nur mit Key- und Fill-Light gerendert

Erstellen des Back-Lights Zum Abschluss fügen wir das Back-Light hinzu. Dieses Licht ist ein Spotlicht und liegt dem Key-Light gegenüber. Sie können auch die Datei kfb-light_03.max öffnen und daran weiterarbeiten. Wir erstellen einfach eine Kopie des Key-Lights und verschieben es an die neue Position. 21) Klicken Sie in der Oben-Ansicht auf das Key-Light. 22) Ist das Key-Light aktiv, verschieben Sie es mit gedrückter Umschalttaste in der Top-Ansicht in Y-Richtung, knapp gegenüber der Kamera. Achten Sie darauf, dass Sie das Licht nicht hinter der Wand

Erstellen des Studioaufbaus

platzieren, sonst wirft die Wand einen Schatten und die Figuren werden nicht beleuchtet. Lassen Sie die Maustaste los, erscheint der Dialog zum Klonen von Objekten. Da die beiden Lichtquellen voneinander unabhängig agieren sollen, wählen Sie als Object die Option Copy (Kopie) aus. Als Name geben Sie Back-Light an. 23) Um das Licht in der Intensität zu verringern, setzen wir den Multiplier auf den Wert 0,8. Als Schatten verwenden wir diesmal Shadow Maps, da wir mit diesem Verfahren weiche Schatten werfen können. Würde das Objekt auch nach vorne harte Schatten werfen, würde das den Betrachter verwirren und eine eindeutige Identifizierung der Hauptlichtquelle erschweren. 24) Ändern Sie dazu im Rollout Shadow Parameters das Verfahren zu Shadow Maps. 25) Um die Schatten weiter zurückzunehmen, verändern wir die Dens. (=Density) des Schattens auf den Wert 0,7. 26) Um einen schönen weichen Schatten zu erreichen, verändern wir im Rollout Shadow Map Params die Size des Maps auf 500 und den Sample-Range auf 15. Die Kontrollbox für die Absolute MapBias aktivieren wir ebenfalls. Die Szene sollte nun wie in der folgenden Abbildung aussehen.

Die Szene mit Back-Light

Das Back-Light kann in unserem Fall auch als Rim-Light bezeichnet werden, da es die Konturen der Objekte betont und vom Hintergrund trennt. Man kann das Back-Light auch dazu verwenden, den Hintergrund zu beleuchten. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Köper im Schatten stehen und der Hintergrund hell ist. Aber auch wenn Objekte vor einer Wand stehen, werden durch deren Ausleuchtung harte Schatten auf ihr vermieden.

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Das Dialogfeld zum Vervielfältigen von Objekten

Die Parametereinstellungen für das Back-Light

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Key-, Fill-, Back-Light

Sie können die Szene jetzt rendern. Das Ergebnis sollte wie folgt aussehen. Die endgültige Szene befindet sich in der Datei kfb-light_04.max. Die fertige Szene mit allen Lichtern gerendert

Umgebungslicht kontra diffuse Beleuchtung Licht besitzt ein Ausbreitungsverhalten ähnlich dem von Energiefeldern. Das bedeutet, es breitet sich in alle Richtungen aus, bis es absorbiert wird. Der überwiegende Teil der natürlichen Beleuchtung entsteht aus der Reflexion von Licht durch Flächen. Um diesen Effekt zu simulieren, wurde in 3ds max das Umgebungslicht integriert. Dieses Licht hat keine Quelle und besitzt auch keine Richtung. Grundsätzlich besitzt Umgebungslicht unter anderem die Eigenschaft, Renderings flau und kontrastlos erscheinen zu lassen. Betrachten wir das nun etwas differenzierter: In der folgenden Übung veranschaulichen wir dies anhand einer ganz einfachen Situation. Das Rendering zeigt eine Beleuchtung über die gesamte Fläche der Szene.

Umgebungslicht kontra diffuse Beleuchtung

In dieser Szene beleuchtet ein Richtungslicht nahezu die gesamte Szene. Diese Situation ähnelt der Sonne. Da sie größer ist als die Erde, wird immer die gesamte, der Sonne zugewandte Seite beleuchtet. Betrachten wir nun einen Ausschnitt aus der Welt mit unserer Rakete und zwei Figuren. Die Beleuchtung findet über eine große Fläche statt. Das bedeutet, dass alles, was sich um unsere Szenerie herum befindet, das Licht der Sonne reflektiert. Daraus ergibt sich eine diffuse Beleuchtung, nahezu ohne erkennbare Richtung. Natürlich reflektieren eventuell einige Objekte mehr als andere und der Himmel ist sowieso am hellsten. Das bedeutet aber für diesen Fall, dass die Einstellung von 3ds max sich ähnlich dazu verhält. Das Umgebungslicht hellt die gesamte Szenerie, vor allem aber die Schatten, gleichmäßig auf. Was geschieht, wenn es dunkel wird und die Szenerie nur von einem Scheinwerfer beleuchtet wird? Die großflächige Beleuchtung fällt weg und die Objekte in der Umgebung können kein Licht mehr reflektieren. Das Umgebungslicht sollte dann verschwinden. Bei einem Spotlicht fällt erst einmal das Umgebungslicht weg.

Wenn wir aber in einem dunklen Zimmer mit der Taschenlampe leuchten, wird nicht nur der angestrahlte Teil des Zimmers heller, sondern der gesamte Raum. Trifft also das Taschenlampenlicht eine Wand, reflektiert diese das Licht und beleuchtet somit den gesamten Raum.

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Key-, Fill-, Back-Light

Also existiert auch hier Umgebungslicht. Nun fügen wir unserer Szene wieder Umgebungslicht hinzu. Fügt man nun Umgebungslicht hinzu, um die Schatten aufzuhellen, wirkt das Ergebnis flach und kontrastlos.

Das Bild schaut nun recht flau aus. Die Köpfe der Figuren sehen eher wie flache Scheiben aus und dem gesamten Bild fehlt es an Tiefe. Hier scheint also das Umgebungslicht von 3ds max nicht richtig zu arbeiten. Ganz so stimmt das nicht, denn es bleibt immer ein gewisser Teil von ungerichtetem diffusem Licht übrig – nur ist der Anteil viel geringer. Wie erreicht man es nun, dass die Figuren, die ja nah am Licht stehen, heller sind als der Raum darum herum? Betrachten wir nochmal die Abbildung davor und überlegen, wie es in der Realität funktionieren würde. Das Spotlicht trifft auf den Boden, der Boden reflektiert einen großen Teil des Lichts und erst durch dieses reflektierte Licht werden nun die Objekte darum beleuchtet, die wiederum das Licht im Raum verteilen. Da das Licht mit der Entfernung abnimmt, erhalten weiter weg liegende Objekte weniger Licht als diejenigen, die nahe an dem Bereich stehen, der das Spotlicht direkt erhält.

Umgebungslicht kontra diffuse Beleuchtung

Drehen wir zunächst das Umgebungslicht auf ein Minimum herunter, platzieren an der Stelle, an der das Spotlicht auf den Boden trifft, ein Punktlicht und reduzieren es in seiner Intensität. Die Szene mit dem reflektierten Licht des Bodens ohne das Spotlicht

Wenn wir nun das Spotlicht und das Licht des Bodens kombinieren, erhalten wir ein Ergebnis wie das folgende. Die Szene fertig beleuchtet mit einem Spotlicht und einem Aufhellerlicht

Wir erkennen also, dass wir vor allem bei künstlichen Beleuchtungssituationen mit dem Umgebungslicht sehr vorsichtig umgehen müssen. Es ist oft besser, eine weitere Lichtquelle zu positionieren, als das Umgebungslicht zu hoch einzustellen. ■ Die Szene können Sie in der Datei diffuse_01.max betrachten.

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Simulation von Radiosity

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Radiosity ist ein Lichtberechnungsverfahren, das der Realität sehr nahe kommt. Es betrachtet Licht nicht als einen Strahl, der nach dem Auftreffen auf einer Fläche endet. Radiosity berechnet das reflektierte Licht unter Berücksichtigung von Material- und Reflexionseigenschaften und Ein- und Ausfallswinkel. Es berechnet also eine korrekte diffuse Beleuchtung. Im Zusammenhang mit der Berechnung von diffusen Lichtreflexionen wird auch der Begriff »Global Illumination« genannt. Dieses Verfahren führt nahezu zu gleichen Ergebnissen, ist schneller in der Berechnung, aber nicht ganz so genau, jedoch für Animationen völlig ausreichend. Der bekannteste Vertreter dieser Gattung ist MentalRay.

Diffuse Beleuchtung in einem geschlossenen Raum Dieses Bild wurde mit 3D Studio MAX 2 mit dem Radiosity-Render-PlugIn RadioRay gerendert.

Der Raum im Bild wird durch eine einzige Lichtquelle an der Decke beleuchtet, die den Großteil des Lichts ungebündelt nach unten abstrahlt. Flächen, die weiter von der Lichtquelle entfernt sind, erscheinen dunkler, da Licht mit der Entfernung abnimmt. Trifft das Licht auf eine Fläche, absorbiert diese einen Teil, der Rest wird reflektiert. Die Stärke und Farbe des zurückgeworfenen Lichts sind abhängig von den Oberflächeneigenschaften des Körpers. In unserem Beispiel entstehen gegenüber den farbigen Flächen des Würfels Verfärbungen an den Wänden. Die

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Simulation von Radiosity

grüne Fläche liegt zunächst im Schatten. Die Reflexion des Bodens hellt jedoch auch diese Fläche auf, die ihrerseits den im Schatten liegenden Teil des Bodens grün anstrahlt. Außerhalb des Schattens ist das Verhältnis von direkter Beleuchtung zur Reflexion so stark, dass eine Verfärbung nicht sichtbar wird. Die Farbgebung der Schatten auf der Quader-Rückseite ist wiederum von deren Farben abhängig. Die Analyse des Bilds zeigt sehr gut die Beziehung zwischen Raum, Objekt und Licht. Schauen Sie sich Ihre Umgebung an. Versuchen Sie, den Raum, in dem Sie sitzen, zu analysieren. Fangen Sie damit an, dass Sie zuerst die direkte Beleuchtung feststellen. Im zweiten Schritt fungieren praktisch alle angestrahlten Flächen als weitere Lichtquellen, die ihre Umgebung aufhellen. Verfolgen Sie wiederum deren Strahlen. Die Umsetzung in eine 3D-Szene geschieht auf ähnliche Weise.

Erstellung der Szene Öffnen Sie die Datei radsim_01.max von der beiliegenden CD-ROM. Die Szene stellt zwei Quader und eine freie Kamera dar. Ein Quader dient als Raum, der andere als Objekt, das durch seine unterschiedlichen Farbflächen auf die Umgebung Einfluss nehmen soll. Die fertig beleuchtete Szene finden Sie in der Datei radsim_02.max. Der obere und der untere Teil des Raums wurden mit Hilfe des Edit Mesh (Netz bearbeiten) Modifiers zu einzelnen Objekten (Boden, Decke) umgewandelt. Der kleinere Quader wurde so gedreht, dass drei Seiten in Richtung der Kamera zeigen, welche dem Würfel diagonal gegenüberliegt. Die Seiten des Würfels wurden über ein Multi/Subobject-Materials und die Zuweisung von Material-IDs unterschiedlich eingefärbt. Die Beispieldatei enthält nur den Raum und eine Kamera. Die Lichter werden noch hinzugefügt.

Diffuse Beleuchtung in einem geschlossenen Raum

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Das Ambientlight Stellen Sie sich vor, es ist Nacht und kein Licht beleuchtet die Umgebung. Was sehen Sie dann? Sie sehen nur schemenhafte Konturen ohne Kontrast und Farbe. Erst wenn Sie ein Licht anknipsen, werden die Objekte in Ihrer Umgebung deutlich, Farben und Strukturen sichtbar. Wenn Sie also Umgebungslicht hinzufügen wollen, denken Sie daran, dass eine Szene nicht durch das Umgebungslicht hell wird, sondern durch einzelne Lichtquellen. Die Regel lautet daher: Sehr sparsam sein mit Umgebungslicht. Verwenden Sie zuviel Umgebungslicht, geht der Szene auch der Kontrast verloren. 1) Stellen Sie den Regler Umgebung aus dem Menü Rendering > Environment (Rendern > Umgebung) also so niedrig ein, dass Sie die Objekte gerade noch erkennen – ein Wert um die 15 bis 50 ist für geschlossene Räume optimal. Für das Beispiel verwenden wir einen Wert von 20. Das Ambientlight soll nur so hell eingestellt werden, dass schemenhafte Konturen sichtbar werden. Die endgültigen Parameter für das Hauptlicht

Hinzufügen des Hauptlichts Als Nächstes fügen wir das Hauptlicht hinzu. Es soll eine einfache, nach unten strahlende Deckenleuchte, wie sie vor allem in Hausfluren oder Büros vorkommt, darstellen. 2) Zu diesem Zweck erstellen Sie ein Free Spot in der Mitte des Raums, knapp unter der Decke. Da der gewünschte Lampentyp das Licht mit hoher Streuung verteilt, wählen wir einen hohen Winkel für den Hotspot = 60 und Falloff = 150. 3) Als Farbe des Lichts wählen wir kein reines Weiß, sondern eher ein helles Gelborange. Halogenlicht besitzt eine Farbtemperatur um die 3300Kelvin. Wir wählen zunächst den entsprechenden HSVWert von H = 20, S = 128, V = 255. Da unser Gehirn aber eine Farbkorrektur in Richtung Weiß vornimmt, erscheint uns das Licht in der Realität nicht so orange. Aus diesem Grund verringern wir die Sättigung (S) der Lichtfarbe von 128 auf einen Wert um die 20.

354

Simulation von Radiosity

4) Da dieses Licht die Hauptlichtquelle darstellt, dominiert es auch in der Schattenbildung. Die Auswahl des Berechnungsverfahrens fiel zu Gunsten des Raytracing-Schattens aus. Die Entfernung der Lichtquelle zum Objekt ist eher gering und es existiert nur ein Hauptlicht, somit fällt der Schatten eher scharf aus. Stellen Sie daher unter dem Rollout Shadow Parameters (Schattenparameter) den Schattentyp auf Raytrace Shadows. 3ds max bekommt Probleme mit der Schatten-Map-Berechnung, wenn der Falloff-Winkel sehr hoch (größer 160˚) ist. Sollten Sie nach dem Rendern ähnliche Fehler wie in der Abbildung bekommen, liegt es am Raytrace Bias im Rollout für die Raytrace Shadow Parameters. Erhöhen Sie diesen Wert, verschwindet der Fehler.

Die Helligkeit der Wände und der roten und gelben Seiten des Würfels ist schon annähernd korrekt eingestellt.

Hinzufügen eines Aufhellers Die Decke ist noch schwarz, da das Hauptlicht nur nach unten scheint. Auch die grüne Fläche an der Unterseite des Würfels ist fast nicht zu erkennen. Da die Wände und der Boden Licht abgeben, fällt zwangsläufig Licht an die Decke und auf den Würfel. 5) Um diesen Effekt in unserem Fall zu erreichen, setzen wir ein OmniLight (Punktlicht) etwas unter der halben Höhe des Hauptlichts. Die Farbe entspricht der des Hauptlichts, da wegen der weißen Wände nur die Lichtfarbe des Hauptlichts reflektiert wird. 6) Da diffuse Reflexion keinen Einfluss auf die Glanzfarbe eines Körpers hat, müssen Sie das Kontrollkästchen Specular (Glanzfarbe) in den allgemeinen Parametern des Lichts deaktivieren.

Diffuse Beleuchtung in einem geschlossenen Raum

355

Rendern wir das Bild, stellen wir fest, dass es viel zu hell ist. Die Helligkeit beider Lichtquellen wird addiert und somit »überstrahlt« das Bild. Durch die Addition der beiden Lichtquellen wirkt das Bild überstrahlt.

Diesen »Fehler« korrigiert man, indem man den Parameter Multiplier der beiden Lichtquellen anpasst. Da das Hauptlicht natürlich viel heller ist als der Aufheller, bekommt es eine entsprechend höhere Gewichtung. 7) In unserem Falle verwenden wir einen Multiplier von 0,8 für das Hauptlicht und den Wert 0,2 für den Aufheller. Die Reduzierung des MultiplierWerts stellt eine realistischere Beleuchtung her.

Da der Boden das Licht am stärksten reflektiert, wird auch ein Schatten des Würfels in der oberen Ecke hinter dem Würfel erzeugt. Aufgrund der hohen Streuung und des bereits absorbierten Lichts ist er kaum sichtbar. 1) Um diesen weichen, kaum sichtbaren Schatten zu erzeugen, verwenden wir nun statt Raytrace-Schatten Schatten-Maps, da deren Kanten weichgezeichnet werden können. Aktivieren Sie also unter Shadow Parameters die Shadow Maps (Schatten Maps).

Die endgültigen Parameter für den Aufheller

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Simulation von Radiosity

2) Der Schatten ist allerdings noch viel zu scharf. Um ihn zu soften, erhöhen Sie nun den Sample-Range auf den Wert 50 und rendern Sie das Bild. 3) Der Schatten ist nun schön weich, aber noch viel zu dunkel. Um die Wirkung des Schattens zu verringern, setzen wir die Density (Dichte) des Schattens herunter. Ein Wert um die 0,1 ist ausreichend.

Reflexion der Farbflächen

Auf jeder angeleuchteten, sichtbaren Fläche wird ein Omni platziert.

Nicht nur die Wände reflektieren das Licht, sondern auch die Farbflächen des Würfels geben natürlich Licht in der jeweiligen Farbe der Fläche weiter. 4) Um diesen Effekt zu erreichen, muss auf jeder sichtbaren Farbfläche ein Licht positioniert werden. Verwenden Sie ein Omni. Der Grund wird beim übernächsten Arbeitsschritt erklärt. Stellen Sie die Lichter nicht ganz in die Mitte der Farbfläche, sondern in den vorderen, helleren Teil und lassen Sie die Lichter etwas über der Fläche schweben. 5) Die Lichter bekommen als Lichtfarbe die gleiche Farbe, wie die jeweilige Fläche des Würfels, an der sie sich befinden. Da die Flächen ja das Licht ausstrahlen, darf der Würfel also selber nicht beleuchtet werden. Würden Sie den Würfel komplett aus der Schattenbildung ausschließen, würden Sie auch die Bereiche beeinflussen, die nicht der Farbfläche zugewandt sind. Dazu gibt es eigentlich zwei Möglichkeiten: ■ Wir könnten ein Spotlight verwenden, das im rechten Winkel zur Farbfläche strahlt. Das beinhaltet aber das Problem, dass Spotlichter maximal nur einen Abstrahlwinkel von 179,5˚ besitzen können. Des weiteren besitzen Spotlichter einen Hotspot, der bei der diffusen Beleuchtung stört. Da die Flächen aber Licht in alle Richtungen reflektieren und einen Abstrahlwinkel von 180˚ besitzen, wird die Einstellung und Positionierung mit Spotlichtern schwierig. ■ Punktlichter besitzen einen Abstrahlwinkel von 360˚ und geben ihr Licht gleichstark in alle Richtungen ab und eignen sich daher besser zur Simulation diffuser Beleuchtung. 6) Erstellen Sie an den sichtbaren Seiten des Würfels je ein Omni. Positionieren Sie die Lichter knapp über der hellsten Stelle der jeweiligen Fläche. 7) Weisen Sie den Lichtern die jeweilige Flächenfarbe als Lichtfarbe zu. Wichtig ist auch, dass die Kontrollbox Specular deaktiviert und die Schattenberechnung (Cast Shadows) an ist. Die Lichter beleuchten jetzt aber nicht nur die Wände, sondern auch den Würfel. Um dies zu verhindern, können wir den Quader von der Beleuchtung ausschließen. Wir müssen jedoch darauf achten, dass wir den Würfel nicht aus der Schattenberechnung ausschließen, da sonst

Diffuse Beleuchtung in einem geschlossenen Raum

die Lichter durch den Würfel durchscheinen und auch Flächen beleuchten, die hinter dem Würfel liegen. 8) Rufen Sie im Rollout General Parameters die Dialogbox Exclude (Ausschließen) auf. 9) Um den Würfel nur aus der Beleuchtung auszuschließen, markieren Sie diesen in der linken Liste und drücken die Taste mit dem nach rechts zeigenden Pfeil. Anschließend aktivieren Sie die Optionsschaltfläche Illumination (Beleuchtung). 10) Ebenso wie der allgemeine Aufheller sollen auch die Lichter der Farbflächen nur die Streufarbe beeinflussen. 11) Um keinen scharfen Schatten durch die Flächenlichter zu erhalten, setzen Sie den Sample-Range auf den Maximalwert von 50 und die Dichte auf 0,1. Die Lichter sind natürlich noch viel zu hell. Außerdem verliert das reflektierte Licht durch die hohe Streuung und die bereits abstrahierten Lichtstrahlen schnell an Helligkeit und Stärke. 12) Durch das Herabsetzen des Multipliers wird das Verhältnis zwischen Hauptlicht, Aufheller und Farbreflexion korrigiert. Stellen Sie den Wert auf 0,5. Das Licht über der gelben Fläche stellen Sie auf 0,4. Durch die gelbe Farbe erweckt das Licht den Eindruck, heller zu sein als das rote und grüne, daher stellen wir es etwas niedriger ein. 13) Die Abnahme der Helligkeit in Abhängigkeit von der Entfernung regeln wir mit dem Parameter Decay (Verfall) unter dem Rollout Attenuation Parameters (Lichtabnahmeparameter). Wir wählen die Einstellung Invers Quadrat und einen Beginn von 120. Mit zunehmender Entfernung wird das gelbe Licht schwächer.

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Die Ausschließen-Dialogbox für Lichtquellen

Die endgültigen Parameter für das Licht auf der gelben Fläche

An den Wänden wird das reflektierte Licht der Würfelflächen sichtbar.

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Simulation von Radiosity

Fein-Tuning

Die endgültigen Parameter für das Licht zur Aufhellung des Würfels

Das Bild sieht nun sehr realistisch aus. Was uns im Vergleich zum Radiosity-Bild auffällt, ist, dass der Würfel noch zu dunkel erscheint. Das liegt daran, dass das Material des Würfels zwar sehr gesättigt ist, dass aber durch den Standard-Renderer von 3ds max die Leuchtkraft nicht so deutlich hervorgehoben wird. Um die angestrahlten Farbflächen des Würfels in ihrer Leuchtkraft zu verstärken, gibt es die Möglichkeit, entweder dem Material eine Selbstillumination oder einen eigenen Aufheller für den Würfel hinzuzufügen. Ich wählte hier den Aufheller, da er die Flächen nicht gleichmäßig aufhellt, sondern die dem Licht nähere Flächen betont. 14) Fügen Sie ein weiteres Omni auf der Höhe zwischen der Kamera und dem Deckenlicht ein. Setzen Sie das Licht in der Entfernung knapp vor die Kamera. Mit der Höhe müssen Sie ein wenig experimentieren, da der Einfallswinkel des Lichts vor allem auf die grüne Fläche enormen Einfluss hat. Ideal ist eine gleichmäßige Betonung aller Seiten. 15) Die Farbe des Lichts sollte der des Hauptlichts entsprechen. 16) Deaktivieren Sie die Schatten. 17) Schließen Sie nun alle Objekte außer dem Würfel aus der Beleuchtung aus.

Die Position aller Lichter in der Top- und Front-View. Die fertige Datei finden Sie unter dem Namen radsim_02.max.

Das endgültig gerenderte Bild sieht dem mit Radiosity gerenderten sehr ähnlich. Eine hundertprozentige Übereinstimmung ist mit den vorhandenen Mitteln nicht möglich.

Atmosphärische und optische Effekte

14

Bei Nebel oder in der Nacht sehen wir um Lichter herum das Leuchten von Staub- oder Wasserpartikeln. Hinzu kommen Effekte, die durch Objektive von Kameras oder durch die Linsen unserer Augen entstehen. Ohne diese Effekte machen Bilder oft einen klinisch reinen, eher unwirklichen Eindruck. Der Umgang mit den Effekten gehört zum Erstellen realistischer Bilder genauso dazu wie das richtige Handling von Lichtern und Materialien.

Atmosphärische Effekte für Lichter Volumenlicht Mit Volumenlicht können Sie den Eindruck erwecken, als würde das Licht im Nebel oder Rauch stehen. Sie müssen dazu kein Nebelobjekt, Partikelsystem oder Ähnliches erstellen, sondern können es als Effekt direkt an das Licht heften. Dieselbe Lichtsituation – einmal ohne und einmal mit Volumenlicht

1) Wählen Sie die gewünschte Lichtquelle und im Command Panel das Register Modify (Modifizieren) aus. 2) Um einen Effekt hinzuzufügen, wählen Sie dann im Rollout Atmosphere & Effects (Atmosphären & Effekte) den Button Add (Hinzufügen) und das Volume Light (Volumenlicht) aus. Es gibt noch eine weitere Möglichkeit, Volumenlichter hinzuzufügen. 1) Sie wählen den Menüpunkt Rendering > Environment (Rendern > Umgebung).

360

Atmosphärische und optische Effekte

2) Öffnen Sie, falls nötig, das Rollout Atmosphere (Atmosphäre), klicken Sie auf Add (Hinzufügen) und wählen Sie den Begriff Volume Light (Volumenlicht). 3) Nach dem Bestätigen wird das Volumenlicht in der Liste aufgeführt. 4) Unter dem Parameter Lights (Lichtquellen) können Sie nun eine oder mehrere Lichtquellen dem Effekt zuordnen.

Die Parameter für die Konfiguration des Volumenlichts befinden sich im Menüpunkt Rendering > Environment (Rendern > Umgebung).

Die Parametereinstellungen im Einzelnen ■ Lights (Lichtquellen): Hier können Sie eine oder auch mehrere Lichtquellen zu dem Effekt hinzufügen und entfernen. ■ Fog Color (Nebelfarbe): Hier wird die Farbe des Nebels angegeben. Diese Farbe vermischt sich mit der Farbe des Lichts. Mit weißem Nebel wirkt der Effekt meist am besten. ■ Attenuation Color (Lichtabnahmefarbe): Ist der Parameter für die Lichtabnahme aktiv, wird die Nebelfarbe analog zu den Werten Near/Far Attenuation (Lichtabnahme nah/fern) des Lichts in die Attenuation Color übergeblendet. Dieser Wert ist gewöhnlich dunkler als die Fog Color (Nebelfarbe). Am besten eignet sich Schwarz. ■ Exponential (Exponentiell): Erhöht die Dichte exponentiell mit zunehmender Entfernung. Wenn es nicht aktiviert ist, nimmt die Dichte mit zunehmendem Abstand linear zu. Aktivieren Sie es nur, wenn Sie transparente Objekte im Volumennebel rendern möchten. ■ Density (Dichte): Legt die Dichte des Nebels fest. Eine Dichte von 2 bis 6% erzeugt das realistischste Nebelvolumen. ■ Max Light (Max. Licht %): Wird Nebel von einer Lichtquelle angestrahlt, beginnt er durch die Reflexion in den Wassertropfen zu leuchten. Mit Max Light % können Sie den Maximalwert des Leuchtens angeben (Vorgabe = 90 Prozent). Der höchste Leuchtwert liegt nicht unbedingt an der Lichtquelle, sondern meistens an der dichtesten Stelle des Nebels, die das Licht streift. ■ Min Light (Min. Licht %): Das ist der minimale Leuchtwert des Nebels an der am weitesten entfernten Stelle. Dabei ist zu beachten, dass sich der Nebel grundsätzlich bis ins Unendliche verdichtet, wenn er nicht auf ein Objekt trifft. Daher leuchtet er immer mit der Nebelfarbe. Begrenzen Sie Ihre Szene aber mit einem Objekt, zum Beispiel mit einer schwarzen Kugel, wird der Raum begrenzt und der Nebel kann sich nicht unendlich verdichten.

Atmosphärische Effekte für Lichter

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■ Atten. Mult. (Lichtabnahme-Multiplikator): Passt den Effekt der Lichtabnahmefarbe an. Ein Spotlicht mit Volumenlicht

Maximale Dichte = Max. Licht %

■ Filter Shadows (Schattenfarben filtern): Hier wird die Schattenqualität von Objekten, die im Nebel und Lichtkegel liegen, eingestellt. Die Parameter darunter dienen zur Feineinstellung. Achtung: Die Berechnung einer höheren Qualität lässt die Render-Zeit in die Höhe schnellen. Bild links: Schattenfarbe filtern > niedrig Bild rechts: Schattenfarbe filtern > hoch

In der Gruppe Attenuation (Lichtabnahme) kann der Nebel im Verhältnis zur Lichtabnahme reguliert werden. ■ Start % (Beginn %): Ab wieviel Prozent der gesamten Reichweite des Lichts beginnt die Abnahme des Nebels. ■ End (Ende %): Ab wieviel Prozent der gesamten Reichweite des Lichts ist die Dichte des Nebels = 0. ■ Noise (Rauschen): Die Gruppe Noise (Rauschen) fügt dem Nebel Wind- oder Raucheffekte hinzu. Rauch verdichtet sich zum Beispiel nicht gleichmäßig, sondern besitzt dichtere und transparentere Stellen. Die Ungleichmäßigkeit kann hier mit Wind kombiniert werden, der allerdings nur bei Animationen sichtbar wird. Mit Rauschen können Sie den Nebel wie Rauchschwaden erscheinen lassen.

362

Atmosphärische und optische Effekte

Sonstige atmosphärische Effekte Es gibt auch atmosphärische Effekte, die im Gegensatz zu den zuvor besprochenen Effekten nicht an Lichter gebunden sind. Da sie jedoch das Verhalten von Licht beeinflussen, werden wir sie in diesem Kapitel behandeln. Atmosphären, die an Lichter geheftet werden, verwenden diese als Emitter, als Ursprung des Effekts. Lichtunabhängige Effekte, bis auf den einfachen Nebel, benötigen dazu ein Hilfsobjekt, das Gizmo. Alle atmosphärischen Effekte werden über den Menüpunkt Rendering > Environment (Rendern > Umgebung) unter dem Rollout Atmosphere hinzugefügt.

Fog (Nebel)

Über den Menüpunkt Rendering > Environment (Rendern > Umgebung) können Atmosphären hinzugefügt werden.

Die allgemeinen Parameter für den Fog

3ds max unterscheidet zwischen zwei Nebelarten. Fangen wir mit dem einfachen Nebel an. Dieser Nebel kann räumlich nicht begrenzt werden und benötigt daher, im Gegensatz zu allen anderen atmosphärischen Effekten, kein Gizmo. Er wird eher zu den Bildeffekten gezählt, die über Tiefeninformation (Z-Buffer) gesteuert werden. Er kann keine Schatten verursachen und die Animation von Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel Nebelschwaden, muss durch Mappings gesteuert werden. Des Weiteren wirkt sich sein Effekt immer über die gesamte Szene aus. Sein Vorteil besteht darin, dass er beim Rendern nur wenig Rechenzeit benötigt. Wenn das Bild eher einem diesigen, bewölkten Tag ähneln soll, sind die Möglichkeiten, die dieser Effekt bietet, völlig ausreichend. Die Parameter sind in drei Gruppen unterteilt, eine mit den allgemeinen Einstellungen für den Nebel und zwei weitere, die je nach Nebeltyp aktiviert sind. Parametergruppe Fog (Nebel) ■ Color (Farbe): Mit diesem Feld lässt sich der Farbton des Nebels regulieren. ■ Environment Color Map (Umgebungsfarben-Map): Die Farbe kann durch Mappings ersetzt werden – zum Beispiel durch ein Noise (Rauschen)-Mapping. ■ Environment Opacity Map (Umgebungsopazitäts-Map): Über ein Map lässt sich der Nebel auf bestimmte Teile eines Bilds begrenzen. Das Noise (Rauschen) Mapping erzeugt beispielsweise die Illusion

Sonstige atmosphärische Effekte

Ein Fog mit einem ganz hellen Blau als Fog Color (Nebelfarbe)

Ein Nebel mit einem Noise Mapping als Environment Color Mapping

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Das Checker-Mapping erzeugt zwar einen unrealistischen Effekt, zeigt aber, dass das Environment Opacity Mapping Bildteile vom Effekt ausklammert.

von unterschiedlich dichtem Nebel, dabei wird nur die Deckung des Effekts im Bild variiert. ■ Fog Background (Nebelhintergrund): Wenn diese Kontrollbox aktiviert ist, werden auch Hintergrundbilder vom Nebel beeinflusst. ■ Type (Typ): In der Option Standard wird der Nebel auf das gesamte Bild angewendet. Schaltet man auf Layered (Geschichtet) um, wirkt sich der Nebel auf einen unteren und/oder oberen Bereich aus. Bodennebel oder Rauch, der an der Decke hängt, können so dargestellt werden. Die Wahl des Nebeltyps aktiviert die entsprechende Gruppe zur Eingabe weiterer Parameter. Standard ■ Exponential (Exponentiell): Erhöht die Dichte exponentiell mit zunehmender Entfernung, ansonsten wird die Dichte linear erhöht. ■ Near/Far (Nah/Fern): Die Prozentwerte geben an, wie dicht der Nebel im Near und im Far Range einer Kamera ist. Die Bereichswerte werden bei den Parametereinstellungen der Kamera unter der Gruppe Environment Ranges (Umgebungsbereich) reguliert.

Der Nebel nimmt linear zu.

Der Nebel nimmt exponentiell zu.

Die Parameter für den Standard-Nebel

Der Environment Range der Kamera wurde verändert. Der Near Range liegt bei der ersten Figur. Zusätzlich wurde die Dichte bei Far auf 90 verringert.

364

Atmosphärische und optische Effekte

Die Parameter für den Layered Fog

Ein Nebel mit dem Unten-Wert = 65 und einem Oben-Wert = 150

Layered (Geschichtet) Haben Sie den Nebel-Typen Layered (Geschichtet) aktiviert, erhalten Sie Zugriff auf Einstellungen, mit denen Sie die Höhe des Nebels kontrollieren können. ■ Top/Bottom (Oben/Unten): Diese Eingaben begrenzen den Nebel nach oben bzw. nach unten, als Einheiten werden Weltkoordinateneinheiten verwendet. ■ Density (Dichte): Legt die Deckung des Nebels fest. ■ Falloff: Fügt einen weichen Übergang in dem vom Nebel nicht beeinflussten Teil des Bilds hinzu.

Ein Nebel mit dem Unten-Wert = 0 und einem Oben-Wert = 65

Dem Nebel wurde ein Falloff hinzugefügt.

Dem Nebel kann bei der Einstellung Layered ein Horizon Noise (Horizontalrauschen) hinzugefügt werden, um einen realistischeren Eindruck zu erreichen. Wird diese Kontrollbox aktiviert, erhalten Sie Zugang zu folgenden Parametern: ■ Angle (Winkel): Von dem Horizont der Kamera aus wird ein Winkel angegeben, ab dem sich der Nebel mit einem Rauschen zu lichten beginnt. ■ Size (Größe): Stellt die Größe des Rauschens ein. ■ Phase: Ein Wert größer als Null animiert das Rauschen nach oben, wie Nebel, der von einem See aufsteigt. Ein negativer Wert animiert den Nebel in die entgegengesetzte Richtung. Nebel mit Horizon Noise

Sonstige atmosphärische Effekte

365

Volume Fog (Volumennebel) Im Gegensatz zum einfachen Nebel besteht der Volumennebel aus einem Körper. Durch Hilfsobjekte, so genannte Gizmos, wird der Effekt in der räumlichen Ausdehnung beschränkt. Eine weitere Eigenschaft des Volumennebels besteht darin, dass er Schatten werfen kann. ■ Gizmos: Durch die Auswahl eines oder mehrerer Gizmos kann der Effekt begrenzt werden. Durch Verwendung mehrerer Gizmos können Sie die Form des Nebels flexibler gestalten. Damit der Nebel an den Kanten von Gizmos nicht plötzlich aufhört, können Sie die Gizmo-Kanten weicher zeichnen. Wird kein Gizmo ausgewählt, wirkt sich der Nebel über die gesamte Szene aus. Gizmos werden im Create Command Panel unter der Kategorie Helper und dem Pulldown Atmospheric Apperatures erstellt. ■ Color (Farbe): Legt die Farbe des Nebels fest. ■ Exponential (Exponentiell): Schaltet von linearer Nebelabnahme auf exponentielle um. Der Nebel verdichtet sich bei exponentieller Abnahme schneller. ■ Density (Dichte): Legt die Dichte des Nebels fest. Werte über 20 ergeben bereits einen völlig dichten Nebel. ■ Step Size/Max Steps (Schritte/Schritte maximal): Diese beiden Parameter sind für die Qualität zuständig und beeinflussen die Rechengeschwindigkeit erheblich. Volumennebel wird, wie Volumenlichter auch, mit einem Sampling versehen, dass die Zwischenstufen bzw. Weichheit des Nebels steuert. Erhöht man die Schrittgröße, wird der Nebel gröber. Um die Render-Zeit zu verringern, kann die Häufigkeit der Sampling-Berechnung eingeschränkt werden. Niedrigere Werte bedeuten eine schnellere Berechnung, aber ein nicht so »weiches« Ergebnis.

Die Parameter des Volumennebels

Gizmos werden über das Command Panel erstellt.

Die Parameter des Volume Fogs nach der Korrektur

Ein Volume Fog mit voller Dichte und geringer Kantenweichzeichnung

Der gleiche Nebel mit optimierten Einstellungen (siehe Abb. rechts)

■ Fog Background (Nebelhintergrund): Gibt an, ob der Hintergrund mit in die Nebelberechnung einbezogen wird oder nicht.

366

Atmosphärische und optische Effekte

Noise (Rauschen): Diese Parametergruppe funktioniert analog zu den Einstellungen des »einfachen« Nebels. Allerdings besitzt sie beim Volumennebel einige weitere Optionen. ■ Type (Typ): Hier kann zwischen den Berechnungsverfahren Regular (Normal), Fractal und Turbolence gewählt werden. Die Kontrollbox Invert kehrt den Rauscheneffekt um. Der dichte Teil wird transparent und umgekehrt. ■ Noise Threshold (Rauschengrenzwert): Der Noise Threshold mit den Werten für High und Low schränkt die Dichte des Nebels nach unten bzw. oben ein.

Der niedrige und hohe Rauschengrenzwert liegt bei 0,5.

Der hohe Rauschengrenzwert = 1, der niedrige Wert = 0

■ Uniformity (Gleichmäßigkeit): Die Uniformity reguliert die Wolkenbildung. Ist der Wert größer, wirkt der Nebel eher wie eine gleichmäßig dichte Wolke, geringere Werte erhöhen die Flockenbildung.

Gleichmäßigkeit = 0

Gleichmäßigkeit = 1

■ Size (Größe): Definiert die Größe der Flocken. ■ Phase: Animiert den Nebel in sich. Das heißt, ist kein Wind aktiviert, wirbelt sich der Nebel innerhalb seiner Grenzen. ■ Wind: Um dem Nebel eine Bewegung in eine Richtung zu geben, können Sie unter Wind die Quelle angeben.

Sonstige atmosphärische Effekte

367

■ Wind Strength (Stärke): Gibt die Windgeschwindigkeit in Relation zur Phase an. Wird die Phase langsam animiert und ist die Windgeschwindigkeit hoch, wirbelt der Nebel wenig, aber driftet dafür mehr. Ist die Relation umgekehrt, wirbelt der Nebel stärker, besitzt aber eine geringere Seitwärtsbewegung.

Fire Effect (Feuer) ■ Mit Fire Effect erhalten Sie ein atmosphärisches System zum Generieren von Feuer für Fackeln, Kerzen, Lagerfeuer oder Feuerbälle für Explosionen. Fire Effect benötigt als Emitter und zur Darstellung in den Ansichtsfenstern mindestens ein Gizmo. ■ Gizmo: Hier können Sie ein oder mehrere Gizmos auswählen. ■ Colors (Farben): Die zwei linken Farbfelder geben die Farbbereiche der Flamme an. Die Rauchfarbe wird nur bei der Erstellung von Explosionen benötigt. ■ Shape (Form): Sie können zwischen zwei Flammentypen auswählen. Die Tendril (Flammen-Form) erzeugt gerichtetes Feuer mit Spitzen. Es dient vor allem zum Darstellen von Fackeln, Kerzen oder Lagerfeuern. Die andere Form, der Fireball (Feuerball), eignet sich besonders für Explosionen. Er erzeugt runde Flammen, die durch ihre Form an Wolken erinnern. ■ Stretch (Dehnen): Dieser Parameter skaliert Flammen entlang der Z-Achse des Gizmos. ■ Regularity (Regelmäßigkeit): Passt das Combustion in seiner Form und Ausdehnung an das Gizmo an. Bei höheren Werten stimmt die Form des Feuers mehr mit der des Gizmos überein. ■ Flame Size (Größe): Gibt die Größe einzelner Flammen in Abhängigkeit zur Ausdehnung des Gizmos an. Kleinere Werte simulieren eher ein langsam loderndes Feuer, während größere für heißeres, schnelleres Feuer, wie zum Beispiel von Gasbrennern, gedacht sind.

Dehnen = 1

Dehnen = 10

Größe = 2

Größe = 6

Die Parameter des Combustion-Effekts

368

Atmosphärische und optische Effekte

■ Flame Detail (Flammendetails): Steuert die Farbänderung und Randschärfe einzelner Flammen. Niedrige Werte verursachen weiche Flammen, die weniger Rechenzeit in Anspruch nehmen. ■ Density (Dichte): Bestimmt die Deckkraft und die Helligkeit des Feuers vor einem Hintergrund und ist von der Größe des Gizmos abhängig. Niedrige Werte machen das Feuer transparenter. Dabei wird mehr Außenfarbe verwendet. ■ Samples: Gibt die Sampling-Rate für den Effekt an. Bei hohen Werten sind die Ergebnisse genauer. Das bedeutet, die Flamme wirkt weicher. Dies geht allerdings zu Lasten der Render-Zeit. Bei Werten kleiner als 1 wird die Flamme unsichtbar.

Dichte = 10

Dichte = 40

Samples = 10

Samples = 2

■ Phase: Das Lodern von Flammen wird durch die Phase bestimmt. Dadurch findet praktisch keine Aufwärtsbewegung des Feuers statt, sondern nur die Form und Farbe der Flammen variiert. Bei einer Explosion regelt die Phase die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Feuerballs. Bei einer Explosion nimmt die Ausdehnung zunächst sehr schnell zu. Mit zunehmender Annäherung an den Enddurchmesser verringert sich dann die Ausdehnungsgeschwindigkeit. ■ Drift (Verwehung): Die Verwehung gibt der Flamme eine Bewegung in die Z-Achse des Gizmos. Dabei wird der Eindruck von aufsteigendem Feuer erweckt. Um eine Flamme zu animieren, müssen mindestens die Parameter Phase und Drift über die Zeit verändert werden.

Explosion Haben Sie das Kontrollfeld Explosion aktiviert, erhalten Sie Zugriff auf weitere Parameter. ■ Setup Explosion (Explosion einrichten): Öffnet ein Dialogfeld zum Einstellen des Zeitverlaufs der Explosion.

Optische Effekte mit Lens Effects

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■ Smoke (Rauch): Ist diese Kontrollbox aktiv, wird gegen Ende der Explosion die Innen- und Außenfarbe in die Rauchfarbe übergeblendet. ■ Fury (Heftigkeit): Dieser Parameter beeinflusst die Phase. Erhöht man den Wert auf größer 1, dann steigt die Geschwindigkeit des Loderns an. Niedrigere Werte verlangsamen den Effekt.

Eine Explosion mit hoher Flame Size (150) und geringen Flame Details (5)

Eine Explosion mit niedriger Flame Size (35) und hohen Flame Details (10)

Optische Effekte mit Lens Effects Mit Lens Effects können Sie Linsen- bzw. Blenden-Effekte, die von Lichtquellen verursacht werden, beim Rendern in die Szene mit einrechnen. Diese Effekte umfassen beispielweise Glow (Leuchten), Ring, Ray, Man. Sekundäre, Stars (Stern) und Stripes (Streifen).

Mit Lens Effects können Sie optische Effekte generieren, die durch das Zusammenspiel von Optik und Gegenlicht entstehen.

Hinzufügen eines Lens Effects 1) Wählen Sie die gewünschte Lichtquelle aus und dann das Register Modify (Modifizieren).

Das optimale Ergebnis erreicht man aber oft erst, wenn zwei Combustions vermischt werden.

370

Atmosphärische und optische Effekte

2) Um einen Effekt hinzuzufügen, wählen Sie dann im Rollout Atmospheres & Effects den Button Add (Hinzufügen) und wählen Sie im darauf folgenden Dialogfeld Lens Effects aus. Nach dem Bestätigen mit Ok ist der Effekt in der Liste verfügbar. Mit Setup (Einrichten) können Sie ihn jederzeit bearbeiten. Es gibt aber noch eine weitere Möglichkeit, Lens Effects hinzuzufügen und zu bearbeiten: 3) Wählen Sie den Menüpunkt Rendering > Effects (Rendern > Effekte...) aus. 4) Unter dem Rollout Effects klicken Sie auf den Add (Hinzufügen)Button. 5) Wählen Sie den Punkt Lens Effects aus. 6) Um den Lens Effects ein Licht zuzuordnen, müssen Sie unter den Lens Effects Globals (Globalen Einstellungen für Lens Effects) ein oder mehrere Lichter hinzufügen.

Einstellung von Lens Effects

Das Rollout für die Render-Effekte finden Sie unter dem Menüpunkt Rendering > Effects (Rendern > Effekte).

Das Einrichten von Lens Effects geschieht durch vier Rollouts, aufgerufen über den Menüpunkt Rendering > Effects (Rendern > Effekte). ■ Im Rollout Effects können Effekte hinzugefügt und entfernt werden. Nicht nur die Lens Effects, sondern zum Beispiel auch Filmkörnung, Tiefenunschärfe und Farbkorrekturen. Darüber hinaus kann hier das Vorschaufenster zum Testen von Effekten geöffnet werden. Die Vorschau rendert das Bild nur einmal und fügt dann den Effekt hinzu. Wird der Effekt geändert, muss das Bild nicht neu berechnet werden, sondern nur der Effekt, was enorm Zeit spart. Auf Knopfdruck Show Original > Show Effects (Original zeigen > Effekte zeigen) kann zwischen Vorschau und Original hin und her geschaltet werden. ■ Unter den Lens Effects Parameters haben Sie die Möglichkeit, Effekte zu einem oder mehreren Lichtern hinzuzufügen. Es können auch Effekte gemischt werden. ■ Die Lens Effects Globals sind zuständig für Parameter, die für alle Lens Effects gelten. Hier können Sie auch Ihre Konfiguration speichern, laden und Lichtern zuweisen. Zudem lassen sich Auswirkungen auf Alphakanäle oder Tiefeninformationen (Z-Buffer) beeinflussen. ■ Auf die Globalen Einstellungen folgen die jeweiligen Parameter des unter dem Rollout Lens Effects Parameters ausgewählten Effekts. Hier wird das eigentliche Aussehen des Effekts eingestellt. Neben Farbeinstellungen, Größe usw. können einige Effekte, wie der Glow (Leuchten)-Effekt, auch durch Bildelemente verursacht werden. Diese Einstellungen befinden sich unter der Registerkarte Options des jeweiligen Effekts.

15

Materialeditor Die Materialien sind zusammen mit der Beleuchtung hauptverantwortlich für einen realistischen Eindruck. Um jedoch die Realität zu imitieren, ist es wichtig, die Realität zu verstehen. Aus diesem Grund wird neben der Erläuterung des Materialeditors bei den Beispielen großer Wert auf den Bezug zur Wirklichkeit gelegt.

Grundlagen des Editors Das Fenster des Materialeditors Der Materialeditor ist ein Modul, das als Dialogfenster in 3ds max integriert ist. Er ist für die Oberflächeneigenschaften der geometrischen Objekte zuständig und genauso objektorientiert und hierarchisch aufgebaut wie der Rest des Programms – dazu später mehr. Die Palette des Materialeditors wird über den Materialeditor-Button aus der Hauptsymbolleiste aufgerufen und besteht aus vier Elementen:

Vorschaueinstellungen Materialvorschau (Sample Slots)

Material-Handling

Materialeigenschaften

■ Materialvorschau (Sample Slots): Hier werden die Materialien gemäß ihren Eigenschaften auf Grundkörper angewendet. Die Berechnung übernimmt der Renderer. Es werden also echte, real berechnete Objekte angezeigt. ■ Vorschaueinstellungen: Diese Symbole dienen der Konfiguration des Vorschaufensters. Sie können das Vorschauobjekt ändern, das

Materialeditor

372

Materialeditor

Hintergrundlicht deaktivieren, Materialanimationen als Vorschau rendern lassen oder durch den Options (Optionen)-Dialog weitere Einstellungen, wie den Typ des Renderers und Anti-Aliasing, ändern. ■ Material-Handling: Mit Hilfe dieser Symbolleiste werden die Materialien Objekten zugewiesen oder in Bibliotheken gespeichert oder geladen. Darüber hinaus dienen die Icons zur Navigation innerhalb der Material/Map-Hierarchie. ■ Materialeigenschaften: Die dort befindlichen Parameter definieren das Erscheinungsbild der Materialien. Dieses Element ist wie die Parametersets der Befehlsregister in Rollouts unterteilt, damit man den Überblick nicht verliert.

Wichtige Buttons des Materialeditors Der Materialeditor alleine besitzt so viele Funktionen und Möglichkeiten, dass man darüber ein eigenes Buch schreiben könnte. Nachfolgend werden kurz die Funktionen der Buttons beschrieben. Sample Type (Beispieltyp): Statt der Kugel kann ein alternatives Objekt gewählt werden. Backlight (Hintergrundlicht): Die Vorschau wird mit zwei Lichtquellen berechnet. Eine befindet sich links vorne oberhalb des Objekts, die zweite – die Sie mit diesem Button deaktivieren können – liegt rechts unten hinter dem Objekt. Background (Hintergrundbild): Um den Effekt von Reflexion und Transparenz sichtbar zu machen, kann ein Hintergrundbild aktiviert werden. Mit den Sample UV Tiling (Beispiel-UV-Kacheln) wird die Wiederholung des Map-Musters auf dem Musterobjekt im aktiven Musterfeld eingestellt. Die Video Color Check (Video-Farbüberprüfung) überprüft das Material des Musterobjekts auf Farben, die über dem zulässigen Grenzwert für NTSC oder PAL liegen. Make Preview (Preview erstellen): Hiermit können Sie Preview-Filme im AVI-Format von animierten Materialien erstellen. Options (Optionen): Blendet das Dialogfeld für die Zusatzoptionen ein. Hier können Sie beispielsweise das Anti-Aliasing aktivieren oder einen anderen Renderer einstellen. Select by Material (Nach Material auswählen): Selektiert alle Objekte, die das aktuelle Material besitzen. Öffnet das Get Material (Material/Map holen)-Dialogfenster. Damit können Sie Materialien neu erstellen oder aus einer Bibliothek oder Szene auswählen. Put Material to Scene (In der Szene ablegen): Befindet sich ein Material oder Map mit gleichem Namen bereits in der Szene, können Sie dieses aktualisieren.

Grundlagen des Editors

Put Material to Selection (Material zuweisen): Weist einem Objekt das aktive Material zu. Reset Map/Material (Material zurücksetzen): Hiermit werden alle Material- und Map-Einstellungen zum Ursprungsmaterial zurückgesetzt. Make Material Copy (Material kopieren): Erstellt eine Kopie des aktuellen Materials im gleichen Vorschaufenster. Put to Library (Material in Bibliothek): Legt das Material in der aktiven Bibliothek ab, unabhängig davon, ob es einem Objekt zugewiesen wurde. Material Effect Channel (Material-Effektkanal): Für das Rendern von Video-Post-Effekten können Sie dem Material eine ID zuweisen. Sie können damit materialabhängige Effekte erstellen. Show Map in Viewport (Map in Ansicht anzeigen): Sie können Mappings in einem schattierten Ansichtsfenster sichtbar machen, um beispielsweise die Ausrichtung zu kontrollieren. Show End Result (Endergebnis zeigen): Zeigt die oberste Ebene einer Materialhierarchie an, wenn Sie sich in einer unteren Ebene befinden – ähnlich wie beim Modifikator-Stapel. Go to Parent (Eine Ebene höher): Befinden Sie sich in einer Unterebene der Materialhierarchie, können Sie mit diesem Button zum nächsthöheren Level gelangen. Go forward to Silbling (Auf der Ebene weiter): Dieser Button bringt Sie in das nächste Material oder Mapping auf der gleichen Hierarchieebene. Material/Map-Navigator (Material/Map-Anzeigensteuerung): Listet alle Ebenen einer Materialhierarchie in einem Baumdiagramm auf. Pick Material from Object (Material aus Objekt auswählen): Mit dieser Pipette können Sie ein Material durch Anklicken eines Objekts in den Editor übernehmen.

Shader, Mapping, Typen Die Materialien bestehen wie alle Elemente in 3ds max aus Objekten, die durch Beziehungen aufeinander wirken. Diese Beziehungen werden hierarchisch miteinander verknüpft. Was bedeutet dies aber nun im Einzelnen? Schauen wir uns dazu erst einmal die Eigenschaften von Oberflächen etwas näher an. Eine Oberfläche besitzt zunächst einmal eine Farbe, die in der Diffuse-Farbe (Streufarbe) definiert wird. Diese Farbe kann je nach Lichtsituation, beispielsweise im Dunklen – Ambient-Farbe oder Umgebungsfarbe genannt – oder bei direkter Anstahlung (Specular-Farbe, Glanzfarbe) unterschiedlich wirken. Je nach Eigenschaft (Shading) kann dieses Material ein unterschiedliches Glanzverhalten aufweisen. Die Stärke und Farbe des Glanzpunkts ist von der Oberflächenstruktur abhängig. Als zusätzlicher Effekt kann ein Material leuchtend erschei-

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Materialeditor

nen oder eine Transparenz besitzen. Das sind die Grundeigenschaften, über die jedes Material verfügt. Die Berechnungsverfahren des Glanzverhaltens werden als Shader bezeichnet. Andere Programme verwenden eine etwas andere Terminologie. Dort werden ganze Materialzusammenstellungen als Shader bezeichnet. Diese Shader bilden die Basis eines Materials. Sie werden durch das so genannte Mapping ergänzt. Das Mapping stellt den Unregelmäßigkeitsfaktor des Materials dar. Das bedeutet, dass jede Eigenschaft des Shaders durch ein Mapping verzerrt bzw. variiert werden kann. In der Praxis bedeutet dies, dass beispielsweise einige Stellen einer Oberfläche weniger glänzen können als andere, da diese verschmutzt sind. Der Schmutz kann über ein Bitmap, das auf die Diffuse- (Streu-), Ambient(Umgebungs-) oder Specular-Farbe (Glanzfarbe) einwirkt, sichtbar gemacht werden. Da der Schmutz jedoch auch ein anderes Glanzverhalten besitzt als die restliche Oberfläche, kann die Glanzstärke über die Graustufeninformation aus einem Bitmap variiert werden. Zusätzlich können weitere Eigenschaften wie Reflexion, Transparenz, Self-Illumination (Selbstleuchten), Bump (Relief wie Kratzer oder Dellen), Refraction (Brechung) usw., durch Bitmaps oder parametrisch erzeugte Muster verändert werden. Sie alle werden als Mapping oder Texturen bezeichnet und stellen eine Unterhierarchie zu den Shadern dar. 3ds max erlaubt es, prozeduralen Mappings weitere Mappings unterzuordnen. So können Sie zum Beispiel die Felder eines Schachbrett-Mappings (Checker) durch ein untergeordnetes Marmor- Mapping (Marble) aus differenten Marmorarten erstellen. Als dritte Gruppe dienen die Materialtypen zur Materialdefinition. Sie stellen keine direkte Materialeigenschaft dar, sondern dienen der Parametrisierung von Materialkombinationen oder der Definition von Spezialmaterialien. Sie können beispielsweise auf eine Glasflasche ein Etikett aufbringen. Das Papieretikett besitzt völlig andere Materialeigenschaften als das Glas der Flasche. Normalerweise benötigen Sie nun ein Modell der Flasche und ein Modell des Etiketts, um die Materialien aufzutragen. Mit dem Materialtyp Blend (Überblenden) können Sie beide Materialien auf das gleiche Modell aufbringen. Die beiden Materialien werden über eine Maske voneinander getrennt, so dass nur in einem bestimmten Bereich eines der beiden Materialien sichtbar wird. Das Spezialmaterial Shadow/Matte (Mattheit/Schatten) macht ein Objekt unsichtbar. Die Schatten, die das Objekt verursacht oder erhält, werden jedoch berechnet. Es wird vor allem bei Szenen eingesetzt, die später mit Realbildszenen in einem Compositing-Programm kombiniert werden. So kann unter anderem der Schattenwurf einer 3DFigur auf ein Objekt im Realbild simuliert werden. Die Mapping-Typen stellen somit die oberste Hierarchie dar, obwohl sie nicht der eigentlichen Materialbeschreibung dienen.

Grundlagen des Editors

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Material/Map-Hierarchie Wie bereits im vorhergehenden Abschnitt erläutert, gibt es drei Hauptebenen in einer Material/Map-Hierarchie. ■ 1. Ebene: Materialtyp ■ 2. Ebene: Shader ■ 3. Ebene: Mapping Schauen wir uns das Ganze an dem Beispiel in der Abbildung rechts an. Dort sehen Sie ein fiktives Material mit der zugehörigen Hierarchie. Das Hierarchiefenster wurde durch den Button Material > Map-Navigator (Material > Map-Steuerung) aufgerufen. Das Material besteht aus dem Materialtypen Standard. Das BumpMapping wird über ein Noise (Rauschen) geregelt. Die Reflections erhalten zunächst ein Falloff-Map, welches die Spiegelung aus Color 1 abhängig vom Blickwinkel mit Color 2 überblendet. Color 2 enthält wiederum ein Falloff, das nur zwei Farben überblendet. Als letztes Material erhält das Displacement-Mapping (3D Verschiebung) noch ein Mix (Mischen)-Material, das zwei Noise-Maps unterschiedlicher Größe mischt. Mappings können also entweder als Masken wie beim Materialtyp Überblenden oder als Textur wie bei der Streufarbe dienen. Es ist allerdings nicht möglich, einen Shader einem Mapping unterzuordnen.

Beispiel einer Material/Map-Hierarchie für ein flüssiges Material

Zuordnung von Mappings im Editor Es gibt mehrere Orte, an denen Sie im Materialeditor Mappings zuordnen können – hier ein paar Beispiele:

Zuweisung bei einem Materialtypen

Zuweisung zu Shadern bei den Parametern oder über das Maps-Rollout

Zuweisung innerhalb eines Mappings

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Materialeditor

Parameter-Rollouts des Materialeditors

Die Rollouts des Standard-Materials

Hat man sich für einen Materialtyp entschieden, werden die einzelnen Parameter definiert. Meistens wird man den Typ Standard verwenden. Wenn man sich für einen mehrschichtigen Typ wie Multi/Sub Object (Multi-/Unterobjekt), Two Sided (Doppelseitig) oder Blend (Überblenden) entschieden hat, werden Sie ebenfalls fast immer diesen Typ verwenden. Die mehrschichtigen Materialien stellen nur die Kombination mehrerer Materialien zu einem einzigen Typ dar. Nachfolgend werden wir, stellvertretend für die meisten Materialtypen, das Parameterset des Standard-Materials betrachten, um uns mit einigen neuen Begriffen vertraut zu machen. Wenn Sie ein Material aus den Vorschaufenstern des Materialeditors auswählen oder ein neues StandardMaterial erstellen, werden Sie diese Parameter vorfinden.

Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparameter)

Das Rollout der Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparameter)

Eine Kugel als Wire (Draht) gerendert

Wie der Name schon sagt, werden hier die Grundeinstellungen der Schattierung eingestellt. Zu diesen zählt unter anderem die Auswahl des Shaders. Als Voreinstellung ist der Blinn-Shader eingestellt. Er besitzt das breiteste Anwendungsspektrum. Das bedeutet, dass fast alle Materialien mit diesem Shader erstellt werden können. Zusätzlich gibt es noch vier Kontrollkästchen, die folgende Funktionen besitzen: ■ Wire (Draht): Rendert nicht die Flächen eines Objekts, sondern nur die Kanten. ■ 2-sided (Zweiseitig): Jede Fläche besitzt zwei Seiten, von denen immer nur eine Seite dem Betrachter zugewandt ist. Daher ist es logisch, dass die Rückseite nicht gerendert werden muss, da dies zusätzliche Rechenzeit kosten würde. Werden mehrere Flächen zum Beispiel zu einer Kugel kombiniert, zeigen alle Flächen vom Zentrum der Kugel weg. Wird eine Hälfte der Flächen der Kugel gelöscht, entsteht eine Schale. Betrachtet man diese Schale nun von einer bestimmten Seite, kann es sein, dass man einige Flächen von hinten

Parameter-Rollouts des Materialeditors

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Eine Kugel (links) mit einseitigem Material wird halbiert. Die Flächen, die mit der Rückseite zum Betrachter zeigen, werden nicht dargestellt. Erst wenn man das Material zweiseitig definiert, werden sie gerendert.

und andere von vorne sieht. Die Flächen, die von hinten gezeigt werden, sind allerdings unsichtbar. ■ Face Map (Flächen-Map): Das Mapping wird jeder Fläche des Objekts zugewiesen. ■ Faceted (Facettiert): Mit dieser Option wird das Objekt so gerendert, als besitze es keine Glättungseigenschaften.

Flächen-Map

Facettiert

Blinn Basic Parameters (Shader-Grundparameter) Je nach Shader werden hier die zugehörigen Parameter angegeben. Diese werden in je vier Gruppen unterteilt: die Farbeinstellungen, das Selbstleuchten Self-Illumination (Selbstilluminität), die Opacity (Transparenz) und die Specular Highlights (Spiegelglanzlichter). Die optimalen Einstellungen werden Thema des nächsten Kapitels sein. ■ Farbangabe: Jedes Material besitzt zunächst eine Diffuse-Farbe (Streufarbe). Sie stellt die Farbe bei normaler diffuser Beleuchtung dar. Die Ambient-Farbe (Umgebungsfarbe) regelt die Farbgebung bei der Umgebungsbeleuchtung und im Schatten. Je nach Materialeigenschaft kann der Glanzpunkt eine andere Specular-Farbe (Glanzfarbe) besitzen. Diese kann ebenfalls unabhängig von der Diffuse-Farbe angegeben werden. Statt Farben können zusätzlich

Das Rollout der Blinn Basic Parameters

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Materialeditor

auch Mappings angegeben werden. Zur Farbdarstellung erfahren Sie mehr im Kapitel zur Materialerstellung. ■ Self-Illumination (Selbstilluminität): Wird beispielsweise eine Milchglasscheibe von hinten angestrahlt, hat man den Eindruck, dass diese leuchtet. Darüber hinaus sieht man auf ihr keine Schatten. Um diesen Effekt zu simulieren, können Sie eine Leuchtfarbe oder einen Wert angeben. Wird das Kontrollkästchen Color (Farbe) deaktiviert, erscheint statt des Farbfelds ein Zahlenauswahlfeld – Sie können den Betrag des Leuchtens der Streufarbe angeben. ■ Opacity (Opazität/Transparenz): Opazität ist das Gegenteil von Transparenz und heißt Deckung. Hier wird nicht die Transparenz eines Objekts geregelt, sondern dessen Deckkraft. Daher ist der Standardwert 100, also volle Deckung. 0 bedeutet volle Transparenz. Zur Steuerung kann ebenfalls ein Mapping eingesetzt werden. ■ Specular Highlights (Spiegelglanzlichter): Mit diesen Parametern stellen Sie den Glanz des Materials ein. Das Specular Level (Glanzfarbenstärke) gibt dabei an, mit welcher Stärke die Glanzfarbe auf das Objekt aufgetragen wird. Die Größe des Glanzpunkts und der Übergang zwischen Specular (Glanzfarbe) und Diffuse (Streufarbe) werden über Glossiness (Hochglanz) gesteuert. Der Wert Softer (Weicher) steuert den Kontrast des Übergangs.

Vier Kugeln mit unterschiedlichen Shader Basic Parameters (von links nach rechts): hoher Glossiness-; niedriger Glossiness-Wert; Opacity kleiner als 100; Self-Illumination

Extended Parameters (Erweiterte Parameter)

Das Rollout der Erweiterten Parameter

Dieses Rollout bietet zusätzliche Erweiterungen zu den Shader-Parametern. Sie erweitern die Konfiguration der Opazität – Advanced Transparency (Erweiterte Transparenz) – die Darstellung des Kanten-Renderings – Wire (Draht) und Einstellungen zur Reflection Dimming (Reflexionsdämpfung) in Schatten. ■ Advanced Transparency (Erweiterte Transparenz): Geben Sie eine Opazität an, die kleiner als 100 ist, können Sie feststellen, dass die Transparenz an allen Stellen des Objekts gleich ist. In der Realität erscheint Glas jedoch weniger transparent, je größer der Winkel der Glasfläche zum Betrachter ist. Um diesen Effekt ohne Raytracing durch den Scanline Renderer zu simulieren, gibt es die Falloff-Op-

Parameter-Rollouts des Materialeditors

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tionen In (Hinein) und Out (Heraus) zusammen mit der Zahlenauswahlbox Amt (Betrag). In macht Flächen, die einen kleineren Winkel zum Betrachter besitzen, transparenter. Die Option Out dreht den Effekt um – zum Beispiel für die Darstellung von Kugeln, die mit Nebel oder anderen Partikeln gefüllt sind. Der Opazitäts-Parameter beeinflusst zusammen mit dem Wert im Feld Betrag die Transparenz.

Die Transparenz wird nur durch die Opacity gesteuert.

Die Transparenz wird durch die Option In gesteuert.

Die Transparenz wird durch die Option Out gesteuert.

Um farbiges Glas darzustellen, reicht es nicht, die Streufarbe des Objekts zu ändern. Alle dahinterliegenden Objekte scheinen grau bzw. schwarz durch. Wählen Sie statt einer Filterfarbe die Option Subtractive (Subtraktiv), wird die Diffuse-Farbe von der Farbe des Hintergrunds abgezogen. Die entsprechende Umkehrung heißt Additive. Dabei werden die Farbwerte des Objekts mit denen des Hintergrunds addiert. Dabei erscheint der Hintergrund heller.

Ohne Änderung der Filterfarbe erscheinen Körper hinter dem Objekt grau.

Durch die Kopie der DiffuseFarbe in die Filterfarbe werden Körper hinter dem Objekt eingefärbt.

Bei der Subtraktion von Farben wird der Farbe von Objekten, die hinter dem Körper liegen, Streufarbe entzogen.

Der Index of Refraction (Refraktionsindex) gibt den Wert an, mit dem der transparente Körper die im Hintergrund liegende Umgebung bzw. das dort reflektierte Licht bricht. Die allgemein übliche Bezeichnung ist Brechungsindex. Optimale Ergebnisse der Lichtbrechung werden allerdings nur mit Raytrace-Materialien erreicht. Eine

Durch die Addition wird die Streufarbe mit der Farbe von Hintergrundobjekten zusammengefügt.

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Materialeditor

nähere Beschreibung dazu finden Sie im nächsten Kapitel. Eine Tabelle der wichtigsten Brechungsindices finden Sie im Anhang.

Die Brechung der Umgebung durch ein Refraction-Map bei einem Brechungsindex von 1,5

Die Brechung der Umgebung durch ein Refraction-Map bei einem Brechungsindex von 2,5

■ Wire (Draht): Haben Sie das Kontrollkästchen unter den Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparametern) aktiviert, können Sie hier die Dicke in Pixels oder in den eingestellten Units (Einheiten) angeben.

Die Kanten können in der Dicke verändert werden. Um auch die Kanten auf der Rückseite zu sehen, müssen Sie 2-sided in den Shader Basic Parameters aktivieren.

■ Reflection Dimming (Reflexions-Dämpfung): Bei Reflection-Maps werden Spiegelungen als Mapping aufgetragen. Das Mapping erscheint daher auch in den Schatten genauso hell wie in den vom Licht angestrahlten Stellen. Um die Reflection im Schatten abzudunkeln, können Sie das Reflection Dimming aktivieren. Ist der Wert des Dim Level (Dämpfungsstärke) 0, werden die Reflexionen im Schatten schwarz. Ein Wert von 1 bedeutet keine Dämpfung der Reflection. Die Refl. Level (Reflexionsstärke) gibt die Helligkeit der Reflection in den beleuchteten Stellen an. Der Wert 3 entspricht in etwa dem Wert einer deaktivierten Dämpfung. Höhere Werte hellen die Reflection auf.

Parameter-Rollouts des Materialeditors

Die Reflection ohne Dämpfung

Nach der Aktivierung der Dämpfung wird die Reflection im Schatten voll ausgeblendet.

Der Wert der Dämpfung von 0,6 dunkelt die Reflection realistisch ab.

SuperSampling Das SuperSampling wendet einen erweiterten Anti-Aliasing-Filter auf der Basis des Materials an. Es wertet die Geometrie aus und erreicht eine bessere geschätzte Farbe für jedes Pixel. Diese Information wird an den Renderer weitergeleitet. Vor allem bei Reflection- und BumpDas Rollout des SuperSamplings

Reflexion und Bump ohne SuperSampling

Reflexion und Bump mit SuperSampling

Maps kann es zu kantigen Linien oder zu unerwünschten Treppeneffekten kommen, die durch das SuperSampling der Textur eliminiert werden können. Da das SuperSampling die Rechenzeit erhöht, sollten Sie es nur aktivieren, wenn Sie Bildfehler sehen oder das Mapping bei zunehmender Entfernung zur Kamera feiner wird. Neben der Auswahl des Samplers können Sie das Anti-Aliasing durch Aktivierung der entsprechenden Kontrollbox auch auf Texturen anwenden (siehe Abbildung vorhergehende Seite). Je nach Auswahl des Samplers können Sie zusätzliche Parameter angeben.

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Materialeditor

Maps In diesem Rollout erhalten Sie einen Überblick über alle Mappings, die Sie einem Material zuordnen können. Bis auf die Mappings von Bump (Relief), Reflection (Reflexion), Refraction und Displacement (3DVerschiebung) können Sie alle Maps auch bei Shader-Parametern direkt zuordnen. Sie finden dazu neben den jeweiligen Parametern unbeschriftete, quadratische Schaltflächen. Die Map-Angaben im Maps-Rollout bestehen aus vier Angaben. Die Kontrollbox links neben der Bezeichnung aktiviert das Mapping. Das Zahlenauswahlfeld gibt die Stärke des Mappings für die jeweiligen Einstellungen an. Mit der Schaltfläche können Sie ein Mapping der Funktion zuordnen. Unter den beschrifteten Parametern sehen Sie einige unbenannte, graue Mapping-Reihen. Je nach angegebenem Shader sind mehr oder weniger Maps möglich. Der Blinn-Shader besitzt zwölf Mapping-Möglichkeiten, während der Multi-Layer-Shader 21 Parameter zur Verfügung stellt. Das Rollout für Mappings

Das Holz-Mapping wurde als Streufarben-Mapping auf die Kugel aufgetragen. Die Stärke des Mappings hat die Werte 0, 50 und 100.

Dynamic Properties (Dynamikeigenschaften)

Das Rollout der Dynamic Properties

Sie können die Abpralleigenschaften eines Objekts direkt beim Material angeben. Wird das Objekt in ein dynamisches System eingebunden und kollidiert es mit einem anderen Objekt, werden diese Angaben gültig. Der Bounce Coefficient (Abprall-Koeffizient) gibt die Stärke des Abpralleffekts an. Je höher der Wert, umso stärker der Effekt. Bei einem Wert von 1 prallt das Objekt genauso stark weg, wie es aufgeprallt ist. Die Static Friction (Haftreibung) gibt an, wie schwer sich ein Objekt in Bewegung versetzt, wenn es auf einem anderen Objekt zu rutschen beginnt. Die Sliding Friction (Gleitreibung) gibt dann die Reibung während des Rutschens an.

Materialeigenschaften Das Verständnis des Lichtverhaltens ist nur ein Teil der digitalen Beleuchtung. Der Anwender von 3D-Programmen benötigt auch das Wissen, wie Oberflächen auf das Licht reagieren. Dieses Kapitel macht Sie nicht zu Teilzeit-Physikern, sondern es will Ihnen ein Gefühl für Materialien vermitteln.

Glanzeigenschaften und Streufarbe Es gibt zwei Hauptkomponenten, die für die Beschreibung von Materialien verwendet werden. Dies sind die Glanz- und Streufarbeneigenschaften. Zu den Glanzeigenschaften zählt auch die Spiegelung der Umgebung. Die Farbe bzw. das Mapping und das Verhältnis, das zwischen den beiden Eigenschaften herrscht, beschreiben fast jedes Material, das existiert. Wenn ein Licht auf ein Objekt trifft, wird die Energie in die beiden Komponenten aufgeteilt und reflektiert – den Glanzpunkt und die Diffuse-Farbe (Streufarbe) des Objekts. Die Beziehung dieser beiden Komponenten definiert die Art des Materials. Die Summe der beiden Energien besitzt immer 100%. Wenn die Streufarbe 95% der Energie reflektiert, bleiben dem Glanz nur 5%. Wenn der Glanzanteil steigt, sinkt der diffuse Anteil. Ein Tischtennisball besitzt beispielsweise einen sehr hohen diffusen Anteil, während der Glanzwert gering ist. Daher erscheint er matt.

Nichtmetalle, weiße Glanzlichter und 4% Energie Man kann die Materialien in zwei Gruppen aufteilen, in Metalle und Nichtmetalle. Betrachten wir zunächst die Nichtmetalle. Diese Materialgruppe wird auch als dialektrische Materialien bezeichnet. Beispiele hierfür sind Kunststoffe, Glas, beschichtetes und unbeschichtetes Papier, Stein, poliertes Holz, Marmor, Billardkugeln, lackierte Autokarosserien usw. Dialektrische Materialien besitzen zwei wichtige Eigenschaften. Eine davon besagt, dass das Glanzlicht immer die Farbe des Lichts, also meistens weiß, besitzt. Auf der anderen Seite besitzen diese Materialien einen Glanzanteil von unter 4%.

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Materialeigenschaften

Das bedeutet, dass nur 4% der Energie des Lichts reflektiert werden. Der Rest ist diffuser Anteil. Das mag unrealistisch erscheinen. Wenn wir uns aber in der Welt umschauen, werden Sie feststellen, dass es Sinn macht.

Durch den diffusen Anteil erhält die Oberfläche der Billiardkugel ihre Farbgebung.

Der Glanzanteil von Nichtmetallen ist sehr gering. Die Farbe des Glanzpunkts ist weiß bzw. in der Farbe des Lichts. Die geringe Streuung des Glanzes kommt vom polierten Lack der Kugel.

Reflexionen in der Karosserie eines Autos zum Beispiel sind im Vergleich zu Chrom relativ schwach. Die Reflexionen besitzen keine Färbung. Bei einem roten Auto entsteht der Eindruck der roten Farbe dadurch, dass der Lack das Licht rot reflektiert. Wenn die Spiegelung auf einem roten Auto rot erscheint, kommt das daher, dass das vom Lack reflektierte Licht durch die Reflexion durchscheint, die Spiegelung selber bleibt aber neutral. Spiegelt sich ein grünes Objekt auf einem roten

Der diffuse Anteil wurde mit dem Glanzanteil kombiniert...

...und durch die Spiegelung ergänzt.

Nichtmetalle, weiße Glanzlichter und 4% Energie

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Auto, ist es trotzdem grün, aber nur sehr schwach sichtbar. Das bestätigt die Theorie, dass die Reflexion von dialektrischen Materialien nur sehr gering ist. Farbige Spiegelungen sind eine Eigenschaft von Metallen, welche später beschrieben wird. Beim Erstellen von Spiegelungen machen viele Anwender den Fehler, dass sie die Glanzeigenschaften so hoch einstellen, dass die Spiegelungen zu stark betont werden. 3ds max bietet die Möglichkeit, die Spiegelung unabhängig von der Glanzeigenschaft einzustellen. Was das für das Erstellen von Materialien heißt, wird im nächsten Kapitel erläutert.

Viele Anwender meinen, dass glänzende Materialien einen hohen Glanzanteil besitzen und betonen daher die Spiegelung zu stark.

Eine matte Oberfläche besitzt den gleichen Glanzanteil wie die Billardkugel. Durch die raue Oberfläche werden die Lichtstrahlen jedoch so diffus reflektiert, dass sie nicht als einzelne Glanzpunkte erkennbar sind.

Noch etwas zu den weißen Glanzlichtern. Sie können natürlich diese Regel von Zeit zu Zeit biegen, vor allem bei Materialien wie Haut. Das Benutzen von weißen Glanzlichtern ist jedoch ein guter Ausgangspunkt. Entscheidend sind mehr die Größe und Intensität des Glanzpunkts. Ein weiterer interessanter Punkt ist, dass der Glanz ansteigt, je weiter die Oberfläche vom Betrachter weggeneigt ist. Nehmen Sie sich einmal eine Zeitschrift zur Hand und halten sie senkrecht vor sich. In diesem Moment werden Sie kaum einen Glanzpunkt oder eine Spiegelung sehen. Neigen Sie nun das Magazin von sich weg – ab einem bestimmten Zeitpunkt werden Sie sehen, dass die Oberfläche das Licht spiegelt. Wenn Sie einen Finger über die Oberfläche halten, können Sie die Spiegelung sehen. Sie ist zwar ziemlich unregelmäßig, aber doch deutlich zu sehen. Sie können den Effekt auch beim Betrachten der Wasseroberfläche erkennen. Schauen Sie flach auf die Wasseroberflä-

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Materialeigenschaften

che, sind die Spiegelungen deutlich zu sehen. Wenn Sie allerdings senkrecht auf das Wasser blicken, sehen Sie kaum eine Reflexion. Dies ist eine interessante Beobachtung, wenn man sie auf die anfangs erwähnte Regel bezieht. Das bedeutet, dass nur die Kanten eines Objekts vom Licht gestreift werden. So lässt sich auch erklären, warum matte Objekte so aussehen, als hätten sie keinen Glanzpunkt. In Wirklichkeit besitzen sie aber genauso einen Glanzpunkt wie glatte Objekte. Doch durch ihre raue Oberfläche werden die Lichtstrahlen durch die Riefen und kleinen Dellen so diffus reflektiert, dass der Glanzpunkt verschwimmt. Das Problem ist, dass die meisten Renderer diesen Zusammenhang nicht verarbeiten. Der Benutzer muss durch sein Wissen die Materialien so definieren, dass sie sich nach den Eigenschaften in der Realität richten.

Metalle Metalle verhalten sich anders als dialektrische Materialien. Die Glanzfarbe ist bei ihnen immer gleich der Streufarbe. Der Glanzanteil und somit die Spiegelung ist viel höher als bei Nichtmetallen. Ein Spiegel ist grundsätzlich ein hochpoliertes Metall mit neutraler Färbung und wird im Allgemeinen als hochglänzend angesehen. Alle Metalle können total glänzen. Der Betrag der Glanzeigenschaft, den der Benutzer festlegt, hat eher etwas mit dem Grad der Oxidation, der Verschmutzung oder der Unregelmäßigkeit der Oberfläche zu tun. Eine Metallstoßstange an einem schmutzigen Auto glänzt nicht weniger, weil das Metall nicht glänzt, sondern weil die Stoßstange verdreckt oder zerkratzt ist.

Metalle besitzen einen sehr hohen Glanzwert.

Die Spiegelung besitzt bei Metallen stets die Farbe des Materials.

Geometrie von Lichtquellen

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Aufgrund dieser Charakteristik sehen Metalle dann großartig aus, wenn sie auf die gleiche Art gemacht wurden wie Glas oder ähnliche transparente Flächen. Es liegt dabei nicht an dem Licht, von dem das Objekt getroffen wird, sondern an der Umgebung um das Objekt herum. Das ist auch der Grund, warum Schmuck-Fotografen die meiste Zeit damit zubringen, die Umgebung um die Schmuckstücke herum anzuordnen.

Geometrie von Lichtquellen Leider arbeiten viele Programme nicht nach den erwähnten Gesetzmäßigkeiten. Vor allem bei Metallen ergeben sich durch den extremen Glanzanteil oft Probleme in Zusammenhang mit den Lichtquellen. Diese werden als Punktlichtquelle dargestellt. Werden diese in einer metallischen Oberfläche gespiegelt, werden sie als große helle Flächen dargestellt. Der Durchmesser kann durch diverse Parameter zwar beeinflusst werden, wirkt ab einer bestimmten Größe aber unrealistisch. Man verwendet dann ein Objekt, das als Leuchtkörper fungiert.

Der runde Glanzpunkt der Punktlichtquellen erscheint bei Metallen immer etwas unrealistisch...

...daher verwendet man Hilfskörper wie Quader, um flächige Lichtquellen zu simulieren.

Erstellen von Materialien

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Shader-Typen In diesem Abschnitt werden wir die verschiedenen Shader-Typen kennen lernen und etwas über deren Einsatzgebiet erfahren.

Blinn, Phong Diese beiden Shader besitzen die gleichen Grundparameter. Die Glanzlichter erscheinen beim Blinn-Shader im Vergleich zum Phong-Shader etwas runder und die Übergänge zwischen der Umgebungsfarbe, Streufarbe und Glanzlichtfarbe erscheinen etwas weicher. Der Blinn-Shader kann auch Glanzlichter auf Oberflächen erzeugen, wenn der Winkel zwischen Objekt und Licht sehr flach ist. Der Blinn-Shader wird von 3ds max immer als Standard verwendet, wenn Sie ein neues Standardmaterial erstellen. Diese beiden Shader werden zusammen mit dem Oren-Nayar Blinn-Shader vor allem für Dialektrische Materialien (Nichtmetalle) verwendet.

Die Parameter des Blinn- und PhongShaders

Der Blinn-Shader (rechts) generiert auch bei flachem Lichteinfall runde Glanzlichter auf der Oberfläche der Kugel.

Oren-Nayar-Blinn Der Oren-Nayar-Blinn-Shader ist eine Variante des Blinn-Algorithmus. Er besitzt zusätzliche Steuerelemente für Streufarben – Diffuse Level (Streufarbenstärke) und Roughness (Rauheit). Sie können mit diesen Parametern einen Mattheitseffekt zuweisen. Dieser Shader eignet sich sehr gut für matte Materialien. Dazu zählen unter anderem Stoffe, Haut oder Ton. Der Diffuse Level und der Roughness-Parameter gleichen die Glanzeinstellungen aus. So können Sie extrem matte Materialien auch komplett ohne Glanzeinstellungen erstellen.

Die Parameter des Oren-Nayar-BlinnShaders

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Erstellen von Materialien

Der Blinn-Shader (links) kann nur bis zu einem gewissen Grad matte Objekte erzeugen. Der Oren-Nayar Blinn-Algorithmus (rechts) kann durch seine zusätzlichen Parameter auch samtige Materialien darstellen.

Metal Wie bereits im Kapitel »Materialeigenschaften« besprochen, besitzen Metalle einen hohen Anteil von Spiegelung und keine eigene Glanzfarbe. Diesen Eigenschaften trägt der Metall-Shader Rechnung. Ihm fehlt das Feld für die Glanzlichtfarbe. Außerdem besitzt dieser Shader eine ausgeprägte Kurve für Glanzlichter. Der Metall-Shader ist für die besonderen Anforderungen von metallischen Oberflächen ausgelegt.

Die Parameter des Metall-Shaders

Strauss

Die Parameter des Strauss-Shaders

Der Strauss-Shader ist eine Mischform eines Metall- und Phong-ähnlichen Shaders. Er besitzt nur ein Farbfeld für die Angabe der Color (Streufarbe). Die Glanzparameter werden nur durch den Glossiness (Hochglanz)-Regler eingestellt. Durch das Zahlenauswahlfeld Metaliness (Metallartigkeit) können Sie entweder den Eindruck eines dialektrischen Materials oder eines Metalls erzeugen.

Shader-Typen

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Der Strauss-Shader kann zwischen einer Nichtmetall- (links) und einer Metalloberfläche überblenden. Die Qualität des Metalleffekts ist allerdings nicht so hoch wie die des Metall-Shaders.

Anisotropic Der Anisotropic-Shader kann ovale Glanzlichter generieren. Durch diese Glanzpunkte lassen sich Materialien wie gebürstetes Metall, Haare und Lackoberflächen generieren. Vor allem bei Körpern mit aufwändigen Geometrien wie Autofelgen oder Karosserien erhalten Sie eine höhere Qualität. Für einfache Formen wie eine Kugel ist er eher ungeeignet, da durch die gleichmäßige Krümmung der Oberfläche kaum ovale Glanzpunkte entstehen. In der Parametergruppe Specular Highlight (Spiegelglanzlichter) wird der Shader durch die zusätzlichen Parameter Anisotropy und Orientation (Ausrichtung) konfiguriert. Die Anisotropy gibt die Form des Glanzlichts an. Dabei wird das Licht bei höheren Werten ovaler, bis es beim Maximalwert nur noch ein dünner Strich ist. Der Wert Orientation dreht das Glanzlicht auf der Oberfläche.

Die Parameter des Anisotropic-Shaders

Der Metall-Shader (links) erzeugt vor allem im mittleren Bereich der Felge einen eher flachen Eindruck. Auch die Glanzlichter auf den Speichen erscheinen durch ihre runde, große Form unrealistisch. Der Anisotropic-Shader (rechts) verleiht der Felge eher einen polierten, realistischeren Eindruck.

Multi-Layer Der Multi-Layer-Shader ist eine Erweiterung des Anisotropic-Shaders. Er verursacht einen zweiten Glanzpunkt, der unabhängig vom ersten einzustellen ist. Dadurch lassen sich vor allem Spezialmaterialien

Die Parameter des Multi-Layer-Shaders

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Erstellen von Materialien

realisieren, wie sie durch die Verwendung von mehreren Lackschichten, zum Beispiel beim Automobilbau, eingesetzt werden.

Der Multi-Layer-Shader erzeugt zwei anisotropische Glanzpunkte. Sie können dazu verwendet werden, besondere Materialeffekte, wie unterschiedliche Lackschichten, darzustellen.

Beispiele nichtmetallischer Materialien In diesem Kapitel werden wir eine Szene mit Nichtmetallen mit Materialien versehen. Öffnen Sie dazu die Datei Foehn.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/17 Materialien/Foehn. In dieser Datei finden Sie einen modellierten Föhn, die wir in den folgenden Abschnitten mit Materialien belegen wollen. Der Föhn ist fertig beleuchtet. Die Objekte, die wir mit Materialien belegen wollen, sind als Wireframe dargestellt.

Glatter Kunststoff Fangen wir mit dem Trichter des Föhns an. Wir wollen ihn mit einem glatten Kunststoff anlegen. Auf den vorangegangenen Seiten haben wir erfahren, dass glatter Kunststoff einen kleinen Glanzpunkt in der Licht-

Beispiele nichtmetallischer Materialien

farbe besitzt. Zusätzlich nimmt die Spiegelung zu, je mehr sich die Flächen vom Betrachter wegneigen. 1) Selektieren Sie das Objekt Trichter und öffnen Sie den Materialeditor. 2) Das erste der sechs Vorschaufenster zeigt das Wireframe-Material. Die weiße Umrandung zeigt, dass dieses Material selektiert ist. Durch die weißen Ecken wird angezeigt, dass dieses Material vom derzeit selektierten Objekt verwendet wird. Wir erstellen im zweiten Vorschaufenster ein neues Material. Dazu klicken Sie in das Fenster und auf die Schaltfläche Get Material (Material holen) unter den Vorschaufenstern. 3) Es wird der Material/Map-Browser (Material/Map-Übersicht) geöffnet. Dort werden alle benutzbaren Materialien (blaues KugelIcon) und Mappings (grünes Trapez-Icon) angezeigt. Doppelklicken Sie auf das Material Standard. Dadurch haben Sie ein neues Standardmaterial erstellt. Wir hätten natürlich auch das bereits vorhandene abändern können, da dieses noch nicht verwendet wird. Jetzt wissen Sie aber, wie Sie neue Materialien erstellen können. 4) Über den Rollout-Menüs ist ein Eingabefeld, in dem sich die vom Programm vergebene Bezeichnung befindet. Ändern Sie diese Bezeichnung nach Trichter ab. Den Material/Map-Browser können Sie jetzt wieder schließen. 5) Jetzt vergeben wir die Farbe für das Material. Dazu klicken Sie in das Farbfeld neben der Bezeichnung Diffuse im Rollout Blinn-Basic Parameters (Blinn-Grundparameter). Es erscheint das Farbauswahlfeld. Geben Sie dort für die Farben folgende Werte an: Red (Rot) = 217; Green (Grün) = 217; Blue (Blau) = 174. Anschließend können Sie das Farbfenster schließen. Die Farben werden automatisch auf das Material angewendet. 6) Da die Farben für Diffuse und Ambient gelocked sind, wird die Diffuse-Farbe auch in den Ambient-Kanal übertragen. Für unser Beispiel spielt das keine Rolle und kann so verbleiben. 7) Nun passen wir die Glanzeigenschaften an. Geben Sie im gleichen Rollout beim Zahlenauswahlfeld für den Specular Level (Glanzfarbenstärke) den Wert 100 an. Dies erzeugt zunächst einen großen weißen Glanzpunkt auf der Kugel im Vorschaufenster. 8) Wir verkleinern diesen Glanzpunkt, indem wir den Glossiness (Hochglanz)-Wert auf 90 erhöhen. 9) Um das Material dem Trichter zuzuweisen, wählen Sie den Trichter aus und drücken den Button Assign Material to Selection (Material der Auswahl zuweisen) oder ziehen Sie per Drag & Drop das Vorschaufenster auf das Objekt.

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Materialeditor

Material holen

Farbwerte werden üblicherweise in Rot Grün Blau (RGB) angegeben. Wir weisen dem Diffusekanal die Farbe RGB=217/217/ 174 zu.

Assign Material to Selection (Material der Auswahl zuweisen)

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Erstellen von Materialien

Wenn Sie jetzt das Bild rendern, erhalten Sie schon ein sehr realistisches Plastikmaterial. Es fehlt nur noch die Spiegelung. Durch die einfache Anpassung des Glanzpunktes kann ein Material matt oder glatt erscheinen. In unserem Fall sorgt der kleine Glanzpunkt für den Eindruck, dass das Material glatt ist.

Spiegelungen werden über Mappings hinzugefügt. 3ds max bietet drei Arten von Spiegelungen. Reflection/Refract (Reflexion/Refraktion) ist ein Mapping, das wie eine Textur beim Rendern auf das Objekt projiziert wird. Dabei blickt 3ds max vom Objektmittelpunkt in alle Richtungen. Das, was das Programm dabei sieht, wird auf das Objekt aufgemapped. Dieses Verfahren ist schnell, aber bei komplizierten Geometrien oft zu ungenau. Für plane Flächen gibt es noch das Flat Mirror-Map. Dabei schaut das Programm nur in die Richtung der Flächennormale. Das genaueste Verfahren ist die Berechnung der Spiegelung durch das Raytrace-Verfahren. Dabei werden die Lichtstrahlen verfolgt. Sobald sie auf ein Objekt treffen, werden sie abgelenkt. Das geht so weit, bis der Strahl den sichtbaren Bereich verlassen hat. Trifft der Strahl auf eine spiegelnde Fläche, wird das Objekt, das er als nächstes trifft, als Spiegelung verwendet. Dieses Verfahren ist viel rechenaufwendiger als die Berechnung von Reflection/Refraction-Maps. Vor allem bei Standbildern rechtfertigt die höhere Bildqualität aber die Rechendauer. Wir wollen für den Föhn dieses Verfahren verwenden. 10) Zunächst müssen wir aber dem Material sagen, dass die Flächen, die sich von der Bildebene weiter weg neigen, mehr reflektieren als die, die parallel zur Bildebene liegen. Dazu weisen wir dem Material ein Falloff-Map zu. Klicken Sie dazu im Rollout Maps des Materialeditors auf die Schaltfläche beim Reflection (Reflexion)-Map. 11) Im Material/Map Browser doppelklicken Sie auf das FalloffMapping, um es als Mapping zu übernehmen.

Beispiele nichtmetallischer Materialien

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12) Nach dem Auswählen kommen Sie direkt in das Einstellungs-Rollout des Mappings. In der Parametergruppe Front:Side (Vorn:Seite) können Sie nun weitere Mappings angeben. Unter dem Pulldown-Menü Falloff Type können Sie zwischen verschiedenen Überblendungsarten auswählen. Hier geben Sie den Typ Fresnel an. 13) Jetzt fügen Sie die Raytrace-Spiegelung nur auf die seitlichen Flächen hinzu, indem Sie auf die Schaltfläche neben dem weißen Farbfeld klicken. 14) Aus dem Material/Map Browser übernehmen Sie nun das Raytrace-Map.

Dem Material wurde zunächst ein FalloffMapping zugewiesen. Dieses erhielt als Untermap dann die Raytrace-Spiegelung.

Sie können das Bild nun rendern. Auf dem Kunststoff erscheint, vor allem in den Schattenbereichen, leicht die Spiegelung. Wie bereits erwähnt wirkt eine zu starke Spiegelung unrealistisch. Deshalb ist eine Spiegelung immer mit Vorsicht einzusetzen. Als Nächstes wollen wir nun das matte Material für den Body des Föhns erstellen. Matte Kunststoffe besitzen die gleichen Glanzeigenschaften wie glatte. Der raue Look entsteht durch viele kleine Dellen, die das Licht so streuen, dass der Glanzpunkt verwischt wird und daher größer erscheint. Diese Materialien besitzen demnach auch die gleichen Spiegelungseigenschaften. Die Dellen würden sich wunderbar durch ein Bump-Map darstellen lassen, nur sind diese so klein, dass sie kleiner als ein gerenderter Pixel und daher nicht mehr darzustellen sind. Aus diesem Grund behilft man sich mit ein paar Tricks, wie Sie gleich sehen werden.

Trichter mit fertigem Material

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Erstellen von Materialien

Materialfarben abhängig Materialfarben unabhängig

15) Klicken Sie im Materialeditor in das dritte Vorschaufenster und benennen Sie es in Kunststoff Matt um. Weisen Sie es auch gleich den Objekten Body und Naht zu. 16) Zuerst wollen wir einen anderen Shader einstellen. Wählen Sie im Rollout Shader Basic Parameters den Shader-Typ Oren-NayarBlinn. 17) Im Rollout Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters deaktivieren wir die Abhängigkeit zwischen Diffuse- und Ambient-Farbe. Dann geben wir als RGB-Farbwerte an: Ambient = 102/102/102; Diffuse und Specular = 255/255/255. 18) In der Parametergruppe Advanced Diffuse (Erweiterte Streufarbe) können wir das Material mehr oder weniger matt erscheinen lassen. Den Wert der Roughness (Rauheit) geben wir mit 90 an. 19) Den Diffuse Level(Streufarbenstärke) erhöhen wir auf 120, damit die Diffuse-Farbe ein wenig mehr betont wird. 20) Jetzt geben wir die Glanzeigenschaften in der Parametergruppe Specular Highlights (Spiegelglanzlichter) an. Als Specular Level (Glanzfarbenstärke) geben wir einen Wert von 80 an. Die Glossiness (Hochglanz) stellen wir auf 30. Wenn wir jetzt das Bild rendern, erscheint das Body-Objekt bereits matt. Allerdings fehlt der Eindruck, dass das Material rau ist – es sieht eher stumpf aus. Außerdem fehlt noch eine schwache Spiegelung.

Der Oren-Nayar-Blinn-Shader vermittelt den Eindruck von matten Materialien.

21) Damit das Material auch rau aussieht, benötigt man ein ganz feines Bump-Mapping. Dazu öffnen wir das Rollout Maps und klicken auf die Schaltfläche neben dem Mapping Bump (Relief). 22) Im Material/Map-Browser doppelklicken wir auf das Noise (Rauschen)-Mapping.

Beispiele nichtmetallischer Materialien

23) Die Größe des Mappings ist viel zu groß, daher ändern wir den Parameter Size (Größe) im Rollout Noise Parameters (Rauschenparameter) auf 0,3.

Das Material erhält ein Noise-Mapping.

Das Aussehen des Bump-Mappings ist entscheidend abhängig von der Größe des gerenderten Bildes. Die Größe ist optimiert auf eine Ausgabebreite von 800 Pixeln. Rendern Sie das Bild größer, müssen Sie eventuell die Größe des Noise-Mappings noch weiter verringern. Jetzt fehlt noch die Spiegelung. Diese könnten wir genauso erstellen wie für das glatte Material. Allerdings möchte ich Ihnen hier noch eine andere Methode zeigen, um die Stärke der Reflexion, abhängig vom Blickwinkel, zu variieren. Die dabei verwendete Mix Curve taucht mit anderer Funktionalität bei fast allen Mapping-Arten auf. 24) Zunächst fügen wir im Mapping für Reflection ein Falloff-Map ein. Dazu klicken wir auf die entsprechende Schaltfläche und wählen aus dem Material/Map Browser den Typ Falloff aus. 25) Im Rollout Fallout Parameters des Materialeditors fügen wir für das Side (Seite)-Mapping – das ist das untere Map neben der weißen Farbfläche – ein Raytrace-Mapping hinzu. Die restlichen Parameter bleiben, wie sie sind. Unterhalb des Rollouts für die Falloff-Parameter befindet sich das Rollout für die Mix Curve (Mischkurve). Die Mischkurve wird Ihnen auch in anderen Mappings zur Verfügung gestellt. Sie erlaubt, eine grundsätzlich lineare Überblendung oder Veränderung von Mappings in eine Kurve umzuwandeln. In unserem Fall bedeutet dies, dass Sie beispielsweise die Überblendung der Side (Seite)-Reflexion weicher, härter, schneller oder langsamer in die Front (Vorn)-Farbe überblenden können.

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Erstellen von Materialien

Folgende Abbildung zeigt die Veränderung des Falloff-Maps durch Variation der Mischkurve.

Es wurden verschiedene Mischkurven auf das Falloff-Map im Kanal für die Streufarbe angewendet.

Add Point (Punkt hinzufügen) Move (Verschieben)

Sie können über das Drop Down auch direkt einen Bezier-Punkt erstellen.

26) Klicken Sie im Rollout Mix Curve auf den Add Point (Punkt hinzufügen)-Button und anschließend in der Mitte der Kennlinie. 27) Um den Punkt zu verschieben müssen Sie nun das Move (Verschieben)-Tool der Kurve aktivieren. 28) Wenn Sie jetzt den Punkt verschieben, erkennen Sie, dass die Linie einen Knick und keinen weichen Bogen bekommt. Um den Punkt in einen Kurvenpunkt umzuwandeln, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ihn und wählen aus dem Pulldown-Menü den Punkt Bezier Smooth (Bezier-Glatt) aus. Jetzt können Sie den Punkt und die Handles des Bezier-Punktes verschieben, um die Kurve anzupassen. Wenn Sie beim Erstellen des Punktes die Taste gedrückt halten, öffnet sich ein Drop-Down-Menü. Sie können dann mit dem unteren Symbol direkt einen Bezier-Punkt einfügen. 29) Verschieben Sie den Punkt ein wenig nach rechts unten und formen Sie mit den Handles einen weichen, gleichmäßigen Bogen.

Beispiele nichtmetallischer Materialien

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30) Zum Abschluss markieren Sie den Punkt links unten und heben ihn ein wenig an.

Um den Übergang der Spiegelung anzupassen, wird die Mix Curve verändert.

Jetzt erstellen wir noch das Material für das Gitter im Trichter. Dieses Material beruht auf den gleichen Eigenschaften wie das soeben erstellte für den Body. 31) Wir kopieren das Material des Bodys per Drag & Drop in das erste Vorschaufenster der zweiten Reihe. Benennen Sie das Material in Kunststoff matt schwarz um. 32) Selektieren Sie das Objekt Gitter und weisen Sie es mit der Schaltfläche Assign Material to Selection (Material der Auswahl zuweisen) der Auswahl zu. Sie können das Material auch per Drag & Drop auf das Objekt ziehen. Achten Sie dabei darauf, dass Sie auch wirklich das Gitter erwischen. 33) Damit das Material auch schwarz wird, ändern wir die Ambientund Diffuse-Farbe nach schwarz. 34) Anschließend reduzieren wir den Specular Level (Glanzfarbenstärke)-Wert auf 45 und den Glossiness (Hochglanz)-Wert auf 25. Dadurch wirkt das Material noch etwas matter. 35) Um diesen Eindruck noch zu verstärken, erhöhen wir im Rollout Maps den Bump-Wert von 30 auf 40 und reduzieren den Reflection-Wert auf 60.

Assign Material to Selection (Material der Auswahl zuweisen)

Das Gitter im Trichter erhält auch ein mattes Kunststoffmaterial.

Die Einstellungen für das Gittermaterial

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Erstellen von Materialien

Jetzt können wir auch einmal das gesamte Bild rendern. Voreingestellt ist dabei eine Auflösung von 800x500 Pixeln. Die fertige Datei finden Sie unter Übungsdateien/17 Materialien/Foehn/Foehn fertig.max.

Dem Föhn wurden unterschiedliche Kunststoffmaterialien zugewiesen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Glanzeigenschaften und Spiegelungen gelegt.

Transparente Materialien

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Transparente Materialien In diesem Abschnitt werden wir erfahren, wie transparente Materialien selbst erstellt werden. Grundsätzlich unterscheiden sich Glas, Plexiglas oder Wasser nicht von Materialien wie Kunststoff oder anderen dialektrischen Materialien. Sie besitzen nur die Eigenschaft, dass sie aufgrund ihrer Transparenz das Licht brechen. Darüber hinaus verursachen sie Lichteffekte, so genannte Caustics. Diese Effekte werden sichtbar, wenn Licht beispielsweise durch ein Glas auf eine Tischplatte strahlt. Diese Effekte können derzeit nur von speziellen Zusatzrenderern dargestellt werden. Mit zunehmender Rechenleistung werden diese Berechnungsverfahren allerdings auch in die Standardsysteme Einzug halten.

Auch bei glänzenden Oberflächen treten Caustics-Effekte auf. (Bilder auf dieser Seite mit freundlicher Genehmigung der Firma Cebas Computer GmbH)

Auf der Ebene unter der Glasscheibe bilden sich helle und dunkle Stellen im Schatten. Diese entstehen durch Bündelung der Lichtstrahlen und können bisher nur mit Spezialrenderern, wie finalReder von Cebas, dargestellt werden.

Für Produktvisualisierungen kann man es sich leisten, mit aufwendigen Berechnungsverfahren realistische Ergebnisse zu erzeugen. Dazu zählt der Raytracing-Algorithmus. 3ds max besitzt einen so genannten selektiven Raytracer. Das bedeutet, dass nur die Körper mit diesem aufwändigen Verfahren berechnet werden, deren Material es erfordert. Zu den Raytracing-Eigenschaften zählen neben der korrekten Darstellung von Schatten, allerdings immer mit scharfen Kanten, die richtige Berechnung von Reflexionen und Lichtbrechung durch transparente Materialien.

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Erstellen von Materialien

Glaskaraffe ohne Raytrace-Berechnung Die Erstellung von Glasmaterialien erfordert eigentlich kein spezielles Wissen. Es verhält sich genauso wie jedes andere dialektrische Material. Allerdings gibt es einige programmspezifische Dinge zu beachten. Nehmen wir uns einmal die Glaskaraffe aus der Datei Karaffe.max im Verzeichnis Übungsdateien/17 Materialien/Karaffe/ vor. Das Modell der Karaffe soll mit einem Glasmaterial belegt werden.

Background

In der Karaffe befinden sich noch drei Kugeln, um die Transparenzeffekte hervorzuheben. Versuchen wir zunächst ohne den Raytracing-Algorithmus ein Glas herzustellen, das auch in großen Szenen ohne Augenmerk auf transparente Objekte den Eindruck von Glas erweckt. Man versucht das aufwändige Berechnen vor allem dann zu vermeiden, wenn es sich bei den Glasobjekten nur um Zugaben in einer Szene handelt, die nicht für die Gesamtoptik verantwortlich sind. 1) Wählen Sie das erste Vorschaufenster im Materialeditor und aktivieren Sie den Background (Hintergrundmuster). Damit lassen sich Spiegelungs- und Transparenzeffekte besser kontrollieren. 2) Im Rollout Extended Parameters (Erweiterte Parameter) des Materials wählen Sie aus der Gruppe Advanced Transparency (Erweiterte Transparenz) die Option In (Hinein) und geben einen Amt (Betrag) von 100 an. 3) Ändern Sie die Ambient (Umgebungsfarbe)- und Diffuse (Streufarbe)-Farbe nach Schwarz.

Transparente Materialien

4) Benennen Sie das Material in Glas um und weisen Sie es der Karaffe zu.

Der Karaffe wurde über die Extended Parameters eine Falloff-Transparenz zugewiesen.

Den Effekt, dass die Wandstärke sichtbar wird, sowie die fehlende Brechung eliminieren wir durch das Hinzufügen der Spiegelung. 5) Fügen Sie, wie bei dem Kunststoffmaterial in der vorangegangenen Übung ,ein Falloff-Map hinzu, das als Side (Seite) Map kein Raytrace sondern ein Reflect/Refract (Reflexion/Reftaktion)-Map beinhaltet. 6) Nachdem Sie das Reflect/Refract-Map ausgewählt haben, gelangen Sie in dessen Parameter-Rollout. Ändern Sie dort die Size (Größe) auf 300. Dadurch wird das Abbild der Spiegelung schärfer. 7) Kehren Sie über die Schaltfläche Go to Parent (Gehe zum übergeordneten Objekt) bis in das Map Rollout des Materials zurück.

Dem Glasmaterial der Karaffe wurde ein Reflect/Refrect-Map zugewiesen, dessen Sichtbarkeit – abhängig vom Blickwinkel – über ein Falloff-Map gesteuert wird.

Go to Parent (Gehe zum übergeordnetem Objekt)

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Erstellen von Materialien

8) Zum Schluss aktivieren Sie das SuperSampling im gleichnamigen Rollout, damit die Spiegelung mit einem Antialias-Filter berechnet wird. Wird die Karaffe nur klein dargestellt oder steht sie im Hintergrund, fällt die fehlende Brechung kaum oder gar nicht auf.

Die fertige Datei finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/17 Material/ Karaffe mit dem Namen Karaffe ohne Raytrace.max. Im gleichen Verzeichnis befindet sich auch eine Datei, in der die Karaffe mit einem echten Raytrace-Material versehen ist. Sie können diese Datei zum Vergleich rendern.

Glas mit Raytrace-Material

Den Materialtyp ändern Sie über den Material/Map-Browser.

Nun wollen wir bei einem Glas die Qualität der Darstellung durch die Verwendung eines Raytrace-Materials erhöhen. Wir könnten zwar auch ein Standard-Material verwenden und für die Refraction und Reflection Raytrace-Maps verwenden. Beim Schreiben dieses Kapitels habe ich aber festgestellt, dass diese Kombination mehr Zeit zum Rendern erfordert. Deshalb wagen wir uns mal an das Raytrace-Material. Es sieht anfangs schwerer aus als es ist. 1) Öffnen Sie die Datei Salzstreuer.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/17 Materialien/Salzstreuer/. 2) Starten Sie den Materialeditor. Aktivieren Sie das erste Vorschaufenster und wählen Sie den Materialtyp Raytrace aus dem Material/Map-Browser aus, indem Sie auf die Schaltfläche des derzeitigen Materialtyps Standard, neben der Materialbezeichnung, klicken. 3) Benennen Sie das Material in Glas um und weisen Sie es dem Objekt Glas zu. Die Parameter des Raytrace-Materials sind etwas anders angeordnet, besitzen grundsätzlich aber die gleiche Funktionalität. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Einstellungen für Reflection und Refraction sich bereits bei den Grundparametern befinden, da diese für Ray-

Transparente Materialien

trace-Materialien elementar sind. Eine Erläuterung erhalten Sie während der nächsten Arbeitsschritte. 4) Zuerst geben wir die Parameter für die Glanzeigenschaften an. Dazu stellen Sie in der Parametergruppe Specular Highlight (Spiegelglanzlicht) ein Specular Level (Glanzfarbenstärke) von 100 und eine Glossiness (Hochglanz) von 90 ein. Glas verhält sich wie andere dialektrische Materialien auch und besitzt einen kleinen Glanzpunkt in der Farbe des Lichts. 5) Als Nächstes stellen wir den Index of Refraction (Refraktionsindex) auf den Wert von 1,5 ein. Dieser Wert ist materialabhängig. Eine Liste der wichtigsten Brechungsindices finden Sie im Anhang. Das Material bricht jetzt automatisch das Licht, wenn wir Transparenz zufügen. Im Gegensatz zum Standardmaterial besitzen wir hier keinen Opazitätswert, sondern einen Transparenzwert – im Grunde ist das gleich. Interessant ist nur, dass es drei Möglichkeiten mit unterschiedlichen Effekten gibt, diesen Wert anzugeben. Neben der Bezeichnung Transparency (Lichtdurchläßigkeit) befindet sich eine Kontrollbox. Ist diese aktiviert, sehen Sie neben ihr ein Farbfeld. Die Transparenz wird dann durch zwei Faktoren bestimmt, die Helligkeit des Farbwertes und die Färbung. Schwarzes Feld bedeutet keine Transparenz, weißes Feld heißt volle Lichtdurchlässigkeit. Geben Sie eine blaue Farbe an, so wird dieser Wert einmal in die entsprechende Helligkeit umgewandelt, die den Transparenzwert angibt, und die durchscheinenden Objekte erhalten eine bläuliche Färbung. Wird die Kontrollbox deaktiviert, erhalten Sie ein Zahleneingabefeld. Sie können nun Werte zwischen 1 und 100 angeben. Eine Färbung der Spiegelung findet nicht statt. Als drittes Element befindet sich noch eine Mapping-Schaltfläche bei dem Parameter. Mit ihr können Sie die Transparenz über die Fläche steuern, unabhängig davon, ob Sie eine Transparenzfarbe oder einen Wert angegeben haben. Das Mapping gibt an, an welchen Stellen der Oberfläche das Objekt transparent bzw. opak ist. Sie können hier jedes verfügbare Mapping, wie Noise, Falloff, Bitmap, usw. verwenden. Diese Eigenart der Einstellung setzt sich entsprechend auch für andere Parameter wie Reflection (Reflexion) oder Luminosity (Leuchtkraft) fort. Das erlaubt eine extreme Flexibilität bei der Konfiguration des Materials. 6) Wir benötigen keine eingefärbte Transparenz und deaktivieren deshalb die Kontrollbox. Es gibt kein Material, das eine Transparenz von 100% besitzt. Reines Glas besitzt ca. 90% Lichtdurchlässigkeit, daher geben wir hier einen Wert von 90 an. 7) Als Nächstes wenden wir uns der Spiegelung zu. Hier gilt natürlich auch wieder das Prinzip des Falloffs. Je größer der Betrachtungswinkel, umso stärker ist die Spiegelung. Daher halten wir uns nicht

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Das Raytrace-Material erlaubt die Konfiguration der Transparenz über drei Faktoren: die Auswahl einer Farbe oder eines Wertes, umschaltbar durch die Kontrollbox, und eines Mappings.

Die Angabe einer Transparenz führt automatisch dazu, dass sich das Licht im Glas bricht.

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Erstellen von Materialien

mit der Angabe eines Wertes auf und weisen dem Material über die Schaltfläche bei der Reflection (Reflexion) ein Falloff-Map zu. Die Stärke der Spiegelung ist, ähnlich wie bei der Transparenz, von einem Helligkeitswert abhängig. Das Angeben eines Untermaps ist nicht notwendig. Die Stärke wird ausschließlich über die Farbfelder für Front (Vorn) und Side (Seite) geregelt – schwarz bedeutet keine Spiegelung, weiß volle Spiegelung. 8) Jetzt müssen wir nur noch die Mix Curve (Mischkurve) des Falloffs einstellen. Der bestehende Falloff-Typ Perpendicular/Parallel (Rechtwinklig/Parallel) bewirkt einen zu schnellen Anstieg der Spiegelung, während der Fresnell eine zu langsame Zunahme der Reflexion hervorruft. Hier hilft nur Ausprobieren. Nachfolgend sehen Sie die Kurve, die ich verwendet habe.

Die Spiegelung wird über ein Falloff und dessen Farbwerte gesteuert. Ein Untermap wie für Nicht-Raytrace-Materialien ist nicht nötig.

Ihnen ist sicher aufgefallen, dass die Spiegelung und die Brechung gepixelt, mit einem Treppeneffekt, erscheinen. Das liegt daran, dass diese bisher nicht mit Antialiasing berechnet wurden. Dieses Verfahren kostet extrem Rechenzeit. Doch jetzt, wo wir die Grundeinstellungen erledigt haben, können wir es uns leisten, auch mal länger auf ein Bild zu warten. Im Rollout Raytrace Controls (Raytrace-Steuerelemente) können Sie die Parameter für die Raytrace Engine angeben. Dazu zählen neben dem erwähnten Antialiasing auch Angaben zur Berechnung von Objektüberschneidungen oder atmosphärischen Effekten. Sie können diese Einstellung global für die ganze Szene und lokal für das aktuelle Material festlegen. Zum Konfigurieren stehen Ihnen die vier Schaltflächen zur Verfügung. Nachfolgend eine kurze Beschreibung: ■ Options: Damit können bestimmte Raytrace-Funktionen aktiviert bzw. deaktiviert werden. Unter anderem geben Sie hier an, ob Sie das Antialiasing aktivieren wollen. Tun Sie das aber nur dann, wenn Sie etwas mehr Zeit haben, denn das Berechnen dauert schnell mal

Transparente Materialien

um den Faktor 5 länger. Wichtig könnte auch die Option Object inside raytraced material sein – vor allem wenn ein Glas beispielsweise nicht genau auf einer Oberfläche platziert wurde oder sich in einem Gefäß weitere Objekte befinden. ■ Global Parameters: Hier können Sie die Antialias-Parameter angeben. Diese Einstellungen sind allerdings nur etwas für Mutige bzw. Profis, die sich mit der Raytrace-Thematik auseinandersetzen. Falsche Einstellungen treiben hier die Rechenzeit weiter nach oben. ■ Global/Local Excludes: Hier können Sie einzelne Objekte aus der Berechnung ausschließen, um Rechenzeit zu sparen. 9) Wir aktivieren jetzt global das Antialiasing, indem wir auf die Schaltfläche Options klicken und die Global-Kontrollbox für Antialias aktivieren. Anschließend können über die Schaltfläche Global Parameters die Antialias- und Raytrace-Einstellungen verändert werden. Wir belassen die Einstellungen wie sie sind. Der Fast Adaptive Antialiaser (Schnelles Adaptives Antialias) ist der schnellste Algorithmus. Wer es genauer haben will verwendet den Multi Resolution Adaptive Antialiaser (Adaptives Antialias mit mehreren Auflösungen). Sie können die Antialiaser lokal für das Material über das Pulldown der Parametergruppe Raytraced Reflection and Refraction Antialiaser ändern. Die Feineinstellungen rufen Sie mit der Schaltfläche neben den Pulldowns auf.

Der Antialiaser eliminiert den Treppeneffekt in RaytraceSpiegelungen und Refraction.

Die fertige Datei finden Sie unter Übungsdateien/17 Materialien/Salzstreuer/salzstreuer_fertig.max. Die nachfolgende Abbildung wurde mit

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Erstellen von Materialien

Multi Resolution Adaptive Antialiaser gerendert und dauerte auf einem Dual PIII 800MHz mit 1,3GB RAM ca. 42 Minuten. Das Glas des Salzstreuers mit Raytrace Reflection und Refraction. Gerendert mit Multi Resolution Adaptive Antialiaser.

Flache Spiegelflächen und Glasscheiben

Die Parameter des Flat Mirror-Maps

Für flache Glasscheiben gibt es einige Funktionen, um die Berechnung zu vereinfachen und zu beschleunigen. Betrachten wir zunächst, was an diesen Flächen besonders ist. Flache, reflektierende Flächen, egal ob Glas, Kunststoff oder Metall, stehen immer in einem Winkel zum Betrachter, der für die gesamte Fläche gleich ist – vorausgesetzt, die Blickrichtung des Betrachters wird nicht verändert. Das bedeutet, dass die Spiegelung über die gesamte Fläche gleich bleibt und nur auf einer Seite des Objekts sichtbar ist. So müssen wir nur die Reflexion der sichtbaren Seite darstellen. Diesem Zweck dient das Flat Mirror-Map. Es ist eine Abart des Reflexion-/Refraction-Maps und berechnet Reflexionen nur für planare oder einzelne Flächen. Die Berechnung wird allerdings nicht als externes Mapping gespeichert, sondern beim Rendern immer neu berechnet. Sehen wir uns die folgende Abbildung an. Dort wurde in einem Fenster eine Ebene platziert und ein Spiegelmaterial mit einem Flat Mirror-Map zugewiesen. Zusätzlich wurde ein Bump (Relief)-Map verwendet und im Flat Mirror-Map aktiviert.

Transparente Materialien

In einem Rahmen befindet sich eine Glasfläche.

Je größer der Winkel der Glasfläche, um so realistischer erscheint die Spiegelung. Dreht man jedoch das Fenster zum Betrachter, erscheint das Glas eigentlich transparenter. Ist jedoch die Helligkeit vor der Glasscheibe höher als hinter der Scheibe, erhöht sich die Spiegelung wieder. Das bringt den Anwender oft in ein Dilemma. Denken Sie an eine Architektur-Visualisierung mit großer Fensterfront. Gebäude werden oft nur von außen modelliert, man kann dem Betrachter keinen Blick in das Innere erlauben. Daher erscheinen die Spiegelungen in Fensterflächen bei Visualisierungen meistens zu stark. Steht der Betrachter direkt vor der Glasscheibe, hat er den Eindruck, vor einem Spiegel zu stehen.

Wird die Deckkraft der Spiegelung herabgesetzt, wirkt diese sofort realistischer.

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Erstellen von Materialien

Wird die Spiegelung abgedunkelt, hat man denEindruck, der Raum hinter dem Fenster sei dunkel.

Gerade bei Architektur-Visualisierungen kommt es vor, dass Sie keine Objekte besitzen, die Sie zur Berechnung der Spiegelung heranziehen können. Dann verwendet man Fotos der Umgebung als Spiegelung. Wollen Sie eine Glasscheibe mit Transparenz darstellen, denken Sie daran, dass der Anteil der Reflexion im Vergleich zur Transparenz steigt, wenn der Blickwinkel flacher auf die Glasfläche fällt. Je flacher der Betrachtungswinkel, umso größer ist der Anteil der Spiegelung im Verhältnis zur Transparenz.

Refraction bei dünnen Glasflächen

Thin Wall Refraction-Map

Ein ähnliches Map können Sie auch für Brechungen (Refraction) erstellen. Dieses Map nennt sich Thin Wall Refraction (Refraktion für dünne Wände). Dieses Map wird auf flache, dünne Objekte wie Ebenen oder Quader mit geringer Dicke angewendet. Der Versatzeffekt, der an dünnen, flachen Objekten auftritt, wird durch das Zahlenauswahlfeld Thickness Offset (Dickeabstand) eingestellt. Auf die Brechung kann ebenso wie auf die Flat Mirror-Spiegelung ein Bump (Relief) angewendet werden.

Beispiel für metallische Materialien

Thin Wall Refraction mit Thickness Offset = 0,5

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Thin Wall Refraction mit Thickness Offset = 4

Beispiel für metallische Materialien Grundsätzlich unterscheidet sich die Erstellung von Metallen nicht von Kunststoffen und anderen Materialien. Der Unterschied des Materials wird bereits durch den Metall-Shader berücksichtigt. Durch den hohen Glanz- und Reflectionanteil muss ein besonderes Augenmerk auf die Umgebung gelegt werden. Ein reflektierender Metallkörper in einem leeren Raum kann auch keine Umgebung reflektieren und wirkt daher schwarz. Es gibt eigentlich nur zwei Lösungen für dieses Problem: Entweder wird um den Körper herum eine Szenerie aufgebaut oder diese wird durch ein Mapping imitiert. In diesem Beispiel wollen wir zwei Metalle unterschiedlicher Struktur auf die Teile eines Handbohrers anwenden. Als einziges Objekt in der Umgebung dient der Boden. 1) Öffnen Sie die Datei Handbohrer.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/17 Materialien/Handbohrer/. Einige Teile des Handbohrers werden in diesem Beispiel mit Metall-Materialien unterschiedlicher Struktur belegt.

2) Öffnen Sie den Materialeditor. Dort befindet sich derzeit nur ein Standardmaterial, das den Objekten zugewiesen ist, die wir noch ändern müssen.

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Erstellen von Materialien

Einige Objekte besitzen schon Materialien. Die Objekte, denen noch kein Material zugewiesen wurde, sind in einem matten Blau dargestellt.

Metalle besitzen andere Glanzeigenschaften als dialektrische Materialien, die besonders bei der SpecularVerteilung sichtbar werden.

Dem Handbohrer sind bereits diverse Materialien zugewiesen – den Griffen beispielsweise. Diese sind im Materialeditor jedoch nicht sichtbar. Als Erstes wollen wir ein glattes Metall für das tragende Element erstellen. Dazu ändern wir einfach im zweiten Vorschaufenster das Material ab. 3) Aktivieren Sie im Materialeditor das zweite Vorschaufenster, benennen Sie das Material in Metall glatt um und weisen Sie es dem Objekt Body zu. 4) Nun geben wir dem Material unter dem Rollout Shader Basic Parameters (Schattierungs-Grundparameter) den Shader-Typ Metal. Dieser Shader besitzt keine Specular-Farbe. Denn Metalle besitzen einen Glanzpunkt immer in der Diffuse-Farbe. Sie werden beim Einstellen der Glanzwerte auch sehen, dass sich die Berechnung der Glanzkurve von den Standard-Materialien unterscheidet. 5) An den Farbwerten für Diffuse (Streufarbe) und Ambient (Umgebungsfarbe) nehmen wir keine Änderungen vor. Wir stellen direkt die Glanzeigenschaften ein. Geben Sie einen Specular Level (Glanzfarbenstärke) von 250 an. Wenn Sie den Glossiness (Hochglanz)-Wert auf dem Standardwert von 10 belassen, erkennen Sie, dass die Kurve in der Mitte eine Delle besitzt. Diese besondere Form ist neben der fehlenden Specular-Farbe die zweite Eigenart des Metall-Shaders. Wird der Glossiness (Hochglanz)Wert erhöht, verschwindet die Delle und das Metall bekommt einen punktförmigen Glanzpunkt. Die Flanken der Kurve bleiben dabei aber immer steil, so dass kaum ein Verlauf zwischen Glanzpunkt und dem Rest der Oberfläche entsteht. Der Glanzpunkt erweckt dann eher den Eindruck einer Spiegelung der Lichtquelle. 6) Da wir ein glattes Metall erreichen wollen, erhöhen wir den Glossiness (Hochglanz)-Wert auf 80.

Nach dem Zuweisen des Metall-Shaders und der Glanzeigenschaften besitzen wir zwar einen metallischen Glanz, aber ohne eine Umgebungsspiegelung sieht das Material stumpf aus.

Nun erstellen wir die Spiegelung, um das Metall realistischer erscheinen zu lassen. Dazu werden wir eine Mischung aus der Spiegelung des Bodens und einer imitierten Umgebung erstellen.

Beispiel für metallische Materialien

7) Dazu fügen wir im Rollout Maps ein Mix-Map bei der Reflection ein. Das Mix-Map blendet zwei Materialien entweder durch einen Betrag, eine Kurve oder ein weiteres Map über. 8) In dieses Mix-Map fügen wir zunächst bei Color #1 (Farbe Nr. 1) ein Reflect/Refract (Reflexion/Refraktion)-Map ein.

Durch das Hinzufügen der Boden-Spiegelung erhält das Objekt bereits einen realistischeren Metalleindruck.

9) Nun fügen wir eine Bilddatei als Reflexion ein. Dieses Bild hilft uns dabei, den Eindruck einer Spiegelung, vor allem bei den noch schwarzen Stellen des Objekts, noch zu verstärken. Zuerst müssen wir in das Mix-Map über Go to Parent (Zum übergeordneten Objekt) zurückkehren. Anschließend fügen wir ein Bitmap-Map bei der Color #2 (Farbe Nr. 2) ein. Als Datei wählen wir aus dem Unterverzeichnis Maps, der Handbohrer-Datei, die Datei Chromic.jpg. Normalerweise werden Bilder als Textur aufgetragen – das bedeutet, dass wenn sich das Objekt bewegt, das Bild immer an der Stelle auf dem Objekt bleibt. In unserem Falle wollen wir aber eine Spiegelung erreichen, die sich je nach Blickwinkel und Objektlage verändert. Dazu muss im Rollout Coordinates (Koordinaten) die Option Textur nach Environment (Umgebung) abgeändert und im Pulldown Mapping ein Spherical Environment (Kugelförmige Umgebung) angegeben werden. 3ds max erkennt jedoch automatisch, dass wir das Mapping bei der Reflexion erstellen wollen, und nimmt uns hier die Arbeit ab. 10) Wenn wir nun das Bild rendern würden, gäbe es keinen Unterschied zum vorhergehenden Rendering, denn die Color #1 verdeckt im Moment vollständig die Color #2. Damit die beiden Maps vermischt werden, müssen wir nun ein Mischungsverhältnis angeben. Dazu kehren wir zum übergeordneten Map in die Parameter

Go to Parent

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Erstellen von Materialien

des Mix-Maps zurück und geben ein Mix Amount (Mischbetrag) von 30 an. Durch die Vermischung der Boden-Spiegelung und des Bitmaps entsteht der Eindruck, dass sich um das Objekt herum Objekte befinden. Darüber hinaus erzeugt die Mischung den Eindruck einer nicht perfekten Oberfläche, was den realistischen Eindruck zusätzlich erhöht.

Die Parameter des matten Metalls

Nun erstellen wir ein Metallmaterial für die Zahnräder. Diese beweglichen Teile besitzen eine raue, unbehandelte Oberfläche, die auch durch die Reibung der Teile untereinander entsteht. Als Basis verwenden wir das eben erstellte glänzende Metallmaterial. 11) Kopieren Sie das Material in einen freien Slot des Materialeditors und benennen Sie es in Metall rau um. 12) Weisen Sie das Material folgenden Objekten zu: Zahnrad 1, Zahnrad 2, Zahnscheibe, Bohrfutter Backen. 13) Als Nächstes fügen wir ein Bump-Mapping hinzu, um den Eindruck von Kratzern zu erreichen. Dazu wechseln wir in das Rollout Maps und geben im Bump (Relief)-Kanal ein Bitmap-Mapping an. Als Datei wählen wir alumox.jpg. 14) Kehren Sie zu den Grundparametern des Materials zurück und verringern Sie die Stärke des Bump auf 20. Das Material besitzt zwar nun ein Bump-Map mit Kratzern und Dellen, aber es erscheint nicht richtig matt. Dazu passen wir noch die Glanzund Reflexionseigenschaften und die des Materials an. 15) Zunächst verringern wir die Stärke des Reflection (Reflexion)Maps auf 60. 16) Anschließend passen wir im Rollout Metal Basic Parameters (Metall-Grundparameter) die Glanzeigenschaften an. Dazu verringern wir den Specular Level (Glanzfarbenstärke) auf 120 und die Glossiness (Hochglanz) auf 55.

Besondere Materialien

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Besondere Materialien Neben dem Standardmaterial-Typ gibt es noch weitere, von denen die zwei wichtigsten hier erwähnt werden. Mit dem Ersten, dem Multi-/ Sub-Material werden wir unseren Handbohrer komplettieren.

Multi-/Sub-Object (Multi-/Unterobjekt-Material) Dieses Material besteht aus mehreren Untermaterialien. Diese können über Material-IDs auf bestimmte Bereiche eines Objekts übertragen werden. Jedes Untermaterial bekommt eine ID. Sie können nun einzelne Elemente, Polygone oder Flächen eines Objekts auswählen und diesen IDs zuweisen. Dieses Verfahren wird verwendet, wenn mehrere Materialien auf unterschiedliche Stellen eines Objekts aufgetragen werden müssen oder wenn Sie mehrere Körper zu einem zusammenfassen – dann erstellt 3ds max automatisch ein Multi-/Sub-ObjectMaterial. Als Beispiel wollen wir das Bohrfutter unseres Handbohrers mit diesem Material belegen. Das Bohrfutter besteht grundsätzlich aus demselben glatten Metall wie das Mittelstück. Allerdings besitzt es einen Bereich, der mit einem rautenförmigen Relief, zum Einspannen und Feststellen, eines Bohrers versehen ist. Sie können entweder mit Ihrer Datei fortfahren oder die Datei handbohrer_multi_sub.max laden. 1) Kopieren Sie im Materialeditor das Material Metall glatt in ein freies Vorschaufenster, benennen Sie es in Metall Bohrfutter um und weisen Sie es dem Objekt Bohrfutter zu. 2) Drücken Sie die Schaltfläche Standard neben der Materialbezeichnung und wählen Sie im Material/Map-Browser das Material Multi/Sub-Object (Multi-/Unterobjekt) aus. 3) Bestätigen Sie in der folgenden Dialogbox die Option Keep old material as sub-material (Altes Material als Untermaterial erhalten).

Das Material wurde in ein Multi-/Sub-Object-Material umgewandelt. Dabei wird das Ursprungsmaterial als Untermaterial übernommen.

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Erstellen von Materialien

Go to Parent

Über das Quad-Menü aktivieren wir das Unterobjekt Polygon.

4) Sie können jetzt die Anzahl der verwendeten Materialien auf zwei reduzieren. Dazu müssen Sie die Schaltfläche Set Numbers (Anzahl einstellen) drücken und eine Anzahl von 2 angeben. Diese Aktion ist nicht unbedingt erforderlich, denn wenn für unser Objekt nur zwei IDs vergeben werden, ignoriert 3ds max die restlichen Materialien. Die Angabe dient vor allem der Übersichtlichkeit. 5) Um das zweite Material zu erstellen, kopieren wir in der Liste des Rollouts Multi/Subobject Basic Parameters (Multi-/Unterobjekt-Parameter) einfach das erste Material per Drag & Drop in das zweite. Die Abfrage nach der Klon-Art beantworten wir mit Copy (Kopieren). 6) Drücken Sie nun die Schaltfläche des zweiten Materials und benennen Sie dieses anschließend in Metall Bohrfutter Relief um. 7) Nun wollen wir dem Material ein rautenförmiges Relief zuweisen. Dazu weisen wir im Rollout Maps dem Bump-Kanal ein BitmapMapping zu. Als Datei verwenden wir das TIF Bohrfutter_bump.tif. Diese Bilddatei beinhaltet eine Raute. Diese Raute müssen wir nun so oft auf dem Bohrfutter abbilden, dass ein Muster entsteht. 8) Erhöhen Sie im Rollout Coordinates (Koordinaten) in den beiden Zahlenauswahlfeldern unterhalb des Begriffs Tiling (Kacheln) die Werte auf 35. 9) Kehren Sie zu den Grundparametern des Materials zurück und erhöhen Sie den Betrag des Bump-Mappings auf 500. 10) Damit durch das hohe Tiling das Mapping besser dargestellt wird, aktivieren wir im Rollout SuperSampling die Option Enable Sampler (Sampler aktivieren). Das Material ist nun fertig erstellt. Als Nächstes müssen wir dem Objekt mitteilen, welche Polygone das Material mit ID 1 und welche das mit ID 2 bekommen. 11) Schließen Sie den Materialeditor. 12) Wechseln Sie in die Front View und selektieren Sie das Bohrfutter. Zoomen Sie das Bohrfutter so nah heran, dass Sie es vollständig sehen können. 13) Wechseln Sie in das Modify (Modifizieren) Control Panel. 14) Rufen Sie mit Rechtsklicken auf das Bohrfutter das Quad-Menü auf. Wählen Sie dort aus den Quad-Tools (Hilfsmittel 1) den Menüpunkt Sub-objects > Polygon (Unterobjekte > Polygon) aus. 15) Selektieren Sie die Polygone in der Mitte des Objekts. 16) Der Modifier Stack zeigt Ihnen nun an, dass Sie sich auf der Unterobjektebene Polygon befinden. Im Rollout Surface Properties

Besondere Materialien

(Oberflächeneigenschaften) können Sie in der Parametergruppe Material nun den ausgewählten Polygonen die ID 2 zuweisen.

Nach der Polygon-Auswahl wird den selektierten Flächen eine andere ID zugewiesen. Dadurch weiß der Materialeditor, welches Material zu welchen Teilen des Objekts gehört.

17) Sie können nun die Unterobjektebene verlassen, indem Sie im Modifier Stack auf das Editable Poly (Bearbeitbares Poly) klicken. Der Weg über das Quad-Menü ist genauso möglich. Nun ist unser Handbohrer fertig und kann gerendert werden. Sie finden die fertige Datei unter dem Namen Handbohrer_fertig.max.

Der fertig gerenderte Handbohrer

Matte/Shadow (Mattheit/Schatten) Das Matte/Shadow-Material ist ein Spezialmaterial, das Sie oft benötigen, wenn Sie 3D-Objekte in ein Foto einbauen wollen. Es lässt das Objekt, dem es zugeordnet ist, unsichtbar werden, jedoch Schatten empfangen. ■ Öffnen Sie die Beispieldatei Isetta_citte.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/17 Materialien/Matte-shadow/.

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Erstellen von Materialien

Die Parameter des Matte/Shadow-Materials

In dieser Datei befindet sich eine Isetta vor einem Hintergrundbild. Auf dem Boden befindet sich ein Ebene-Objekt. Zusätzlich sind noch einige Lichtquellen platziert. Kurz eine Erläuterung, wie die Szene entstanden ist: 1) Die Isetta wurde auf einer Ebene platziert. 2) Das Hintergrundbild wurde über den Menübefehl Rendering > Environment (Rendern > Umgebung) als Environment-Map (Umgebungs-Map) angewendet. 3) Das Hintergrundbild wurde dann über den Menübefehl Views > Viewport Background (Ansichten > Ansichtsfenster Hintergrund) im Camera Viewport sichtbar gemacht. 4) Die Kamera und die Lichter wurden in der Position und Perspektive an das Hintergrundbild angepasst. 5) Im Materialeditor wurde ein neues Material mit der Bezeichnung Matte/Shadow (Mattheit/Schatten) erstellt und auf die Ebene angewendet.

Der Schatten der Isetta wurde über ein Matte/Shadow-Material auf dem Boden erzeugt.

Durch dieses Material empfängt der Boden jetzt die Schatten der Isetta, ist selber aber nicht sichtbar. Die Schatten werden dadurch auf das Hintergrundbild übertragen, als würde das Auto wirklich im Bild stehen.

Besondere Materialien

Das Parameter-Set ist in vier Gruppen unterteilt. ■ Matte (Mattheit): Mit dem Kontrollkästchen Opaque Alpha (Opak Alpha) können Sie angeben, ob das Objekt im Alphakanal gerendert wird oder nicht. Diese Option arbeitet zusammen mit der Kontrollbox Affect Alpha (Alpha beeinflussen) in der Parametergruppe Shadows (Schatten).

Opaque Alpha aktiviert

Opaque Alpha deaktiviert, Affect Alpha deaktiviert

■ Atmosphere (Atmosphäre): Mit dieser Gruppe können Sie die Auswirkung von Nebel für das Matte-Objekt konfigurieren. Nebel, der sich zwischen einem Matte-Objekt und der Kamera befindet, kann bei aktiviertem Kontrollkästchen die Sichtbarkeit des Schattens beeinflussen. ■ Shadow (Schatten): Hier können Sie für das Objekt das Empfangen von Schatten ein- bzw. ausschalten. Für den Schatten können Sie zusätzlich die Shadow Brightness (Schattenhelligkeit) und Color (Farbe) variieren. Ist das Kontrollkästchen Affect Alpha (Alpha beeinflussen) aktiviert, wird der Schatten im Alphakanal angezeigt. ■ Reflection (Reflexion): Matte-Objekte können nicht nur Schatten empfangen, sondern auch Reflexionen. Diese Option erweist sich vor allem dann als sinnvoll, wenn ein Gegenstand in ein Bild integriert werden soll, bei dem der Boden aus einem reflektierenden Material besteht. Die Art der Reflexion kann hier wie bei anderen Materialien über einen Map-Kanal konfiguriert werden.

Opaque Alpha aktiviert, Affect Alpha aktiviert

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Mapping Nachdem wir etwas über die Erstellung von »perfekten« Materialien erfahren haben, werden wir uns in diesem Abschnitt Materialien zuwenden, die entweder verschmutzt, zerkratzt oder teiltransparent sind oder andere unregelmäßige Oberflächen besitzen. Diese zusätzlichen Oberflächeneigenschaften werden ausschließlich über Mappings hinzugefügt. Wie Sie diese Mappings aufbringen und positionieren, erfahren Sie in diesem Abschnitt.

Allgemeines zum Thema Mapping Wir haben bereits in einigen Fällen spezielle Mappings für Spiegelung oder Lichtbrechung angewendet. Diese Mappings werden automatisch generiert und sind von ihrer Position auf dem Körper unabhängig. Was ist aber, wenn Sie ein Etikett oder einen Fleck auf ein Objekt aufbringen wollen? Woher weiß das Programm, an welcher Stelle Sie das Mapping platzieren wollen? Dies ist die eine Problematik. Es gibt aber noch eine weitere. Mappings werden nicht einfach auf die Flächen gelegt, sondern projiziert. Diese Projektion findet grundsätzlich von einem Punkt im Raum statt über verschiedene Projektionsarten statt. Trifft die Projektion auf eine Fläche, wird dort das Mapping abgebildet. Um die Projektion des Mappings besser kontrollieren zu können, gibt es die Projektionsarten. Die Zuordnung dieser Projektionsarten findet entweder beim Erstellen von Objekten durch das Kontrollkästchen Generate Mapping Coords. (Mapping Koordinaten generieren) statt oder durch einen UVW-Map Modifier. Zusätzlich gibt es noch Optionen, die Projektion zu verzerren, um sie an komplexe Geometrien besser anpassen zu können. Natürlich können auch nur einzelne Flächen beeinflusst werden.

Projektionsarten Betrachten wir einmal das Problem der Projektion genauer. Dazu verwenden wir einen Quader, auf den wir ein Schachbrettmuster mappen wollen. Ohne Mapping-Koordinaten entsteht ein willkürliches Pixelmuster, da das Programm keine Positionierungsdaten besitzt. 3ds max 4 erstellt automatisch Standard-Mapping-Koordinaten, wenn Sie ein Material mit Mapping zuweisen. Dadurch wird verhindert, dass Sie vergessen, Mapping-Koordinaten zu vergeben. Die folgende Abbildung

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Mapping

stammt noch aus der Version 3, um Ihnen den Effekt zu zeigen, den ein fehlendes Mapping-Koordinatensystem verursacht. Ohne Mapping-Koordinaten bzw. Projektionsinformation weiß das Programm nicht, wie das Mapping auf der Oberfläche erscheinen soll. Die Abbildung stammt aus MAX3, da MAX4 automatisch Mapping-Koordinaten erstellt, wenn Sie ein Material mit Mappings einem Objekt zuweisen.

Die Parameter des UVW-Map Modifiers

Nachdem wir einen UVW-Map-Modifier zugewiesen haben, sieht das Ganze dann wie in folgender Abbildung aus. Die planare Projektion projiziert das Bild von oben auf den Quader.

Dabei wird dem Objekt zunächst eine flache (Planar) Projektion zugewiesen. Das zugehörige Hilfsobjekt (Gizmo) wird orange dargestellt. Bei einem planaren Mapping wird das Muster von einer Seite, in unserem Fall von oben, flach auf das Objekt projiziert. Bei diesem planaren Mapping entstehen an den Seiten des Quaders Streifen. Verwenden wir ein kugelförmiges Spherical UVW-Map, wird das Mapping von einem Punkt aus in alle Richtungen ausgestrahlt. Bei Flächen, die näher am Zentrum liegen, ist das Mapping kleiner als bei weit entfernten Flächen. Das kugelförmige Mapping projiziert das Muster von einem Zentrum aus in alle Richtungen.

Allgemeines zum Thema Mapping

Erst ein Box (quaderförmiges) UVW-Map erzielt den gewünschten Effekt. Das quaderförmige Mapping projiziert das Muster von allen Seiten flach auf den Körper.

Besitzen wir nun komplexere Formen als den Quader, können Sie sich vorstellen, dass eine vernünftige Zuordnung von Mappings nicht nur über eine einzige Projektion gelöst werden kann; man ordnet dann mehrere UVW-Maps unterschiedlichen Flächen zu. Dazu aber später mehr. Zunächst noch einmal alle Projektionsarten kurz aufgelistet: ■ Planar: Die planare Projektion ist eine flache Projektion. Bei ihr gibt es keinen Punkt, von dem aus die Projektion stattfindet, sondern sie wird flächig im rechten Winkel zum Gizmo (Hilfsobjekt) abgestrahlt. Stehen Flächen eines Körpers im 90˚-Winkel zur Projektionsrichtung, wird der Körper ohne perspektivische Verzerrung dargestellt. Skaliert man das Gizmo, wird das Mapping proportional mit skaliert. ■ Cylindrical (Zylindrisch): Dabei wird die Mittelachse eines Zylinders als Ausgang für die Projektion verwendet. Die Projektionsstrahlen verlaufen im rechten Winkel zur Achse. Mit der Option Verschluss werden auf die Ober- und Unterseite des Zylinders zusätzlich planare Projektionen angewendet. Die Skalierung des Gizmos hat eine proportionale Anpassung des Mappings zur Folge. ■ Spherical (Kugelförmig): Projiziert ein Mapping von einem Punkt aus in alle Richtungen. Die Skalierung der Kugel hat keine Auswirkungen auf das Mapping. ■ Shrink Warp (Schrumpfwicklung): Diese Projektion ist ebenfalls kugelförmig, die Ecken des Maps werden hierbei jedoch beschnitten und an nur einem Pol zusammengeführt. Es eignet sich vor allem für das Mapping von Text-Objekten und ähnlichen unregelmäßigen Körpern. ■ Box (Quader): Dabei wird auf jede Seite des Quaders das Mapping planar projiziert. Die Skalierung des Quaders führt nur bei einer unproportionalen Skalierung zu einer Anpassung des Mappings. ■ Face (Fläche): Dabei wird das Mapping auf jede Fläche der Geometrie planar aufgetragen. ■ XYZ in UVW: Projiziert dreidimensionale Prozedur-Koordinaten auf UVW-Koordinaten. Dadurch klebt die Prozedurtextur an der Oberfläche. Wenn die Oberfläche gedehnt wird, zum Beispiel über die Ver-

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Mapping

schiebung von Scheitelpunkten, wird auch die dreidimensionale Prozedurtextur gedehnt. So wird zum Beispiel auf Luftballons ein Schriftzug gedehnt, wenn der Ballon aufgeblasen wird. Diese Projektion funktioniert nur mit prozeduralen 3D-Mappings. Bitmaps lassen sich so nicht auftragen.

Mapping-Typen 3ds max unterteilt Mappings in fünf Gruppen. Die wichtigste Gruppe sind die prozeduralen Mappings, die sich in 2D- und 3D-Maps unterteilen. Prozedurale Mappings werden durch das Programm nach Angabe von Parametern erstellt. Je nach Angabe von Werten und Eigenschaften können diese Mappings unterschiedlich aussehen. Sie besitzen den Vorteil, dass sie unabhängig von der Größe des Objekts und der Rendering-Auflösung sind. Darüber hinaus werden sie immer über die ganze ausgewählte Fläche erstellt und nicht gekachelt.

Im Material/Map-Browser können Sie die Mappings auswählen und nach deren Typ sortieren. Nebenstehen alle 2D-Maps

2D-Map-Typen 2D-Map-Typen sind entweder Bitmaps oder als Prozedur-Maps generierte zweidimensionale Muster: ■ Adobe Photoshop- und Premiere-Filter: Sie können Adobe Photoshop- oder Premiere-kompatible Filter von Drittherstellern als Bildfilter integrieren. Die Adobe-eigenen Filter funktionieren allerdings nicht. ■ Bitmap: Ein Pixel-Bild oder eine Animation aus anderen Programmen. Alle Arten von Bitmap- oder Animations-Dateien, die 3ds max unterstützt, können als Bitmaps in einem Material verwendet werden. Diese Bitmaps sind auflösungsabhängig. Das bedeutet: Mappen Sie ein kleines Bild mit 64x64 Pixeln auf eine Kugel, die dann mit 800x800 Pixeln bildschirmfüllend gerendert wird, erkennen Sie die einzelnen Pixel des Mappings. ■ Bricks (Ziegel): Erzeugt Ziegel oder andere gekachelte Materialien mit anderen Farb- bzw. Material-Mappings. Es enthält als Parametereinstellung auch diverse architektonische Ziegelmuster. Durch Farb- oder Witterungsparameter lassen sich realistische Ziegelwände erstellen. ■ Checker (Schachbrett): Kombiniert zwei Farben in einem Schachbrettmuster. Sie können beide Farben durch ein Map ersetzen. ■ Combustion: Besitzen Sie eine Version des Paint- und CompositingProgramms combustion, ebenfalls von discreet, können Sie dort erstellte Bilder oder Compositings als Mapping übernehmen. Combustion besitzt ein eigenes leistungsstarkes, vektorbasiertes PaintModul. Es ersetzt das Paint-Map des Programms paint, von discreet.

Allgemeines zum Thema Mapping

■ Gradient (Verlauf ): Mit diesem Map wird ein linearer oder radialer Verlauf aus drei Farben erstellt. ■ Gradient Ramp (Verlaufsart): Erzeugt Verläufe unter Verwendung beliebig vieler Farben, Maps und Überblendungen. ■ Swirl (Wirbel): Erzeugt Wirbelmuster (Spiralmuster) aus zwei Farben oder Maps.

3D-Map-Typen 3D-Maps sind prozedural generierte dreidimensionale Muster. Wenn Sie von einem Objekt, dem ein Holz-Mapping als Textur zugewiesen wurde, einen Teil wegschneiden, entspricht die Maserung dem ausgeschnittenen Teil der Maserung auf der Objektaußenseite. Die folgenden 3D-Maps werden mit 3ds max geliefert: ■ Cellular (Zellförmig): Generiert ein zellförmiges Muster, das für verschiedene visuelle Effekte nützlich ist, darunter Mosaik-Kacheln, Kieselstrände und sogar Wasserflächen. ■ Dent (Kerbe): Generiert dreidimensionale Reliefs auf einer Oberfläche. ■ Falloff: Generiert einen Wert von Weiß bis Schwarz auf der Grundlage des Winkel-Falloffs der Flächennormalen auf die Oberfläche der Geometrie. Wir haben dieses Map schon bei der Erstellung von Spiegelungen im Kapitel Material verwendet. ■ Marble (Marmor): Mit diesem Map wird die Körnung von Marmor mit zwei expliziten Farben und einer dritten Zwischenfarbe simuliert. ■ Noise (Rauschen): Erzeugt ein dreidimensionales Turbulenzmuster. Ähnlich wie Checker (Schachbrett) im zweidimensionalen Bereich basiert Rauschen auf zwei Farben oder Maps. ■ Particle Age (Partikelalter): Mit diesem Map wird die Farbe (oder das Map) eines Partikels auf der Grundlage der Lebensdauer des Partikels geändert. ■ Particle MBlur (Partikel-Bewegungsunschärfe): Dieses Map ändert die Opazität der vorderen und hinteren Enden von Partikeln auf der Grundlage ihrer Bewegungsrate. ■ Perlin Marble (Perlinmarmor): Ein alternatives Prozedur-MarmorMap mit einem Turbulenz-Muster. ■ Planet: Simuliert die Konturen eines Planeten, wie er vom Weltraum aus erscheint. ■ Smoke (Rauch): Generiert fraktalgestützte Turbulenzmuster, um die Effekte von Rauch oder andere wolkige, fließende Mapping-Effekte zu simulieren.

Die Liste aller 3D-Maps im Material/Map-Browser

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Mapping

■ Speckle (Flecken): Generiert eine gefleckte Oberfläche, um gemusterte Oberflächen zu erzeugen, die Granit und ähnliche Materialien simulieren können. ■ Splat: Generiert ein Fraktal-Muster, das Farbspritzern ähnelt. ■ Stucco (Stuck): Generiert ein Fraktal-Muster, das Wandfarbe oder Putz ähnelt. ■ Water (Wasser): Mit diesem Map werden Wasser- oder Welleneffekte erzeugt, indem kreisförmige Wellenzentren erzeugt werden, die willkürlich verteilt werden. ■ Wood (Holz): Erzeugt ein 3D-Holzmaserungsmuster.

Die Compositors Map-Typen

Die Color Mods Map-Typen

Compositors-Map-Typen Compositor-Maps verbinden mehrere Untermaps, die auf unterschiedlichen Layern liegen, mit Hilfe von Parametern oder weiteren Maps. Im Folgenden sind die verschiedenen Compositor-Typen aufgeführt. ■ Composite (Zusammensetzen): Setzt mehrere Maps zusammen. Im Gegensatz zu Mix (Mischen) verfügt dieses Mapping nicht über Steuerelemente zum Einstellen des Mischbetrags. Stattdessen findet die Mischung ausschließlich durch den Alphakanal der Maps statt. ■ Mask (Maske): Ein Map, das steuert, wo ein zweites Map auf der Oberfläche zugewiesen wird. ■ Mix (Mischen): Damit können Sie zwei Farben oder zwei Maps mischen. Sie können den Mischbetrag mit der Angabe einer Überblendungsstärke einstellen. Die Überblendungsstärke lässt sich auch durch ein Map steuern. ■ RGB Multiply (RGB multiplizieren): Kombiniert zwei Maps durch Multiplikation ihrer RGB- und Alpha-Werte.

Color Mods (Farbmodifikatoren) 3ds max verfügt über drei Color Mods Maps. Sie beeinflussen die zugewiesenen Farben oder Maps des Materials. ■ Ausgabe: Mit diesem Map können Sie Output-Funktionen, beispielsweise des Bitmap-Maps, auf parametrische Maps anwenden, die diese Einstellungen nicht haben. ■ RGB-Tönung: Diese Option dient zur Tönung einer Map-Farbe auf der Grundlage der RGB-Werte. ■ Scheitelpunktfarbe: Mit dem Map für Scheitelpunktfarben werden die Effekte von zugewiesenen Scheitelpunktfarben in der gerenderten Szene angezeigt. Scheitelpunktfarben weisen Sie vom bearbeitbaren Netz aus zu.

Aufbringen und Verändern von Mappings

Other (Andere) Map-Typen Diese Mappings haben Sie schon bei der Erstellung von Materialien kennen gelernt. Dazu gehören die Map-Typen, die Reflexionen und Refraktionen erzeugen: ■ Flat Mirror: Mit diesem Map können Reflexionen für flache Oberflächen generiert werden. Sie weisen es Flächen, nicht dem gesamten Objekt zu. ■ Raytrace: Mit diesem Map werden genaue, vollständige RaytraceReflexionen und -Refraktionen erzeugt. ■ Reflect/Refract (Reflexion/Refraktion): Generiert automatisch Reflexionen oder Refraktionen, basierend auf umliegenden Objekten und der Umgebung. ■ Thin Wall Reflection (Refraktion für dünne Wand): Generiert Refraktionen automatisch und simuliert Objekte und die Umgebung, als ob sie durch ein brechendes Material wie etwa Glas oder Wasser gesehen würden.

Aufbringen und Verändern von Mappings Arbeitsweise Das Aufbringen von Mappings beinhaltet drei Arbeitsschritte. 1) Zuordnen von Mapping-Koordinaten: Dabei wird entweder beim Erstellen des Objekts oder durch die nachträgliche Zuordnung eines UVW-Map Modifiers der Geometrie ein Mapping-Koordinatensystem zugewiesen. Besitzen Objekte keine entsprechende Mapping-Information, können diese nicht korrekt gerendert werden. 2) Zuweisen des Mappings: Haben Sie ein Material ohne Mapping erstellt oder das Material noch nicht zugewiesen, sollten Sie dies als Nächstes tun. Haben Sie ein Standardmaterial erstellt und ordnen nun diesem Material ein Mapping unter, wird das Material automatisch aktualisiert. 3) Anpassen des Mappings: Normalerweise müssen Sie das Mapping nach der Zuweisung noch anpassen. Entweder müssen Sie die Mapping-Koordinaten, beispielsweise über den UVW-Map oder Unwarp UVW Modifier, ändern, weil die Projektionsart nicht stimmt, oder nur die Position des Mappings auf der Oberfläche. Diese kann auch über den Materialeditor angepasst werden.

Zuordnen von UVW-Maps Sie können jedem geometrischen Objekt einen UVW-Map Modifier zuweisen.

Die Other Map-Typen

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Mapping

Wenn Sie die Zuordnung allerdings nur auf einzelne Flächen beschränken wollen, gehen Sie wie folgt vor: 1) Weisen Sie dem Objekt einen Edit Mesh (Netz bearbeiten)-Modifier zu. Besteht Ihr Körper aus einem Patch-Objekt, können Sie auch einen Edit Patch (Patch bearbeiten)-Modifier verwenden, wenn Sie einzelne Patch-Felder beeinflussen wollen. 2) Wechseln Sie auf die Unterobjektebene Face (Fläche), Polygon oder Element – bei Patches können Sie nur ganze Patch-Felder modifizieren. 3) Selektieren Sie die gewünschten Flächen oder Patches. 4) Weisen Sie den UVW-Map Modifier zu, ohne die Unterobjektebene zu verlassen. Der Edit Mesh und UVW-Map Modifier erhalten im Modifikatorstapel rechts neben Ihrer Bezeichnung das Symbol des Unterobjekts. Das bedeutet, dass diese Modifier sich auf Unterobjekte beziehen. Jeder weitere Modifier bezieht sich dann wiederum nur auf das selektierte Unterobjekt. Um die Selektion aufzuheben, ohne die Zuweisung zu zerstören, weisen Sie einfach einen neuen Edit Mesh-Modifier zu. Wollen Sie anschließend einen weiteren Modifier verwenden, der sich auf das gesamte Objekt bezieht, müssen Sie einen weiteren Edit Mesh-Modifier einfügen, ohne die Unterobjektebene zu aktivieren. Danach können Sie beliebige Modifikatoren auf das gesamte Objekt anwenden. Die Zuweisung zu einzelnen Flächen wird vor allem dann durchgeführt, wenn das Objekt eine komplizierte Form besitzt, wie zum Beispiel beim Körper eines Charakters.

Der Kugel wird ein Edit Mesh-Modifier zugewiesen.

Die gewünschten Unterobjekte werden selektiert.

Anschließend wird ein UVW-Map zugewiesen, ohne das Unterobjekt zu verlassen.

Anpassen eines Mappings Haben Sie einem Objekt ein UVW Map-Modifier zugewiesen, können Sie die Position, Ausrichtung und Größe des Maps verändern. Für die Veränderung der Größe, Ausrichtung und Kachelung gibt es zwei Möglichkeiten: Sie können die Angaben im Material selber variieren oder

Aufbringen und Verändern von Mappings

Sie verstellen die entsprechenden Parameter im UVW Map-Modifier. Die Einstellungen im Material werden auf alle Objekte mit diesem Material übertragen, während der UVW Map-Modifier nur Einfluss auf das zugewiesene Objekt hat. Betrachten wir zunächst die Parameter zur Mapping-Konfiguration beim Material. Um die Koordinaten eines Mappings zu verändern, müssen Sie natürlich erst ein Mapping zugewiesen haben. Danach finden Sie die Parameter im Rollout Koordinaten in der Map-Ebene des Materials. Die Parameter können von Mapping-Typ zu Mapping-Typ unterschiedlich sein. Grundsätzlich besitzen sie aber ähnliche Funktionen. Hier werden die wichtigsten Parameter anhand eines Bitmap-Mappings erklärt. ■ Textur- und Environment (Umgebung)-Mapping: Ein Bitmap-Mapping kann auf zwei Arten auf ein Objekt gemapped werden, als Textur und als Environment (Umgebung). Bei der Textur wird das Bild direkt auf die Oberfläche aufgetragen. Wird das Objekt transformiert, wird das Bild mit bewegt. Wird das Bitmap als Environment gemapped, wird es wie eine Spiegelung der um das Objekt herum befindlichen Welt verwendet. Das bedeutet, es bleibt fest, auch wenn sich das Objekt bewegt. Das Abbild auf dem Objekt verändert sich je nach Position des Körpers. Im nebenstehenden PulldownMenü können Sie die Art der Projektion für Textur und Environment ändern. ■ Show Map on Back (Map auf Rückseite zeigen): Wird ein Mapping auf ein Objekt projiziert, wird es auch auf dessen Rückseite angezeigt. Auf Planes (Ebenen) wird dann das Bild beispielsweise auf beiden Seiten sichtbar. Wünschen Sie das nicht, müssen Sie die Kontrollbox deaktivieren. Der Effekt wird also nur beim Rendern sichtbar. Diese Kontrollbox ist nur beim Textur-Mapping verfügbar, wenn beide Kontrollboxen für das Tiling (Kacheln) deaktiviert und für 2-Sided aktiviert sind. Bei einseitigen Materialien spielt diese Option sowieso keine Rolle, da die Rückseiten beim Rendern nicht berechnet werden. In den Ansichtsfenstern werden allerdings die Mappings, bei 2-Sided Materialien, immer auf der Rückseite angezeigt. ■ Map Channel (Map-Kanal): Sie können einem Objekt bzw. einer Fläche bis zu 99 unterschiedliche UVW-Map-Modifikatoren zuweisen. Jeder von ihnen kann durch einen eigenen Map-Kanal identifiziert werden. Diesen Map-Kanälen können Sie wiederum durch das Feld Map-Channel eine Textur zuweisen. So können Sie ein Etikett planar auf eine Kugel projizieren, während der Untergrund ein Rauschen-Mapping besitzt, das sphärisch projiziert wird. Ein Beispiel dazu finden Sie auf Seite 433. Dieser Parameter ist ebenfalls nur bei der Option Textur verfügbar.

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Das Rollout zur Anpassung eines BitmapMappings über den Materialeditor

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Mapping

■ Offset (Abstand): Mapping-Koordinaten arbeiten ähnlich wie WeltKoordinaten. Sie besitzen ebenfalls einen Ursprung. Der Abstand gibt den Wert an, um den das Bitmap zum Ursprung verschoben wird. Ein Wert 1 im Zahlenauswahlfeld U entspricht dabei der Bildbreite, der Wert V entspricht der Bildhöhe. ■ UV/VW/WU: Ändert das für das Map verwendete Mapping-Koordinatensystem. Die Vorgabekoordinaten UV projizieren das Map wie mit einem Diaprojektor auf die Oberfläche. Die Koordinaten VW und WU drehen das Bitmap so, dass es im rechten Winkel zur Oberfläche steht. ■ Tiling (Kacheln): Dieser Parameter gibt an, wie oft sich das Bitmap auf dem Objekt wiederholen soll.

Kacheln U und V = 1

Kacheln U und V = 3

Kacheln U = 3, Kacheln V = 3

■ Mirror (Spiegeln): Spiegelt das Bild beim Kacheln, um zu verhindern, dass zwischen den Kacheln harte Übergangskanten entstehen. Dieses Verfahren empfiehlt sich bei der Verwendung von Bitmaps für die Darstellung von Strukturen wie Holz, Stein etc. Dabei werden die Kontrollkästchen Tile (Kachel) für U- und V-Richtung deaktiviert.

Spiegeln deaktiviert

Spiegeln aktiviert

■ Tile (Kachel): Diese beiden Kontrollkästchen aktivieren die Kachelung in U- und V-Richtung. Sind diese und die Kontrollkästchen Mirror (Spiegeln) deaktiviert, wird nur ein Bild dargestellt. Diese Darstellung nennt man Decay. Dabei wird das Bitmap nur einmal abgebildet, um das Bild herum wird das Grundmaterial sichtbar. Die

Aufbringen und Verändern von Mappings

Tile (Kacheln)-Zahlenauswahlfelder wirken sich dann auf die Größe des Mappings aus.

Kachelnwert = 1

Kacheln = 2 und deaktivierte Kachel-Kontrollboxen

■ Angle (Winkel): Mit den Angle-Zahlenauswahlfeldern können Sie das Mapping drehen. Die Parameter drehen allerdings nicht das Mapping im Raum, sondern verändern nur den Projektionswinkel. Das hat den Effekt, dass sich das Mapping auf dem Objekt verschiebt, da es an einer anderen Stelle auf das Objekt projiziert wird. Der W-Angle dreht das Mapping um die eigene Achse.

Winkel U = 20 Winkel V = -19

Winkel W = 45

■ Rotate (Drehen): Diese Schaltfläche gehört zu den Winkel-Parametern. Wenn Sie sie anklicken, öffnet sich ein Fenster. In diesem Fenster können Sie das Mapping drehen. Das Handling der Rotation entspricht dem Arc Rotate-Werkzeug für die Ansichtsfenster. ■ Blur/Blur offset (Unschärfe/Unschärfeabstand): Diese beiden Parameter haben keinen Einfluss auf die Position, Skalierung oder Ausrichtung des Mappings. Sie fügen dem Bitmap einen Weichzeichen-Effekt hinzu. Der Parameter Blur gibt eine Weichzeichnung abhängig vom Abstand zur Kamera an. Dadurch können Sie den Treppeneffekt (Alias) verhindern, der manchmal bei Mappings in

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Mapping

großer Entfernung zur Kamera auftritt. Der Blur offset zeichnet alle Pixel gleich weich.

Unschärfe = 3

Unschärfeabstand = 0,07

Anpassen des Mappings an einzelne Scheitelpunkte Die Parameter des Modifiers UVW zuweisen

Ist eine Textur aufgemapped, kann es sein, dass die Ausrichtung des Mappings in Teilbereichen nicht der gewünschten Position entspricht. Um das zu korrigieren, müssen Sie nur Teile des Mappings verschieben. Vor diesem Problem werden Sie stehen, wenn Sie beispielsweise Bitmaps auf organische Körper mappen wollen. Für dieses Problem gibt es den unwarp UVW (UVW zuweisen)-Modifier. Mit seiner Hilfe können Sie einzelne Bereiche des Mappings an Scheitelpunkten ausrichten. Durch Edit öffnen Sie ein Fenster, das das Mapping mit dem abgewickelten Drahtgitter des Körpers darstellt. Durch das Verschieben einzelner Vertexe wird das Map auf dem Körper verzerrt. Über der Arbeitsfläche befinden sich die Werkzeuge zum Verschieben und Bearbeiten einzelner Scheitelpunkte. Am unteren Ende des Fensters gibt es eine Werkzeugleiste mit Ansichtssteuerung.

Mit Hilfe des Unwarp UVW-Modifiers können Sie das Mapping verzerren, um es an einzelnen Scheitelpunkten auszurichten.

Mehrere Mappings mit unterschiedlichen Ausrichtungen

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Mehrere Mappings mit unterschiedlichen Ausrichtungen Eine Anforderung, die sich oft stellt, besteht darin, mehreren Mappings unterschiedliche Projektionsarten zuzuweisen. Während das eine Mapping für die Oberfläche kugelförmig ist, benötigt man für ein Etikett ein planares Mapping. Sie müssen dann jedem Mapping eine eigene Projektionsart zuweisen. Diesem Zweck dienen die Mapping-Kanäle.

Mapping-Kanäle 3D Studio MAX bietet 99 Mapping-Kanäle. Diese können frei belegt werden. Jeder UVW Map-Modifier wird zunächst dem ersten Kanal zugewiesen. Um den Modifier auf einen neuen Kanal umzuschalten, geben Sie im Modifier einen anderen Map Channel an. Diesen Map-Kanal müssen Sie nun auch im Mapping angeben. Dazu gibt es ein entsprechendes Feld in jedem Mapping des Materials. Hier können Sie dem Mapping das entsprechende UVW Map zuordnen. 1) Öffnen Sie die Datei Map_kanal.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/18 Mapping/Map Channel/. In der Datei befindet sich ein Objekt, das Ähnlichkeit mit einer Computermaus hat. Auf diesem Objekt befindet sich ein Checker (Schachbrett)-Map. Dieses Map wird mit einem UVW Map kugelförmig auf die Oberfläche projiziert. Dadurch entsteht der strahlenförmige Verlauf des Musters aus dem Zentrum der Projektion. Wir wollen nun mit einem planaren UVW Map ein Etikett aufbringen. 2) Weisen Sie dem Objekt einen weiteren UVW Map-Modifier zu. Dabei ändert sich zunächst die Projektion des Checker-Mappings. 3) Geben Sie in den Parametern des UVW Maps den Map-Channel 2 an. Das Checker-Mapping erhält wieder seine ursprüngliche Projektion. 4) Öffnen Sie den Materialeditor und wählen Sie im Material des ersten Slots das Map für das Diffuse-Mapping aus. Dieses Map ist vom Typ Composite (Zusammensetzen). Das heißt, es werden Mappings in Layern übereinandergesetzt. Die Deckkraft wird durch Alphakanäle gesteuert. Daher eignet sich das Material vor allem für Bitmaps, da diese über Alphakanäle verfügen können. 5) Klicken Sie auf die Schaltfläche für das Map 2 und weisen Sie der Ebene den Mapping-Typ Bitmap zu. Als Bild wählen Sie die Datei Ferrari.tif aus dem Verzeichnis Übungsdateien/18 Mapping/MapChannel/. 6) Weisen Sie dem Mapping im Rollout Koordinaten den Map-Channel 2 zu.

Das Material Zusammensetzen ordnet Mappings in Layern an.

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Mapping

Show Map in Viewport (Map in Ansichtsfenster zeigen)

7) Aktivieren Sie die Schaltfläche Show Map in Viewport (Map in Ansichtsfenster zeigen). Das Bild wird jetzt auf dem Körper angezeigt. 8) Geben Sie Tiling-Werte von 2 an. 9) Deaktivieren Sie die Tile (Kachel)-Kontrollbox für die U- und V-Koordinaten.

Auf dem Objekt ist ein Checker-Muster mit spärischer Projektion aufgetragen.

Das Signet wird einem weiteren UVW Map mit eigenem Map-Channel zugewiesen.

Das Tiling des Logos wird erhöht.

10) Gehen Sie in das Rollout Bitmap-Parameter und deaktivieren Sie die Kontrollbox Premultiplied (Vormultipliziertes) Alpha. Es wird jetzt das Signet, nicht aber das Schachbrettmuster auf der Geometrie angezeigt. Ab der Version 4 kann 3ds max auch mehrere Mappings gleichzeitig auf einem Objekt anzeigen. 11) Um Logo und Checker-Muster anzuzeigen müssen Sie eine MapEbene nach oben, zum Composite-Map, wechseln. Aktivieren Sie dort die Schaltfläche Show Map in Viewport und Sie sehen beide Mappings.

Die Schaltfläche Tile wurde deaktiviert, ebenso die Kontrollbox Premultiplied Alpha.

Das komplette Composite-Map wurde über Show Map in Viewport sichtbar gemacht.

Besitzen Sie ein Material mit nur einem Mapping, benötigen Sie keine Map-Channels, um ein Etikett aufzubringen. Es genügt ein UVW Map, das für das Bild zuständig ist. Um das Bitmap noch zu positionieren, können Sie das Gizmo des UVW Map-Modifiers aktivieren und dieses transformieren.

Material mit mehreren Eigenschaften

Material mit mehreren Eigenschaften Im vorangegangenen Beispiel haben wir ein Label auf ein Objekt aufgetragen. Allerdings besitzt es dort die gleichen Materialeigenschaften wie das restliche Objekt. In diesem Beispiel wollen wir ein Material erstellen, dass unterschiedliche Oberflächeneigenschaften besitzt. Zunächst werden wir dazu ein Multisub-Material erstellen. Dieses Material weist über ID-Nummern ausgewählten Flächen ein anderes Material zu. Danach werden wir ein Blend-Material generieren, um ein Etikett auf die Flasche zu »kleben«. Dieses Material blendet durch ein Mapping zwischen zwei Materialien über. Für diese Übung verwenden wir wieder das MeshTools Script, das wir bereits im Kapitel »Modelling« verwendet haben.

Erstellen des Multisub-Materials Zunächst erstellen wir das Multisub-Material. Dabei wird die Oberfläche der Flasche nur an bestimmten Stellen mit einem Bump-Mapping aufgeraut. 1) Öffnen Sie die Datei bottle_1.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/18 Mapping/Multisub und Blend. In dieser Datei befindet sich die fertig modellierte Flasche auf einer Plane. Alle Lichter und Kameras sind bereits vorhanden. Bei der Flasche, hier im Rohzustand, wurde für die Übung auf Raytracing verzichtet, um die Rendering-Zeiten gering zu halten.

Wir wollen nun ein Bump-Mapping hinzufügen. Allerdings soll dieses nur außen und unterhalb der drei Ringe am Flaschenhals erscheinen. Dazu weisen wir den gewünschten Flächen eine andere Material-ID zu. 2) Vergrößern Sie die Front View (Min/Max Toggle) und blenden Sie alle Objekte bis auf die Flasche aus. 3) Aktivieren Sie beim Editable Poly (Bearbeitbares Poly) im Modifier Stack das Unterobjekt Edge (Kante) und aktivieren Sie im Roll-

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Mapping

out Selection (Auswahl) die Kontrollbox Ignore Backfacing (Rückseiten ignorieren). 4) Wählen Sie nun auf der Außenseite eine Spalte von Kanten aus, die zwischen dem Boden und dem ersten Ring des Flaschenhalses liegen. Bei der Flasche wurde eine Spalte mit Kanten ausgewählt.

MeshTools – EdgeRing

MeshTools – Convert Selection to Polygon Level

5) Wählen Sie nun bei den MeshTools (Installation auf Seite 10) die Schaltfläche EdgeRing. Daraufhin werden alle Kanten ausgewählt, die in einer Zeile liegen. Das sind alle Kanten der Flächen, die wir benötigen. 6) Jetzt konvertieren wir die selektieren Kanten in Polygone. Dazu klicken Sie in den MeshTools die Schaltfläche Convert Selection to Polygon Level.

Die Auswahl der Kanten wurde mit EdgeRing erweitert und anschließend zu Polygonen konvertiert.

Die Material-IDs können Sie im Rollout Surface Properties im Unterobjekt Polygon ändern.

7) Jetzt weisen wir den ausgewählten Polygonen eine Material-ID von 2 zu. Dazu müssen Sie im Rollout Surface Properties(Oberflächeneigenschaften) in der Gruppe Material die ID=2 setzen. 8) Alle anderen Flächen weisen wir die ID 1 zu. Dazu wählen Sie den Menüpunkt Select > Invert (Bearbeiten > Auswahl invertieren). Damit werden alle vorher nicht selektierten Flächen ausgewählt. Jetzt können Sie diesen Flächen die ID 1 zuordnen. Nach der Zuweisung können Sie die Auswahl aufheben. Mit der Schaltfläche Select by ID (Nach ID auswählen), neben dem ID-Eingabefeld,

Material mit mehreren Eigenschaften

können Sie jederzeit die Flächen auswählen, die einer ID zugewiesen wurden. Nun werden wir ein Material erstellen, dass den unterschiedlichen IDs unterschiedliche Materialien zuweist. 9) Öffnen Sie den Materialeditor. Dort befinden sich bereits die Materialien für die Plane und die derzeitige Flasche. Diese werden wir nun in ein Multi/Sub-Object-Material umwandeln. 10) Zunächst benennen wir das Material Flasche in Flasche glatt um. 11) Klicken Sie nun auf die Schaltfläche Standard neben dem Materialnamen. Dadurch öffnet sich der Material/Map-Browser (Material/Map-Übersicht). 12) Wählen Sie den Materialtyp Multi/Sub-Object (Multi-Unterobjekt) aus und bestätigen Sie mit OK, natürlich können Sie auch auf den Begriff doppelklicken. 13) Bestätigen Sie den folgenden Dialog mit der Option Keep old material as sub-material (Altes Material als Untermaterial erhalten).

Das Flaschen-Material wurde in ein Multi/ Sub-Object-Material konvertiert.

Das Material der Flasche wurde nun in ein Multi/Sub-Object-Material umgewandelt. Sie sehen im Rollout für die Basic Parameter eine Liste mit Nummern und Materialien. Unser vormaliges Flaschen-Material befindet sich bei Nummer 1. Das bedeutet, dass alle Flächen, die die Material-ID 1 besitzen, nun dieses Material zugewiesen bekommen. Im Normalfall sind bei diesem Material zehn IDs vergeben. Sie können die Anzahl der IDs über die Schaltfläche Set Numbers (Anzahl einstellen) verändern. Ist eine höhere Anzahl von IDs angegeben als das Objekt besitzt, spielt das keine Rolle. Der Übersichtlichkeit hilft es dagegen, wenn Sie die Anzahl auf zwei Materialien beschränken. Nun muss noch das Material erstellt werden, dass den Flächen mit ID 2 zugewiesen wird.

437

438

Mapping

14) Dazu klonen wir einfach das Material aus ID 1 per Drag & Drop, als Kopie, in ID 2. 15) Um die Einstellungen zu diesem Material zu ändern, klicken Sie auf die Schaltfläche mit der Materialbezeichnung. Sind Sie dort angelangt, ändern Sie als Erstes den Namen in Flasche rau. 16) Fügen Sie im Rollout Maps ein Bump (Relief)-Map hinzu, indem Sie auf None (Keine) neben dem Map Bump (Relief) klicken. Im Material/Map Browser-(Material/Map-Übersicht) wählen Sie das Map Speckle (Flecken) aus. Nach dem Bestätigen kommen Sie direkt in das Einstellungsmenü für dieses Map. 17) Im Rollout Speckle Parameters (Fleckenparameter) ändern Sie die Size auf den Wert 8 und setzen Color #1 (Farben Nr. 1) auf schwarz und Color #2 (Farben Nr. 2) auf weiß.

18) Blenden Sie alle ausgeblendeten Objekte wieder ein und speichern die Datei als bottle_2.max ab. Wenn Sie die Datei jetzt rendern, werden die Flächen mit ID 2 mit der rauen Oberfläche gerendert. Alle anderen erhalten die glatte Glasfläche. Jetzt fügen wir der Flasche noch ein Etikett hinzu.

Erstellen des Blend-Materials Das Blend (Überblenden)-Material ist vergleichbar mit dem Mix-Mapping. Es werden jedoch nicht zwei Mappings übergeblendet, sondern Materialien, mit all ihren Eigenschaften. Welche Stelle welches Material erhält, wird durch ein Mapping definiert. Warum haben wir aber nicht auch im vorhergehenden Abschnitt statt des Multi/Sub-Object-Materials ein Blend genommen? Wir wollten das Material auf eine Gruppe von

Material mit mehreren Eigenschaften

ganz bestimmten Polygonen zuweisen. Den Bereich dieser Polygone anhand eines Mappings auszuwählen wäre jedoch sehr kompliziert gewesen. Das Etikett, das wir jetzt aufbringen wollen, lässt sich nicht auf bestimmte Polygone beschränken, sondern kann, bedingt durch seine Form, auch nur auf einem Teil eines Polygons erscheinen. Beim Platzieren des Bumps kam es auch nicht darauf an, wo sich jede einzelne Unregelmäßigkeit befindet. Beim Etikett ist die Platzierung allerdings sehr wichtig. 1) Verwenden Sie Ihre Datei weiter oder öffnen Sie bottle_2.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/18 Mapping/Multisub und Blend. 2) Genauso wie wir das einfache Glasmaterial in ein Multi-/Sub-Material verwandelt haben, können wir nun dieses in ein Blend-Material konvertieren. Dazu öffnen Sie den Materialeditor und klicken beim Glasmaterial auf die Schaltfläche für den Materialtyp. 3) Im Material/Map Browser wählen Sie nun den Typ Blend (Überblenden) aus. Nach dem Bestätigen der Auswahl folgt wiederum der Dialog, ob Sie das bestehende Material verwerfen oder als Submaterial übernehmen wollen. Da das Glasmaterial erhalten bleiben soll, aktivieren Sie die Optionsschaltfläche Keep old material as submaterial (Altes Material als Untermaterial erhalten). Wie bereits erwähnt arbeitet das Blend-Material genauso wie das MixMapping, nur auf Materialebene. Zwei Materialien können entweder durch einen Betrag, über eine Kurve oder ein Map übergeblendet werden. In unserem Falle wollen wir ein Bitmap verwenden. Zunächst wollen wir aber einmal das Material für das Etikett erstellen. 4) Klicken Sie dazu auf die Schaltfläche bei Material 2. Sie befinden sich jetzt in den Einstellungsrollouts für ein Standardmaterial. 5) Benennen Sie als erstes das Material in Label um. 6) Ändern Sie im Rollout Shader Basic Parameters (SchattierungsGrundparameter) den Shader von Blinn auf Oren-Nayar-Blinn. Dieser Shader eignet sich besonders für matte Oberflächen. 7) Nun wollen wir das Label auftragen. Dazu klicken Sie die Schaltfläche neben Diffuse (Gestreut), im Rollout Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters (Oren-Nayar-Blinn-Grundparameter) an. Das Bitmap kann auch im Rollout Maps beim Diffuse (Streufarben)Mapping angegeben werden.

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Das Blend-Material mischt zwei Materialien über einen Wert, eine Kurve oder ein Mapping.

440

Mapping

8) Nach dem Auswählen des Bitmap-Mappings im Material/MapBrowser wird automatisch der Dialog zum Angeben der BitmapDatei geöffnet. Wählen Sie hier das TGA-Bild aranciata.tga aus.

Go to parent (Eine Ebene höher)

Die Positionierung des Labels können wir am besten durchführen, wenn wir eine Ansicht in den Smooth + Highlight Modus schalten.

9) Geben Sie im Rollout Coordinates (Koordinaten) einen Map Channel von 2 an. Dadurch können wir bei der Positionierung des Labels ein eigenes UVW Map verwenden, ohne die anderen Mappings zu beeinflussen. 10) Deaktivieren Sie die Tile (Kachel)-Kontrollboxen, damit das Label nur einmal auf der Flasche erscheint. 11) Kehren Sie zu einer Ebene höher, zu den Einstellungen des Materials, zurück, indem Sie Go to parent (Eine Ebene höher) drücken. 12) Geben Sie in den Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters einen Specular Level (Glanzfarbenstärke)- und Glossiness (Hochglanz)Wert von 40 an. 13) Drücken Sie nun noch die Taste Show Map in Viewport (Map in Ansicht zeigen), damit wir später das Label in der geshadeten Ansicht sehen und positionieren können. 14) Um auf die Ebene des Blend-Materials zu gelangen, müssen Sie erneut Go to parent drücken. 15) Aktivieren Sie im Rollout der Blend Basic Parameters die Option Interactive neben dem Material 2. Dadurch wird dieses Material in der Ansicht sichtbar, obwohl noch keine Maske definiert wurde. 16) Schalten Sie ein Viewport, am besten das Kamerafenster, in den Smooth + Highlight (Glatt + Glanzpunkte)-Modus. 17) Weisen Sie der Flasche einen zylindrischen UVW Map-Modifier zu und geben Sie diesem den Map Channel 2. Falls Sie sich im Editable Poly (Bearbeitbares Poly) noch auf einer Unterobjektebene, beispielsweise Polygon, befinden, kehren Sie zum Top Level zurück.

Material mit mehreren Eigenschaften

18) Stellen Sie das Alignment (Ausrichtung) auf X und drücken die Fit (Ausrichten)-Schaltfläche. Sie sollten nun das Label auf der Flasche sehen. Falls nicht, klicken Sie die 1 auf der Tastatur, um die Ansichtsfenster zu refreshen. Das Label nimmt die ganze Höhe der Flasche in Anspruch. Um dies zu umgehen, gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder Sie erhöhen das Tiling des Materials oder Sie skalieren das Gizmo des UVW Maps. Achtung: Hier scheint 3ds max einen Bug zu besitzen, denn eigentlich sollte man mit Bitmap Fit das UVW-Map im Seitenverhältnis an das Bild anpassen können. Danach würde eine Skalierung des UVW Maps das Label auf die richtige Größe bringen. Allerdings funktioniert diese Funktion nicht richtig und das Mapping wird verzogen. Daher verwenden wir die Fit-Funktion und skalieren das Mapping nur in der Höhe. Der Fehler scheint mit der Art der Modellierung zusammenzuhängen und nur in diesem Fall aufzutreten. 19) Wählen Sie das Unterobjekt Gizmo des UVW Map Modifiers aus. 20) Aktivieren Sie das Select and Non-uniform Scale-Werkzeug aus der Main Toolbar. 21) Bewegen Sie den Cursor auf die Z-Achse des Gizmos und skalieren Sie es auf ca. 28%. Den Wert können Sie in der Statusleiste ablesen.

Das Gizmo des UVW Maps wurde in der Z-Achse skaliert, damit die Höhe des Labels dem Original entspricht.

Jetzt haben wir das Label platziert. Wenn Sie jetzt das Bild rendern, sehen Sie nur das Glasmaterial, denn im Moment überdeckt im Blend-Material das Glasmaterial noch das Label. Dieses ist nur in der Viewport sichtbar, da im Materialeditor die Option Interactive beim Labelmaterial aktiviert ist. Wir müssen noch angeben, an welchen Stellen das Label beim Rendern erscheinen soll. Dies geschieht ebenfalls über die Angabe der TGA-Datei, nur verwenden wir den Alphakanal als Maske. 22) Im Materialeditor drücken Sie im Rollout Blend Basic Parameters auf die Mask-Schaltfläche, um den Material/Map-Browser zu öffnen.

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Nach dem Ausrichten des UVW Maps nimmt das Label die gesamte Höhe der Flasche ein.

442

Mapping

Die fertig gerenderte Flasche.

23) Da wir das Bild bereits in der Szene verwenden, müssen wir es nicht neu angeben, sondern verwenden das bereits vorhandene. Aktivieren Sie dazu in der Gruppe Browse from: die Option Scene. Daraufhin erscheint die Materialstruktur der Szene. Falls die Liste leer bleibt, kontrollieren Sie, ob in der Gruppe Show das Kontrollkästchen Root only (Nur Stamm) deaktiviert ist. Ist es aktiviert, wird nur die oberste Hierarchie von Materialien bzw. Maps angezeigt. 24) Wählen Sie das Diffuse Map mit dem araciata.tga aus. Es sollte das letzte in der Liste sein. 25) Nachdem Sie die Auswahl bestätigt haben, werden Sie gefragt, ob Sie das Map als Instance oder als Copy übernehmen wollen. Da wir noch eine Einstellung am Bitmap vornehmen müssen, wählen Sie die Option Copy. 26) Anschließend gelangen Sie direkt in die Einstellungen des BitmapMappings. Damit der Alphakanal des Bildes als Maske übernommen wird, wählen Sie im Rollout Bitmap Parameters in der Gruppe Mono Channel Output die Option Alpha. 27) Geben Sie dem Bitmap-Mapping noch einen Namen, beispielsweise Blend Maske und kehren Sie zu den Parametern des Blend-Materials zurück. Neben der Schaltfläche der Maske befindet sich eine Kontrollbox. Kontrollieren Sie, ob diese aktiviert ist, bevor Sie das Bild rendern, und vergessen Sie nicht, die Datei zu speichern.

Die Maske übernimmt das Mapping mit allen Informationen aus dem bereits vorhandenen Diffuse-Map. Als Ausgabe-Kanal wird jedoch der Alphakanal verwendet.

Die fertige Datei bottle_2.max finden Sie im Verzeichnis Übungsdateien/18 Mapping/Multisub_Blend/.

Rendern von Bildern und Animationen

19

Ein 3D-Programm wird vor allem an der zu erzeugenden Bildqualität gemessen. Diese ist zum einem von dem Benutzer und dessen Umgang mit Licht und Materialien abhängig, aber auch vom integrierten Renderer. Obwohl der Renderer von 3ds max einige Features vermissen lässt, zählt er zu den schnellsten und besten seiner Klasse.

Die Renderer in 3ds max 3ds max besitzt genau genommen zwei Renderer. Der zunächst weniger bedeutende bzw. weniger offensichtliche ist für die Darstellung in den Ansichtsfenstern oder die Berechnung von Animationen als Previews zuständig. Dieser berechnet nicht nur die Drahtmodellansicht, sondern auch die Darstellung der Oberflächen als Facetten oder glatte, mit Glanzpunkten versehene Objekte.

Drahtmodellansicht

Facettiert

Der andere Renderer nennt sich Scanline-Renderer und berechnet die endgültigen Bilder, die als einzelne Dateien oder Animationen abgespeichert werden. Dieser Renderer ist auch für die Darstellung der Materialien im Materialeditor zuständig. Er errechnet die Bilder Zeile für Zeile, daher der Name. Der Render-Vorgang kann in einem Fenster, dem Frame-Buffer, dargestellt werden. Das Bild im Frame-Buffer kann später, falls erforderlich, abgespeichert werden.

Glatt & Glanzpunkt

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Rendern von Bildern und Animationen

Während der Ansichten-Renderer sich um die Darstellung beim Arbeiten kümmert, ist der Scanline-Renderer für das Endergebnis zuständig.

Eine Beispieldatei aus Cartoon Reyes 1.0 und MAX 2 gerendert

3ds max ermöglicht es anderen Herstellern, eigene Renderer zu programmieren und als Plug-Ins zur Verfügung zu stellen. Diese können dann statt des Scanline-Renderers verwendet werden. Dazu zählen zum Beispiel Cartoon-Renderer, die einen comicartigen Look berechnen, oder Radiosity-Renderer, die das korrekte Verhalten von Licht simulieren können.

Animations-Previews erstellen 3ds max nutzt für die Erstellung von Previews den gleichen Renderer wie für die Darstellung in den Ansichtsfenstern. Previews werden zur schnellen Vorschau von Bewegungsabläufen in Echtzeit eingesetzt. Da der Computer keine Schatten, Spiegelungen oder sonstigen Effekte berechnen muss, dauert die Berechnung von einzelnen Bildern, selbst von komplexen Szenen, höchstens einige Sekunden. Die Vorschau-Animationssequenz kann als komprimierte Videodatei zum Betrachten in einem Viewer, z.B. Quicktime oder Microsoft Medienwiedergabe, betrachtet oder auf Videoband ausgegeben werden.

Vorschau erstellen Um uns mit der Preview-Funktion vertraut zu machen, wollen wir nun aus einer Animation eine Vorschau berechnen lassen. 1) Öffnen Sie zunächst eine Datei mit Animation oder die Datei vorschau.max von der CD aus dem Verzeichnis Übungsdateien/19 Rendern.

Animations-Previews erstellen

2) Wählen Sie aus dem Menü Rendering (Rendern) den Unterpunkt Make Preview (Vorschau erstellen), um das entsprechende Dialogfeld zu öffnen. Der Make Preview (Vorschau erstellen)-Dialog ist in sechs Gruppen untergliedert, die sich um die Qualität, die sichtbaren Objekte und die Ausgabeoptionen kümmern. ■ Preview Range (Vorschaubereich): Hier werden die Zeiteinstellungen festgelegt. Es besteht die Möglichkeit, die gesamte Animation oder nur einen Teil davon zu rendern. ■ Frame Rate: Gibt an, ob alle oder nur jedes zweite, dritte usw. Bild dargestellt wird. Darüber hinaus kann die Playback FPS (Abspielgeschwindigkeit) der Vorschau der Anzahl der gerechneten Frames angepasst werden. Wollen Sie eine Animation mit 30 Bildern pro Sekunde abspielen, lassen aber nur jedes zweite Bild berechnen, würde die Vorschau ohne Anpassung der Frame Rate doppelt so schnell abgespielt werden. Sie müssen also die Playback FPS auf 15 Frames pro Sekunde verringern. ■ Image Size (Bildgröße): Gibt die Größe der Vorschau in Prozent an. Die Ausgangsgröße wird durch die Bildabmessungen im RenderDialog festgelegt. ■ Display in Preview (In Vorschau anzeigen): Grundsätzlich werden alle Objekte gerendert, auch Hilfskörper für Lichter, Space Warps oder Partikelsysteme. Wollen Sie eine bestimmte Objektart ausblenden, müssen Sie die entsprechende Kontrollbox deaktivieren. ■ Rendering Level (Rendering-Ebene): Die hier angegebenen Verfahren sind die gleichen, die Sie zur Darstellung in den Ansichtsfenstern zur Verfügung haben. ■ Output (Ausgabe): Sie können hier alle Einstellungen für die Ausgabe der Vorschau als Videoclip oder auf Videorecorder mit Einzelbildsteuerung angeben. Sie können im Preview-Dialog keine Dateinamen vergeben. Trotzdem wird die Datei in das Preview-Verzeichnis von 3ds max gespeichert. Der Name der Datei ist immer _szene.avi. Rechnen Sie eine neue Vorschau, wird die alte Datei überschrieben. Sie können die Datei auch vor dem Überschreiben schützen, indem Sie diese umbenennen. Dies geschieht über den Menübefehl Rename Preview (Vorschau umbenennen). Wenn Sie zu einem späteren Zeitpunkt die Preview nochmals betrachten wollen, können Sie dies mit dem Menübefehl View Preview (Vorschau betrachten).

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Der Preview-Dialog zum Einstellen einer schnellen Vorschauanimation

Hinweis! Während der Berechnung der Vorschau sollten Sie keine anderen Programme in den Vordergrund holen. Die Vorschau erzeugt nach dem Berechnen eines Bilds einen Screenshot, der in der Datei gespeichert wird. Alles, was sich in diesem Moment im Vordergrund befindet, wird in der Sequenz sichtbar.

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Rendern von Bildern und Animationen

ActiveShade – Vorschau für Material und Licht

Der Render-Fortschritt wird durch eine rote und grüne Linie am Rand des Viewports dargestellt.

ActiveShade

Waren beim Erstellen von Objekten oder während der Animation keine zeitraubenden Renderings nötig, müssen bei den Materialeigenschaften und Beleuchtungssituationen oft mehrmals aufwendige Finalrenderings erstellt werden. Dies ist zeitaufwendig und kann unter Zeitdruck zum nervenaufreibenden Geduldsspiel werden. Aus diesem Grund wurde die ActiveShade-Technologie integriert. Sie soll die Anzahl der benötigten Finalrenderings erheblich reduzieren. Beim ActiveShade wird zunächst eine Art Finalrendering erstellt. Dabei werden die berechneten Pixelinformationen wie Glanzeigenschaften, Mappings, Lichtfarben oder Schatten mit 3D-Informationen belegt. Anschließend können Lichter oder Materialeigenschaften verändert werden, ohne dass ein erneuter Rendering-Prozess gestartet werden muss. Aufgrund der 3D-Pixelinformation können Änderungen viel schneller berechnet werden als bei einem erneuten Render-Vorgang. Die Voraussetzung dabei ist allerdings, dass alle geometrischen Objekte an ihrem Platz bleiben und sich die Kameraansicht nicht ändert. Nur Material und Lichtsituation dürfen verändert werden, um eine aufwendigere Neuberechnung auszuschließen. Die ActiveShade-Ansicht kann sowohl in einem der vier Ansichtsfenster als auch in einem eigenen PopupWindow dargestellt werden. 1) Öffnen Sie die Datei Übungsdateien/rendering/activeshade.max. In dieser Szene sind ein paar Objekte und ein Omni-Light. Wir wollen zunächst in der Camera-View eine ActiveShade-Ansicht erstellen. 2) Klicken Sie in der Camera-View, um diese zu aktivieren. 3) Wählen Sie den Menüpunkt Rendering > ActiveShadeViewport. 4) Nachdem das Rendering abgeschlossen ist, können Sie zum Beispiel in einem anderen Viewport (Top, Front, etc.) die Lichtquelle verschieben oder ein Material über den Materialeditor verändern bzw. zuweisen. Einige Befehle wie das Ändern der Schattenparameter werden nicht immer direkt übernommen. Wenn Sie das Licht allerdings nur wenig verschieben, wird das Bild aktualisiert. Dass ein Update im Gange ist, erkennen Sie an einer roten und grünen Linie am oberen und rechten Rand der Ansicht, die sich je nach Fortschritt verlängern. Die rote Linie bedeutet Material-Update und die grüne ein Licht-Refresh. 5) Um die Ansicht zu schließen, klicken Sie mit der rechten Maustaste in die ActiveShade-Ansicht und wählen aus dem Quad-Menü den Befehl View > Close. ■ Wie bereits erwähnt können Sie die ActiveShade-Ansicht auch in einem eigenen Fenster öffnen. Wählen Sie dazu den Menübefehl Ren-

447

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

dering > ActiveShade Floater oder das entsprechende Symbol aus der Main Toolbar. Einstellungen wie das generelle Deaktivieren der Schattenberechnung oder der Mapping-Darstellung können Sie über den Render-Dialog erledigen. Änderungen der Einstellungen werden in der Viewport-Darstellung, im Gegensatz zum Floater-Fenster, allerdings nicht direkt übernommen. Sie müssen dazu das ActiveShade im Viewport schließen und neu aktivieren. Um den Render-Dialog zu öffnen gehen, Sie wie folgt vor: 1) Wählen Sie den Menübefehl Rendering > Render. 2) Aktivieren Sie die Option ActiveShade am unteren Rand des Dialogfeldes. 3) Ändern Sie die Einstellungen im Rollout Max Default Scanline A-Buffer und drücken Sie den ActiveShade-Button.

Der Render-Dialog mit aktiviertem ActiveShade-Modus

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer Der Scanline-Renderer erzeugt aus allen Objekten und eventuell eingestellten Rendering-Effekten das endgültige Bild. Er wird ebenfalls zur Anzeige der gerenderten Materialvorschau im Materialeditor verwendet. ■ Um eine Szene mit dem Scanline-Renderer zu berechnen, wählen Sie den Menübefehl Rendering > Render (Rendern > Rendern). ■ Sie können den Render-Dialog auch aus der Main Toolbar aufrufen. Sie finden hierzu vier Buttons mit unterschiedlichen Funktionen. Neben dem Aufrufen des kompletten Render-Dialogs mit Render Szene (1) können Sie über den Quick Render-Button (2) die aktuelle Ansicht mit den zuletzt eingestellten Parametern rendern. Das Render Type-Pulldown (3) daneben bietet verschiedene Optionen, den Ausschnitt zu variieren oder nur ausgewählte Objekte zu berechnen. Der Render Last-Button (4) veranlasst 3ds max, den zuletzt ausgeführten Render-Befehl zu wiederholen. Am Schluss der Gruppe befindet sich die Active Shade-Schaltfläche (5), die den Befehl in einem eigenen Fenster ausführt. Betrachten wir den Render-Dialog zunächst mit geschlossenen Rollouts. Neben den Buttons Cancel (Abbrechen), Close (Schliessen) des Dialogfeldes und Rendern befindet sich ein Pulldown zur Ansichtsauswahl. Hier können immer die Ansichtsfenster zum Rendern ausgewählt werden, die gerade sichtbar sind. Haben Sie zum Beispiel die Standardansicht mit vier Fenstern gewählt, können Sie im Pulldown eines der

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2

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4

5

Die Gruppe der Render-Befehle in der Main Toolbar

Der Render-Dialog mit geschlossenen Rollouts

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Rendern von Bildern und Animationen

Copy Render-Parameters (Renderparameter kopieren)

vier auswählen. Die Ansicht, die gerade aktiv ist, wird standardmäßig im Pulldown dargestellt. Links daneben können Sie zwischen Production, Draft (Entwurf) und ActiveShade wählen. Die ActiveShade-Option haben wir bereits kennen gelernt. Die Optionen Production und Draft erlauben es, zwei Render-Konfigurationen zu erstellen und zu speichern. Haben Sie für Production oder Draft einen anderen Renderer angegeben als den internen Scanline-Renderer, schaltet die Betätigung der jeweiligen Option zwischen den jeweiligen Render-Einstellungen um. Das ist aber noch nicht alles. Sie können auch eigene Parameter zu jeder Option konfigurieren. Wollen Sie beispielsweise im Draft-Modus keine Schatten rendern, wählen Sie Draft und deaktivieren die Schatten. Im Production-Modus können Sie die Schatten aktivieren. Wechseln Sie den Modus, wird die jeweilige Schattendefinition verwendet. Der Button Copy Render Parameters (Renderparameter kopieren) kopiert die Einstellungen des inaktiven Modus in den aktiven.

Allgemeine Parameter des Render-Dialogs Öffnen wir nun das Rollout für die Common Parameters (Allgemeinen Parameter). Dort werden, unabhängig vom gewählten Renderer, Einstellungen zu Zeitverhalten, Größe, Bild-Optionen und der Ausgabe in Dateien oder auf Geräte angezeigt. Time Output (Zeitausgabe) Dort befindet sich die Steuerung für die auszugebenden Frames. Ob Sie nur ein einzelnes Bild, einen Teil, die gesamte Animation oder nur bestimmte Frames ausgeben wollen, wird in dieser Gruppe eingestellt.

Der Render-Dialog mit den Common Parameters (Allgemeine Parameter)

Output Size (Ausgabegröße) Um die Größe eines zu rendernden Bilds festzulegen, können Sie entweder auf eine Reihe von Voreinstellungen zurückgreifen oder eigene Parameter angeben. ■ Popup-Liste für voreingestellte Werte: Hier können Sie aus einer Liste von Voreinstellungen für bestimmte Anforderungen auswählen. Aktivieren Sie eine Voreinstellung, werden die Felder Blende, Seitenverhältnis, Pixelverhältnis gesperrt. Über die Schaltflächen können Sie entweder eine Auflösung auswählen oder einen beliebigen Wert einsetzen. Der jeweils andere Wert wird automatisch nach dem angegebenen Seitenverhältnis angepasst. ■ Aperture Width(mm) (Blende): Mit dieser Option können Sie den Durchmesser der Kamerablende festlegen, mit der die Render-Ausgabe erstellt wird. Durch eine Änderung dieses Werts wird das Verhältnis der Werte zwischen Lens (Linse) und Fov (Blickfeld) verschoben. Er ändert nichts an dem derzeitigen Blickwinkel. Sind

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

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Sie jedoch an Objektiveinstellungen aus Fotografie oder Film gewöhnt, werden Sie die wichtigsten Blickwinkel im Vergleich zur Brennweite kennen. Je nach Größe des Filmmaterials und der verwendeten Kameratechnik verändert sich dieses Verhältnis. Diese Einstellung dient zur Konfiguration dieses Wertes. Die schon voreingestellten Ausgabeformate berücksichtigen bereits die entsprechenden Werte. Width/Height (Breite/Höhe): Mit diesen Optionen können Sie die Breite und Höhe in Pixeln angeben. Steht das Popup auf Custom (Benutzerdefiniert), können Sie die beiden Zahlenauswahlfelder unabhängig voneinander einstellen. Die maximale Breite und Höhe beträgt 32.768 x 32.768 Pixel. Schaltflächen für voreingestellte Auflösungen: Indem Sie auf eine dieser sechs Schaltflächen klicken, können Sie eine voreingestellte Auflösung im Verhältnis des voreingestellten Filmmaterials wählen. Durch Klicken mit der rechten Maustaste auf eine Schaltfläche können Sie die Auflösung für die Schaltfläche ändern. Image Aspect (Bild-Seitenverhältnis): Ermöglicht die Einstellung des Seitenverhältnisses für das Bild. Wenn Sie diesen Wert ändern, passt sich der Wert für die Höhe an. Bei den Standardformaten ist das Seitenverhältnis fest vorgegeben. Mit der Sperrschaltfläche links daneben fixieren Sie das Seitenverhältnis. Die Zahlenauswahlfelder Width (Breite) und Height (Höhe) werden dann aneinander gekoppelt und stets zusammen verstellt, so dass das Seitenverhältnis konstant bleibt. Pixel Aspect (Pixel-Seitenverhältnis): Legt die Form der Pixel für die Anzeige auf einem anderen Gerät fest. Das Bild sieht eventuell in Ihrer Anzeige gestaucht aus, wird jedoch auf dem Gerät mit anders geformten Pixeln korrekt angezeigt. Mit der Sperrschaltfläche links neben Pixel Aspect fixieren Sie das Pixel-Seitenverhältnis wie beim Image Aspect.

Options ■ Video Color Check (Video-Farbüberprüfung): Die Videoformate NTSC und PAL können weniger Farben darstellen, als der Renderer berechnet. Mit dieser Funktion wird veranlasst, dass beim Rendern der Farbraum überprüft wird. Liegen die Farben nicht im Farbraum, werden diese schwarz dargestellt, in der Helligkeit skaliert oder die Sättigung verringert – abhängig von der Programmeinstellung, die Sie im Dialog unter dem Menüpunkt Customize > Preferences (Anpassen > Einstellungen) im Register Rendering (Rendern) angegeben haben.

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Rendern von Bildern und Animationen

■ Force 2-Sided (2 Seiten erzwingen): Beim zweiseitigen Rendern werden beide Seiten aller Flächen gerendert. Ist diese Option deaktiviert, spart das Render-Zeit. Sie kann aber vonnöten sein, wenn Sie geometrische Objekte importiert haben und sich nicht sicher sind, dass die Flächennormalen ordnungsgemäß gleichgerichtet sind. ■ Atmospherics, Effects: Aktiviert Atmosphären- und Render-Effekte beim Rendern. ■ Super Black: Beschränkt die Dunkelheit der gerenderten Geometrie und lässt keinen RGB-Wert von 0,0,0 für Objekte oder Schatten zu. Wenn Sie ein Objekt in einem dunklen Schatten vor einem schwarzen Hintergrund rendern, wird der Hintergrund als reines Schwarz gerendert, aber der Schatten auf dem Objekt ist nicht dunkler als die im Zahlenauswahlfeld der Programmvoreinstellungen Threshold (Grenzwert) angegebene Helligkeit. ■ Displacement (3D-Verschiebung): Rendert angewendetes 3D-Verschiebungs-Mapping. ■ Render Hidden (Verdeckte Objekte rendern): Rendert alle Objekte in der Szene, auch wenn sie ausgeblendet sind. ■ Render to Fields (In Felder rendern): Rendert in Video-Felder statt in Frames. Fernsehbildschirme zeigen 50 Bilder pro Sekunde an. Allerdings wird nur immer jede zweite Zeile des Bilds angezeigt. Beim erneuten Durchlauf werden die anderen Zeilen angezeigt. Man kann nun eine Animation mit 25 Bildern pro Sekunde erzeugen, wobei jedes Bild die Information von zwei aufeinanderfolgenden Bildern, mit halber Auflösung enthält. Spielt man die Animation auf einem Videorecorder ab, erhält man eine flüssigere Animation bei gleicher Bildqualität als von 25 Bildern mit der vollen Auflösung. Render Output (Render-Ausgabe) ■ Save File (Datei speichern): Speichert das gerenderte Bild oder die gerenderte Animation in eine Datei. ■ Use Device (Gerät verwenden): Sendet die Renderausgabe an ein Gerät wie beispielsweise einen Videorecorder oder Drucker. ■ Virtual Frame Buffer: Zeigt den Render-Verlauf in einem Fenster an. ■ Net Render (Auf Netz rendern): Ermöglicht das Rendern im Netzwerk. Wenn diese Option aktiviert ist, erscheint beim Rendern ein Dialogfeld. ■ Skip Existing Frames: Wenn Sie eine Animation teilweise berechnet haben, können Sie ohne neue Zeitangaben zu machen die Sequenz nochmals losschicken. Bereits gerenderte Bilder werden nicht mehr neu berechnet. Das ist vor allem hilfreich, wenn bei langen Animationen der Rechner mal abstürzen sollte.

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

Render Elements Die Render Elements sind eine Funktion, die vor allem im Zusammenhang mit dem Compositing von Bildern oder Sequenzen interessant ist. Hierbei können diverse Pixelinformationen in getrennte Dateien gespeichert werden um beispielsweise in combustion, dem discreet-eigenen Compositing-Programm nachbearbeitet zu werden. Die Möglichkeiten gehen so weit, dass Sie Schatten, Reflexionen, Glanzlichter, Tiefeninformation oder den Alphakanal in eigene Dateien speichern können. Sie können sogar direkt eine Projektdatei für combustion erzeugen. Schatten lassen sich nachträglich ebenso in ihrer Intensität regulieren und weichzeichnen wie Spiegelungen. Vor allem bei aufwendigen Produktionen kann dieses Verfahren ein komplettes Neurendern einsparen. ■ Add (Hinzufügen): Fügt ein Render-Element aus einer Auswahlliste hinzu. ■ Merge (Verschmelzen): Importiert die Render Elements-Einstellung aus einer anderen Datei. ■ Delete (Löschen): Entfernt ein Render-Element. ■ Render Element-Liste: Hier werden die zugefügten Elemente mit den zugehörigen Parametern aufgelistet. Selectet Elements Parameter ■ Enable: Aktiviert bzw. deaktiviert das ausgewählte Render-Element. ■ Name: Der Name eines Effekts kann beliebig verändert werden. Der Name des Elements wird vor die Dateierweiterung an den Dateinamen der zu rendernden Bilddatei gesetzt. ■ Enable Filtering: Aktiviert den AntiAliasing-Filter für das selektierte Element. ■ Files: Wenn Sie für das Rendering einen Dateinamen vergeben, werden alle Render-Elemente in den gleichen Ordner geschrieben. Wenn Sie einen anderen Ort bzw. einen anderen Dateinamen oder anderes Dateiformat wünschen, können Sie es hier angeben. Output to combustion Speichert die Render Elements in eine combustion-Datei. combustion ist speziell auf die Zusammenarbeit mit 3ds max ausgelegt und unterstützt zahlreiche 3D-Features des RPF-Formats.

Das Parameter-Set für die Render Elements

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Rendern von Bildern und Animationen

Parameter Max-Vorgabe Scanline A-Puffer Unter diesem Rollout befinden sich die spezifischen Einstellungen des gewählten Renderers. Haben Sie beispielsweise einen Cartoonrenderer aktiviert, stellen Sie hier dessen spezifische Parameter ein. Wir beschäftigen uns hier mit dem Standard-Renderer von 3ds max. Optionen ■ Mapping aktiviert die Darstellung von Texturen und Mappings, die auf eine Oberfläche aufgebracht wurden.

Das linke Bild wurde im Gegensatz zum rechten ohne Mapping gerendert. Auf dem linken Bild fehlt zum Beispiel die Beschriftung des Einstellrads.

■ Shadows (Schatten) aktiviert das Rendern von Schatten für die ganze Szene. Beim rechten Bild wurde zusätzlich zu den Mappings auch die Schattenberechnung aktiviert.

■ Force Wireframe (Drahtmodell erzwingen) berechnet das Bild in der Drahtgitterdarstellung mit Materialien und Mappings. Die Dicke der Gitterlinien kann im Feld Drahtdicke angegeben werden. Das rechte Bild wurde als Wireframe (Drahtgitter) gerendert.

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

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■ Auto-Reflect/Refract and Mirrors (Autom. Reflexion/Refraktion und Spiegel) aktiviert die Lichtbrechung durch transparente Objekte und das Berechnen von Spiegelungen. Achtung: Dies gilt allerdings nur für Spiegelungen und Lichtbrechungen, die nicht aus RayTracing-Materialien bestehen, sondern aus Reflexion/RefraktionMaps.

Dieses Bild wurde bei deaktivierter Autom. Reflexion/Refraktion- und Mirror-Kontrollbox gerendert.

Aktiviert man Autom. Reflexion/Refraktion und Mirror, erhält man dieses Bild.

Die Optionen dienen vor allem dem beschleunigten Rendering, da sie rechenintensive Verfahren, wie das Berechnen von Spiegelungen oder Schatten, ausschalten. Vor allem um den Bewegungsablauf von Animationen oder Arrangements zu überprüfen, empfiehlt es sich, einige Optionen zu deaktivieren. Antialias Werden schräge Kanten am Bildschirm dargestellt, kommt es durch die geringe Auflösung des Monitors zu einem Treppeneffekt, auch Alias genannt. Um die Kanten zu glätten, wird ein Antialias-Verfahren angewendet. Dies gilt nicht nur für die Drahtgitterdarstellung am Bildschirm, sondern betrifft eigentlich alle Rasterdarstellungen. Bei Druckerzeugnissen ist meistens die Auflösung so hoch, dass dieser Effekt kaum sichtbar wird.

Das Bild stellt eine Ausschnittsvergrößerung ohne Antialias dar. Im Vergleich mit den folgenden Abbildungen achten Sie auf die weiß umrandeten Bildausschnitte.

Schräge Kanten werden am Bildschirm mit Treppen dargestellt.

Durch ein AntialiasVerfahren wird der Treppeneffekt verringert und die Kanten wirken glatter.

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Rendern von Bildern und Animationen

Zum Berechnen des Antialias gibt es mehrere Verfahren mit unterschiedlichen Ergebnissen. Nachfolgend Beispiele der 3ds max-Verfahren mit ihren Grundeinstellungen. ■ Area (Bereich): Berechnet Antialias mit einem Bereichsfilter variabler Größe. Dies ist der Originalfilter von 3ds max. Antialias-Filter: Area (Bereich)

■ Blackman: Dieser 25-Pixel-Filter liefert Schärfe, verwendet aber keine Kantenverbesserung. Antialias-Filter: Blackman

■ Blend (Überblenden): Eine Mischung aus Schärfebereichsfilter und Gaußschem Weichzeichnungsfilter. Antialias-Filter: Überblenden

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

■ Catmull-Rom: Ein 25-Pixel-Rekonstruktionsfilter mit leichtem Kantenverbesserungs- und Scharfzeichnungs-Effekt – ideal für Print. Antialias-Filter: Catmull-Rom

■ Cook-Variable: Ein Allzweckfilter. Werte von 1 bis 2,5 liefern Schärfe, höhere Werte machen das Bild unscharf. Antialias-Filter: Cook-Variable

■ Cubic (Kubisch): Ein auf einem kubischen Spline basierender 25-Pixel-Unschärfefilter. Antialias-Filter: Cubic (Kubisch)

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Rendern von Bildern und Animationen

■ Mitchell-Netravali: Zwei-Parameter-Filter – ein Kompromiss zwischen Unschärfe, Ringen und Anisotropie. Antialias-Filter: Mitchell-Netravali

■ Quadratic (Quadratisch): Ein auf einem quadratischen Spline basierender 9-Pixel-Unschärfefilter. Antialias-Filter: Quadratic (Quadratisch)

■ Sharp Quadratic (Scharf quadratisch): Ein mit Schärfe arbeitender 9-Pixel-Rekonstruktionsfilter von Nelson Max. Antialias-Filter: Sharp Quadratic (Scharf quadratisch)

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

■ Soften (Weicher): Ein anpassbarer Gaußscher Weichzeichnungsfilter für leichte Unschärfe. Antialias-Filter: Soften (Weicher)

■ Video: Ein für NTSC- und PAL-Videoanwendungen optimierter 25-Pixel-Unschärfefilter. Antialias-Filter: Video

■ Plate Match/MAX 2.5 (Plattenanpasseung/MAX 2.5): Verwendet die Methode von 3ds max 2.5 (kein Map-Filtern), um Kamera- und Bildschirm-Maps oder Mattheit-/Schatten-Elemente an ein ungefiltertes Hintergrundbild anzupassen. Einige Antialias-Filter besitzen Parameter zur Feineinstellung. Manche Filter wie der Video-Filter sind für einen bestimmten Einsatz gedacht, andere dienen zur Anpassung an die gestellte Aufgabe – probieren Sie ruhig ein paar Renderings aus, um Ihren persönlichen Favoriten herauszufinden. ■ Zusätzlich befindet sich in der Parametergruppe noch das Kontrollkästchen Filter Maps (Maps filtern). Es dient dazu, das Filtering der Maps, das im Material Editor angegeben wird, zu aktivieren bzw. zu deaktivieren, um Rechenzeit zu sparen. Global Subsampling (Globales Subsampling) Hier können Sie das Subsampling für alle Materialien global aktivieren bzw. deaktivieren. Materalien, denen kein Subsampling zugewiesen wurde, bleiben von einer Aktivierung dieser Option unberührt.

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Rendern von Bildern und Animationen

Color Range Limiting (Farbbereichseinschränkung) Besitzt Ihre Szene überbelichtete Bereiche, zum Beispiel durch Glanzlichter, können Sie diese dadurch beheben, dass Sie zwischen dem Sperren und dem Skalieren von Farbkomponenten wählen, die sich außerhalb des gültigen Bereichs (Farbwert 0-1) befinden, Filter mit Kurvensegmenten im negativen Bereich können oft zu niedrige Werte hervorrufen. 3D Studio MAX bietet zwei Optionen, um zu bestimmen, wie der Renderer mit ungültigen Farbkomponenten umgehen soll. ■ Clamp (Klammern): Alle Farbwerte über 1 werden auf 1 reduziert, alle Farbwerte unter 0 auf 0 erhöht. Sehr helle Farben werden beim Klammern oft als Weiß ohne Details wiedergegeben, da bei diesem Verfahren Farbinformationen verloren gehen können. ■ Scale (Skalieren): Die Komponenten von sehr hellen Farben werden skaliert, damit der größte Farbwert bei 1 liegt. Auf diese Weise bleiben die Farben erhalten, dafür ändert sich das Erscheinungsbild der Glanzlichter.

Beim Klammern werden überbelichtete Bildpartien weiß.

Beim Skalieren bleiben die Farbinformationen der überbelichteten Bildpartien erhalten.

Bewegungsunschärfe Um die Bewegung eines Objekts gleichmäßiger erscheinen zu lassen, kann man mehrere Kopien zwischen den Frames rendern lassen. Diesen Effekt nennt man Bewegungsunschärfe. Denken Sie zum Beispiel an einen Flugzeugpropeller. Sie sehen nicht jede 1/1000 Sekunde ein Abbild des Propellers, sondern nur ein verwischtes Bild – unser Auge bzw. unser Gehirn ist zu langsam. Während der »Belichtungszeit« unseres Gehirns legt der Propeller also eine Strecke zurück, die so groß ist, dass wir sie als Wischer wahrnehmen. In 3ds max kann man diesen Effekt darstellen, um schnell bewegte Objekte einzufangen. Wie in den Vorgängerversionen auch können Sie die Bewegungsschärfe beim Rendern beeinflussen. 3ds max bietet jedoch eine weitere Möglichkeit, die unabhängig von der Render-Konfiguration ist: die Multi Pass Effects. Das sind Effekte, die direkt durch die Kamera verursacht werden. Die Einstellungen befinden sich daher auch bei den Kamerapa-

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

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rametern. Neben der Bewegungsunschärfe ist die Tiefenunschärfe ein Multi Pass Effect. Mehr dazu erfahren Sie im Kapitel über Animationen im Abschnitt Multi Pass Effects. Object Motion Blur (Objektbewegungsunschärfe) Hier wird die Bewegung eines Objekts in mehreren Kopien gerendert. Bewegt sich das Objekt nicht, sondern nur die Kamera, wird es ohne Bewegungsunschärfe gerendert. Die Länge des Effekts kann mit dem Parameter Frames eingestellt werden. Die Werte für Samples und Duration Subdivisions (Unterteilung der Dauer) stellen die Zwischenstufen ein. 1) Um einem Objekt eine Unschärfe zuzuordnen, müssen Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Objekt klicken und aus dem Quad-Menü den Punkt Properties (Eigenschaften) auswählen. 2) Im Dialogfenster Object Properties (Objekteigenschaften) können Sie dann die Bewegungsunschärfe für das Objekt wählen. Bei der Objekt-Bewegungsunschärfe werden mehrere Kopien eines Objekts gerendert und zusammengefügt.

Image Motion Blur (Bildbewegungsunschärfe) Die Bildbewegungsunschärfe rendert nicht mehrere Zwischenstufen eines Objekts, sondern wendet einen Wisch-Filter unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung an. Da der Wischeffekt erst nach dem Rendern angewendet wird, kann es bei Objektüberlappungen zu Fehlern kommen. Die Weichzeichnung findet auch in Objektrichtung statt, so dass vor dem Objekt ein Wischeffekt entsteht. 1) Um einem Objekt eine Unschärfe zuzuordnen, müssen Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Objekt klicken und aus dem Quad-Menü den Punkt Properties (Eigenschaften) auswählen.

Im Dialog für die Object Properties wird die Bewegungsunschärfe des Objekts aktiviert. Den Dialog erhalten Sie über das Quad-Menü.

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Rendern von Bildern und Animationen

2) Im Dialogfenster Object Properties (Objekteigenschaften) können Sie anschließend die Bewegungsunschärfe für das gesamte Bild wählen. Der Multiplier (Multiplikator) verstärkt den Effekt. Bei der Bildbewegungsunschärfe wird ein Wisch-Effekt auf das Objekt angewendet.

Beide Verfahren haben Probleme mit optischen Effekten, wie Lens Effects. Da diese nach der Berechnung des Motion Blurs gerendert werden, sind sie sichtbar, sobald diese nicht für die ganze Dauer des Motion Blur-Effekts verdeckt sind. ■ Apply to Environment Map (Auf Umgebungs-Map anwenden): Ist die Option aktiviert, so wird die Bildbewegungsunschärfe sowohl auf das Umgebungs-Map als auch auf die Objekte in der Szene angewendet. ■ Work with Transparency (Mit Transparenz arbeiten): Wenn diese Option aktiviert ist, funktioniert die Bildbewegungsunschärfe auch für transparente Objekte, die sich überlappen, die Render-Zeit erhöht sich dann allerdings.

Die Scene Motion Blur wird über die Video Post angewendet.

Add Scene Event (Szenenaktion hinzufügen)

Szenen-Unschärfe Eine weitere Bewegungsunschärfe ist die Szenenunschärfe, die nur über die Videopost-Funktion erreicht werden kann. Die Szenen-Bewegungsunschärfe berechnet in der angegebenen Anzahl der Zwischenschritte das Bild komplett und fügt dann alle Kopien zusammen, so werden auch Lens Effects und andere Effekte berücksichtigt. Dies ist zwar die korrekteste, allerdings auch die rechenintensivste Variante der Bewegungsunschärfe. Die Szenenunschärfe wird global angewendet, kann also für einzelne Objekte nicht ausgeschaltet werden, so wie beispielsweise die Object Motion Blur. Um eine Szene mit Szenen-Unschärfe zu rendern, gehen Sie wie folgt vor: 1) Wählen Sie den Menüpunkt Rendering > Video Post (Rendern > Video-Nachbearbeitung) aus. 2) Im geöffneten Video-Nachbearbeitungsfenster klicken Sie auf das Symbol für den Befehl Add Scene Event (Szenenaktion hinzufügen).

Das Finalrendering mit dem Scanline-Renderer

3) Es erscheint ein Dialogfenster. Dort befindet sich die Parametergruppe Scene Motion Blur (Szenen-Bewegungsunschärfe). Die Szenen-Bewegungsunschärfe errechnet für jede Zwischenstufe ein vollständiges Bild und kopiert diese dann zusammen.

Automatic Reflect/Refract Maps (Autom. Reflexion-/Refraktion-Maps) Stehen sich zwei spiegelnde Flächen gegenüber, erscheint das Bild des einen Spiegels im anderen, der wiederum das Spiegelbild seines Gegenüber abbildet. Zwischen den beiden Flächen werden die Bilder theoretisch unendlich oft projiziert. Damit der Renderer diesen Vorgang nicht bis ins Unendliche berechnet, wurde die Rendering Iterations (Renderwiederholungen) eingeführt. Der Parameter, den Sie im Render-Dialog sehen, gilt allerdings nur für Reflection/Refraction Maps bei denen die Reflektionen als Mapping berechnet werden. Je höher dieser Wert ist, umso höher ist die Rechenzeit, die benötigt wird, um diesen Effekt zu berechnen. Für echte Ray-Tracing-Materialien finden Sie einen entsprechenden Parameter bei den Materialoptionen.

Rendering Iterations = 1

Rendering Iterations = 2

Memory Management (Speicherverwaltung) Wenn die Option Conserve Memory (Arbeitsspeicher sparen) aktiviert ist, verwendet der Render-Vorgang ca. 15 bis 25% weniger Arbeitsspeicher, dauert jedoch etwa 4% länger.

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Rendern von Bildern und Animationen

Der RAM-Player Der RAM-Player dient zur Kontrolle von Animationen, bei denen jedes Frame in eine eigene Datei gerendert wurde. Der RAM-Player versucht, so viele Bilder, wie es der verfügbare Platz im Arbeitsspeicher zulässt, zu laden. Die Animationen werden dann aus dem RAM abgespielt. Da die Leseoperation aus dem Arbeitsspeicher um ein Vielfaches schneller geschieht, kann man Animationssequenzen von 800x600 Pixeln, auf einem Pentium II 300, mit 25 bis 30 Bildern pro Sekunde betrachten. Je größer der Arbeitsspeicher, umso mehr Bilder kann er laden. Die Animationen werden dabei nicht komprimiert, die volle Bildqualität bleibt erhalten. Den RAM-Player finden Sie im Menü Rendering > RAM-Player (Rendern > RAM-Player).

Rendering Effects Rendering Effects sind nachträglich ins Bild berechnete Bildeffekte. Sie werden in das Bild berechnet, wenn der eigentliche Render-Vorgang abgeschlossen ist. Sie eignen sich dazu, Eigenheiten von Objektiven zu simulieren oder dem gesamten Bild einen Farbstich zu geben. Zugewiesen werden diese Effekte im Rendering-Menü. Als einzige Ausnahme gelten die Lens Effects. Diese sollen die Eigenheiten von Kameraobjektiven nachahmen. Dazu zählen zum Beispiel die Ringe oder Strahlen, welche bei Gegenlichtaufnahmen entstehen. 3ds max besitzt zwei unterschiedliche Lens Effects-Filter. Die einen werden entweder über die Parameter von Lichtquellen oder über das Rendering > Effects-Menü aufgerufen. Die zweiten Lens Effects sitzen in dem Video Post-Modul. Sie können keinen Lichtern zugewiesen werden. Deren Darstellung und Berechnung ist abhängig vom Bildinhalt. Alle anderen Filter tauchen nur einmal, entweder in der Video Post oder im Rendering Effects-Menü, auf. Die Lens Effects (Linseneffekte), die Sie an Lichtquellen heften können, sind im Kapitel Licht bereits besprochen worden. Kommen wir zu den Filtern, die nicht an Lichter geheftet werden und über den Rendering-Dialog eingestellt werden.

Hinzufügen und Vorschau von Effekten Über den Menüpunkt Rendering > Effects lassen sich Linsen- und Bildeffekte zuordnen.

Um einen Render-Effekt hinzuzufügen, drücken Sie den Button Add (Hinzufügen) im Rollout Effects (Effekte), das Sie mit Hilfe des Menüpunkts Rendering > Effects (Rendern > Effekte) aufrufen. Anschließend können Sie aus der Liste der Effekte auswählen. Zur Kontrolle der Auswirkung eines Effekts können Sie in der Gruppe Preview (Vorschau) diverse Einstellungen vornehmen. Effekte werden

Rendering Effects

erst nach dem eigentlichen Rendern der Szene auf das Bild angewendet. Daher ist es möglich, das Bild einmal zu rendern und anschließend den Effekt auf das Bild im Framebuffer anzuwenden. Änderungen in den Effekten erfordern kein neues Rendering der Szene, sondern nur die Neuberechnung des Filters, was in der Regel nicht allzu viel Zeit kostet. ■ Effects (Effekte): Sie können entweder All (Alle) oder, wenn Sie mehrere Effekte zugeordnet haben, nur den Current (Aktuellen) Effekt in der Vorschau aktivieren. ■ Show Original/Show Effect (Original zeigen/Effekt zeigen): Schaltet den Effekt im virtuellen Framebuffer aus bzw. ein. ■ Update Scene (Szene aktualisieren): Rendert die komplette Szene neu. ■ Update Effect (Effekt aktualisieren): Wendet den Effekt neu auf das Bild im Framebuffer an, wenn Sie einen Parameter geändert haben. ■ Interactive (Interaktiv): Ist dieses Kontrollkästchen aktiv, wendet 3D Studio MAX den Effekt nach jeder Änderung automatisch auf das gerenderte Bild an. Das kann Zeit kosten, wenn jede kleinste Änderung sofort neu berechnet wird. Besser ist eine Aktualisierung per Knopfdruck Update Effect (Effekt aktualisieren).

Blur (Unschärfe) Dieser Filter zeichnet das Bild weich. Die Parameter werden in zwei Register unterteilt. Blur Type (Unschärfetyp) Der Unschärfetyp legt das optische Erscheinungsbild des Effekts fest. ■ Uniform (Gleichmäßig): Hier wird das gesamte Bild mit einem Weichzeichner versehen. Die Stärke des Effekts wird durch den Pixel Radius bestimmt. Damit der Effekt auch auf den Alphakanal angewendet wird, gibt es das Kontrollkästchen Affect Alpha (Alpha beeinflussen). ■ Directional (Gerichtet): Schränkt die Wirkung auf eine Richtung des Bilds ein. Die Stärke kann in U-Richtung (X-Achse) und V-Richtung (Y-Achse) getrennt eingestellt werden. Mit der Trail (Spur) kann im Bild der Eindruck von einer bestimmten Bewegungsrichtung hervorgehoben werden. »0« bedeutet, der Effekt wirkt sich in beide Richtungen gleich aus, Werte von -100 oder 100 betonen eine Achse stärker. Der Effekt lässt sich nicht nur horizontal und vertikal anwenden, sondern kann auch gedreht erfolgen. Wie groß der Winkel ist, wird mit dem Parameter Rotation (Drehen) geregelt. ■ Radial: Dieser Filter zeichnet alle Pixel in Richtung eines Mittelpunkts mit einem Unschärfefilter. Der Pixel Radius bestimmt die

Die Parameter des Blur Type (Unschärfetyp)-Registers.

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Rendern von Bildern und Animationen

Stärke in Prozent. Die Auswahl des Zentrums kann entweder über die Eingabe von Koordinaten, X- und Y-Origin (Ursprung), erfolgen oder über die Schaltflächen mit einem Objekt verbunden werden. Die Kontrollbox Use Object Center (Objektmittelpunkt verwenden), schaltet zwischen den Möglichkeiten zum Auswählen des Mittelpunkts hin und her.

Blur – Uniform (Unschärfe – Gleichmäßig)

Blur – Directional (Unschärfe – Gerichtet)

Blur – Radial (Unschärfe – Radial)

Pixelauswahlen Damit der Effekt auf bestimmte Bereiche des Bilds eingeschränkt wird, gibt es sechs unterschiedliche Möglichkeiten, die auch untereinander kombiniert werden können. Die Parameter Brighten (Aufhellen) und Blend (Überblenden) sind in allen Optionen vorhanden. Brighten hellt die weichgezeichneten Bildteile auf und Blend reguliert die Deckkraft des Effekts. ■ Whole Image (Gesamtes Bild): Wendet den Effekt auf das gesamte Bild an. ■ Non Background (Nicht Hintergrund): Ignoriert Hintergrundbilder oder -Mappings. Um den Übergang zwischen Objektkanten und Hintergrund weichzuzeichnen, können Sie mit Feather Radius (Radius für weiche Kante) die Tiefe des Übergangs regulieren.

Der Filter auf das gesamte Bild angewendet – mit einem Überblend-Wert von 70% Das Register zum Einstellen der Art des Effekts

Der Filter nicht auf den Hintergrund angewendet – mit einem weichen Rand von 10% zum Hintergrund

■ Luminance (Luminanz): Luminanz zeichnet nur Bereiche weich, die in einem bestimmten Helligkeitsbereich des Bilds liegen. Min./Max.

Rendering Effects

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gibt diesen Bereich in Prozent von der Gesamthelligkeit des Bilds an. Die Übergangskante kann auch hier weichgezeichnet werden. ■ Map Mask (Map-Maske): Der Unschärfefilter kann über ein Masken-Mapping nur auf Teilbereiche eines Bilds angewendet werden. Die Auswirkung ist auf einzelne Kanäle des Mappings beschränkbar. Zusätzlich lässt sich der Kanal noch über die Min/Max-Regler begrenzen.

Der Filter auf die hellste Stelle im Bild – auf den Boden – angewendet

Der Filter nur in Form eines Checker (Schachbrett)-Mappings angewendet

■ Object ID: Wendet den Unschärfe-Effekt auf ein Objekt mit einer bestimmten Objekt-ID (im G-Puffer) an. Sie können auch mehrere Object IDs vergeben. ■ Material ID: Wendet den Unschärfe-Effekt auf ein Material oder auf einen Teil eines Materials mit einem bestimmten Material-Effektkanal an. Auch hier können Sie mehrere Material-Effektkanäle zuweisen. General Settings In dieser Parametergruppe können Sie Grundeinstellungen verschiedener Parameter variieren. Sie können beispielsweise den Übergang des Feather Radius über eine Kurve regeln. Dies können Sie auch getrennt nach Blend und Brightness bewerkstelligen. Es ist auch möglich, das Brightness-Verfahren umzuschalten. Additive Aufhellung ist heller und distinktiver als Multiplicative Aufhellung. Additive Aufhellung ist praktisch, wenn Sie Unschärfe mit einem Leucht-Effekt kombinieren. Multiplikative Aufhellung verleiht dem Unschärfe-Effekt ein weiches Glanzlicht.

Brightness and Contrast (Helligkeit & Kontrast) Dieser Filter regelt die Brightness (Helligkeit) und den Contrast (Kontrast) des Bilds. Werte unter 0,5 dunkeln das Bild ab bzw. verringern den Kontrast. Werte darüber hellen das Bild auf und verstärken den Kontrast. Der Hintergrund kann durch ein entsprechendes Kontrollkästchen von der Beeinflussung des Filters ausgeschlossen werden.

Render Effect Brightness and Contrast

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Rendern von Bildern und Animationen

Brightness = 0,5; Contrast = 0,1

Brightness = 0,9; Contrast = 0,5

Brightness = 0,2; Contrast = 1,0

Color Balance (Farbbalance) Dieser Filter verändert die Farben im gesamten Bild, um einen Farbstich zu entfernen oder bewusst hinzuzufügen. Durch die Farbveränderungen wird auch die Helligkeit des Bilds beeinflusst. Um das zu verhindern, können Sie den Filter mit dem Kontrollkästchen Preserve Luminosity (Leuchtkraft behalten) zwingen, die Luminanz nicht zu verändern. Render Effect: Color Balance

Color Balance (Farbbalance) ohne Korrektur der Luminanz (Helligkeit)

Color Balance mit Korrektur der Luminanz

File Output (Dateiausgabe)

Render Effect: File Output

Der Filter File Output ist eigentlich kein Filter, sondern ein Tool zum Erstellen einer Momentaufnahme innerhalb einer Reihe von zugeordneten Filtern. Wird er zwischen mehreren Filtern positioniert, können Sie einzelne Kanäle wie Luminanz oder Tiefe (Z-Buffer) in eine Datei ausgeben. Die ausgegebenen Bilder können wieder als Mapping oder Kanal für andere Filter dienen. ■ Destination, Driver (Ziel und Treiber): In der Gruppe Destination (Ziel) geben Sie die Ausgabedatei oder das Ausgabegerät, wie einen Videorecorder, an. Benutzen Sie beispielsweise einen Videorecorder, können Sie die Treibereinstellungen in der Gruppe Driver (Treiber) erledigen. Haben Sie ein Bildformat gewählt, können Sie hier die entsprechenden Bildparameter verändern.

Rendering Effects

■ Channel (Kanal): Hier geben Sie den Kanal an, der gespeichert oder in den Stapel der Render-Effekte zurückgesendet werden soll. Wählen Sie einen anderen Kanal als Gesamtes Bild, erscheinen weitere Einstellungen. ■ Alpha und Luminance: Hier können Sie nur einen Parameter ändern. Die Kontrollbox Quell-Bitmap bewirkt, dass das gespeicherte Bild in einen Alpha- oder Luminanzkanal konvertiert und dann wieder zurück in den Stapel gesendet wird. Danach werden die restlichen Effekte angewendet. ■ Depth (Tiefe): Die Tiefe bietet als zusätzlichen Parameter die Möglichkeit, nur einen Ausschnitt aus dem Tiefenbereich zu verwenden. Die Box Fit entire Scene (Gesamte Szene einpassen) verwendet die gesamte Tiefe der Szene als Bild. Sie können die Tiefe einschränken, wenn Sie das Kontrollkästchen deaktivieren. Durch den Button Copy (Kopieren) übernehmen Sie die Werte der Schnittebenen der Kameraeinstellung.

Film Grain (Filmkörnung) Mischt man gerenderte Bilder mit herkömmlichem Filmmaterial bzw. legt man sie übereinander, stellt man immer wieder fest, dass die aus einem 3D-Programm stammenden Bilder zu »clean« aussehen. Der Hauptgrund ist, dass herkömmliches Filmmaterial eine feine Körnung aufweist. Zum Anpassen des Bildmaterials an diese Körnung dient der Film Grain (Filmkörnung)-Filter. ■ Grain (Körnung): Mit diesem Zahlenfeld legen Sie die Größe der Körnung fest. ■ Ignore Background (Hintergrund ignorieren): Ist diese Kontrollbox aktiv, wird der Hintergrund aus dem Filter ausgeschlossen. Besitzt man im Hintergrund zum Beispiel ein gescanntes Foto mit Körnung, empfiehlt es sich, den Filter für den Hintergrund zu deaktivieren. Der Effekt Film Grain (Filmkörnung) fügt dem Bild ein Störrauschen hinzu, wie es bei herkömmlichem Filmmaterial existiert.

Render Effect: Film Grain

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Rendern von Bildern und Animationen

Depth of Field (Tiefenunschärfe)

Render Effect: Depth of Field

Die grüne Figur dient als Knotenpunkt. Der Fokusbereich – die Tiefe des scharfen Bereichs – ist 100. Die Fokusgrenze beträgt 0, daher der scharfe Übergang zum unscharfen Bereich.

Die Tiefenunschärfe ist eine Kameraeigenschaft. Durch die Krümmung der Linsen kann ein Fotoapparat oder eine Filmkamera nicht den gesamten Tiefenbereich scharfstellen. Der Bereich ist abhängig von der Brennweite und der verwendeten Blende. Im Allgemeinen lässt sich sagen, je länger die Brennweite in mm, umso geringer der Tiefenschärfebereich. Diesen Effekt können Sie mit dem Depth of Field-Filter simulieren. ■ Cameras (Kameras): Sie können hier den Effekt auf eine oder mehrere Kameras anwenden oder entfernen. ■ Focal Point (Brennpunkt): Den Bereich, an dem das Bild vollkommen scharf ist, nennt man Brennpunkt. Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Punkte festzulegen. Als Standard ist die Option Focal Node (Fokusknoten) angegeben. Sie haben dabei die Möglichkeit, ein Objekt auszuwählen, das im Brennpunkt liegen soll. Mit Use Camera (Kamera verwenden) deaktivieren Sie den Knotenpunkt. Der Tiefenschärfebereich wird dann durch den Zielabstand und die Brennweite der Kamera bestimmt, die in der Gruppe Kameras ausgewählt ist. ■ Fokus-Parameter: Haben Sie die Option Use Camera (Kamera verwenden) aktiviert, besitzen Sie nur Zugriff auf die Felder Horizontal und Vertical Focus Loss (Horizontaler und Vertikaler Fokusverlust). Diese Werte regeln den Grad der maximalen Unschärfe. Regeln Sie jedoch die Focal Parameters über die Option Custom (Benutzerdefiniert), können Sie zusätzlich die Länge bzw. Tiefe des Effekts beeinflussen. Dies geschieht mit dem Parameter Focal Range (Fokusbereich). Die Focal Limit (Fokusgrenze) beschreibt die Entfernung vom Focal Range (komplett scharf ) zum maximalen Focal Limit (unscharf ).

Der Fokusbereich wurde auf 50 reduziert und die Fokusgrenze auf 600 erhöht.

In diesem Bild dient die vordere Figur als Knotenpunkt.

Multi Pass Render-Effekte

Multi Pass Render-Effekte Eine neue Funktion von 3ds max sind die Multi Pass Render-Effekte. Dabei handelt es sich um zwei Kameraeffekte, die bisher nur als Rendering Effects vorhanden waren, den Motion Blur (Bewegungsunschärfe) und Depth of Field (Tiefenunschärfe). Beide Effekte werden direkt bei den Kamera-Parametern angegeben. Sie werden immer gerendert, auch wenn entsprechende Optionen, beispielsweise das Motion Blur im Rendern-Dialog, deaktiviert sind. Ein Nachteil ist, dass immer nur einer von beiden Effekten aktiviert sein kann. Bei den Multi Pass-Effekten werden immer mehrere Bilder gerendert und dann zu einem zusammengefasst. Der große Vorteil der Effekte besteht darin, dass diese bereits in einer Camera-Viewport kontrolliert werden können. Diese Vorschau ist sehr schnell und erspart dadurch das zeitaufwendige Rendern von Testbildern. Darüber hinaus sind diese Effekte sehr genau, da sie nicht erst in das fertig gerenderte Bild hineingerechnet werden.

Zuweisen und Preview der Multi Pass-Effekte Multi Pass-Effekte werden direkt bei der Kamera angegeben. Allerdings können Sie den Effekt nicht während der Neuerstellung einer Kamera zuweisen, sondern nur über das Modify-Command Panel. ■ Um einen Effekt zuzuweisen, selektieren Sie eine Kamera. Anschließend wählen Sie im Rollout Parameters in der Gruppe Multi Pass Effect den gewünschten Effekt aus. Die Feineinstellung der Parameter können Sie danach im Rollout des jeweiligen Effekts vornehmen. Durch das Drücken der Schaltfläche Preview (Vorschau) können Sie den Effekt in der Preview kontrollieren.

Vorschau eines Multi Pass Motion Blur

Vorschau eines Multi Pass Depth of Field

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Rendern von Bildern und Animationen

Video Post (Video-Nachbearbeitung) Das Video Post ist ein unabhängiger Dialog, mit dem Sie einfache Schnitt- und Compositing-Aufgaben erledigen können. Zusätzlich können Sie Filtereffekte auf einzelne Zeitsegmente anwenden. Als Materialien können Sie sowohl Film- oder Videosequenzen verwenden als auch Kameraansichten. Sie müssen die Sequenzen nicht erst berechnen, sondern können diese direkt mit herkömmlichem Video- oder Filmmaterial mischen. Das Material wird auf einer Zeitleiste wie in der Spuransicht in Spuren angeordnet. Jede Sequenz erhält eine eigene Spur. Jeder Spur können Filtereffekte zugeordnet werden. Zwischen mehreren Spuren können auch Überblendungen erstellt werden. Um den Video Post zu öffnen, wählen Sie den Menüpunkt Video Post (Video-Nachbearbeitung) aus dem Menü Rendering (Rendern). Neu, Öffnen, Speichern Aktions-Eigenschaften löschen, tauschen, ausführen Bearbeiten der Zeitleisten Aktionen hinzufügen Externe Aktionen und Schleifen hinzufügen

Die Video Post ersetzt kein professionelles Schnitt- und Compositing-System, erfüllt aber für einfache Aufgaben ihren Zweck.

Statuszeile

Fenster-Handling

Um Ihnen die Video Post (Video-Nachbearbeitung) ein wenig näher zu bringen, werden wir ein kleines Beispiel realisieren. Wir laden dazu die Datei Videopost.max aus dem Verzeichnis Übungsdateien/19 Rendern. In dieser Datei finden Sie unser Auto aus dem ersten Kapitel wieder. Es befindet sich zusätzlich zur Kamera am Straßenrand eine Kamera in der Fahrerkabine. Das Drehbuch sieht vor, dass von Bild 0 bis 120 der Blick aus der Fahrerkabine erfolgt. Die Kamera von der Straße wird ab Frame 80 weich eingeblendet und ist ab Bild 120 bis zum Ende der Animation voll sichtbar. Beide Kameras sollen noch einen zusätzlichen Filter erhalten. 1) Öffnen Sie Video Post (Video-Nachbearbeitung) im Menü Rendering (Rendern). Zunächst sehen Sie nur die Warteschlange in der Zeitleiste. Sie stellt das oberste Element in der Hierarchie dar. Der Warteschlange werden alle Aktionen untergeordnet. Aktionen sind entweder Kameraaktionen oder Bildaktionen, wie Videosequenzen oder Standbilder.

Video Post (Video-Nachbearbeitung)

2) Fügen Sie mit dem Button Add Scene Event (Szenenaktion hinzufügen) die Ansicht Kamera Fahrerkabine hinzu – wählen Sie die Beschriftung entsprechend. In der Parametergruppe Scene Options (Szenenoptionen) können Sie neben der Scene Motion Blur (Szenenunschärfe) auch Optionen für den gewählten Renderer einstellen. Den Dialog für die Render options (Renderoptionen) kennen Sie schon aus dem Standardrender-Dialog, allerdings fehlen hier die Zeit- und Bildparameter. Diese Einstellungen werden vor dem Rendern unter dem Button Execute Video Post (Sequenz ausführen) erledigt. 3) Die VP Start Time (VN-Startzeit) und VP End Time (VN-Endzeit) geben jetzt die Werte für die Dauer der Sequenz an. Geben Sie hier für die VP Start Time den Wert 0 und für die VP End Time 120 ein. Aktivieren Sie die Kontrollbox Lock to Video Post Range (An Video-Bearbeitungsbereich festmachen). 4) Nach der Eingabe der Parameter beenden Sie den Dialog mit OK. Für die zweite Szene gilt Ähnliches. Allerdings soll die Szene bei Bild 80 beginnen und bei 200 enden. 5) Klicken Sie in den weißen Bereich unterhalb der Bezeichnung Fahrerkabine, um die aktuelle Kamera zu deaktivieren. Fügen Sie nun mit dem Button Add Scene Event (Szenenaktion hinzufügen) die Kamera aussen hinzu. Aktivieren Sie die Kontrollbox Lock to Video Post Range (An Video-Bearbeitungsbereich festmachen). 6) Als VP Start Time geben Sie das Frame 80 und als VP End Time das Frame 200 an. Dadurch, dass der Szenenbereich an dem Bearbeitungsbereich festgemacht ist, werden hier die entsprechenden Parameter übertragen.

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Add Scene Event (Szenenaktion hinzufügen)

Nach Drücken des Buttons Szenenaktion hinzufügen erscheint die Dialogbox zum Auswählen einer Kameraansicht.

Die beiden Kameras in der Zeitleiste der Video-Nachbearbeitung

Nun wollen wir im Bereich, an dem sich die Kameras überlappen, eine Überblendung platzieren. 7) Selektieren Sie die beiden Kameras, indem Sie mit gedrückter STRG-Taste beide Kameras nacheinander anklicken. Nachdem beide Kameras aktiv sind, wird der Button Add Image Layer Event (Bildlayeraktion hinzufügen) freigegeben.

Add Image Layer Event (Bildlayeraktion hinzufügen)

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Rendern von Bildern und Animationen

8) Klicken Sie den Button Add Image Layer Event (Bildlayeraktion hinzufügen) und wählen Sie aus dem Pulldown Layer-Plug-In den Überblender Cross Fade Transition aus. 9) Der Effekt soll von Frame 80 bis 120 dauern. Geben Sie also diese Werte bei der VP Start Time und VP End Time an. Beenden Sie den Dialog mit Ok.

Das Dialogfeld zum Hinzufügen einer Überblendung (Bildlayeraktion)

Add Image Filter Event (Bildfilteraktion hinzufügen)

Das Dialogfeld zum Konfigurieren des Tiefenschärfe-Filters

Die Überblendung dauert genauso lang wie die Überlappung der Kameras.

Die Kamera außen soll noch mit einem Tiefenunschärfe-Filter versehen werden. 10) Selektieren Sie die Kamera aussen und klicken Sie auf den Button Add Image Filter Event (Bildfilteraktion hinzufügen). 11) Als Filter-Plug-In wählen Sie Lens Effects Focus aus dem Pulldown. 12) Klicken Sie zum Konfigurieren des Filters auf den Button Setup (Einrichten). 13) Das angezeigte Dialogfeld entspricht bei den Parametern dem Menü der Render Effects, allerdings ist die Aufteilung etwas anders. 14) Um die Preview (Vorschau) zu aktivieren, drücken Sie den gleichnamigen Button. Im Vorschaufenster wird ein Testbild angezeigt und mit dem Filter versehen. Bewegen Sie den Zeitschieber in der Zeitleiste auf das Bild 165. Wenn Sie den Button VP Queue (VNWarteschlange) aktivieren, wird das Rendering der aktuellen Szene zum Zeitpunkt 165 verwendet. Bei einer Veränderung eines Parameters wird der Filter automatisch neu berechnet. Verschieben Sie den Zeitbalken, müssen Sie den Update (Aktualisieren)-Button drücken, damit die Szene neu berechnet wird und diese als Grundlage für den Filter dienen kann. 15) Aktivieren Sie die Option Focus Node (Fokusknoten) und wählen Sie – durch Klicken auf die Schaltfläche Select (Auswählen) – aus dem Auswahldialog das Objekt Fahrerkabine aus. Diese wird nun als Fokusmittelpunkt für die Kamera verwendet. Falls Sie im Vorschaufenster keine Änderung sehen, drücken Sie zweimal den Preview-Button. In der Vorschau erkennen wir, dass das gesamte Bild bis auf einen schmalen Streifen weichgezeichnet wurde.

Video Post (Video-Nachbearbeitung)

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16) Zuerst setzen wir den Wert der Weichzeichnung zurück. Geben Sie dazu den Wert 10 in das Zahlenauswahlfeld Horiz. Focal Loss (Horiz. Fokusverlust) ein. Durch Aktivierung der Kontrollbox Lock (Sperren) wird der Wert in das Feld Vert. Focal Loss (Vert. Fokusverlust) übertragen. 17) Durch Erhöhen des Werts Focal Range (Fokusbereich) auf 500 wird der scharfe Bereich vergrößert. 18) Damit ein weicher Übergang zwischen dem Focal Range und dem unscharfen Bereich entsteht, erhöhen wir den Wert Focal Limit (Fokusgrenze) auf 1500. Anschließend können Sie das Fenster mit Ok schließen.

Der Lens Effects-Fokus-Filter wird über der »Kamera außen« platziert, da er nur auf diese angewendet werden soll.

Nun können wir die gesamte Warteschlange in eine Datei rendern. Dazu müssen wir aber noch einen Add Image Output (Bildausgabeaktion) hinzufügen. 19) Deaktivieren Sie alle Objekte der Warteschlange, klicken Sie auf den Button Add Image Output Event (Bildausgabeaktion hinzufügen) und wählen Sie eine Ausgabedatei. 20) Um nun den Render-Prozess zu starten, klicken Sie auf die Schaltfläche Execute Sequence (Sequenz ausführen). Dort können Sie noch die Zeitangaben und eine Bildgröße angeben. Beim Speichern der Szene wird die Zusammenstellung der Video Post mitgesichert. Der Speichern-Button im Video Post-Fenster speichert die Zusammenstellung in eine eigene Datei, um sie beispielsweise in eine andere Szene zu übertragen.

Die fertige Video Post-Datei

Die kleinen Schaltflächen mit den grünen Dreiecken aktivieren die Anzeige des Parameters in der Track View.

Add Image Output Event (Bildausgabeaktion hinzufügen)

Execute Sequence (Sequenz ausführen)

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Rendern von Bildern und Animationen

Bildausgabeformate 3ds max erlaubt bei der Ausgabe in Pixelbilder das Anwählen von diversen Dateiformaten. Grundsätzlich gibt es zwei Kategorien, Formate für Einzelbilder (Tiff, JPEG, TGA, RPF, RLA, etc.) und Animationsformate (FLC, AVI, MOV). Die Animationsformate speichern eine Animation als Film ab und besitzen die Möglichkeit, die Daten zu komprimieren. Sie unterstützen allerdings keine Zusatzkanäle, wie Alphakanal oder ZBuffer.

Formate für Animationssequenzen ■ FLC, FLI (Flic): Diese Dateiformate sind von Autodesk entwickelte Formate zum Abspeichern von Animationen mit 8 Bit (256 Farben). Sie wurden vor allem von den Programmen Animator Pro und 3D Studio für DOS verwendet. FLC ist dabei ein neueres Format, das gegenüber dem FLI-Format einige Erweiterungen bietet. Flic-Dateien können auch die Erweiterung .cel besitzen. Heutzutage kommen diese Formate eher selten zum Einsatz. ■ AVI (Audio-Video Interleaved): Das AVI-Format ist das Standardformat für digitales Video unter Windows. Animationen können durch Auswahl unterschiedlicher Verfahren komprimiert werden. ■ MOV (Quicktime-Movie): Ursprünglich für Apple Macintosh-Computer entwickelt, erfreut sich dieses Format nun auch unter Windows großer Beliebtheit. Es ist dafür bekannt, alle wichtigen Dateiformate, darunter auch das DV-Format digitaler Camcorder oder MJPEG, zu unterstützen. Durch seine Plattformunabhängigkeit entwickelt es sich immer mehr zum Standard von digitalem Video auf professionellem Niveau.

Einzelbildformate ■ BMP (Bitmap): BMP ist das Windows-Standardformat für Pixelbilder. Es kann Bilder in 8 Bit (256 Farben) mit eigener Farbpalette oder mit 24 Bit (= 8 Bit pro Farbe = 16,7 Mio. Farben) erzeugen. Es bietet keine Unterstützung zusätzlicher Kanäle. ■ CIN (Cineon): Das Kodak-Cineon System ist ein digitales Filmschnittsystem für den professionellen Einsatz. Um gescanntes Filmmaterial mit Animationssequenzen zu kombinieren, erlaubt 3ds max, Bilder in diesem Format zu speichern. Es unterstützt dabei pro Farbkanal 10 Bit Farbtiefe. Das ergibt eine Farbtiefe von 30 Bit pro Bild. Andere Kanäle werden aber nicht unterstützt. ■ EPS, PS: PostScript ist eine Seitenbeschreibungssprache von Adobe zur Kodierung von Pixel- und Vektorbildern. Sie wird von vielen Druckgeräten unterstützt und ist in DTP und Grafikdesign auf allen Plattformen weit verbreitet.

Bildausgabeformate

■ JPEG, JPG (Joint Picture Experts Group): JPG ist ein 24 Bit-Dateiformat mit der Möglichkeit der variablen Kompression. Dadurch lassen sich die Bilder extrem verkleinern. Dabei ist allerdings immer ein Verlust der Qualität in Kauf zu nehmen. Bei niedrigen Kompressionen (= größere Datei) sind diese aber zu vernachlässigen. Dieses Format eignet sich vor allem, um große Mengen, zum Beispiel über das Internet, zu verschicken. Es wird von sämtlichen wichtigen Programmen auf allen Plattformen unterstützt. Es unterstützt keine weiteren Kanäle neben den Farbkanälen RGB (Rot, Grün, Blau). ■ PNG (Portable Network Graphics): Das PNG-Format wurde speziell für das Internet entwickelt. Es erlaubt das Abspeichern mit unterschiedlichen Farbtiefen bis 48 Bit (281 Billionen Farben). Auch eine Variante in Graustufen mit 16 Bit (65.536 Farben) wird angeboten. Darüber hinaus ermöglicht es das Speichern eines Alpha-Kanals. ■ RGB: Das SGI-Bilddateiformat ist ein Bitmap-Dateityp, der von Silicon Graphics entwickelt wurde. Durch die Unterstützung von SGIBilddateien in 3ds max können Sie Dateien sowohl mit 8 als auch mit 16 Bit Farbtiefe, mit Alphakanälen und mit RLE-Komprimierung laden und speichern. ■ TGA (Targa): Das TARGA-Bildformat ist in der Computergrafik ein weit verbreitetes Dateiformat. Es unterstützt Farbtiefen bis 24 Bit plus einen Alphakanal. ■ TIF, TIFF (Tagged Image File Format): Das TIF-Format ist ein weit verbreitetes Bildformat im DTP- und Grafikbereich. Alle wichtigen Programme und viele Postproduction-Programme verarbeiten dieses Format. Es erlaubt die Speicherung in 24 Bit Farbtiefe plus 8 Bit Alphakanal und ähnelt damit dem TGA-Format. 3ds max unterstützt leider nicht die Möglichkeit der verlustfreien Kompression des TIFFormats. ■ RLA: Das RLA-Format wurde von Silicon Graphics (SGI) entwickelt und bietet das Abspeichern mit bis zu 36 Bit Farbtiefe (16 Bit pro Farbkanal). Des Weiteren erlaubt es das Speichern zahlreicher Zusatzkanäle. Das RLA-Bildformat erlaubt das Speichern von zahlreichen Zusatzkanälen.

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Rendern von Bildern und Animationen

Diese Kanäle geben zum Beispiel die Tiefeninformation, den Z-Buffer oder die Richtung der Flächennormalen an. Dieses Format gilt in der 3D-Computergrafik als Standard-Format. Compositing-Systeme können anhand dieser Kanäle 3D-Nebel oder Tiefenschärfe-Effekte erzeugen. Das erlaubt eine hohe Flexibilität in der Nachbearbeitung. Allerdings können die Dateien je nach Anzahl der Zusatzkanäle sehr groß werden. ■ RPF (Rich Pixel Format): Das RPF-Format ist eine Weiterentwicklung des RLA-Formats. Es unterstützt neben den RLA-Kanälen weitere Kanäle, insbesondere für verschiedene Transparenzeffekte. Da dieses Format noch sehr neu ist, wird es von Postproduction-Systemen nicht sehr häufig unterstützt. Es ist jedoch das »discreet« eigene Format und wird daher vor allem von den eigenen Produkten wie »combustion« voll unterstützt. Es erlaubt beispielsweise Bewegungsunschärfe und Depth of Field oder andere 3D-Effekte erst in combustion zu berechnen. Das RPF-Bildformat ist eine Weiterentwicklung des RLAFormats. Es unterstützt mehr Kanäle als RLA.

Anhang In diesem Teil des Anhangs finden Sie die wichtigsten Tabellen. Diese sollen als Richtwerte zum Erstellen realistischer Bilder behilflich sein. Letztendlich entscheidet aber das Auge, ob ein Bild als realistisch angesehen wird oder nicht. Zusätzlich finden Sie noch einen Abschnitt zum Thema Software-Piraterie der Firma discreet.

Übersicht über die beiliegende CD-ROM 3ds max 4 – Demoversion Die auf der beiliegenden CD-ROM enthaltene Tryout-Version von 3ds max 4 dient dem Nachvollziehen der Übungen und Tutorials. Sie darf unter keinen Umständen für kommerzielle Produktionen verwendet, kopiert oder weiter verbreitet werden. Der Software-Hersteller discreet stellt die Tryout-Version zur Unterstützung des Buchprojektes zur Verfügung, zeichnet aber nicht für den Inhalt des Buches verantwortlich. Supportanfragen kann nur der jeweilige Fachhändler beantworten, bei dem eine Vollversion bezogen wurde. Übungsdateien In diesem Verzeichnis finden Sie die Übungsdateien zu den Beispielen und Trainings in diesem Buch. In einigen Verzeichnissen finden Sie Dateien, die nur zum Erstellen von Screenshots und Abbildungen verwendet wurden. PlugIns Dort finden Sie PlugIns, die Sie für einige Übungen benötigen. PDF Hier finden Sie das gesamte Buch als PDF-Datei in Farbe. Bitte geben Sie diese Datei nicht weiter. Sie unterliegt den gleichen CopyrightRechten wie das ganze Buch. Sie ist nur dazu gedacht, Ihnen farbige Abbildungen, die Sie in schwarz-weiß vielleicht nicht so gut erkennen, an die Hand zu geben.

A

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Anhang

Tabellen Brechungsindex In dieser Tabelle finden Sie die wichtigsten Brechungsindices für transparente Materialien. Material

Brechungsindex

Vakuum

1,0000

Luft

1,0003

Eis

1,3090

Wasser

1,3333

Alkohol

1,3900

Glas

1,4900

Quarz

1,5422

Darstellung

Material

Brechungsindex

Rubine

1,7700

Diamant

2,4170

Darstellung

Farbtemperaturen Die Farbtemperaturen sind bereits im Kapitel »Licht« aufgelistet. Sie finden Sie der Vollständigkeit halber hier noch einmal. Lichtart

Temperatur

Farbton

Bewölkter Himmel

6000 K

130

Mittagssonne

5000 K

58

Halogenlampe

3300 K

20

Glühlampe 100 W

2800 K

16

Glühlampe 25 W

2500 K

12

Sonnenuntergang

2000 K

7

Kerzenflamme

1750 K

5

Um die Farbtemperatur für die Szene zu verwenden, geben Sie in der Farbauswahl zunächst den Farbwert mit voller Sättigung und Helligkeit (Wert) an. Dann regeln Sie die Sättigung zurück, bis Sie einen subjektiv korrekten Eindruck bekommen. Anschließend können Sie die Helligkeit regeln.

Der Farbauswahldialog

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Anhang

Anzeige des Herstellers Anwender und Hersteller profitieren von geschützter Software Wieso Softwareschutz? Der Softwareschutz bedeutet für den Anwender und Hersteller zusätzlichen Aufwand. Schutz gegen illegale Nutzung und Raubkopien ist unerlässlich, denn Untersuchungen belegen leider: Die Bereitschaft zur illegalen Nutzung steigt deutlich an, je weniger eine Software geschützt ist. Softwarepiraterie: Ein Strafdelikt Bei der Überführung von Softwarepiraten hat sich in den letzten Jahren einiges verändert. Die Strafverfolgung ist mittlerweile fast immer unabhängig vom Hersteller. Das heißt, Polizei und Staatsanwaltschaft werden meist selbständig tätig. Das Ermittlungsinteresse liegt besonders bei Software, die im Handel mehr als tausend Mark kostet: Verfahren bei derartigen Straftatbeständen werden meist nicht wegen Geringfügigkeit einstellt. Softwarepiraterie: Die Folgen für den Piraten Viel schlimmer als die eigentliche Strafe sind oft die Folgen der Ermittlung: In vielen Fällen wird die gesamte Hardware mit allen Daten als Beweismittel über mehrere Monate bis zum Prozessentscheid sichergestellt. Für den Softwarekriminellen entstehen also neben den strafrechtlichen Folgen (z.B. Konventionalstrafe) noch Kosten für Wertverlust von Hardware und Produktionsausfall. Nicht eingerechnet sind zivilrechtliche Schritte des Softwareherstellers. Softwarepiraterie: Kriminelle Energie kann Unternehmen ruinieren Wenn der illegalen Nutzung ein massives kommerzielles Interesse zugrunde liegt, sind die Folgen noch weitreichender: z.B. kann es passieren, dass Spiele, die mit illegaler Software hergestellt wurden, aus den Verkaufsregalen genommen werden. Das ist für den Spielehersteller und Herausgeber nicht nur peinlich, sondern meist extrem teuer. Zusätzlich entsteht ein beträchtlicher Imageschaden. Dabei ist immer der Geschäftsführer voll verantwortlich, auch wenn er von einer illegalen Nutzung nichts gewusst hat. De facto bedeutet das, dass der Produzent prüfen muss, ob seine Mitarbeiter legale Lizenzen benutzen. Besonders gilt dieses Augenmerk auch für externe Mitarbeiter und Unternehmen, die als Subunternehmer arbeiten.

Anzeige

Die Nutzung illegaler Software steht in keinem Verhältnis zum Risiko Die Einsparung durch illegale Software steht in keinem Verhältnis zu den Kosten die bei einer Aufdeckung des Straftatbestandes liegen. Dazu kommt, dass der Unternehmer, der illegale Software nutzt, durch seine Mitarbeiter erpressbar ist. Illegale Software betrifft alle Die Zeiten in denen man bei der Entdeckung noch schnell eine Lizenz kaufen konnte, sind vorbei. In vielen Ländern ist jeder, besonders aber Hersteller und Händler, beim bekannt werden von illegaler Softwarenutzung rechtlich verpflichtet, diese sofort anzuzeigen. Sonst drohen ihnen selbst Strafen. Aber die meisten Fälle werden derzeit schon ganz direkt von den speziellen Abteilungen der Polizei und der BSA (Business Software Alliance) aufgedeckt. Softlock Cdilla von Discreet: bietet Schutz und kontinuierlicher Produktionsablauf Wie oben gesagt, bedeutet jeder Softwareschutz zusätzlichen Aufwand für Anwender und Hersteller. Cdilla bietet gegenüber dem bisher verwendeten Hardware Lock entscheidende Vorteile. Lange Dongle Ketten und gelegentliche Störungen des Parallelports sind kein Thema mehr. Vor allem aber steigt die Produktionssicherheit, da die für die Lizenzierung (z.B. bei einem Defekt) kein Dongle mehr über den langsamen Postweg mehr versendet werden muss. ■ Durch Softlock Cdilla kann die Lizenz nun per Internet, E-mail oder Fax versendet werden. Es sind zeitlich begrenzte Lizenzen möglich, so dass mit 3ds max 4 erstmals eine vollwertige 15 Tage Demo Version, wie in diesem Buch, angeboten werden kann. ■ Mit Softlock ist 3ds max weiterhin transportabel. Der Zeitaufwand, den Code per Diskette von einem System auf ein anderes zu transportieren, ist dabei nicht höher, da die Workstations nicht mehr wie beim Dongleumstecken gebootet werden müssen. ■ Die virtuelle Donglenummer ist bei Cdilla wieder herstellbar. Das bedeutet für Plug-Ins, die das Sicherheitssystem nutzen, dass diese bei einem Defekt nicht mehr aufwändig neu lizenziert werden müssen.

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Glossar In diesem Glossar werden Begriffe erklärt, die nicht unbedingt in diesem Buch benötigt werden, Ihnen aber bei der täglichen Arbeit mit 3ds max über den Weg laufen können. Teilweise dienen sie auch der allgemeinen Begriffsdeutung aus dem Wortschatz der 3D-Computergrafik.

Abhängig Beschreibt ein NURBS-Unterobjekt, dessen Definition sich nach anderen NURBS-Objekten richtet. Beispielsweise hängt eine verschmolzene Kurve von den beiden Kurven ab, die Sie bei ihrer Erstellung auswählen. Abkanten Ein abhängiges NURBS-Objekt, das ein Liniensegment zur Verbindung zweier Kurven darstellt. Es wird durch die von ihm verbundenen Kurven und durch zwei Längenparameter gesteuert, von denen der Abstand zum scheinbaren Schnittpunkt der »übergeordneten« Kurven gesteuert wird. Abrunden Ein abhängiges NURBS-Objekt, das einen Bogen zur Verbindung zweier Kurven darstellt. Es wird durch die von ihm verbundenen Objekte und einen Radius-Parameter gesteuert. Achsensymbol Das Achsensymbol (Achsendreifuß) wird in den Ansichtsfenstern immer dann angezeigt, wenn Sie ein oder mehrere Objekte auswählen, und dient als optische Hilfe bei Transformationsaktionen.

Das Achsensymbol besteht aus drei Linien, die mit X, Y und Z beschriftet sind. Adaptive Reduktion Durch die adaptive Reduktion wird die Render-Ebene je nach der Rechenleistung Ihrer Bildschirmkarte dynamisch gesenkt, während Sie arbeiten. Sie legen die Parameter fest, die das Verhältnis zwischen Anzeigequalität und Anzeigegeschwindigkeit steuern. Durch Auswahl der Ebenen legen Sie fest, auf welche Render-Ebenen 3ds max zurückgreift, wenn die gewünschte Anzeigegeschwindigkeit nicht aufrechterhalten werden kann. Sie können so viele Ebenen auswählen, wie Sie möchten, aber Sie sollten nicht mehr als ein oder zwei Ebenen für jeden Reduktionstyp festlegen. Additive Opazität Durch die additive Opazität (Lichtundurchlässigkeit) werden die Farben hinter dem Material aufgehellt. Hierzu werden den Hintergrundfarben die Materialfarben hinzugefügt. Die additive Opazität eignet sich sehr gut für die Erstellung von speziellen Effekten wie Lichtstrahlen oder Rauch.

Affinitätstransformation Eine geometrische Transformation (Verschiebung, Drehung oder Skalierung), mit der Abstände zwischen Punkten oder Winkel zwischen Linien verändert werden können, wobei gerade Linien und das parallele Verhältnis zwischen parallelen Linien erhalten bleiben. 3ds max-Transformationen sind Affinitätstransformationen. NURBS bleiben unter Affinitätstransformationen gleich. Aktives Zeitsegment Als aktives Zeitsegment wird der Gesamtbereich der Frames bezeichnet, auf den Sie mit dem Zeitschieber zugreifen können. Vorgabegemäß deckt das aktive Zeitsegment die Frames 0 bis 100 ab. Sie können jedoch auch andere Bereiche festlegen. Zudem kann das aktive Zeitsegment negative Frame-Nummern enthalten, so dass Sie Keys erstellen können, die noch vor Frame 0 liegen und somit mit negativen Zeitangaben arbeiten. Sie können das aktive Zeitsegment beliebig ändern, ohne die bereits erstellten Keys zu beeinflussen. Sie können sich das Zeitsegment als Zeitfenster vorstellen, das nur den Teil der Animation umfasst, in dem Sie arbeiten möchten. Wenn Sie also Keys

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Glossar

über einen Bereich von 1000 Frames verteilt haben, können Sie das aktive Zeitsegment zum Beispiel auf die Frames 200-300 eingrenzen; gleichzeitig bleiben die Keys außerhalb des Segments unverändert. Alias/Antialias Als Alias wird der Treppeneffekt am Rand einer Linie oder einer Farbfläche bezeichnet, der entsteht, wenn sie als Anordnung einzelner Pixel angezeigt wird. Antialias glättet den Treppeneffekt, der auftritt, wenn diagonale oder gekrümmte Linien oder Ränder auf Rasteranzeigen gezeichnet werden, die aus quadratischen oder rechteckigen Pixeln bestehen. Das Antialias kann nur ganz aktiviert oder ganz deaktiviert werden. Sie sollten das Antialias nur dann deaktivieren, wenn Sie Testbilder rendern und dabei eine höhere Rechengeschwindigkeit wünschen. Ansonsten sollten Sie diese Funktion in jedem Fall aktiviert lassen. Sie können Antialias auch für die Musterfelder des Material-Editors deaktivieren, um das Neuzeichnen der Musterobjekte zu beschleunigen. Alpha-Kanal Alpha ist die Bezeichnung eines Datenkanals, der die Pixel in 32 Bit-Bitmap-Dateien transparenter macht. 24 Bit-Echtfarbendateien verfügen über drei Kanäle mit Farbinformationen: Rot, Grün und Blau (auch als RGB-Farbensystem bezeichnet). Aus der Intensität

der drei Kanäle wird die Farbe jedes Pixels im Bild bestimmt. Durch den zusätzlichen Alpha-Kanal kann in der Datei die Transparenz oder Opazität der verschiedenen Pixel angegeben werden. Die Transparenz ist vor allem bei der Mischung von Bildelementen wie bei der Video-Nachbearbeitung von Bedeutung, für die mehrere Bilder in Layern oder Schichten zusammengemischt werden. Jeder Kanal eines Echtfarben-Bitmaps hat normalerweise 8 Bit und bietet somit 256 Intensitätsstufen. RGB-Dateien weisen demzufolge 24 Bit und jeweils 256 Stufen von Rot, Grün und Blau auf. RGBA-Dateien (Rot, Grün, Blau, Alpha) besitzen 32 Bit plus 8 Bit für Alpha für 256 Transparenzstufen. Der Alphawert 0 steht für volle Transparenz, der Alphawert 255 für vollständige Lichtundurchlässigkeit; alle Werte dazwischen geben entsprechende Stufen von teilweiser Transparenz an. Andocken und Verschieben Diese Begriffe beschreiben Manipulationen von Elementen der Benutzeroberfläche, zum Beispiel Symbolleisten. Sie docken beispielsweise eine Symbolleiste an, wenn Sie sie an der Kante eines anderen Elements der Benutzeroberfläche (einem Fenster oder einer Palette) ausrichten. Eine Symbolleiste ist verschiebbar, wenn Sie sie von ihrer stationären Position lösen und sie an einer anderen Stelle auf dem Desktop ablegen.

Animation Animationen basieren auf einem Prinzip des menschlichen Sehvermögens. Wenn Sie eine Serie ähnlicher, unbewegter Bilder schnell nacheinander sehen, werden sie vom Gehirn als kontinuierliche Bewegung aufgefasst. In 3ds max werden die Bilder wie in der Filmbranche als Frames bezeichnet. Früher bestand das größte Problem bei der Erstellung von Animationen oder Zeichentrickfilmen darin, dass der Zeichner eine sehr große Anzahl von Frames herstellen musste. Je nach der gewünschten Qualität erfordert jede Minute einer Animation zwischen 720 und 1800 verschiedene Einzelbilder. Bilder manuell zu erstellen ist sehr aufwendig. Um den Aufwand zu verringern, werden so genannte Keyframes verwendet. Die meisten Frames in einer Animation bestehen aus kleinen, routinemäßig erstellten Schrittfolgen von einem bestimmten Frame hin zu einem vordefinierten Ziel. Die ersten Zeichentrickstudios erkannten sehr schnell, dass sich die Produktivität ihrer TopZeichner erhöhte, wenn sie sie nur die wichtigsten Frames, die so genannten Keyframes, zeichnen ließen. Die Routinebilder zwischen diesen Frames konnten dann von Zeichenassistenten ausgeführt werden. Diese Routinebilder werden in 3ds max als »Tweens« oder InterpolationsFrames bezeichnet.

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Animations-Controller/Transformations-Controller Animationen werden in 3ds max vollständig über Animations-Controller ausgeführt. Die am häufigsten verwendeten AnimationsController, mit denen Objekte verschoben, gedreht und skaliert werden, werden auch als Transformations-Controller bezeichnet. Für jede Animationsspur ist ein eigener Controller vorhanden und alle Controller können unterschiedlich sein. In der Hierarchieliste werden die Controller-Spuren als grüne Pfeilsymbole dargestellt. Welche Controller den verschiedenen Spuren zugewiesen sind, können Sie erkennen, wenn Sie die ControllerAnzeige in der Spuransicht aktivieren. (Klicken Sie hierzu mit der rechten Maustaste auf die Schaltfläche »Filter« in der Symbolleiste der Spuransicht und wählen Sie »Controller-Typen« aus der Liste.) Neben den Spuren erscheinen die Namen der Controller, die ihnen zugewiesen sind. Sie können den Spuren unterschiedliche Controller zuweisen und bestimmen so ihre Funktionsweise. Mit dem Bezier-Controller, der allen Positionsspuren vorgabegemäß zugewiesen ist, können Sie über das TransformationsHilfsmittel »Auswählen und verschieben« Objekte verschieben und die Verschiebungen in BezierSplines umwandeln. Die Splines selbst können Sie im Bearbeitungsmodus »Funktionskurve« einstellen.

Außerbereichstypen Wenn Sie Werte und Keys für einen Controller festlegen, definieren Sie eine Animation über einen Zeitraum. Wählen Sie Außerbereichstypen, um zu bestimmen, wie die Animation außerhalb eines festgelegten Bereichs fortgeführt werden soll. Mit den verschiedenen Außerbereichstypen können Sie einen konstanten Wert aufrechterhalten oder den animierten Bereich auf unterschiedliche Arten wiederholen. Auf Ebene beschränken (Flyout) Mit dem Flyout »Auf Ebene beschränken«, auf das Sie in der Symbolleiste zugreifen können, können Sie alle Transformationen (Verschieben, Drehen, Skalieren) auf die Achsenpaare XY, YZ oder XZ (Vorgabe, parallel zur Ansicht von oben) beschränken. Mit der F8-Taste können Sie zwischen den Ebenenbeschränkungen (XY, YZ, ZX) wechseln. Aufzeichnungsfenster In MAXScript ist das Aufzeichnungsfenster ein interaktives Befehlszeilenfenster, in dem Sie interaktiv MAXScript-Befehle eingeben und ausführen können. Das Script läuft also zeitgleich mit Ihrer Arbeit und Sie müssen keine bereits gespeicherte Textdatei ausführen. Das Aufzeichnungsfenster wird mit dem Befehl »MAXScript-Aufzeichnung« im Menü »MAXScript« geöffnet.

Ausgangswert Bei NURBS-Unterobjekten ist der Ausgangswert eine Position im Parameterbereich, die bei der Erstellung einiger Arten von Unterobjekten zur Lösung von Zweideutigkeiten verwendet wird. Der Ausgangswert ist eine Position in einem übergeordneten Objekt, und die Position, die am nächsten am Ausgangswert liegt und die Erstellungsbedingungen erfüllt, ist die Position, für die 3ds max sich entscheidet. Für eine Kurve ist der Ausgangswert eine U-Position im Parameterbereich der Kurve. Für eine Fläche ist die Ausgangsposition ein UV-Koordinatenpaar im Parameterbereich der Fläche. Ausrichten (Flyout) Das Flyout »Ausrichten«, auf das Sie über die Symbolleiste zugreifen können, stellt fünf verschiedene Hilfsmittel zum Ausrichten von Objekten zur Verfügung. Auswahlbereich (Flyout) Das Flyout »Auswahlbereich« bietet Zugriff auf drei Methoden zur Auswahl von Objekten nach Bereich. Wenn Sie auf die Schaltfläche »Auswahlbereich« klicken, erscheint ein Flyout mit den Schaltflächen für den Auswahlbereich: Rechteck, Rund und Freihand. Bei allen drei Methoden können Sie entweder die Objekte auswählen, die vollständig innerhalb des Auswahlbereichs liegen (Fenster), oder die Objekte, die vom Auswahl-Shape berührt wer-

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Glossar

den (Kreuzen). Mit der Schaltfläche »Auswahl mit 'Kreuzen'« in der Statusleiste können Sie zwischen den Auswahlmethoden »Fenster« und »Kreuzen« wechseln. Auswählen und skalieren (Flyout) Das Flyout »Auswählen und skalieren« stellt drei Hilfsmittel für die Änderung der Objektgröße zur Verfügung. AVI-Dateien AVI ist die Abkürzung für AudioVideo Interleaved, ein bestimmtes Ton-/Bildformat. Dieses Format ist der Windows-Standard für Animationsdateien. Die Dateinamenserweiterung .avi bezeichnet eine Windows-AVI-Animationsdatei. Axonometrische Ansichten Als axonometrische Ansicht wird die projizierte Ansicht eines dreidimensionalen Raums bezeichnet, die zwischen eine und drei Seiten eines Objekts darstellt. Anders als bei einer reinen Perspektivansicht werden in der axonometrischen Ansicht Linien, die in der Realität parallel zueinander sind, auch parallel dargestellt. Die Linien verjüngen sich daher nicht im Hintergrund des Bilds. Daher werden allerdings diagonale und gekrümmte Linien unter Umständen verzerrt. Isometrische und orthogonale Ansichten sind besondere Formen der axonometrischen Ansicht.

B-Spline Die Abkürzung für Basis-Spline. Hierbei handelt es sich um einen von Basisfunktionen generierten Spline. Der Vorteil von B-Splines gegenüber Bezier-Kurven (die eine spezielle Version von B-Splines sind) liegt darin, dass sich die CVs (Steuerscheitelpunkte) eines B-Splines nur auf den lokalen Bereich der Kurve oder Fläche auswirken. Baryzentrische Koordinaten Bei einem Dreieck mit den Eckpunkten A, B und C kann jeder Punkt X auf der Dreiecksfläche über folgende Formel auf Basis der Ecken errechnet werden: X = a*A + b*B + c*C Dabei gilt: a, b und c sind Zahlen zwischen 0 und 1 und a+b+c = 1. Diese Zahlen werden auch als die Baryzentrischen Koordinaten des Punkts X bezeichnet. Jeder Punkt auf einem Dreieck kann über einen Satz Baryzentrischer Koordinaten eindeutig angegeben werden. Begrenzungsrahmen Der Begrenzungsrahmen ist der kleinste Quader, der die äußersten Abmessungen oder den äußersten Umriss eines Objekts einfasst. Behälter Behälter sind Spuransichtselemente mit mehreren Verzweigungen, die eine vollständige Definition einer Komponente der Szene enthalten.

Beispieltyp (Flyout) Mit dem Flyout Beispieltyp im Material-Editor können Sie wählen, welche Geometrie im aktiven Musterfeld angezeigt werden soll. Dieses Flyout enthält drei oder vier Schaltflächen. Beschränkter Punkt Ein NURBS-Punkt, der von einem anderen Punkt, einer Kurve oder einer Fläche abhängt und dessen Position sich entweder auf dem übergeordneten Objekt befindet oder in Relation zu ihm steht. Im letzteren Fall kann die Position XYZ-relativ, entlang einer Normalen oder einer Tangente (oder einer Reihe von Tangenten für einen flächenabhängigen, beschränkten Punkt) angeordnet sein. Bewegungsbahn Bewegt sich ein Objekt durch das Weltsystem, können Sie seine Bewegungsbahn anzeigen lassen. Die Bewegungsbahn ist der sichtbare Pfad, den das Objekt aufgrund seiner Bewegung zurücklegt. Die Bewegungsbahn kann als dreidimensionale Funktionskurve für die Positionsspur eines Objekts betrachtet werden. Bezier-Kurve Eine mit einem Polynomverfahren nach Parametern modellierte Kurve. Bezier-Kurven können über viele Scheitelpunkte definiert werden. Jeder Scheitelpunkt wird von zwei anderen Punkten gesteuert, die wiederum die Tangentenvektoren der Endpunkte steuern. Bezier-Kurven wurden

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von P. Bezier für die computergestützte Modellierung im Automobildesign entwickelt. Sie sind eine spezielle Version von B-Splines. Bildbewegungsunschärfe Bei der Bildbewegungsunschärfe wird die Objektunschärfe nicht durch die Erstellung mehrerer Bilder, sondern durch einen Wischeffekt erzeugt. Sie berücksichtigt Kamerabewegungen. Die Bildbewegungsunschärfe wird erst nach dem Scanline-Rendern angewendet. Hinweis: Die Bildbewegungsunschärfe eignet sich nicht für animierte NURBS-Objekte, deren Tessellation (Flächenannäherung) sich ändert. Normale Tessellation verändert sich nicht auf diese Weise. Bitmap Bitmaps sind Bilder, die sich wie ein Mosaik aus einer starren Matrix farbiger Pixel zusammensetzen. In 3ds max können Sie Bitmaps als Texturen für Materialien, als Hintergründe für Ansichtsfenster, als gerenderte Umgebungen und als Bildeingabeaktionen für die Video-Nachbearbeitung verwenden. Sie können eine Animations- oder eine Videodatei als Bitmap verwenden; in diesem Fall verändert sich das Material bzw. der Hintergrund im Lauf der Zeit. Blickfeld Mit dem Blickfeld ändern Sie den sichtbaren Szenenbereich und den Perspektivwinkel, der auf eine Kamera- oder Perspektivansicht angewendet wird. Die

Schaltfläche »Blickfeld« erscheint unter den Schaltflächen zur Ansichtsmanipulation, wenn eine Perspektiv- oder Kamera-Ansicht aktiv ist. Mit »Blickfeld« definieren Sie den Sichtwinkel. Der Scheitelpunkt des Winkels liegt dabei auf dem Blickpunkt, und die Schenkel des Winkels bilden den äußeren Rand des Blickfelds. Das Ändern des Blickfelds hat einen ähnlichen Effekt wie das Ändern der Linse bei einer Kamera. Je größer das Blickfeld desto mehr wird von Ihrer Szene angezeigt und desto verzerrter wird die Perspektive. Es entsteht ein ähnlicher Effekt wie beim Verwenden einer Weitwinkellinse. Je kleiner das Blickfeld, desto weniger ist von Ihrer Szene sichtbar und desto flacher wird die Perspektive. Es entsteht der gleiche Effekt wie beim Verwenden einer Telefotolinse. In einer Perspektivansicht wird eine imaginäre Kamera verwendet, die nur eine Einstellung besitzt, nämlich das Blickfeld. Der Winkel des Blickfelds für die aktive Perspektivansicht wird im Dialogfeld »Ansichtsfenster konfigurieren« auf der Registerkarte »Render-Methode« angezeigt. Sie können den Blickwinkel für die aktive Perspektivansicht genau bestimmen, indem Sie im Feld »Blickfeld« des Dialogfelds den gewünschten Wert eingeben. Blickfeldrichtung (Flyout) Mit dem Flyout »Blickfeldrichtung« können Sie wählen, welche Richtung eine Kamera verwendet, um ihr Blickfeld zu messen. Die-

ses Steuerelement ist einer der allgemeinen Kameraparameter. Die Vorgabe ist »Horizontal«. Sie können die Richtung jedoch auch auf »Vertikal« oder »Diagonal« einstellen. BMP-Datei Eine Standbild-Bitmap-Datei im Windows-Bitmap-Format (.bmp). Bogendrehung (Flyout) Das Flyout »Bogendrehung« umfasst die Schaltflächen »Bogendrehung«, »Bogendrehung: Ausgewählte« und »Bogendrehung: Unterobjekt«. Mit diesen Optionen können Sie Ihren Blickpunkt um Ihre Ansicht drehen. Boolesche Operation Boolesche Objekte bestehen aus zwei Ursprungsobjekten, die durch eine Boolesche Operation miteinander kombiniert wurden. In 3ds max wird ein Boolesches Objekt aus zwei sich überlappenden Objekten gebildet. Die beiden ursprünglichen Objekte werden als Operanden (A und B), das Ergebnis der Operation als Boolesches Objekt bezeichnet. CV Die Abkürzung für »Control Vertex« (Steuerscheitelpunkt). Dies ist in der NURBS-Modellierung ein Scheitelpunkt, von dem eine CV-Kurve oder eine CV-Fläche gesteuert wird. Die dreidimensionalen Positionen der CVs wirken sich auf die Form der Kurve oder Fläche aus. Die Positionen der CVs sind nicht auf die Kurve oder

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Glossar

die Fläche beschränkt. Für jeden CV kann anteilmäßig festgelegt werden, wie stark er sich auf die Form der Kurve oder Oberfläche auswirkt. CV-Fläche Eine durch CVs (Steuerscheitelpunkte) definierte NURBS-Fläche. Die CVs müssen nicht auf der Fläche liegen. Sie bilden ein Steuergitter, über das die Krümmung der Fläche beeinflusst wird. CV-Kurve Eine durch CVs (Steuerscheitelpunkte) definierte NURBS-Kurve. Die CVs müssen nicht unbedingt auf der Kurve liegen. Sie bilden ein Steuergitter, über das die Krümmung der Kurve beeinflusst wird. Dithering Wenn Sie ein Bild, das eine Palette mit einer Vielzahl von Farben verwendet, in ein Bild umwandeln, das eine Palette mit weniger Farben verwendet, werden mit Dithering Farben, die in der kleineren Palette nicht enthalten sind, durch die Mischung verschiedenfarbiger Pixel simuliert. Drahtmodellmodus Mit den erweiterten Parametern für den Drahtmodelleffekt stellen Sie die Stärke des Drahts ein und legen Pixel oder Einheiten als Maßeinheit fest. Dummy-Objekt Ein Dummy-Objekt ist ein Objekt, das nicht gerendert wird und das

Sie als Animationshilfe verwenden. Das Dummy-Helferobjekt dient vor allem zur Erstellung komplexer Bewegungsabläufe und Hierarchien. Da Dummys in der gerenderten Szene nicht sichtbar sind, bieten sie sich sehr gut für abgesetzte Gelenke, Verbindungen zwischen Objekten und für Haltepunkte an, mit denen komplexe Hierarchien bewegt werden. Durchlassfarbe Als Durchlassfarbe wird die Eigenschaft einer Substanz bezeichnet, die bestimmte Farben herausfiltert und andere Farben passieren lässt. Ein Beispiel wäre ein Stück rotes Zellophan, das sämtliches Licht herausfiltert, das nicht in der roten Wellenlänge des Spektrums liegt. Mit der Filteropazität können Sie eine Durchlassfarbe bestimmen und unabhängig von der Transparenz des Materials reine, gesättigte Farben erzeugen. DXF-Dateien Mit DXF-Dateien importieren oder exportieren Sie Objekte nach und aus AutoCAD (und anderen Programmen, die dieses Dateiformat unterstützen). Einflussverstärkung In der NURBS-Modellierung die Eigenschaft, durch die vollständig oder fast übereinanderliegende CVs die Kontinuitätsstufe der Kurve oder Fläche verringern. Durch zwei übereinanderliegende CVs erhöht sich die Krümmung lokal.

Bei drei (oder mehr) übereinanderliegenden CVs entsteht ein winkliger Schwerpunkt. Durch Verschmelzung von CVs wird der Effekt der Einflussverstärkung sichtbar. Einfrieren/Freigeben Sie können eine beliebige Auswahl von Objekten in der Szene einfrieren. Eingefrorene Objekte werden, unabhängig davon, ob sie als Drahtmodell dargestellt werden oder gerendert wurden, dunkelgrau angezeigt. Sie bleiben auf dem Bildschirm, können jedoch nicht ausgewählt und daher nicht direkt transformiert oder geändert werden. Durch Einfrieren können Sie Objekte vor unbeabsichtigter Bearbeitung schützen und das Neuzeichnen beschleunigen. Element Ein Element ist eines von zwei oder mehr individuellen Netzobjekten (d. h. einer Gruppe aneinandergrenzender Flächen), die zu einem größeren Objekt gruppiert sind. Wenn Sie zum Beispiel eine Kugel an eine andere anhängen, erstellen Sie ein Netzobjekt aus zwei Kugeln. Beide Kugeln sind nun Elemente des neuen Objekts. Alle Funktionen, die Sie auf dieses Objekt anwenden, betreffen beide Elemente. Sie können die Elemente jedoch unabhängig voneinander bearbeiten, wenn Sie die Option »Element« im Rollout »Auswahl« der Änderungspalette wählen.

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Encapsulated PostScriptDateien Encapsulated PostScript ist eine Seitenbeschreibungssprache von Adobe zur Kodierung von Grafikbildern. Sie wird von vielen Druckgeräten unterstützt und ist in DTP und Grafikdesign als Methode zum Portieren von Bildern von einer Plattform zur anderen weit verbreitet. Endeffektor Eine kinematische Kette ist eine Verzweigung in einer Hierarchie, die für die Animation mit inverser Kinematik (IK) verwendet wird. Die Kette beginnt mit einem ausgewählten untergeordneten Objekt und setzt sich durch die übergeordneten Objekte nach oben fort, bis die Basis der Kette erreicht ist. Das ausgewählte untergeordnete Objekt am Beginn der kinematischen Kette wird als Endeffektor bezeichnet. Erster Scheitelpunkt Wenn Sie ein Spline-Objekt erstellen, nummeriert 3ds max die Scheitelpunkte in der Reihenfolge, in der sie erstellt werden, von eins bis zu ihrer Gesamtzahl. Wird der Spline angezeigt, ist der erste Scheitelpunkt mit einem Quadrat versehen. Extrudieren Bei der Erstellung dreidimensionaler Objekte spielt das Extrudieren eine wichtige Rolle. Sie erstellen Shape-Objekte, die als Pfad dienen, sowie eine beliebige Zahl von Querschnitt-Shapes. Der Pfad

wird so zum Rahmen, der die Querschnitte zusammenhält, aus denen Ihr Objekt besteht. Felder Ihre 3ds max-Animationen können letztlich für die Ausgabe auf einem Fernsehbildschirm bestimmt sein. Standard-Videosignale zeigen Animation an, indem sie sie in Zeitsegmente (Frames) unterteilen. Das Bild für jedes Frame wird in horizontale Linien (Scanlinien) aufgeteilt. Für die Übertragung von Frame-Informationen in einem Videosignal wurde eine spezielle Methode entwickelt, die als Feld-Interlacing bezeichnet wird. Fernsehbildschirme zeigen ein Videosignal an, indem sie in jedem Frame zwei Teile, die als Felder bezeichnet werden, separat scannen. Ein Feld enthält die ungeraden Scanlinien eines Frames, das andere Feld die geraden. Fernsehbildschirme scannen und zeigen die Felder für jedes Frame separat an. Die Felder werden abwechselnd in jede zweite horizontale Linie auf dem Bildschirm eingefügt, so dass sie zusammen ein einziges, verwobenes Bild («interlacing«) erzeugen. Feldreihenfolge Wenn Sie mit 3ds max in Felder rendern, geben Sie auch die Feldreihenfolge an, d. h., welches Feld zuerst kommt. Die Einstellung für die Feldreihenfolge finden Sie im Dialogfeld »Einstellungen« auf der Registerkarte »Rendern«. Die Scanlinien eines Frames sind nummeriert, und jedes Feld ent-

hält entweder die geraden oder die ungeraden Scanlinien. Die Videoquelle (zum Beispiel die Sendeanstalt, der Videorecorder oder der digitale Videorecorder) legt fest, welche Gruppe von Scanlinien in jedem Feld liegt und welche Gruppe zuerst an die Anzeige gesendet wird. Die Felder werden als Feld 1 (F1) und Feld 2 (F2) bezeichnet; jedes der beiden Felder kann die ungeraden (1., 3., 5. usw.) oder die geraden (2., 4., 6. usw.) Scanlinien enthalten. Filterfarbe/Filteropazität Durch die Filteropazität werden die Farben hinter dem Material mit einer festgelegten Durchlassfarbe modifiziert. Die Filteropazität ist das Vorgabesystem, da hierbei ein sehr realistischer Transparenzeffekt erzielt wird. Ist im Rollout »Erweiterte Parameter« die Option »Filter« aktiviert, wird die Materialtransparenz mit der Farbe im Farbmuster »Filterfarbe« eingefärbt. In der Realität verändert transparentes Material wie Buntglas die dahinter liegenden Farben nicht durch gestreute oder Umgebungsfarben (d. h. reflektierte Farben), sondern durch Durchlassfarben. Filtern Beim NURBS-Modellieren bedeutet Filtern eine Erhöhung der Anzahl der CVs auf einer Kurve oder Fläche. In 3ds max wird durch Filtern die Krümmung der Kurve oder Fläche nicht geändert.

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Filterung Filterung ist ein Verfahren zur Antialias-Erstellung von Bitmaps in projizierten Materialien durch Abgleichung der Pixel. Die beiden Optionen »Pyramidal« und »Summierter Bereich« bieten zwei Möglichkeiten zum Abgleichen von Pixeln, von denen jeweils nur eine aktiv sein kann. Flat Mirror Wenn Sie eine ebene, gespiegelte Fläche in einer Szene erstellen möchten, zum Beispiel einen auf Hochglanz polierten Fußboden, müssen Sie ein Flat Mirror-Reflexions-Map verwenden. Flat MirrorReflexions-Maps müssen der Geometrie in einer besonderen Weise zugewiesen werden und sind nur für ebene Oberflächen geeignet. FLC-Dateien Das Dateiformat FLC (Flic-Datei) ist ein Autodesk-Format für digitale Animationen. Fluoreszenz Fluoreszenz ist Licht, das von einem Objekt ausgesendet wird, wenn es Strahlung (zum Beispiel ultraviolettes Licht) von einer anderen Quelle absorbiert. Raytrace-Materialien können Fluoreszenz simulieren. Anordnung (Flyout) Das Flyout »Anordnung«, auf das Sie über die Symbolleiste zugreifen können, stellt drei verschiedene Hilfsmittel zum Erstellen von

Objektanordnungen zur Verfügung. Flyout Ein Flyout ist ein Menü mit Symbolen, das über Schaltflächen verfügbar ist, die ein kleines schwarzes Dreieck in der unteren rechten Ecke aufweisen. Um ein Flyout anzuzeigen, klicken Sie auf die Schaltfläche und halten oder ziehen sie ein wenig. Wenn Sie ein Element im Flyout-Menü aktivieren wollen, ziehen Sie zu diesem Element und lassen Sie dann die Maustaste los. Während Sie ziehen, werden die Beschriftungen der einzelnen Elemente in der Befehlszeile der Statusleiste angezeigt. Folgeobjekt Sie können ein Objekt in der Hierarchie an ein anderes Objekt binden (oft ein Objekt, das sich nicht in derselben Hierarchie befindet). Dieses andere Objekt wird als Folgeobjekt bezeichnet. Das gebundene Objekt versucht, die Position und die Ausrichtung seines Schwerpunkts an die Position und Ausrichtung des Schwerpunkts des Folgeobjekts anzupassen. Angenommen, Sie animieren eine Person, die immer auf ein anderes Objekt zeigt. Sie fixieren die Hand der Person an dem anderen Objekt. Dann aktivieren Sie »IK«. Sobald Sie das Objekt verschieben, bewegt die Person Arm und Hand und zeigt auf das Objekt.

Frame-Rate Die Frame-Rate einer Animation wird allgemein in Frames pro Sekunde (FPS) angegeben. FPS gibt also die Zahl der Frames an, die pro Sekunde Echtzeit abgespielt werden. Funktionskurve Funktionskurven sind bearbeitbare Splines, die Animationswerte als Graphen darstellen. Sie sind sowohl für die Darstellung als auch für die Bearbeitung der Animationsspuren äußerst nützlich. Funktionskurven erscheinen in der Spuransicht und bieten die beste Möglichkeit, Animationsspuren anzeigen zu lassen und zu bearbeiten. Mit der Funktionskurvenanzeige können Sie bildlich darstellen, wie sich der Charakter der Animation im Laufe der Zeit ändert. Der Steigungsgrad der Kurve signalisiert die Geschwindigkeit eines Objekts in der Szene. Wird die Kurve steiler, wird das Objekt beschleunigt. Wird die Kurve abgeflacht, wird das Objekt verlangsamt. G-Puffer Bildfilter- und Bildlayeraktionen in der Video-Nachbearbeitung verwenden Masken, die auf Grafikpuffer-Kanälen (G-Pufferkanälen) anstelle der weiter verbreiteten RGB- und Alpha-Kanäle basieren. Außerdem können einige Arten von Filter- und Layeraktionen Objekte oder Materialien nachbearbeiten, die durch den GPuffer angegeben werden.

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Gamma-Korrektur Mit der Gamma-Korrektur gleichen Sie die Unterschiede in der Farbdarstellung unterschiedlicher Ausgabegeräte aus. Dadurch wirken Bilder auf verschiedenen Bildschirmen gleich. Der GammaWert 1 entspricht dem »idealen« Bildschirm, der den Übergang von Weiß über Grau bis Schwarz vollkommen linear reproduziert. Leider gibt es solche Bildschirme nicht. Alle Computer-Bildschirme weichen mehr oder weniger von einer streng linearen Abstufung ab. Je höher der Gamma-Wert ist, desto weniger linear wird die Abstufung verarbeitet. Der Standard-Gamma-Wert für NTSC-Video ist 2,2. Bei Computer-Bildschirmen sind Gamma-Werte von 1,5 bis 2,0 verbreitet. Gebundener Scheitelpunkt Das Binden von Spline-Scheitelpunkten mit den Funktionen »Filterung« und »Binden« in »Bearbeitbares Netz« (Scheitelpunkt) eignet sich sehr gut dazu, Splines zu verbinden, wenn für den Einsatz mit dem Modifikator »Oberfläche« ein Spline-Netz konstruiert werden soll. GIF-Dateien GIF ist ein 8 Bit-Format (256 Farben), das für den CompuServe-Informationsdienst entwickelt wurde. Es wurde ursprünglich erstellt, um die Dateiübertragungszeiten auf Telefonleitungen zu reduzieren.

Gizmo/Mittelpunkt Viele Modifikatoren werden in den Ansichtsfenstern als Drahtmodell dargestellt, das zunächst als Umriss um das ausgewählte Objekt gelegt wird. Dieses Drahtmodell wird als Gizmo bezeichnet. Man kann sich die Funktionsweise des Gizmos als Vorrichtung vorstellen, die die Modifikation auf ihr Objekt überträgt. Sie können einen Gizmo wie jedes andere Objekt verschieben, skalieren und drehen und so die Wirkung des Modifikators auf das Objekt verändern. Ein Modifikator hat einen eigenen Mittelpunkt, der wie andere Objekte in 3ds max mit einem 3D-Schwerpunkt markiert ist. Sie können den Mittelpunkt eines Modifikators verschieben, wodurch sich der Effekt des Modifikators auf das Objekt ändert. Glanz/GlanzintensitätEinstellungen Der Glanz (bzw. die Mattheit) eines Materials hängt von der Größe und Intensität seines Spiegelglanzlichts ab. Im Material-Editor wirkt sich der Wert im Zahlenauswahlfeld »Glanz« auf die Größe des Glanzfarbbereichs und auf den Glanz aus. Das Zahlenauswahlfeld »Stärke« wirkt sich auf die Intensität des Glanzes aus. Glättungsgruppen Glättungsgruppen legen fest, ob eine Oberfläche mit scharfen Kanten oder glatten Oberflächen gerendert wird.

Grad Der Grad einer Kurve ist der höchste Exponent in der Gleichung, mit der sie definiert wird. Eine lineare Gleichung ist eine Gleichung ersten Grades, eine quadratische Gleichung ist eine Gleichung zweiten Grades. NURBS-Kurven werden normalerweise durch kubische Gleichungen beschrieben, bei denen es sich um Gleichungen dritten Grades handelt. Grenzen Die Grenzen eines Objekts sind seine maximalen X-, Y- und Z-Abmessungen. Sie entsprechen den Maßen des rechteckigen Begrenzungsrahmens, der das Objekt umgibt. Grundraster Raster sind zweidimensionale Anordnungen von Linien. Sie sind vergleichbar mit Millimeterpapier, mit dem Unterschied, dass der Rasterabstand und andere Einstellungen geändert werden können. Halbtransparenz Ein halbtransparentes Material sendet Licht aus, aber im Gegensatz zu einem transparenten Material zerstreut es das Licht auch, so dass Objekte hinter dem Material nicht deutlich erkennbar sind. Raytrace-Materialien können teiltransparente Materialien simulieren. Bei Raytrace-Materialien ist die Transparenz-Farbkomponente für die halbtransparente Eigenschaft entscheidend; sie ignoriert

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die Richtung von Oberflächennormalen, wodurch das Licht praktisch zerstreut wird. Hierarchiesymbole der Spuransicht Die Hierarchie der Spuransicht funktioniert wie eine typische Gliederungsansicht. Die höchsten Ebenen der Hierarchie stehen für die Haupteinteilungen in 3ds max: Klang, Umgebung, Materialien und Objekte. Die unteren Ebenen der Hierarchie betreffen die Verarbeitung von Szenendetails wie einzelne Materialien, Material-Maps und Map-Parameter. Jeder Elementtyp in der Hierarchieliste der Spuransicht wird durch ein Symbol dargestellt. Anhand dieser Symbole können Sie schnell erkennen, wofür das jeweilige Element steht.

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■ Hierarchische Verknüpfung In 3ds max werden zur Beschreibung des Status der in einer Verknüpfung enthaltenen Objekte die nachstehend erläuterten Begriffe verwendet, die sich auch mit der Familienbeziehung vergleichen lassen. ■ Parent (Übergeordnetes Objekt): Ein Objekt, dem ein oder mehrere Objekte untergeordnet sind. Ein übergeordnetes Objekt wird oft von einem anderen übergeordneten Objekt gesteuert. ■ Child (Untergeordnetes Objekt): Ein Objekt, das durch ein übergeordnetes Objekt gesteuert wird. Ein untergeordnetes Objekt kann für andere

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untergeordnete Objekte auch das übergeordnete Objekt sein. Ein Objekt, das kein übergeordnetes Objekt hat, ist vorgabemäßig ein untergeordnetes Objekt der Welt. (Die »Welt« ist ein imaginäres Objekt, das als Stamm aller anderen Objekte in der Szene fungiert.) Vorfahren: Das einem untergeordneten Objekt übergeordnete Objekt sowie alle diesem Objekt übergeordneten Objekte. Nachkommen: Alle einem übergeordneten Objekt untergeordneten Objekte sowie deren untergeordnete Objekte. Hierarchie: Alle in einer einzelnen Struktur verknüpften über- und untergeordneten Objekte. Stamm: Das einzelne übergeordnete Objekt, das allen anderen Objekten in der Hierarchie übergeordnet ist. Alle anderen Objekte sind Nachkommen des Stammobjekts. Unterstruktur: Alle Nachkommen eines ausgewählten übergeordneten Objekts. Zweig: Ein Pfad durch die Hierarchie von einem übergeordneten Objekt zu einem einzelnen Nachkommen. Letztes Objekt: Ein untergeordnetes Objekt, das seinerseits keinem anderen Objekt mehr übergeordnet ist. In einem Zweig ist das letzte Objekt das Objekt auf der untersten Ebene.

■ Link (Verknüpfung): Die unsichtbare Verbindung zwischen einem übergeordneten Objekt und dem ihm untergeordneten Objekt. Die Verknüpfung bildet die Basis für die Übertragung von Positions-, Drehungs- und Skalierungsdaten vom übergeordneten zum untergeordneten Objekt. ■ Pivot (Schwerpunkt): Legt den lokalen Mittelpunkt und das Koordinatensystem für alle Objekte fest. Verknüpfungen verbinden den Schwerpunkt eines untergeordneten Objekts mit dem Schwerpunkt des übergeordneten Objekts. Horizont Der Horizont einer Szene ist die Sichtlinie auf der Höhe der Kamera, parallel zur Welt-Koordinatenebene. Sie können den Horizont in Kamera-Ansichtsfenstern anzeigen. Hotspot/Falloff Sie haben gesehen, wie eine Taschenlampe oder ein Bühnenscheinwerfer einen Lichtkegel wirft. Je nach der Art der Taschenlampe oder der Einstellung des Bühnenscheinwerfers ist der Rand des Lichtkegels mehr oder weniger scharf. Die Schärfe des Rands wird durch den Unterschied zwischen Hotspot (innen) und Falloff (außen) bestimmt. HSV-Schieberegler Wenn Sie mit dem HSV-Farbsystem aus Farbton, Sättigung und Wert vertrauter sind, können Sie

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Ihre Farben auch mit den HSVSchiebereglern mischen. Ziehen Sie zunächst den Schieber »Farbton« auf den gewünschten Farbstreifen. (Falls die Schieber »Wert« und »Sättigung« geringe Werte aufweisen, ist das Ergebnis im Farbmusterfeld nicht sofort zu erkennen.) Ziehen Sie dann den Schieber »Wert« auf die gewünschte Helligkeit oder Intensität der Farbe. Ziehen Sie schließlich den Schieber »Sättigung« auf den gewünschten Grad der Farbreinheit. Je höher die Sättigung ist, desto geringer ist der Grauanteil in der Farbe. IFL-Dateien Die Bilddateiliste (Erweiterung .ifl für »Image File List«) ist eine ASCII-Datei. Sie listet andere Bitmap-Dateien auf, die jeweils aus einem einzelnen Frame bestehen und als Frames gerendert werden sollen. IGES IGES (Initial Graphics Exchange Specification) ist ein ANSI-Standard zur Definition eines neutralen Formats für den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen CAD- (Computer-Aided Design), CAM- (Computer-Aided Manufacturing) und Computervisualisierungssystemen. In 3ds max wird der IGES-Standard zur Übertragung von Dateien im 3ds max-Format in das im Maschinenbau und in der Unterhaltungsindustrie verwendete IGES-Dateiformat eingesetzt. Mit der IGESImportfunktion können Sie reine

NURBS-Daten zwischen 3ds max und anderen Programmen wie Mechanical Desktop Version 3.0, Maya™, Pro/ENGINEER®, SOFTIMAGE®, CATIA® und anderen austauschen. Eine ausführliche Beschreibung des IGES-Standards finden Sie in der IGES-Dokumentation zu Version 5.3. IK-Ergebnis Bei der inversen Kinematik (IK) positioniert der Anwender ein untergeordnetes Objekt in der Szene. Das Programm errechnet daraus die Position und die Ausrichtung der übergeordneten Objekte. Die endgültige Position der Hierarchie nach allen Berechnungen wird als das IK-Ergebnis bezeichnet. IPP-Dateien Das Projektdateiformat von Discreet Logic paint*. IPP ist ein Vektor-/Raster-Dateiformat, das unabhängig von der Auflösung ist. Instanz Eine Instanz ist ein völlig identischer Klon des Ursprungsobjekts. Wenn ein Instanzobjekt geändert wird, hat dies die gleiche Wirkung, als wenn das Original geändert wird. Instanzen stimmen nicht nur in ihrer Geometrie überein, sondern haben auch die gleichen Modifikatoren, Materialien und Maps sowie Animations-Controller. Wenn Sie zum Beispiel eine Instanz ändern, indem Sie einen Modifikator auf sie anwenden, werden alle anderen Instanzen ebenfalls geändert.

Interaktiver Ansichtsfenster-Renderer Der interaktive Renderer, der für Ansichtsfenster verwendet wird, ist vor allem auf eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgelegt, damit Sie Objekte in einer schattierten Umgebung leichter verschieben können. Verwechseln Sie ihn nicht mit dem 3ds max Produktions-Renderer, der für Ihre endgültigen Bilder gedacht ist. Daher werden viele Effekte, die dem Produktions-Renderer zur Verfügung stehen, in den Ansichtsfenstern nicht angezeigt. Inverse Kinematik Bei der inversen Kinematik handelt es sich um eine Positionierungs- und Animationsmethode, die auf dem Prinzip der hierarchischen Verknüpfung aufbaut. Bei der inversen Kinematik (IK) positioniert der Anwender ein untergeordnetes Objekt in der Szene. Das Programm errechnet daraus die Position und die Ausrichtung der übergeordneten Objekte. Die endgültige Position der Hierarchie nach allen Berechnungen wird als das IK-Ergebnis bezeichnet. Iso-Linie (Iso steht für isoparametrisch.) In der NURBS-Modellierung eine Linie mit konstantem Parameterwert, ähnlich einer Konturlinie. Iso-Linien können zur Darstellung einer NURBS-Fläche verwendet werden. Sie können auf der Basis der Iso-Linien für die U- und die V-

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Dimension einer Fläche auch abhängige NURBS-Kurven erstellen. JPEG-Dateien JPEG-Dateien beachten die von der Joint Photography Experts Group aufgestellten Standards. Diese Dateien verwenden eine variable Komprimierungsmethode, die als Verlustkomprimierung bezeichnet wird, da mit erhöhter Komprimierung ein Qualitätsverlust im Bild auftritt. Das JPEGKomprimierungsschema ist jedoch extrem gut und kann die Datei in manchen Fällen um bis zu 200:1 komprimieren, ohne dass im Bild schwere Qualitätsverluste auftreten. JPEG ist deshalb ein weit verbreitetes Format zum Versenden von Bilddateien über das Internet, wobei minimale Dateigröße und minimale Ladezeiten erwünscht sind. Kacheln/Spiegeln Kacheln und Spiegeln sind nützliche Funktionen für die Erstellung von Mustern aus einfachen Bildern. Sie eignen sich für wiederholte Designs, beispielsweise für ein Tapetenmuster. Keyframes/Keys Keyframes zeichnen den Beginn und das Ende jeder Transformation eines Objekts oder Elements in der Szene auf. Die Werte an diesen Keyframes werden Keys genannt. Kinematische Kette Die kinematische Kette ist ein Zweig der Hierarchie, der bei ei-

nem ausgewählten untergeordneten Objekt beginnt und über alle übergeordneten Objekte hindurch bis zum Ursprung der Kette geht. Die Basis der Kette besteht entweder aus dem Stamm der gesamten Hierarchie oder einem Objekt, das Sie als Abschluss der Kette bestimmen. Knoten Ein Wert in einer Anordnung bzw. ein »Knotenvektor«, der mit einer NURBS-Kurve verbunden ist. Die Werte im Knotenvektor können nicht verringert werden. Die Knoten bestimmen den Einflussbereich der CVs auf die Kurve. Knoten sind nicht sichtbar und können nicht direkt verändert werden. Kodak Cineon Ein Dateiformat, in dem ein einzelnes Frame eines Film- oder Videodatenstroms gespeichert wird. Jedes Frame wird als Cineon Version 4.5 mit der Dateierweiterung CIN gespeichert. Konstante Schattierung Dieser Schattierungsmodus versieht jede Facette (koplanare Oberfläche) des Objekts mit einer konstanten Schattierung. Das Ergebnis entspricht der so genannten Flachschattierung, ist allerdings mit Spiegelglanzpunkten durchsetzt. Kontinuität Eine Eigenschaft von Kurven, einschließlich NURBS-Kurven. Eine

Kurve ist kontinuierlich, wenn sie nicht unterbrochen ist. Kontinuitätsstufe Mit der Kontinuitätsstufe können Krümmungen beschrieben werden. Eine Kurve mit einer Winkelspitze ist Co-kontinuierlich. Die Kurve ist kontinuierlich, ihre Ableitung jedoch nicht. Eine Kurve mit veränderter Krümmung hat C1-Kontinuität. Die Kurve und ihre Ableitung sind ebenfalls kontinuierlich, aber ihre zweite Ableitung ist dies nicht. Eine Kurve mit ununterbrochener, nicht veränderter Krümmung hat C2-Kontinuität. NURBS-Kurven müssen mindestens C0-Kontinuität haben; eine Kontinuitätsstufe von mehr als C2 ist für die meisten 3D-ComputerModellierungen nicht notwendig. Konvexe Hülle (Eigenschaft) Die Eigenschaft von NURBS-Kurven und -Flächen, nach der das von CVs (Steuerscheitelpunkten) beschriebene Steuergitter eine konvexe Hülle um die Kurve oder Oberfläche bildet. Lichtabnahme In der Realität nimmt Licht mit zunehmendem Abstand ab. Weit von der Lichtquelle entfernte Objekte erscheinen dunkler, Objekte in der Nähe der Lichtquelle erscheinen heller. Dieser Effekt wird als Lichtabnahme bezeichnet. Lokales Koordinatensystem Das Koordinatensystem, das sich speziell auf das ausgewählte Objekt bezieht. Jedes Objekt besitzt

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seinen eigenen lokalen Mittelpunkt und sein eigenes Koordinatensystem, die durch die Lage und Ausrichtung des ObjektSchwerpunkts definiert werden. Der lokale Mittelpunkt und das lokale Koordinatensystem eines Objekts definieren zusammen den Objektraum. Map-Kanal Ein Map-Kanal verbindet ein Map mit den Mapping-Koordinaten eines Objekts. Map-Neigung Durch die Map-Neigung wird der Abstand zwischen dem Schatten und dem Objekt, das ihn wirft, verkleinert bzw. vergrößert. Durchschneidet ein schattenwerfendes Objekt zum Beispiel ein anderes Objekt und die Schatten stimmen am Schnittpunkt nicht überein, ist die Neigung zu hoch. Dieser Effekt ändert sich, wenn der Spotlicht-Winkel zum Objekt angepasst wird. Extrem kleine Spotlicht-Winkel benötigen gewöhnlich höhere Neigungswerte. Neigung dient auch dazu, Probleme mit Objekten zu vermeiden, die Schatten auf sich selbst werfen. Sind auf der Oberfläche des Objekts Streifen oder Moiré-Effekte erkennbar, ist die Neigung zu niedrig eingestellt. Ist die Neigung so hoch, dass der Schatten vom Objekt getrennt ist, müssen Sie die Neigung reduzieren und stattdessen den Wert der Schatten-Map-Größe ändern.

Mapping-Koordinaten Mapping-Koordinaten bestimmen die Platzierung, Ausrichtung und Skalierung des Maps in der Geometrie. Maps Die Bilder, die Sie Materialien zuweisen, werden als Maps bezeichnet. In 3ds max können Sie verschiedene Arten von Maps verwenden. Dazu gehören StandardBitmaps (wie .bmp-, .jpg- oder .tga-Dateien), Prozedur-Maps wie »Schachbrett« oder »Marmor« und Bildverarbeitungssysteme wie Zusammensetzungs- und Maskierungssysteme. Sie können Maps den meisten Komponenten zuweisen, aus denen sich ein Material zusammensetzt. Materialien, die mindestens ein Bild enthalten, werden als Map-Materialien oder auch als abgebildete oder projizierte Materialien bezeichnet. Wenn Sie die Maps verschiedenen Attributen der Materialien zuweisen, können Sie dadurch die Farbe, die Lichtundurchlässigkeit (Opazität), die Glätte der Oberfläche und weitere Eigenschaften verändern. Material-Effektkanal (Flyout) Mit dem Flyout Material-Effektkanal im Material-Editor können Sie dem Material einen G-Puffer zuweisen. Anhand der Kanal-ID wird ein Video-Nachbearbeitungseffekt auf die diesem Material zugewiesenen Objekte angewendet.

Material-ID In 3ds max bestimmt die MaterialID einer Oberfläche, welches Untermaterial verwendet wird, wenn Sie auf das Objekt, zu dem die Oberfläche gehört, ein Multi-/Unterobjekt-Material anwenden. Material/Map-Hierarchie Material/Map-Hierarchien sind Materialien, die wiederum aus anderen Materialien (oder Maps) bestehen. Ebenso sind MapHierarchien Maps, die sich aus anderen Maps zusammensetzen. Materialien, die aus anderen Materialien bestehen, werden als zusammengesetzte Materialien bezeichnet. Maps, die aus anderen Maps bestehen, sind zusammengesetzte Maps. Materialien Ein Material besteht aus Daten, die Sie der Oberfläche oder den Flächen eines Objekts zuweisen, so dass es sein Aussehen beim Rendern in einer bestimmten Weise verändert. Materialien wirken sich auf Farbe, Glanz, Opazität und andere Merkmale des Objekts aus. Matte-Objekt Ein Matte-Objekt ist unsichtbar, blockiert jedoch die Sicht auf dahinter liegende Geometrie. Es blockiert dagegen nicht den Hintergrund. MAXScript Die allgemeine Scriptsprache für 3ds max. Mit ihrer Hilfe können Sie viele Aufgaben automatisie-

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ren, zum Beispiel Modellierung, Animation, Materialkonstruktion und Rendern. Sie können mit MAXScript auch selbst Befehlspaletten-Rollouts in die 3ds max-Benutzeroberfläche einfügen. Mittelpunktrahmen verwenden (Flyout) Das Flyout »Mittelpunktrahmen verwenden« bietet Zugriff auf drei Methoden zur Bestimmung des geometrischen Mittelpunkts für die Operationen »Skalieren« und »Drehen«. Modusabhängig/Modusunabhängig Modusabhängig ist ein Befehlsstatus oder ein Dialogfeld, der bzw. das sich auf alle Vorgänge auswirkt. Sie müssen den Modus ändern oder das Dialogfeld schließen, bevor Sie Aufgaben durchführen können, die nicht zum Modus gehören. Modusunabhängig bezeichnet einen nichtausschließlichen Befehlsstatus bzw. ein nichtausschließliches Dialogfeld. Sie können daher andere Aufgaben und Befehle ausführen, ohne hierzu den Modus zu ändern oder das Dialogfeld zu schließen. Modifikatorstapel Der Modifikatorstapel ist der Schlüssel zur Verwaltung aller Aspekte bei der Modifikation in 3ds max: Die Wirkung von Modifikatoren hängt direkt von ihrer Reihenfolge im Stapel ab. Die Position eines Modifikators im Stapel ist entscheidend, da die

Modifikatoren vom Programm in ihrer Stapelreihenfolge (von unten nach oben) angewendet werden, so dass die verschiedenen Änderungen voneinander abhängen. Sie können jederzeit zu dem Punkt zurückkehren, an dem Sie die Änderung vorgenommen haben, indem Sie auf einen Eintrag im Stapel klicken. Dort können Sie Ihre Einstellungen verändern oder die Modifikation ganz entfernen, indem Sie sie löschen. An diesem Punkt können Sie auch einen neuen Modifikator in den Stapel einfügen. Modifikatoren Modifikatoren verändern die geometrische Struktur eines Objekts und verformen es auf die eine oder andere Weise. Wenn Sie beispielsweise den Modifikator »Verjüngen« auf das Ende eines Zylinders anwenden, verringert sich der Abstand zwischen den Scheitelpunkten, die sich am Ende des Zylinders befinden. Modifikatoren führen zu Änderungen in der Geometrie, die wirksam bleiben, bis der Modifikator neu eingestellt oder gelöscht wird. Morphen Der Begriff »Morphen« ist eine Ableitung von Metamorphose, der Änderung einer physischen Form. Morph-Objekte dienen in 3ds max zur Erstellung eines animierten Objekts, das seine Form durch das Morphen zwischen zwei oder mehreren Objekten allmählich verändert. Obwohl dies

so wirkt, als veränderte ein einziges Objekt seine Form, wird beim Morph-Prozess die Position der Scheitelpunkte aus einem Objekt zur Anordnung in einem anderen, relativ zu ihrem lokalen Koordinatensystem. Daher müssen alle Objekte, die für ein Morph-Objekt ausgewählt werden, dieselbe Anzahl von Scheitelpunkten aufweisen. Multiplikator Mit dem Wert »Multiplikator«, der in jeder Lichtquelle vorhanden ist, können Sie die Intensität oder Helligkeit des Lichts über seinen Standardbereich hinaus erhöhen. Nachlasskurve Mit Nachlasskurven wird der Zeitablauf einer übergeordneten Funktionskurve variiert. Eine normale Funktionskurve zeichnet einen Animations-Parameterwert über einen Zeitraum auf. Nachlasskurven bilden die Zeitänderungen einer Funktionskurve im Zeitverlauf ab. Die horizontale Skalierung einer Nachlasskurve repräsentiert, genau wie bei allen Funktionskurven, die Normalzeit. Die Vertikale einer Nachlasskurve steht für die Zeitachse der übergeordneten Funktionskurve, auf die die Nachlasskurve angewendet wird. Durch Ändern der Form einer Nachlasskurve wird auch die Interpretation der Zeit durch die betroffene Funktionskurve geändert.

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Netzwerk-Manager Der Dienst »Netzwerk-Manager« ist eine Windows NT-Funktion, die auf mindestens einem Computer jeder Gruppe von Computern eingerichtet sein muss, die am Rendern im Netzwerk beteiligt sein soll. Der Netzwerk-Manager kommuniziert mit einer festgelegten Gruppe von Netzwerk-RenderServern, um Aufträge zuzuweisen und den Fortgang des Renderns zu überwachen. Außerdem kontrolliert der Netzwerk-Manager über den Queue Manager Client die Abfolge der Aufträge und die Konfiguration der Server. Netzwerk-Render-Server Der Netzwerk-Render-Server muss auf allen Computern ausgeführt werden, die für das Fern-Rendern eines Auftrags vorgesehen sind. Der Server kommuniziert mit dem Netzwerk-Manager und startet 3ds max auf dem betreffenden Computer, um die Netzwerk-Prozesse zu rendern. Der Server verfügt über keine eigene Benutzeroberfläche; Sie können jedoch eine Reihe seiner Optionen vom Queue Manager Client aus einstellen. Zum Beispiel können Sie die Tageszeiten angeben, zu denen der Server für das Rendern im Netzwerk verfügbar ist. Newton Im metrischen System ist Newton die Einheit der Kraft, die erforderlich ist, eine Masse mit dem Gewicht 1 Kilogramm auf eine Geschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde zu beschleunigen. In 3ds

max können Sie die Einheit Newton in Dynamiksimulationen mit Objekten wie Feder und Dämpfer verwenden. Normale Als Flächennormale wird ein Vektor bezeichnet, der die Richtung definiert, in die eine Fläche zeigt. Die Richtung der Normalen steht für die vordere bzw. die äußere Fläche. NTSC NTSC ist die Abkürzung für National Television Standards Committee. Dies ist die Bezeichnung des in Nordamerika, großen Teilen von Mittel- und Südamerika und in Japan gebräuchlichen VideoStandards. Die Bildwiederholungsrate beträgt 30 Frames pro Sekunde (FPS) bzw. 60 Felder pro Sekunde, wobei eines der Felder alle ungeraden Zeilen und das andere alle geraden Zeilen auf dem Bildschirm enthält, die abwechselnd erzeugt werden. NURBS Dies ist das Akronym für Non-Uniform Rational B-Splines (Nicht gleichmäßige rationale BasisSplines). NURBS sind ein Verfahren zum interaktiven Modellieren von 3D-Kurven und -Flächen. NURBS-Kurve Ein durch NURBS-Modellierung erstelltes Kurvenobjekt. NURBSKurven können entweder Punktkurven oder CV-Kurven sein. In 3ds max können Sie sie ebenso

verwenden wie Spline-Kurven in Shape-Objekten. NURBS-Modell Ein NURBS-Flächenobjekt, das häufig mehrere Unterobjekte enthält. In der Dokumentation zu 3ds max wird der Begriff »NURBS-Modell« zur Betonung des Ergebnisses der NURBS-Modellierung mit einer Vielzahl von Unterobjekten und Verfahren verwendet. NURBS-Fläche Ein durch NURBS-Modellierung erstelltes Oberflächenobjekt. NURBS-Flächen können entweder Punkt- oder CV-Flächen sein. Objekt In 3ds max steht der Begriff »Objekt« für ein Objekt in einer Szene, zum Beispiel ein GeometrieGrundkörper wie Quader und Kugeln, komplexere Geometrie wie Boolesche Objekte usw. Geometrische Objekte sind renderfähig. Eine Szene kann zudem nicht renderfähige Objekte wie Lichtquellen, Kameras, Helferobjekte und SpaceWarps enthalten. Objekt-Bewegungsunschärfe Mit der Objekt-Bewegungsunschärfe wird die Unschärfe auf Objektebene angewendet. Sie wird durch die Bewegung der Kamera nicht beeinflusst. Hierbei werden mehrere Kopien des Objekts zwischen den Frames und dann nochmals zusammen gerendert. Die Objekt-Bewegungsunschärfe ist nicht für die Verwendung als Spezialeffekt vorgese-

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hen. Ihr Verwendungszweck besteht darin, bewegten Objekten schnell eine Art von vorübergehendem Antialias zuzuweisen, damit sie sich gleichmäßiger bewegen. Opazitäts-Falloff Transparente Oberflächen variieren in ihrer Opazität, je nach dem Winkel des Materials zu Ihrem Blickpunkt. Eine Flasche erscheint zum Beispiel in ihrer Mitte transparenter als an ihrem Rand, da das Licht am Rand der Flasche durch mehr Glas scheinen muss. Operand Ein Operand ist eine Hälfte eines Objekt-Paares in 3ds max, auf das zum Beispiel eine Boolesche Operation angewendet wird. In einer Booleschen Operation wird der erste Operand A und der zweite B genannt. Orthogonale Ansichten Die meisten 3D-Darstellungen, die mit dem Computer oder am Zeichentisch entworfen werden, beruhen auf zweidimensionalen oder »orthogonalen« Ansichten, mit denen Objekte und deren Position genau beschrieben werden können. Landkarten, Pläne, Querschnitte und Aufrisse sind Beispiele für orthogonale Ansichten. Orthogonale Ansichten erwecken den Eindruck einer flachen, geraden und rechtwinkligen Darstellung.

Overshoot Mit der Option »Overshoot« verändern Sie die Lichteigenschaften eines Spotlichts so, dass es über seinen Falloff-Bereich hinaus in alle Richtungen strahlt. Ist »Overshoot« aktiviert, strahlt das Spotlicht zwar in alle Richtungen; es wirft jedoch nur innerhalb seines Falloff-Kegels Schatten. PAL PAL steht für »Phase Alternate Line«. PAL ist der Fernseh-Standard der meisten europäischen Länder. Die Bildwiederholungsrate beträgt 25 Frames pro Sekunde (FPS) bzw. 50 Felder pro Sekunde, wobei eines der Felder alle ungeraden Zeilen und das andere alle geraden Zeilen auf dem Bildschirm enthält, die abwechselnd erzeugt werden. Parameterbereich NURBS sind nicht nur im dreidimensionalen Raum vorhanden, sondern weisen einen Parameterbereich auf, in dem die Anordnung von Knotenwerten enthalten ist. NURBS-Kurven haben im Parameterbereich eine einzige UDimension. NURBS-Flächen enthalten im Parameterbereich zwei Dimensionen (UV). Parametrisch Im Gegensatz zu wirklichen Konstruktionsgegenständen, die eine feste Form und Größe haben, sind geometrische Grundkörper in 3ds max (Quader, Kugel, Torus usw.) parametrisch, das heißt, Sie können ihre Ausmaße, die Segment-

einstellungen und andere Charakteristika nach der Erstellung ändern. Parametrische Objekte reagieren auf Änderungen an ihren Parametern durch die dynamische Aktualisierung ihrer Eigenschaften. Partikelsystem Partikelsysteme sind Objekte, die nicht bearbeitbare Unterobjekte (die so genannten Partikel) generieren, mit denen Schnee, Regen, Staub usw. simuliert werden können. Patch-Objekte Ein Patch ist ein verformbarer Objekttyp in 3ds max. Patch-Objekte eignen sich zum Erstellen sanft gekrümmter Oberflächen und ermöglichen Ihnen eine sehr detaillierte Steuerung komplexer Geometrie. Pfad Als Pfad wird die Linie (oder ein anderes Shape) bezeichnet, entlang derer Shapes extrudiert werden, so dass dreidimensionale Objekte entstehen. Perspektivansichten Perspektivansichten kommen dem menschlichen Blickwinkel am nächsten. Objekte scheinen in der Ferne zu verschwinden, wodurch der Eindruck von Tiefe und Räumlichkeit erzeugt wird. Bei den meisten dreidimensionalen Computergrafiken wird die Perspektivansicht für die endgültige Ausgabe verwendet, die der Be-

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nutzer auf dem Bildschirm oder auf dem Papier sieht. PlugIn-Module Ein Plug-In-Modul ist eine 3ds max-Funktion, die von einem unabhängigen Programm oder einer unabhängigen Komponente unterstützt wird. Plug-In-Module werden oft von einem Drittanbieter zur Verfügung gestellt. PNG-Datei PNG ist die Abkürzung für Portable Network Graphics (Portierbare Netzwerkgrafiken). Dies ist ein Standbild-Dateiformat, das für die Verwendung im Internet und im World Wide Web entwickelt wurde. Punkt Eine Stelle im dreidimensionalen Raum, die erstellt wird, wenn Sie mit NURBS-Modellierung eine Punktkurve oder eine Punktfläche erstellen oder wenn Sie ein einzelnes Punkt-Unterobjekt erstellen. Zu einer Punktkurve oder Punktfläche gehörende Punkte bleiben auf die Kurve bzw. die Fläche beschränkt. Die Funktionsweise von Punkten ähnelt der von Scheitelpunkten für 3ds maxSpline-Objekte, ist jedoch nicht identisch, und ihr Objekttyp ist anders. Das Helferobjekt »Punkt« weist ebenfalls einen anderen Objekttyp auf. Spline-Scheitelpunkte oder Helferpunkte können nicht als NURBS-Punkte verwendet werden.

Punktfläche Eine durch Punkte definierte Fläche. Die Punkte müssen direkt auf der Fläche liegen. (Anders ausgedrückt ist die Fläche von den Positionen ihrer Punkte abhängig.) Für eine Punktfläche sind mehrere NURBS-Lösungen möglich; gelegentlich erhalten Sie dadurch unerwartete Ergebnisse. Punktkurve Eine durch Punkte definierte Kurve. Die Punkte müssen direkt auf der Kurve liegen. (Anders ausgedrückt ist die Kurve von den Positionen ihrer Punkte abhängig.) Für eine Punktkurve sind mehrere NURBS-Lösungen möglich; gelegentlich erhalten Sie dadurch unerwartete Ergebnisse. Punktlicht Mit Punktlichtern richten Sie eine Punktlichtquelle ein, die in alle Richtungen strahlt. Sie sind leicht einzustellen, aber Sie können den Fokus ihrer Strahlen nicht einschränken. Sie können jedoch bestimmen, welche Objekte von einem Punktlicht bestrahlt werden sollen. Priorität Sie steuern das IK-Ergebnis, indem Sie mit Hilfe der Gelenkpriorität bestimmen, welche Gelenke am meisten und welche Gelenke am wenigsten zum IK-Ergebnis beitragen. PRJ/3D Studio-Dateien PRJ ist das Projektdateiformat von 3D Studio R4, und 3D Studio ist

das Netzdateiformat von 3D Studio R4. Sie können diese beiden Dateitypen in 3ds max importieren (ebenso wie DXF- und SHPDateien). Sie können 3D StudioDateien (und DXF-Dateien) aus 3ds max exportieren. Programmstart-Script Ein spezielles MAXScript-Script mit Namen startup.ms, das von MAXScript automatisch ausgeführt wird, wenn Sie MAXScript starten. Mit diesem Script können Sie gemeinsame Funktionen, Rollouts für die Dienstprogrammpalette, 3ds max-Umgebungseinstellungen und Ähnliches erstellen. MAXScript sucht im ScriptOrdner nach diesem Script. Wird es nicht gefunden, durchsucht es die Pfade in der Windows-Umgebungsvariablen PATHS. Projektorlicht Sie können eine Lichtquelle in einen Projektor umwandeln, indem Sie sie mit einem Map versehen. Hierbei können Sie ein Einzelbild oder eine Animation zuweisen, so dass Sie entweder den Effekt eines Diaprojektors oder den eines Filmprojektors erzielen. Ebenso können Sie mit Projektor-Maps schwarzweiße Bitmaps projizieren, um Schatten zu erzeugen. Prozedur-Maps Bitmaps sind Bilder, die sich wie ein Mosaik aus einer starren Matrix farbiger Pixel zusammensetzen. Im Gegensatz dazu werden Prozedur-Maps, zum Beispiel das Map »Schachbrett«, durch einen

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mathematischen Algorithmus generiert. Daher sind die Steuerelemente, die Ihnen für ein ProzedurMap zur Verfügung stehen, je nach den Möglichkeiten der Prozedur oft sehr unterschiedlich. 3D-Prozedur-Maps sind Muster, die in einer bestimmten Verfahrensweise in drei Dimensionen generiert werden. So geht zum Beispiel die Maserung von Marmor durch die zugewiesene Geometrie hindurch. Wenn Sie also ein Stück aus einem Objekt ausschneiden, dem die Textur »Marmor« zugewiesen ist, entspricht die Maserung im abgeschnittenen Stück der Maserung an der Oberfläche des Objekts, da beide Elemente von demselben Programm generiert werden.

derns im Netzwerk zur Verfügung stellt.

PSD-Datei PSD ist die Dateinamenerweiterung für Grafikdateien aus Adobe Photoshop. Dieses Bildformat unterstützt mehrere Layer von Bildern, die übereinandergelegt das eigentliche Bild ergeben. Jeder Layer kann beliebig viele Kanäle aufweisen (R, G, B, Maske usw). Durch die verschiedenen BildLayer bietet dieses Dateiformat einen großen Gestaltungsspielraum, der Platz für zahlreiche, unterschiedliche Spezialeffekte lässt.

Ray-Trace-Neigung Die Generierung von Ray-TraceSchatten wird durch einen einzelnen Parameter, die Ray-Trace-Neigung, bestimmt. Dieser Parameter wird im Rollout »Schattenparameter« gesetzt. Wenn Sie die Neigung erhöhen, vergrößert sich der Abstand zwischen Schatten und Objekt. Verringern Sie die Neigung, wird der Abstand kleiner. Für die Ray-Trace-Neigung sind beliebige positive Gleitkommazahlen zulässig. Neigung dient auch dazu, Probleme mit Objekten zu vermeiden, die Schatten auf sich selbst werfen. Sind auf der Oberfläche des Objekts Streifen oder Moiré-Effekte erkennbar, ist die Neigung zu niedrig eingestellt.

Queue Manager Der Queue Manager Client ist ein eigenständiges Hilfsmittel für die Netzwerkverwaltung, das eine Benutzeroberfläche für die Überwachung und Steuerung des Ren-

QuickTime-Movie QuickTime ist ein Standard-Dateiformat, das von Apple zur Speicherung allgemeiner digitaler Medientypen wie Audio und Video entwickelt wurde. Wenn Sie beim Speichern als Dateityp »QuickTime (*.mov)« wählen, wird Ihre Animation als .mov-Datei gespeichert. Rasterobjekt Rasterobjekte sind eine bestimmte Form von Helferobjekten, die Sie erstellen, wenn Sie ein lokales Referenzraster oder eine Konstruktionsebene außerhalb des Grundrasters benötigen.

Ray-Trace-Schatten Ray-Trace-Schatten führen stets zu scharfen Rändern, die je nach dem gewünschten Effekt von Voroder Nachteil sein können. Je nach der Anzahl der Flächen in der betreffenden Geometrie erfordern sie mehr Zeit beim Rendern. Der Renderer generiert die RayTrace-Schatten, indem er den Pfad der Lichtstrahlen (engl. »rays«) nachzeichnet (engl. »trace«), die aus der Lichtquelle gesampelt wurden. Ray-TraceSchatten sind genauer als Schatten-Maps. Sie können daher nur mit Ray-Tracing Schatten von Drahtmodellobjekten erzeugen; ebenso werden Schatten von transparenten und halbtransparenten Objekten genauer generiert, wenn sie mit Ray-Tracing erzeugt werden. Referenz Referenzen sind gewissermaßen Instanzen, die nur in eine Richtung funktionieren. Referenzobjekte basieren auf dem Originalobjekt, genau wie Instanzen, und verfügen ebenfalls über ihre eigenen eindeutigen Modifikatoren. Alle Änderungen am Ursprungsobjekt werden auf seine Referenzen übertragen; Änderungen an einer Referenz werden jedoch nicht vom Ursprungsobjekt übernommen. RLA-Dateien Das RLA-Format ist ein weitverbreitetes SGI-Format, das zusätzliche, beliebige Bildkanäle unterstützt. Wenn Sie während der

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Auswahl einer Datei für die Ausgabe den Dateityp »RLA-Bilddatei« aus der Liste wählen und auf die Schaltfläche »Einrichten« klicken, erscheint das Dialogfeld »RLA-Bilddateiformat«. In diesem Dialogfeld können Sie angeben, welche Kanäle (in welchem Format) in die Datei geschrieben werden sollen. RGB-Schieberegler Die RGB-Schieberegler bestehen aus jeweils einem Streifen der Farbe Rot, Grün oder Blau (primäre Lichtfarben), deren Spektrum von Schwarz bis zur vollen Intensität der Farbe reicht. Beim Verschieben des Schiebereglers wird der eingestellte Wert mit den Werten der anderen beiden Schieber verrechnet. Die errechnete Farbe wird im Farbmusterfeld zwischen den Schiebereglern angezeigt. Wenn Sie beispielsweise den Schieber für Rot ganz nach rechts (Wert 255) ziehen und die beiden anderen ganz nach links (Wert 0), wird das aktive Farbmusterfeld rot. Wenn Sie dann den Schieberegler für Grün ganz nach rechts ziehen, wird das Farbmusterfeld gelb. Wenn Sie alle drei Schieberegler auf 0 ziehen, wird das Feld schwarz; befinden sich alle drei Schieber auf 255, wird das Feld weiß. Weisen alle drei Schieber denselben Wert auf, ergibt sich ein heller oder dunkler Grauton. Rotoskopie Als Rotoskopie wird der Vorgang bezeichnet, bei dem Video-Frames als Hintergrund für passende

Objekte in einer Szene in 3ds max importiert werden.

derer zur Anzeige von Materialien und Maps.

RPF-Dateien Das RPF-Format (Rich Pixel Format) ist ein neues Dateiformat in 3ds max, das zusätzliche, beliebige Bildkanäle unterstützt. Wenn Sie während der Auswahl einer Datei für die Ausgabe den Dateityp »RPF-Bilddatei« wählen, wird das Dialogfeld »RPF-Bilddateiformat« angezeigt. In diesem Dialogfeld können Sie angeben, welche Kanäle in die Datei geschrieben werden sollen. RPF-Dateien ersetzen RLA-Dateien als vorrangiges Format beim Rendern von Animationen, die weitere Nachbearbeitung oder Arbeit an Effekten erfordern. Viele der für RPF-Dateien verfügbaren Kanäle sind exklusiv für dieses Format.

Schatten-Maps Als Schatten-Map wird ein Bitmap bezeichnet, das der Renderer während eines ersten Durchgangs beim Rendern der Szene erzeugt. Schatten-Maps zeigen nicht die Farbe, die von transparenten oder durchscheinenden Objekten geworfen wird. Die Schatten von Schatten-Maps können jedoch im Gegensatz zu RayTrace-Schatten mit weich gezeichneten Rändern versehen sein. Ein Schatten-Map ist ein Bitmap, das vom Spotlicht aus projiziert wird. Hierbei werden Ränder weicher gezeichnet, und es wird weniger Rechenzeit als bei Ray-Trace-Schatten benötigt. Allerdings ist das Ergebnis weniger genau.

Sample-Bereich Der Sample-Bereich bestimmt, wie scharf der abgebildete Schatten von der Umgebung abgegrenzt wird. Er legt fest, wie groß der Bereich im Schatten ist, der als Übergang zur Umgebung dienen soll.

Schematische Ansicht Ein Fenster, in dem Sie alle Elemente Ihrer MAX-Szene als Knoten in einem Diagramm sehen. Die Knoten können verschoben werden, um eigene Konfigurationen zu erstellen.

Scanline-Renderer Als Renderer ist in 3ds max der so genannte Scanline-Renderer vorgegeben. Sie verwenden den Scanline-Renderer, wenn Sie entweder vom Dialogfeld »Szene rendern« aus oder von der VideoNachbearbeitung aus rendern. Darüber hinaus verwendet der Material-Editor den Scanline-Ren-

Schnell rendern (Flyout) Das Flyout »Schnell rendern« umfasst die Schaltflächen »Schnell rendern (Produktion)« und »Schnell rendern (Entwurf )«, über die Sie eine Szene mit den aktuellen Produktions- bzw. Entwurfs-Render-Einstellungen rendern können, ohne das Dialogfeld »Szene rendern« anzuzeigen.

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Glossar

Schnittebenen Mit Schnittebenen können Sie einen Teil einer Szenengeometrie ausschließen und ganz bestimmte Teile der Szene anzeigen oder rendern. Jede Kamera verfügt über eine nahe und eine ferne Schnittebene. Die Kamera kann nur Objekte erfassen, die sich zwischen der nahen und der fernen Schnittebene befinden. Schnittebenen-Einstellungen gehören zu den Erstellungsparametern der Kamera. Schwerpunkt Der Transformationsmittelpunkt oder Schwerpunkt ist der Punkt, um den eine Drehung stattfindet oder zu und von dem eine Skalierung ausgeführt wird. Alle Objekte in 3ds max haben einen Schwerpunkt. Der Schwerpunkt stellt die lokale Mitte und das lokale Koordinatensystem des Objekts dar. Sie können die Position und Ausrichtung eines Objektschwerpunkts jederzeit anzeigen und anpassen. Das Ändern des Schwerpunkts eines Objekts hat keine Auswirkung auf die untergeordneten Objekte. Segment Der Bereich einer Kurve zwischen zwei Punkten. Seitenverhältnis Als Seitenverhältnis wird das Verhältnis zwischen Breite und Höhe in einem Einzelbild oder in den Frames eines Films bezeichnet. Filme, die vor 1950 produziert wurden, sowie 35 mm-Dias wei-

sen ein Seitenverhältnis von 4:3 auf. Das Seitenverhältnis wird in der Regel entweder als Quotient aus Breite und Höhe (zum Beispiel 4:3) oder als Verhältniszahl mit der Basis 1 (zum Beispiel 1,333) ausgedrückt. Selbstillumination Selbstillumination erzeugt die Illusion leuchtender Flächenbereiche, indem die Schatten auf der Oberfläche durch die Streufarbe ersetzt werden. Mit der Einstellung »100 Prozent« werden die Schatten vollständig durch die Streufarbe ersetzt, so dass die Illusion der Selbstillumination entsteht. SGI-Bilddateiformat (RGB) Das SGI-Bilddateiformat ist ein Bitmap-Dateityp, der von Silicon Graphics entwickelt wurde. Durch die Unterstützung von SGI-Bilddateien in 3ds max können Sie Dateien sowohl mit 8 als auch mit 16 Bit-Farbtiefe, mit Alpha-Kanälen und mit RLE-Komprimierung laden und speichern. Shapes und Splines Ein Shape ist ein Objekt, das sich aus mindestens einem Spline zusammensetzt. Als Spline gilt eine Reihe von Scheitelpunkten und verbundenen Segmenten, die zusammen eine Linie bilden. Sie können Teilen der Linie einen gekrümmten oder geraden Verlauf zuweisen, indem Sie die Werte der Scheitelpunkte einstellen.

Script Eine Folge von Anweisungen zum Automatisieren eines Verarbeitungsschritts. Scripts sind normalerweise Textdateien, die kodierte Anweisungen für eine bestimmte Anwendung enthalten. In 3ds max unterstützt das Dienstprogramm »MAXScript« eine Scriptsprache. MAXScript-Scripts haben die Dateinamenserweiterung .ms. Normalerweise werden sie im Ordner »Scripts« gespeichert. Die Steuerelemente von MAXScript befinden sich in der 3ds max-Dienstprogrammpalette. SMPTE SMPTE ist das Kürzel für den Filmtechnikerverband »Society of Motion Picture and Television Engineers« und steht für das Standardformat der Zeitanzeige, das für die meisten professionellen Animationsproduktionen Verwendung findet. Das SMPTE-Format zeigt Minuten, Sekunden und Frames von links nach rechts in Spalten an. Beispiel: 2:16:14 steht für 2 Minuten, 16 Sekunden und 14 Frames. SpaceWarps SpaceWarps sind Objekte, die eine Reihe von »Kraftfeldeffekten« bieten, die auf andere Objekte in der Szene angewendet werden können. SpaceWarps selbst können nicht gerendert werden. Mit SpaceWarps verändern Sie das Erscheinungsbild anderer Objekte, zuweilen einer Reihe von Objekten gleichzeitig. Bestimmte SpaceWarps verformen die Ob-

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jektgeometrie durch die Erzeugung zentrischer Wellen, anderer Wellenformen oder Explosionen. Andere SpaceWarps sind speziell für die Verwendung mit Partikelsystemen bestimmt und simulieren natürliche Effekte wie Schnee oder Regen im Wind oder einen Felsen unter einem Wasserfall. SpaceWarps verhalten sich bis zu einem gewissen Grad wie Modifikatoren; allerdings wirken sie sich auf den Raum des Weltsystems aus und nicht, wie die Modifikatoren, auf den Raum des Objekts. Spline Ein Kurventyp, bei dem die Kurve zwischen zwei Endpunkten und mindestens zwei Tangentenvektoren interpoliert wird. Der englische Begriff geht auf das Jahr 1756 zurück und bezeichnet einen dünnen Streifen aus Holz oder Metall, der in der Architektur und beim Schiffsbau zum Zeichnen von Kurven verwendet wurde. Spuren Jedes Element in der Spuransichthierarchie verfügt über eine Spur, die anzeigt, was mit dem Element im Zeitablauf passiert. Es gibt zwei Spurtypen: ■ Bereichsspuren zeigen an, dass Elemente unterhalb der Spur animiert sind. Eine Bereichsleiste in der Spur zeigt den Zeitraum an, über den die Animation stattfindet. ■ Animationsspuren enthalten die tatsächlichen Animations-

werte eines Elements. Nur Controller verfügen über eine Animationsspur. Spuren erscheinen ebenfalls in der Video-Nachbearbeitung, wo sie die Zeitwerte von Aktionen symbolisieren, aus denen die Warteschlange der Video-Nachbearbeitung besteht. Standardmaterial Standardmaterialien bestehen aus Umgebungs- sowie Streuund Glanzfarbkomponenten. Sie können den verschiedenen Komponenten eines Standardmaterials Maps zuweisen. Als Standardmaterial wird das vorgegebene Material in den sechs Musterfeldern des Material-Editors bezeichnet. Start-Script Ein Start-Script ist ein MAXScriptScript, das nicht mit der Dienstprogrammpalette, sondern mit dem Schalter »-U« in der Befehlszeile ausgeführt wird. Steuergitter In der NURBS-Modellierung das Gitter, das von den CVs (Steuerscheitelpunkten) beschrieben wird, die eine CV-Kurve oder eine CV-Fläche festlegen. In 3ds maxAnsichtsfenstern wird es als gepunkteter gelber Rahmen dargestellt, wenn Sie die Kurve oder die Oberfläche auf der CV-Unterobjektebene bearbeiten. Sie können sich auch dafür entscheiden, die Steuergitter immer in den Ansichtsfenstern anzuzeigen.

Steuerscheitelpunkt (CV) Dies ist in der NURBS-Modellierung ein Scheitelpunkt, von dem eine CV-Kurve oder eine CV-Fläche gesteuert wird. Die dreidimensionalen Positionen der CVs wirken sich auf die Form der Kurve oder der Fläche aus. Die Positionen der CVs sind nicht auf die Kurve oder die Fläche beschränkt. Für jeden CV kann anteilmäßig festgelegt werden, wie stark er sich auf die Form der Kurve oder Oberfläche auswirkt. Streufarbe Die Streufarbe ist die Farbe, die vom Objekt bei »guter Beleuchtung« reflektiert wird, also durch direktes Tageslicht oder künstliches Licht, in dem das Objekt gut zu erkennen ist. Subtraktive Opazität Mit der subtraktiven Opazität werden Farben dunkler, die sich hinter dem Material befinden. Hierfür werden die Farben des Materials von den Hintergrundfarben subtrahiert. Super Black Super Black beschränkt die Dunkelheit der gerenderten Geometrie. Wenn Sie zum Beispiel ein Objekt in einem dunklen Schatten vor einem schwarzen Hintergrund rendern, wird der Hintergrund als reines Schwarz gerendert, aber selbst der tiefste Schatten auf dem Objekt ist nicht dunkler als die im Zahlenauswahlfeld »Grenzwert« angegebene Intensität.

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Glossar

Supersampling Supersampling ist eine von mehreren Antialias-Techniken in 3ds max. Texturen, Schatten, Glanzlichtern sowie Raytrace-Reflexionen und -Refraktionen sind jeweils bestimmte Antialias-Strategien zugeordnet. Supersampling geht darüber hinaus und bietet optional eine »Beste Schätzung«Farbe für jedes gerenderte Pixel. Die Ausgabe des Supersamplers wird dann zum Renderer weitergeleitet, der den endgültigen Antialias-Durchgang ausführt. Szenen-Bewegungsunschärfe Szenen-Bewegungsunschärfe ist ein zeitabhängiger Spezialeffekt in der 3ds max-Video-Nachbearbeitung. Dabei werden Spuren hinter allen bewegten Objekten erstellt, indem die ganze Szene in mehreren Zeitabständen an jedem Frame gerendert und das Frame dann durch Zusammensetzung der Bilder erstellt wird. Mit der Szenen-Bewegungsunschärfe können Sie schnelle Bewegungsabläufe unterstreichen. Ist diese Option aktiv, wird der Renderer nmal zwischen den Frames aufgerufen, wobei »n« eine ganze Zahl ist, die von Ihnen festgelegt wird. Das Gesamtergebnis wird in jedem Frame zusammengesetzt, so dass die Bewegungsunschärfe, also der Schweifeffekt, entsteht. Tangente Die Tangente einer Funktionskurve beeinflusst die interpolierten Werte zwischen den Keys einer Animation. In den meisten Anima-

tions-Controllern werden feste Tangenten verwendet, um Funktionskurven in einer Key-Position zu definieren. Targa-Dateien Das Targa-Format (TGA-Format) wurde von Truevision für die Truevision-Videokarten entwickelt. Dieses Format unterstützt 32 BitEchtfarbe (24 Bit-Farbe plus einen Alpha-Kanal) und wird fast immer als Echtfarbenformat verwendet. TCB (Tension, Continuity, Bias = Spannung, Kontinuität, Neigung) Der Controller »TCB-Position« enthält Schaltflächen für die Spannung, Kontinuität und Neigung der Splines einer Funktionskurve. TCB-Controller erzeugen außerdem kurvengestützte Animationen auf ähnliche Weise wie Bezier-Controller. TCB-Controller verfügen jedoch über keine Tangententypen oder anpassbare Tangentenhaltepunkte. Sie passen mit Hilfe von Feldern die Spannung, Kontinuität und Neigung der Animation an. Ticks Intern verrechnet 3ds max die Zeit in Einheiten, die als Ticks bezeichnet werden. Jede Sekunde besteht aus 4800 Ticks; Sie können daher auf Zeitabschnitte zugreifen, die nur 1/4800 einer Sekunde betragen. TIFF-Dateien Das TIFF-Format (Tagged Image File Format) ist ein Format für mehrere Plattformen, das beson-

ders auf dem Macintosh und in DTP-Anwendungen verbreitet ist. TIFF ist eine gute Wahl, wenn Sie Ihre Ausgabe an einen Druckservice senden oder das Bild in einem Seitenlayout-Programm importieren wollen. Transformationen Wenn Sie ein Objekt erstellen, speichert 3ds max seine Position, Drehung und Skalierung in einer internen Tabelle, die als Transformationsmatrix bezeichnet wird. Alle Änderungen an der Position, Drehung oder Skalierung des Objekts, die nach seiner Erstellung erfolgen, werden als Transformationen bezeichnet. Umgebungs-Map Texturkoordinaten fixieren ein Map an Geometrie. Von Umgebungskoordinaten werden Maps hingegen im Weltsystem fixiert. Beim Verschieben des Objekts bleibt daher die Position des Maps unverändert. Wenn Sie die Ansicht (oder Kamera) verschieben, ändert sich hingegen das Map. Diese Art von MappingSystem wird für Reflexions-, Refraktions- und Umgebungs-Maps verwendet. Umgebungsfarbe Die Umgebungsfarbe ist die Farbe in den Teilen des Objekts, die sich im Schatten befinden. Umgebungslicht Als Umgebungslicht wird das allgemein vorhandene Licht bezeichnet, mit dem die gesamte

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Szene ausgefüllt ist. Intensität und Streuung des Umgebungslichts sind gleichmäßig. Es hat keine erkennbare Quelle und keine erkennbare Richtung. Unabhängig Die Beschreibung eines NURBSObjekts oder -Unterobjekts, das von keinem anderen Objekt abhängig ist. Eine mit der Erstellungspalette erstellte NURBSKurve ist beispielsweise von keinem anderen Objekt abhängig. Unschärfe/Unschärfeabstand Die Steuerelemente »Unschärfe« und »Unschärfeabstand« bestimmen, wie die Schärfe eines 2DMaps beim Rendern reduziert bzw. es weicher gezeichnet wird. Mit der Einstellung »Unschärfe« bestimmen Sie die Unschärfe des Maps auf der Basis des Abstands von der Ansicht. Je weiter entfernt das Map ist, desto unschärfer ist es. Unterobjekt Ein Unterobjekt ist ein Untersatz der Geometrie eines Objekts. Viele Objekte und Modifikatoren in 3ds max haben unterschiedliche Arten von Unterobjekten, mit denen Sie unabhängig arbeiten können. Die Unterobjekte eines bearbeitbaren Netz-Objekts sind beispielsweise Scheitelpunkte, Kanten, Flächen, Polygone und Elemente. Ursprung In einem Koordinatensystem wird ein willkürlicher Punkt im Raum

als Ursprung festgelegt. Am Ursprung ist der Wert aller Achsen Null. Vom Ursprung aus gesehen steigen die Werte im Weltkoordinatensystem von 3ds max an der X-Achse von links nach rechts, an der Y-Achse von unten nach oben und an der Z-Achse von vorn nach hinten (von Ihnen weg). UVW-Koordinaten Die meisten Material-Maps sind zweidimensionale Ebenen, die einer dreidimensionalen Oberfläche W zugewiesen werden. Daher unterscheidet sich das Koordinatensystem, mit dem die Platzierung und die Transformation der Maps beschrieben werden, von den X-, Y- und Z-Achsenkoordinaten im dreidimensionalen Raum. Die Mapping-Koordinaten werden dabei mit den Buchstaben U, V und W bezeichnet, also den Buchstaben, die X, Y und Z im Alphabet vorausgehen. Die Koordinaten U, V und W werden parallel zur relativen Richtung der Achsen X, Y und Z gesetzt. Wenn Sie ein 2DMap-Bild betrachten, entspricht U X und damit der Horizontalen des Maps; V entspricht Y und damit der Vertikalen des Maps; W entspricht Z und damit der Richtung, die senkrecht zur UV-Ebene des Maps steht. Die dritte Achse (W) ermöglicht es zum Beispiel, das Map zu wenden und somit die Ausrichtung zu seiner Geometrie zu ändern. Ohne die dritte Achse wäre die Ausrichtung des Maps unveränderlich. Die W-Koordinate hat auch eine spezielle Bedeu-

tung für dreidimensionale Prozedurmaterialien. Vektoren/Vektorhaltepunkte Vektoren sind sekundäre Steuerpunkte, die mit den Scheitelpunkten auf einem Spline oder einem Patch-Objekt verbunden sind. Sie werden durch Haltepunkte dargestellt und daher auch als Vektorhaltepunkte bezeichnet. Verschmelzungsobjekt Ein abhängiges NURBS-Objekt, das zwei Kurven oder zwei Flächen verbindet. Die Krümmung der Verschmelzung wird durch die von ihr verbundenen Objekte und durch zwei Spannungsparameter bestimmt, von denen die »Länge« des Effekts der Tangente auf die einzelnen »übergeordneten« Objekte gesteuert wird. Verschweißen Bei NURBS-Kurven und -Flächen wird beim Verschweißen ein Punkt mit einem Punkt oder ein CV (Steuerscheitelpunkt) mit einem anderen CV verbunden. (Sie können einen CV nicht mit einem Punkt verschweißen oder umgekehrt.) Dadurch können Sie zwei Kurven oder Flächen verbinden. Außerdem können Sie auf diese Weise die Form von Kurven und Flächen ändern. Virtueller Frame-Puffer (VFB) Der virtuelle Frame-Puffer ist ein separates Dialogfeld, in dem 3ds max die Render-Ausgabe darstellt. Im virtuellen Frame-Puffer zeigt 3ds max außerdem Stand-

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Glossar

bilder an, wenn Sie den Befehl »Datei einsehen« aus dem Menü »Datei« wählen. Vormultipliziertes Alpha (Premultiplied Alpha) Es gibt zwei Methoden zum Speichern von Alpha in einem Bitmap: vormultipliziert und nicht vormultipliziert. Um ein Bild zusammenzusetzen, das nicht vormultipliziertes Alpha enthält, muss das Alpha mit jedem der R-, G- und BKanäle multipliziert werden, bevor es der Farbe des Hintergrundbilds hinzugefügt wird. Dieser Vorgang führt zum richtigen Transparenzeffekt, muss aber bei jeder Zusammensetzung ausgeführt werden. Beim vormultiplizierten Alpha speichern Sie die RGB-Komponenten mit dem bereits hineinmultiplizierten Alpha. Das Zusammenstellen ist also effizienter. Dies ist nicht der einzige Grund dafür, dass 3ds max Bilder im vormultiplizierten Format speichert. Wenn Sie ein Bild rendern, möchten Sie in der Regel, dass auf die Ränder der Objekte Antialias angewendet wird. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, dass die Pixeldeckung am Rand des Objekts als Bruchwert bestimmt und dann das Alpha des Pixels angepasst wird, um dem Rechnung zu tragen. So hat zum Beispiel ein Pixel, das zu 30 % vom Objekt gedeckt wird, den Alpha-Wert 0,30. Um Antialias auf die Kanten anwenden zu können, muss der Alpha-Wert vormultipliziert werden, um diese Rand-Pixel dunkler zu machen. (Das ist praktisch gleich-

bedeutend damit, dass das Bild über einem schwarzen Bild zusammengesetzt wird). Es ist also gewissermaßen natürlich, dass gerenderte Bilder vormultiplizierte Alpha-Werte haben. Würden Sie das Alpha eines gerenderten Bilds nicht vormultiplizieren, dann würden Sie, wenn Sie das RGB ansehen, Zackenränder an den Objekten sehen. Sie müssten es immer, wenn Sie es anzeigen möchten, mit Hilfe des Alpha-Kanals gegen Schwarz zusammensetzen. Vorwärts gerichtete Kinematik (Forward-Kinematik) Bewegt sich bei der vorwärts gerichteten Kinematik ein übergeordnetes Objekt, müssen seine untergeordneten Objekte der Bewegung folgen. Wird jedoch das untergeordnete Objekt bewegt, bleibt die Position seines übergeordneten Objekts unverändert. Wenn sich zum Beispiel in der hierarchischen Verknüpfung einer menschlichen Figur der Rumpf (als übergeordnetes Objekt) nach vorne beugt, muss sich der Kopf (als untergeordnetes Objekt) in dieselbe Richtung bewegen; gleichzeitig kann sich aber der Kopf drehen, ohne dass sich auch der Rumpf bewegt. Die vorgegebene Methode für die Bewegung einer Hierarchie in 3ds max ist die so genannte vorwärts gerichtete Kinematik. VUE-Datei Eine VUE-Datei (.vue) ist eine bearbeitbare ASCII-Datei, die beim

Befehlszeilen-Rendern als Script für den Renderer fungiert. Sie erstellen eine VUE-Datei mit dem VUE-Datei-Renderer und nicht mit dem vorgegebenen Scanline-Renderer. Weltkoordinatensystem Das Weltsystem ist das universelle Koordinatensystem, mit dem 3ds max Objekte in der Szene lokalisiert. Wenn Sie sich in den 3ds max-Ansichtsfenstern das Grundraster ansehen, sehen Sie das Weltkoordinatensystem. Es ist konstant und nicht verschiebbar. Im Weltkoordinatensystem verläuft die X-Achse von vorn gesehen in positiver Richtung nach rechts, die Z-Achse in positiver Richtung nach oben und die YAchse in positiver Richtung vom Betrachter weg. XRef Eine XRef in 3ds max ist eine externe Datei, auf die verwiesen wird. Eine Szene kann XRefs zu anderen Objekten oder anderen Szenen enthalten. Beim Einsatz von XRefs können mehrere Animatoren und Designer gleichzeitig an einer Szene arbeiten, ohne dass sie sich gegenseitig bei der Arbeit stören. YUV-Datei YUV-Dateien sind Standbild-Grafikdateien im Format Abekas Digital Disk. Zoom Grenzen: Alle (Flyout) Im Flyout »Zoom Grenzen: Alle« finden Sie die Schaltflächen

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»Zoom Grenzen: Alle« und »Zoom Grenzen: Alle ausgewählten«, über die Sie die Ansicht in allen Ansichtsfenstern zentrieren und vergrößern können, um alle sichtbaren oder ausgewählten Objekte anzuzeigen.

Zoom Grenzen (Flyout) Im Flyout »Zoom Grenzen« finden Sie die Schaltflächen »Zoom Grenzen« und »Zoom Grenzen: Ausgewählte«, über die Sie die Ansicht im aktiven Ansichtsfenster zentrieren und vergrößern können, um alle sichtbaren oder ausgewählten Objekte anzuzeigen. Zusammengesetzte Materialien Mit den zusammengesetzten (oder komplexen) Materialien verfügen Sie über die Möglichkeit, ein Material aus zwei oder mehr Untermaterialien zusammenzustellen.

Zweiseitig In 3ds max sind Flächen einseitig. Die Vorderseite ist die Seite mit der Oberflächennormalen. Die Rückseite der Fläche ist die Seite, die für den Renderer unsichtbar ist; die Fläche scheint daher zu fehlen, wenn sie von der Rückseite aus dargestellt wird. Objekte werden in 3ds max normalerweise so erstellt, dass die Oberflächennormalen nach außen zeigen. Sie können jedoch auch Objekte mit gewendeten Oberflächen erstellen oder komplexe Geometrie importieren, deren Flächennormalen nicht gleichgerichtet sind.

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Stichwortverzeichnis Deutsch Numerics 2 Seiten erzwingen (Rendern-Dialog) 450 2D-Map-Typen 424 2-Sided 109 3D-Map-Typen 425 3D-Objektfang 165 3D-Verschiebung (Rendern-Dialog) 450

A Abgerundete Zylinder 54, 58 Abgerundete Quader 54 Abhängige Controller 202, 187 Abkanten 154 Abprallen 297 Abprall-Koeffizient 382 Abschlussknotenpunkt 228 Abschrägen 149, 163 Abschrägung glätten 163 Absolute Map-Neigung (Schatten-Maps-Parameter) 338 Abspielgeschwindigkeit 38 Abstand (Mapping) 430 Achsenbeschränkung 42 Achsenkreuz 30 Adaptives Antialias mit mehreren Auflösungen 407 Additive Aufhellung 465 Adobe Photoshop-Filter 424 Adobe Premiere-Filter 424 Aktualisierungsoptionen 121 Alle Flächen 304 Alles einblenden 173 Alles Freigeben 236 Allgemein (Deflektor) 316 Allgemeine Parameter 448 Alpha beeinflussen 419 Alpha und Luminanz (Render-Effekt Dateiausgabe) 467 Alphakanal 419 Altes Material als Untermaterial erhalten 415 Am Beginn 143 Am Ende 143

Ambient 377 Amplitude (Blasenbewegung) 298 An allen Scheitelpunkten 304 An auffälligen Punkten 304 An SpaceWarp binden 307 An Video-Bearbeitungsbereich festmachen 471 An Welt ausrichten (Schwerpunkt) 224 Andere Map-Typen 427 Änderungswerte 126 Angewendete IK 219 Angleichen 28, 101 Angleichungskurve 104 Anhängen 135, 175 Anhängen-Controller 202 Animation 43, 44, 69 Animation durch Kontroller 177 Animationsfähigkeiten 177 Animationskonzept 38 Animationsmodus 71, 189 Anisotropisch 391 Anpassen des Mappings 427 Ansehenbeschränkung 203 Ansichten 49 Ansichtsfenster 45 Ansichtsfenster Hintergrund 418 Ansichtsfenster-Schieberegler 237 Ansichtssteuerung 70 Anti-Alias (Scanline-Renderoptionen) 453 Anti-Aliasing 40, 49 Anzahl beim Rendern 288 Anzahl der Stücke 304 Anzahl einstellen 416 Anzeige in Ansichtsfenstern (Supergischt) 290 Anzeige-Eigenschaften 166 Anzeige-Übersicht 115 Anziehungskraft 312 Arbeiten mit Dateien 47 Arbeitsspeicher sparen 461 Atmosphäre (Mattheit/Schatten) 419 Audio-Kontroller 201 Audio-Video Interleaved 474

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Stichwortverzeichnis Deutsch

Auf der Ebene weiter (Materialeditor) 373 Auf gesamtes Netz anwenden 118 Auf Modifikator basierend 306 Auf Netz rendern (Rendern-Dialog) 450 Auf Umgebungs-Map anwenden 460 Aufhellen 464 Auflösungsebene 217 Aufnahmebereich 214 Aufnahmesteuerung 214 Ausblenden 292 Ausbreitungsverhalten von Licht 346 Ausdruck-Kontroller 208 Ausgabe 52 Ausgabe (Farbmodifikatoren) 426 Ausgabe (Preview) 445 Ausgabegrösse 49, 448 Ausgangswert 292 Ausgew. Flächen schattieren 148 Ausgewählte Spuransicht 320 Ausgewählte Unterobjekte verwenden 304 Ausgewählter Emitter 305 Ausrichtung 42, 391 Ausrichtungsbeschränkung 204 Ausschließen 357 Aussen-ID 305 Ausstechform 134 Auswahl – Scheitelpunkte ausschließen 281 Auswahl Spiegeln 122 Auswahlsätze 43 Auto Grid 75, 76 Autom. Reflexion/Refraktion und Spiegel (Scanline-Renderoptionen) 453 AVI 474

B Background (Materialeditor) 372 Back-Light 340, 344, 372 Basismaterial 35 Bearbeitbares Poly 417 Beeinflusst (Partikelteilung) 300 Befehlspalette 43 Befehlszeilenfenster 39 Beginn % (Volumenlicht) 361 Beginn (Lichtabnahmeparameter) 334

Beispieltyp (Materialeditor) 372 Beispiel-UV-Kacheln (Materialeditor) 372 benutzerdefiniert 196 Benutzerinterface 41 Benutzeroberfläche 41 Benutzeroberfläche anpassen 10 Berechnungsverfahren 335 Bereich (Anti-Alias Verfahren) 454 beschränkt (Drehwinkel) 229 beständig 298 Betrag 379, 402 Betrag der Unterteilung 118 Bewegung-Register 187, 193 Bewegungsbahn 194, 185 Bewegungsunschärfe 458 Bewegungsunschärfe (Multi Pass Effekt) 469 Bezier 164, 172 Bezier-Ecke 164, 172 Bezier-Float 189 Bezier-Glatt 398 Bezier-Gleiten Kontroller 189 Bezier-Positions-Kontroller 194 Bezier-Punkt 173 Bias 198, 336, 337 Biegeachse 139 Biegen 138 Bildausgabe 36 Bildausgabeaktion hinzufügen 473 Bildausgabeformate 474 Bildbewegungsunschärfe 459 Bildgröße (Preview) 445 Bildlayeraktion hinzufügen (Video-Nachbearbeitung) 471 Bild-Seitenverhältnis (Rendern-Dialog) 449 Bildwiederholraten 184 Binden 162 Bindung lösen 163 Bitmap 413, 474 Bitmap (2D-Map-Typen) 424 Bitmap-Parameter 90 Bitmap-Passung 110 Blackman (Anti-Alias Verfahren) 454 Blasenbewegung 298 Blinn 83, 389

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Catmull-Rom (Anti-Alias Verfahren) 455 Caustics 401 Cellular 425 Chaos 300 Chaos (Deflektor) 316 Child 36, 67 CIN 474 Cineon 474 Combustion 424 Command Panel 43 Composer-Map-Typen 426 Composite 426, 433 Compositing 52 Cookie Cutter 134 Cook-Variable (Anti-Alias Verfahren) 455 Core-Components 39 Cross Section 164 CV-Kurve 97 CV-Punkte 97

Deflektor 306, 314 Deformationen 143 Dehnen (Combustion) 367 Dialogfeld »Parameterdraht« 238 Dichte (Combustion) 368 Dichte (Nebel) 364 Dichte (Volumenlicht) 360 Dichte (Volumennebel) 365 Dicke 304 Dickeabstand 410 Diffuse Beleuchtung 346, 351 diffuse Reflexion 354 Displacement 450 Display Floater 115 Display Icon 290, 302 Display Render Mesh 146 Draht (Materialeigenschaften) 380 Draht (Schattierungs-Grundparameter) 376 Drahtdicke (Scanline-Renderoptionen) 452 Drahtmodell erzwingen (Scanline-Renderoptionen) 452 Drahtmodell-Ansicht 110, 268, 443 Draufsicht 63 Drehachse 296 Drehachsen 223 Drehen 463 Drehen (Mapping) 431 Drehgelenke 229 Drehgeschwindigkeit 296 Drehung und Kollision 296 Drehwinkel 217 Drehzeit 296 Dreieck (Schnee) 289 Duplizierung 42 Duplizierungsarten 33 Dynamikeigenschaften 382

D

E

Dämpfung 230 Dämpfungsstärke 380 Datei 42 Datei speichern (Rendern-Dialog) 450 Dauer 38 Definieren von Keys 38

Ebene 109 Ebene 1 127 Ebene 2 127 Ebene 3 127 Ebenenübergreifendes Glätten 127 Echtzeit-Funktionalität 38

Blinn Grundparameter 110, 393 Blizzard 302 Block-Kontroller 209 Blockparameter 210 Blocksteuerung 209 BMP 474 Bogendrehung 115 Bone hinzufügen 275 Bones 230 Bones auswählen 275 Boolsche Operation 27, 66, 101 Breite/Höhe (Rendern-Dialog) 449 Brennpunkt (Render-Effekt Tiefenunschärfe) 468 Bump 396 Bump Mapping 435

C

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Stichwortverzeichnis Deutsch

Eckpunkt 93 Eckpunkt einfügen 144 Effekt aktualisieren (Rendereffekte) 463 Effekt zeigen (Rendereffekte) 463 Effekte (Rendereffekte) 463 Eigenschaften (Kontroller) 187 Ein (Schattenparameter) 335, 336 eine Ebene höher (Materialeditor) 373, 440 Einfluss 297 Einheiten 54, 380 Einmaligkeit 292 Einrichten einer kinematischen Kette 221 Einschränkung (Drehwinkel) 229 Einstellungen 121 Element 30, 61, 94 Emission starten 291 Emission stoppen 291 Ende % (Volumenlicht) 361 Endergebnis zeigen (Materialeditor) 373 entlang der sichtbaren Kanten 304 Entwurf (Rendern-Dialog) 448 EPS 474 Erstellen von Splines 170 Erstellungsmethode 142 Erweiterte Parameter 402 Erweiterte Parameter (Material) 378 Erweiterte Streufarbe 396 Erweiterte Transparenz 402 Erweiterte Transparenz (Materialeigenschaften) 378 Erzeugungsrate 288 Euler XYZ 199 Explosion (Combustion) 368 Explosion einrichten (Combustion) 368 Exponential 363 Exponentiell (Nebel) 363 Exponentiell (Volumenlicht) 360 Exponentiell (Volumennebel) 365 Export 47 Exportieren der Objekte in andere Datenformate 27 Extended Parameters 378, 402 Extended Primitives 54 Extras 115 Extrudieren 149, 163

Extrusion 100, 149

F facettiert 153, 268, 443 facettiert (Schattierungs-Grundparameter) 377 Faktor schneller (Partikelteilung) 300 Fallen 302 Fallen (Schnee) 289 Fallenrate 302 Falloff 394 Falloff (3D-Map-Typen) 425 Falloff (Nebel) 364 Fallrate (Schnee) 289 Farbangabe (Shader-Grundparameter) 377 Farbbalance (Render-Effekt) 466 Farbbereichseinschränkung (ScanlineRenderoptionen) 458 Farbbetrag (Schattenparameter) 336 Farbe 362 Farbe (Schattenparameter) 335 Farbe Nr. 1 413 Farbe Nr. 2 413 Farben (Combustion) 367 Farbfeld 84 Farbmodifikatoren 426 Farbtemperatur 342 Fast Adaptive Antialiaser 407 Feder-Controller 201 Fern % (Nebel) 363 Festen Wert verwenden (Deflektor) 317 Fester Wert 300 Festlegen von Zeitparametern 38 Feuer 367 Feuerball (Combustion) 367 FFD 128 FFD (Zyl) 309 FFD 2x2x2 128 FFD 3x3x3 130 Fill-Light 339, 343 Filmkörnung (Render-Effekt) 467 Filter 283 Filter Maps 49, 457 Fire Effekt 367 Fläche (UVW-Map) 423

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Flache Spiegelflächen 408 Flächen 30, 94 Flächen mit Kanten 159 Flächen und Kanten 113 Flächenannäherung 98 Flächen-Map (Schattierungs-Grundparameter) 377 Flächenmittelpunkte 304 Flächennormalen 175 Flammen 367 Flammendetails (Combustion) 368 FLC, FL 474 Flecken (3D-Map-Typen) 426 Flic 474 Flyouts 44, 45 Fokusbereich 468, 473 Fokusgrenze 468, 473 Fokusknoten 468, 472 Fokus-Parameter (Render-Effekt Tiefenunschärfe) 468 Format 80 Fortführen 162 Fortschritt-Balken 49 Forward-Kinematik 180, 215 Frame-Buffer 49, 443 Frame-Rate 38, 72, 184 Frame-Rate (Preview) 445 Freiform-Deformation 128 Frequenz 313 Fresnel 395 Funktionskurve 38, 74, 185, 194

G Gehe zum übergeordneten Objekt 403 Gekrümmte Seiten 127 Gelände 101 Gelenkwinkel-Verformung 275, 282 Geometrie bearbeiten 136 Geometrie von Lichtquellen 387 Geometrisch/Verformbar 306 Geosphäre 129 Gerät verwenden (Rendern-Dialog) 450 Gerichtet (Rendereffekt-Unschärfe) 463 gesamte Szene einpassen 467 Gesamtes Bild (Rendereffekt-Unschärfe) 464

geschichtet (Nebel) 364 Geschwindigkeit 291 Geschwindigkeit des Erzeugers übernehmen 300 Geschwindigkeit vererben (Deflektor) 316 Geschwindigkeitschaos 300 Gesichtsanimation 318 Gewicht 120 Gewichte übertragen 280 Gewichtungseigenschaften 281 Ghosting 186 Gischt 287 Gitter bearbeiten 285 Gizmo 23, 30, 89, 111 Gizmo (Combustion) 367 Gizmo-Parameter 285 Gizmos (Volumennebel) 365 Glanzanteil 383 Glanzeigenschaften 383 Glanzfarbe 377, 378 Glanzfarbenstärke 378, 393, 396, 405 Glatt 58, 134, 164 Glatt & Glanzpunkt 110, 268, 443 Glatt (Scheitelpunkttyp) 175 Glatter Kunststoff 392 Glättungswinkel 305 Gleichmäßig (Rendereffekt-Unschärfe) 463 Gleichmäßigkeit 366 Gleitreibung 382 Globale Einstellungen verwenden (Schattenparameter) 335 Globale Spuren 209 Grenzwert 169 Grobheit für Auswertung 293 Größe 366, 397 Größe (Combustion) 367 Größe (Nebel) 364 Größe (Schatten-Maps-Parameter) 337 Grundeinstellungen 108 Grundkörper 26 Grundmaterialien 37 Grundparameter (Partikelanodrnung) 303 Grundparameter (Partikelwolke) 302 Grundparameter (Supergischt) 290

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Stichwortverzeichnis Deutsch

H Haftreibung 382 Hard-Body Dynamik 181 Haut 273 Hautdeformationen 180 Hautextrusions-Parameter 143 HD-Solver 217 Heftigkeit (Combustion) 369 Helfer 30 Helligkeit & Kontrast (Render-Effekt) 465 heraus (Keyframe) 195, 379 Herkömmliches Mapping 118 Hierarchie 35 Hierarchie-Register 224 hinein (Keyframe) 195, 379, 402 Hintergrund 109 Hintergrund ignorieren (Render-Effekt Filmkörnung) 467 Hintergrundbild (Materialeditor) 372 Hintergrundlicht (Materialeditor) 372 Hintergrundmuster 402 HI-Solver 216 Hochglanz 393, 396, 405 Höchstmögliche Rate 288 Höhensegmente 58 Holz (3D-Map-Typen) 426 Horiz. Fokusverlust 473 Hüllen 274 Hüllen bearbeiten 276

I IK anwenden 220 IK-Auflösungen 216 IK-Kontroller 212 IK-Solver 216 Import 47 in bearbeitbares Polygon umwandeln 132 in der Szene ablegen (Materialeditor) 372 in Felder rendern (Rendern-Dialog) 450 in Register-Befehlsleiste verschieben 11 in Vorschau anzeigen (Preview) 445 Innen-Patches entfernen (SurfaceTools) 169 Innenkanten zeigen 161 Installation MeshTools 10

Instanzen 33, 56 Instanzen eines Modifiers 125 Instanzengeometrie (Partikel) 293 Interpolation 39 Interpolationsmethode 74 Intervalle pro Frame 297 Invers (Lichtabnahme) 78, 79, 334 Invers Quadrat (Lichtabnahme) 334 Inverse Kinematik 180, 215

J Joint Picture Expert Group 475 JPEG, JPG 475

K Kachel (Mapping) 430 Kacheln (Mapping) 430 Kamera verwenden 468 Kameraansicht 49 Kameras 30 Kameras (Render-Effekt Tiefenunschärfe) 468 Kanal (Render-Effekt Dateiausgabe) 467 Kanalliste (Morpher) 319 Kanalparameter (Morpher) 319 Kante 30, 94, 96 Kanten-ID 305 Kategorie Geometrie 55 Kerbe (3D-Map-Typen) 425 Key reduzieren 214 Keyframe 38 Keyframe Animation 69 Keyframe-Kontroller 191 Keyframemodus 44 Key-Info 193, 220 Key-Light 339, 341 Keypunkt-Kontroller 177 Keys Verschieben 197 Klammern (Farbbereichseinschränkung) 458 Klon 58 Klonen 33 Knicken 120 Knochen 180 Kollision zwischen Partikeln 296 konstant 288

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Kontinuität 198 Kontroller 177 Kontroller-Systeme 179 Koordinaten 416 Koordinatensystem 42 Körnung (Render-Effekt Filmkörnung) 467 Kräfte 306 Kraftfelder 32, 181, 306 Kreuzchen 288 Kubisch (Anti-Alias Verfahren) 455 Kugel 27 kugelförmig (UVW-Map) 423 Kugelförmige Umgebung 413 Kurven von Winkel-Keys bearbeiten 285

L Laden (Morpher) 319 Längen- und Breitensegmente 308 Langsam 195 Layer-PlugIn (Video-Nachbearbeitung) 472 Lebensdauer 288 Lebensdauer-Warteschlange 301 Lens Effects 369, 462 Lens Effects Globals 370 Lens Effects-Parameters 370 Leuchten (Lens-Effects) 370 Leuchtkraft 405 Leuchtkraft behalten 466 Licht beeinflusst Schattenfarbe (Schattenparameter) 336 Lichtabnahme 342 Lichtabnahme fern 333 Lichtabnahme nah 333 Lichtabnahmefarbe (Volumenlicht) 360 Lichtabnahme-Multiplikator (Volumenlicht) 361 Lichtabnahmeparameter 342 Lichtdurchlässigkeit 405 Lichter 30 Lichter hinzufügen 74 Lichtquellen (Volumenlicht) 360 linear 164, 195 Linie erstellen 167 Linien 93 Linienobjekt 28

Listen-Kontroller 178, 199 Loft 142 Loft-Extrusion 102 Loft-Objekte 29 Lokale Steuerung 119 lokales Achsenkreuz 57 Luminanz (Rendereffekt-Unschärfe) 464 Luminosity 405

M Manipulatoren 237 Map (Schattenparameter) 336 Map auf Rückseite zeigen 429 Map in Ansicht anzeigen (Materialeditor) 373 Map in Ansichtsfenster anzeigen 110, 434 Map-Maske (Rendereffekt-Unschärfe) 465 Mapping 49, 82, 373 Mapping (Scanline-Renderoptionen) 452 Mapping-Typen 424 Mappingeigenschaften 86 Mappingkanäle 35, 429, 433 Mappingkoord. generieren 58 Maps filtern 49, 457 Marmor (3D-Map-Typen) 425 Maske (Composer-Map-Typen) 426 Master Objekt 24 Master-Block 209 Material 82 Material aus Objekt auswählen (Materialeditor) 373 Material der Auswahl zuweisen 393, 399 Material holen 393 Material ID 435, 465 Material in Bibliothek (Materialeditor) 373 Material kopieren (Materialeditor) 373 Material und Map-Hierarchien 35 Material zurücksetzen (Materialeditor) 373 Material zuweisen (Materialeditor) 373 Material/Map holen (Materialeditor) 372 Material/Map-Browser 83, 393, 437 Material/Map-Hierarchie 375 Material/Map-Navigator 373 Material/Map-Steuerung 373 Material/Map-Übersicht 393

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Stichwortverzeichnis Deutsch

Material-Mapping und Quelle 294 Materialbibliotheken 37 Materialdefinition 82 Materialeditor 43, 83, 109 Material-Effektkanal (Materialeditor) 373 Materialeigenschaften 37, 371 Materialfarbe 85 Materialien 37 Materialkomponenten 37 Materialmapping und Quelle 305 Materialtypen 374, 439 Materialvorschau 371 Mattheit (Mattheit/Schatten) 419 Mattheit/Schatten 417 Max. Licht % (Volumenlicht) 360 MAXSkript 39 Mehrere Ziele laden (Morpher) 319 Mehrschichtige Materialdefinitionen 35 Menüleiste 42 Mesher 28, 102 MeshSmooth 102, 117 Meta Particle 292 Metal Basic Parameters 414 Metal-Grundparameter 414 Metallartigkeit 390 Metalle 386 Metallkörper 411 Metall-Shader 390 Metapartikel 289, 292 Min. Licht % (Volumenlicht) 360 Mischbetrag 414 Mischen (Composer-Map-Typen) 426 Mischkurve 397 Mit Transparenz arbeiten 460 Mitchell-Netravali (Anti-Alias Verfahren) 456 Mittelpunkt der Transformationskoordinaten verwenden 140 Modellierung 53, 93 Modifikatoren 24, 30 Modifikatoren-Liste 159 Modifizieren 416 Modifizieren von Kontrollern 187 Modifizieren von Splines 170 Modifier Stack 59

Momentaufnahme 33 Morphen 28, 100 Morpher 318 Morphing 182 Morph-Kontroller 212 Morph-Objekte 28 Morph-Winkel-Verformung 275, 282 Morphziele 320 Motion Blur (Multi Pass Effekt) 469 Motion-Capture Kontroller 213 MOV 474 Multi Pass Render-Effekte 469 Multi Resolution Adaptive Antialiaser 407 Multi-/Submaterial 82 Multi-/Unterobjekt-Material 415, 437 Multi-/Unterobjekt-Parameter 416 Multiplikator 79, 460 Multiplikator (Bewegungsvererbung) 297

N Nach Material auswählen (Materialeditor) 372 Nachlassen 230 Nachlassen zu/von 199 nah % (Nebel) 363 Navigation innerhalb der Zeit 44 Navigieren in den Ansichtsfenstern 44 Nebel 362 Nebelfarbe (Volumenlicht) 360 Nebelhintergrund (Nebel) 363 Nebelhintergrund (Volumennebel) 365 Neigung 198 Neigung (Schatten-Maps-Parameter) 337 Neigung (Schattenparameter) 336 Netz 94 Netz bearb. 113 Netz glätten 117 nicht gleichmäßige Skalierung 114 nicht Hintergrund (Rendereffekt-Unschärfe) 464 nicht parametrische Objekte 26 Nichtmetalle 383 Normal (Volumennebel) 366 Normale wenden 168 NTSC 72, 184

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nur ausgewählte Segmente verwenden (SurfaceTools) 169 Nur Schwerpt. beeinflussen 224 Nur Teilungseffekt (Deflektor) 316 NURBS 96 NURBS-Flächen 97 NURBS-Kurven 97 NURMS 102, 118

O Oben (Nebel) 364 Oberfläche 126, 164, 165 Oberflächen-Controller 202 Oberflächeneigenschaften 417 Oberflächenparameter 120 Oberflächenstruktur 373 Objekt 23 Objekt aus Szene auswählen (Morpher) 319 Objekt ID 465 Objekt Transformationen 31 Objektbewegungsunschärfe 459 Objekt-Bewegungsvererbung 297 Objekt-Datenfluss 24 Objekteigenschaften 166 Objekteigenschaften (Objektbewegungsunschärfe) 459 Objektfang 166 Objektfragmente 303 Objektgenerierung 99 Objektgestützter Emitter 302, 303 Objekt-Hierarchie 35 Objektmittelpunkt verwenden 464 Objektmutations-Warteschlange 301 Objektparameter (Hierarchie-Register) 228 Objektspiegelung 42 Offset 430 Omni-Light 78 Opak Alpha 419 Opazität (Schattenparameter) 336 Opazität (Shader-Grundparameter) 378 Operanden 27 Operanden auswählen 134 Optionen (Materialeditor) 372 Optionen (Rendern-Dialog) 449

Optionen für das Ansichtsfenster 49 Optionen (Raytrace) 406 Optische Effekte 369 Oren-Nayar Blinn 389, 439 Original zeigen (Rendereffekte) 463

P Paint-Map 424 PAL 72, 184 Pan 58 Parameter 24 Parameter-Kontroller 189 Parametrische Animation 38 Parametrische Modellierung 26 Parametrische Objekte 26 Parent 36, 67 Partikel & Dynamik 306 Partikel-Zeitablauf 291 Partikelalter 425 Partikelalter (3D-Map-Typen) 425 Partikelanordnung 303 Partikelbewegung 291 Partikel-Bewegungsunschärfe (3D-Map-Typen) 425 Partikelerzeugung (Partikelwolke) 302 Partikelerzeugung (Supergischt) 291 Partikelformierung (Partikelanordnung) 303 Partikelformierung (Partikelwolke) 302 Partikelformierung (Supergischt) 290 Partikelgröße 292 Partikelmenge 291 Partikelsysteme 182, 287 Partikelteilung 298 Partikeltyp 292 Partikelwolke 302 Passiergeschwindigkeit (Deflektor) 317 Patchraster 159 Periode (Blasenbewegung) 298 Perlinmarmor (3D-Map-Typen) 425 Perpendicular/Parallel 406 Pfadbeschränkung 204 Pfadschritte 143 Phase 366 Phase (Blasenbewegung) 298 Phase (Combustion) 368

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Stichwortverzeichnis Deutsch

Phase (Nebel) 364 Phong 389 Pivot 223 Pivot-Punkt 183 Pixel 380 Pixelauswahlen (Rendereffekt-Unschärfe) 464 Pixel-Seitenverhältnis (Rendern-Dialog) 449 Planar 88, 110 Planar (UVW-Map) 423 Planare Deflektoren 314 Planet (3D-Map-Typen) 425 Plattenanpassung/MAX 2.5 457 PlugIn installieren 136 PlugIns 39 PNG 475 Polygon 30, 61, 94, 416 POmniFlect 314 Portable Network Graphics 475 Position 31 Position XYZ 199 Position/Drehung/Skalierung 191 Positionsbeschränkung 203 Postproduction 52 Premultiplied Alpha 91 Preview erstellen (Materialeditor) 372 Produktion (Rendern-Dialog) 448 Projektionsarten (Mapping) 421 Proxy 48 Prozedurale Kontroller 178, 200 Prozentwert der Partikel 290 Punkt hinzufügen 398 Punktanzahl 310 Punkthelfer 234 Punktlicht 328 PWolke 302 Pyramide 27

Q Quad 416 Quad hinzufügen 163 Quad-Ausgabe 118 Quader 27 Quader (UVW-Map) 423 Quad-Output 118

Quadratisch (Anti-Alias Verfahren) 456 Querschnitte 274 Querschnittverbindung 164 Quick Renderer 77 Quicktime 444 Quicktime-Movie 474

R Radial (Rendereffekt-Unschärfe) 463 Radiosity 351 Radius 55 Radius für weiche Kante 464 RAM-Player 462 Rand 148 Raster und Objektfang einrichten 166 Rasterpunkte 166 Rate (Partikelerstellung) 291 Rauch (3D-Map-Typen) 425 Rauch (Combustion) 369 Rauheit 389 Rauschen 396 Rauschen (3D-Map-Typen) 425 Rauschen (Volumennebel) 366 Rauschen-Controller 200 Rauschengrenzwert (Volumennebel) 366 Rauschenparameter 397 Raytrace 394 Raytrace (Andere Map-Typen) 427 Raytrace Bias 354 Raytrace Controls 406 Raytrace Shadow Parameters 354 Raytrace Shadows 335, 354 Raytrace Steuerelemente 406 Raytrace-Schatten 342 Ray-Trace-Schattenparameter 336 Reactor-Kontroller 205 Rechtwinklig/Parallel 406 Reduzierung des Modifikationsstapels 27 Referenzen 34 Referenzobjekt 303 Refl. Level 380 Reflektiert 316 Reflexion 394, 405, 406 Reflexion (Deflektor) 316

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Reflexion (Mattheit/Schatten) 419 Reflexion von Licht 346 Reflexion/Refraktion 394, 403 Reflexion/Refraktion (Andere Map-Typen) 427 Reflexionen 384 Reflexions-Dämpfung (Materialeigenschaften) 380 Reflexionsstärke 380 Refraktion (Deflektor) 316 Refraktion für dünne Wand (Andere Map-Typen) 410, 427 Refraktionsindex (Materialeigenschaften) 379, 405 Regelmäßigkeit (Combustion) 367 Register 43 Reibung (Deflektor) 316 Relief 396 Render 80 Render-Szene 49 Renderausgabe 49 Renderausgabe (Rendern-Dialog) 450 Renderdialog 49, 80 Renderer 443 renderfähig 146 Rendering-Ebene (Preview) 445 Rendern 80, 443 Rendern-Button 49 Rendernetz anzeigen 146 Renderoptionen (Video-Nachbearbeitung) 471 Renderparameter kopieren (Rendern-Dialog) 448 Renderwiederholungen 461 RGB (Bildformat) 475 RGB multiplizieren (Composer-Map-Typen) 426 RGB-Tönung (Farbmodifikatoren) 426 Rich Pixel-Format 476 Richtung der Bewegung/Bewegungsunschärfe 296 Richtungsvektor 303 RLA 475 Rohr 137 Rollouts 45 Rotation 31, 463 RPF 476 Rückseiten ignorieren 120 Rückseiten-ID 305

S Sample-Bereich (Schatten-Maps-Parameter) 338 Sampler aktivieren 416 Samples 214 Samples (Combustion) 368 Samples (Objektbewegungsunschärfe) 459 Scanline A-Puffer 452 Scanline-Renderer 443 Schachbrett (2D-Map-Typen) 424 Schaltflächen für voreingestellte Auflösungen (Rendern-Dialog) 449 scharf quadratisch 456 Schatten 49 Schatten (Mattheit/Schatten) 419 Schatten (Scanline-Renderoptionen) 452 Schattenfarben filtern (Volumenlicht) 361 Schattenhelligkeit 419 Schatten-Maps 335 Schattenparameter 335, 342 Schattierungs-Grundparameter 109, 376 Scheitelpunkt 30, 94, 96, 113, 133, 310 Scheitelpunktbasis 59 Scheitelpunkte ausschließen 281 Scheitelpunkte einschließen 281 Scheitelpunktfarbe (Farbmodifikatoren) 426 Scheitelpunkt-Markierung 112, 166 Schematische Ansicht 43, 68, 222 Schlüsselpunkte 39 Schnee 289 Schneesturm 302 Schnell Hinein & Linear Heraus 196 Schnelles Adaptives Antialias 407 Schnittmenge 27 Schnittpunkte 126 Schritt Hinein & Schritt Heraus 196 Schritte 170 Schritte anzeigen 161 Schritte/Schritte maximal (Volumennebel) 365 Schritte rendern 161 Schrumpfwicklung (UVW-Map) 423 Schwerkraft 182, 311 Schwerpunkt 183, 223, 225 Schwerpunkt anpassen 224 SDeflektor 314

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Stichwortverzeichnis Deutsch

sechszackig (Schnee) 289 Segment 93 Seite 397 Selbstillumination 110 Selbstilluminität 83, 110, 377, 378 Sequenz ausführen 471, 473 Shader 82, 373 Shader-Grundparameter 377 Shadertypen 389 Shape 25, 28, 93, 367 Shape auswählen 134 Shape holen 143 Shape mischen 101 Skalieren (Farbbereichseinschränkung) 458 Skalieren-Deformation 144 Skalierung 31, 313 Skalierungschaos 301 Skalierungschaos (Deflektor) 317 Skelett 230 Skript-Kontroller 208 Slave-Kontroller 210 Soft Selection 120 Soft-Body Dynamik 181 Solidify 136 Solver Plane 217 Sonder-Kontroller 179, 209 SpaceWarps 24, 30, 32, 306 Spannung 153, 198, 293 Sphärische Deflektoren 314 Spiegelachse 122 Spiegelglanzlichter 377, 378, 391, 396, 405 Spiegeln 33, 135 Spiegeln (Mapping) 430 Spiegelungsoptionen 135 Splat (3D-Map-Typen) 426 Spline 93, 171 Spot-Light 328 Spur 463 Spuransicht 43, 185, 187, 193 Spuren (Kontroller) 188 Standard-Material 85, 376 Standardpartikel 292 Stapelverarbeitung 40 Stärke 367

Start 79, 333, 334 Startdatei 108 Startversatz 127 Statusleiste 44 Statuszeile 73 Steuernetz anzeigen 120 Steuerpunkt verschieben 144 Steuerpunkte 131 Steuerung der Sichtbarkeit 43 Steuerungsebene 119 Strauss 390 Streuen 101 Streufarbe 109, 377 Streufarbenstärke 389, 396 Stuck (3D-Map-Typen) 426 Subdivision 161 subtrahiert 27 Subtraktion (A-B) 66 Summe 291 Super Black (Rendern-Dialog) 450 Supergischt 289 SuperSampling 381, 404, 416 Surface 126, 164, 165 Surface Parameters 120 Surface Properties 416, 436 Surface Tools 103, 164 Swivel Angle 217 Symbol anzeigen (Partikelwolke) 302 Symbol anzeigen (Supergischt) 290 Symbolleisten 10 symmetrisch machen 144 System-Einheitenskala 108 System-Kontroller 207 Szene aktualisieren (Rendereffekte) 463 Szene rendern 49 Szenenaktion hinzufügen 460, 471 Szenen-Bewegungsunschärfe 461 Szenenhierarchie 35 Szenenoptionen (Video-Nachbearbeitung) 471 Szenen-Unschärfe 460

T Tagged Image File Format 475 Tangententyp 195

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Tank 58 Targa 475 Teilung bei Kollision (Deflektor) 316 Teilung bei Kollision (Partikelteilung) 299 Teilung bei Zerstörung (Partikelteilung) 299 Teilungen (Partikelteilung) 300 Teilungsspuren (Partikelteilung) 299 Terminator 228 Tetraeder 289 Textur Mapping 429 Texturen 37 TGA 475 Tiefe (Render-Effekt Dateiausgabe) 467 Tiefenunschärfe (Multi Pass-Effekt) 469 Tiefenunschärfe (Render-Effekt) 468 TIF, TIFF 49, 475 Trajectories 185 Transformationsachsen 57 Transformations-Eingabedialog 225 Transformations-Kontroller 190 Transformationsmatrix 31 Transformatoren 24 Transparente Materialien 401 Transparenz 377 Treiber 466 Treppeneffekt 81 Tri hinzufügen 163 Triangle 289 Tropfengröße 288 Turbulenz 313 Typ (Volumennebel) 366

U über gesamte Oberfläche 303 Überblenden 464 Überblenden (Anti-Alias Verfahren) 454 Überblendung (Video-Nachbearbeitung) 471 Übergangspunkt 93 Übertragungsstärke 281 UDeflektor 314 Umgebung 108 Umgebungsfarbe 377 Umgebungsfarben Map (Nebel) 362 Umgebungslicht 340, 346, 348

Umgebungsmaterial 86 Umgebungsopazitäts-Map (Nebel) 362 Umriss 149 Universelle-Deflektoren 314 Unschärfe (Rendereffekte) 463 Unschärfe/Unschärfeabstand (Mapping) 431 Unschärfetyp 463 Unten (Nebel) 364 untergeordnetes Objekt 67 Untermaterialien 35 Unterobjekte 23, 30, 416 Unterteilen 153, 162 Unterteilung 161 Unterteilung der Dauer (Objektbewegungsunschärfe) 459 Unterteilungsmethode 117 UOmniFlect 314 Ursprung und Ausrichtung 24 UV/VW/WU (Mapping) 430 UVW-Map 88, 110, 422, 427

V VA-Auflösung 217 Variation 288, 291, 295, 315 Verbinden 28, 101, 238 Verdecken 115, 171 verdeckte Objekte rendern 450 Verdrehen 285 Verfall 309, 334 Verfeinern 173 Verformung der Wölbungswinkel 275, 282, 286 Verjüngen 138 Verknüpfen 221 Verknüpfung 183 Verknüpfungsbeschränkung 204 Verknüpfungshierarchie 180 Verknüpfungssteuerung 191 Verlauf (2D-Map-Typen) 425 Verlaufsart (2D-Map-Typen) 425 Verlaufsunabhängige Auflösung 216 Verlausabhängige Auflösung 217 Vernetzungsparameter 238, 240 Versatzpunkte 104 Verschieben 56, 398

522

Stichwortverzeichnis Deutsch

Verschlüsse 126, 143 Verschlusstyp 126 Verschmelzungsfläche 104 Verschweißen 135, 136 Vert. Fokusverlust 473 Verteilen 28 Vertex 60, 61, 94, 112, 133, 166 Vervielfältigung 42 Verwehung (Combustion) 368 Video (Anti Alias-Verfahren) 457 Video Color Check 372, 449 Video Post 470 Video Post-Hierarchie 36 Video-Farbüberprüfung (Materialeditor) 372 Video-Farbüberprüfung (Rendern-Dialog) 449 Video-Nachbearbeitung 470 Virtueller Framebuffer 49, 81, 450 VN-Endzeit 471 VN-Startzeit 471 VN-Warteschlange 472 Volumenlicht 338, 359 Vorderseite 289 Voreinstellungen laden/speichern 301 Vormultipliziertes Alpha 90, 434 Vorschau betrachten 445 Vorschau erstellen 444, 445 Vorschau umbenennen 445 Vorschaubereich (Preview) 445 Vorschaueinstellungen (Materialeditor) 371 VU-Auflösung 216

W Wachsen 292 Warteschlange 36 Wasser (3D-Map-Typen) 426 Weiche Auswahl 120 Weiche Kante 281 Weicher (Anti-Alias Verfahren) 457 Wellenlänge 307 Welt 36 Weltkoordinatensystem 31 Wiederholungen 118 willkürliche Richtung 303 Wind 311, 366

Winkel (Mapping) 431 Winkel (Nebel) 364 Winkel zur Achse 290 Winkel zur Ebene 290 Wirbel (2D-Map-Typen) 425

X Xref 48 XYZ in UVW (UVW-Map) 423 XYZ Skalierung 199 XYZ-Kontroller 199

Z Zahlenauswahlfelder 46 Zeitablauf (Deflektor) 316 Zeitausgabe 49 Zeitausgabe (Rendern-Dialog) 448 Zeitkonfiguration 44, 184 Zeitleiste 44, 193 Zeitparameter 288 Zeitsteuerung 44 Zellförmig (3D-Map-Typen) 425 Zentrische Welle 307 Zerschneiden 152 Zerstörung nach Kollision (Partikelteilung) 298 Ziegel (2D-Map-Typen) 424 Ziel 212, 217, 466 Ziel und Treiber (Render Effekt-Dateiausgabe) 466 Zuordnen von Mappingkoordinaten 427 Zurückspringen 230 Zusammengesetzte Kontroller 178, 199 Zusammengesetzte Objekte 27, 212 Zusammensetzen (Composer-Map-Typen) 426, 433 Zusätzliche Objekteigenschaften 32 Zusätzliche Eigenschaften 25 Zusatztools 43 Zuweisen (Kontroller) 187 Zuweisen des Mappings 427 zweiseitig (Schattierungs-Grundparameter) 109, 376 Zwischenspeicher 234 Zwischenversion wiederherstellen 234 Zylinder 54 zylindrisch (UVW-Map) 423

523

Stichwortverzeichnis englische Version Numerics 2-Sided 109 3D Snap 165 3D Snap Toggle 63

A Absolute Map Bias 338 Absolute Mode 64 Add Bone 275 Add Image Layer Event 471 Add Image Output Event 473 Add Point 398 Add Scene Event 460, 471 Additive 465 AddQuad 163 AddTri 163 Adjust Pivot 224 Adobe Photoshop Filter 424 Adobe Premiere Filter 424 Advanced Diffuse 396 Advanced Transparency 378, 402 Affect Alpha 419 Affect Pivot Only 224 Alignment 88 All Faces 304 Along visible Edges 304 Ambiente 85, 377 Amplitude 298, 307 Amt 379, 402 Anim. 189 Animation 43, 44, 69 Animations-Controller 30, 38 Anisotropy 391 Antialiasing 49, 406 Applied IK 219, 220 Apply to Environment Map 460 Apply To Whole Mesh 118 Arc Rotate 62 Area 454 Assign Controller 187 Assign Material to Selection 393, 399

At all Vertices 304 At Distinct Vertices 304 At Face Centers 304 Athmosphere Effects for Lights 359 Atmosphere 419 Atmospheres & Effects 370 Atmospheric Apperatures 365 Atmospherics 450 Attach 135, 175 Attachment Controller 202 Attenuation Parameters 78, 79 Audio-Kontroller 201 Audio-Video Interleaved 474 Auto Grid 75, 76 Automatic Reflect/Refract Maps 461 AVI 474

B Background 402 Background (Materialeditor) 372 Back-Light 340, 344, 372 Backside ID 305 Basic Parameters (PArray) 303 Basic Parameters (PCloud) 302 Bend 30, 138 Bend Axis 139 Bevel 126, 149 Bevel Smoothing 163 Bevel Values 126 Bezier 164, 172 Bezier Corner 164, 172 Bezier Position Controller 194, 195 Bezier Smooth 398 Bezier-Float 189 Bias 198, 336, 337 Bind 162 Bind to SpaceWarp 307 Birth Rate 288 Bitmap 413, 474 Bitmap (2D-Map-Typen) 424 Bitmap Fit 88, 110

524

Stichwortverzeichnis englische Version

Bitmap-Parameter 90, 91 Bitmap-Passung 110 Blackman (Anti-Alias Verfahren) 454 Blend 454, 464 Blend Basic Parameters 440 Blend Material 435 Blinn 83, 389 Blinn Basic Parameters 110, 377, 393 Blizzard 302 Block Controll 209 Blur 87, 431, 463 Blur offset 431 Blur Type 463 BMP 474 Bones 230 Bones auswählen 275 Boolean 66, 101 Border 95, 148 Bounce 297 Bounce Coefficient 382 Box 99 Bricks 424 Brighten 464 Brightness and Contrast 465 Browse from 83 Bubble Motion 298 Bulge Angle Deformer 286 Bulge Angle deformer 275, 282 Bump 396 Bump Mapping 435 Bottom View 364

C Calc Intervals per Frame 297 Camera 70 Camera Target 71 Camera View 49 Cap End 143 Cap Start 143 Cap Type 126 Capping 126, 143 Cast Shadows 77 Catmull-Rom 455 Caustics 401

Cellular 425 Chamfer 154 ChamferBox 54 ChamferCly 55 Channel List 319 Channel Parameters 319 Chaos 300 Chaos (Deflektor) 316 Checker 424 Child 36, 67 CIN 474 Cineon 474 Clamp 458 Classic 118 Clone Options 57 Close 48 Color 335, 362, 367 Color #1 413 Color #2 413 Color Amount 336 Color Balance 466 Color Mods 426 Color Range Limiting 458 Color Selector 84 Combustion 424 Command Panel 43 Common 316 Common Parameters 448 Composer-Map-Typen 426 Composite 426, 433 Compositing 52 Compound Objects 100, 212 Compressor 81 Cone 99 Conform 101 Connect 101, 238 Conserve Memory 461 Constant 288 Constraint 202 Continuity 198 Control Level 119 Control Points 310 Convert to Editable Poly 132 Cookie Cutter 134

525

Cook-Variable 455 Coordinates 416, 440 Copy Render Parameters 448 Core-Components 39 Crease 120 Create 43, 54 Create Line 167 Creation Method 142 Cross Fade Transition 472 CrossSection 164, 274 Cubic 455 Curved Sides 127 Custom 196 Customize 54 Customize User Interface 46 Customize UI 10 Cut 152 CV-Kurve 97 CV-Punkte 97 Cylindrical 423

D Damper 230 Decay 78, 79, 309, 334 Deflector 306, 314 Deformationen 143 Dent 425 Depth 467 Depth of Field 468, 469 Destination 466 Destination Time 73 Diffuse 109, 377 Diffuse Color 85 Diffuse Level 389, 396 Diffuse Reflexion 354 Dim Level 380 Direction of Travel/Mblur 296 Direction Vector 303 Directional 463 Direct Light 328 Displacement 450 Display Controll Mesh 120 Display Floater 115 Display Icon 290, 302

Display Properties 166 Display Render Mesh 146 Draft 448 Drift 368 Driver 466 Drop Size 288 Duration Subdivisions 459 Dynamic Properties 382 Dynamikeigenschaften 382

E Easy 230 Edge 61 Edge ID 305 Edged Faces 113, 159 Edit Angle Keys Curve 285 Edit Envelopes 276 Edit Geometry 65 Edit Lattice 285 Edit Mesh 59, 113 Edit Patch 159 Editable Poly 132, 417 Effects 450 Emit Start 291 Emit Stop 291 Enable Sampler 416 End 333 End Time 72 Envelopes 274 Environment Mapping 429 EPS 474 Euler XYZ 199 Evaluation Coarseness 293 Events 36 Exclude 357 Exclude Verts 281 Execute Sequence 473 Execute Video Post 471 Explosion (Combustion) 368 Explosion einrichten (Combustion) 368 Exponential 360, 363, 365 Export 47 Extended Parameters 378, 402 Extended Primitives 54

526

Stichwortverzeichnis englische Version

Extras 115 Extrude 65, 149, 163 Extrusion 100, 149

F Face Map 377 Faceted 377 Facing 289 Fade For 292 Falloff 394 Falloff (3D-Map-Typen) 425 Falloff (Nebel) 364 Fallout Parameters 397 Fallrate (Schnee) 289 Far 363 Far Attenuation 333 Fast 196 Fast Adaptive Antialiaser 407 Feather 281 Feather Radius 464 Fetch 234 FFD 128 FFD (Zyl) 309 FFD 2x2x2 128 FFD 3x3x3 130 File Output 466 Fill Light 339, 343 Film Grain 467 Filter 283 Filter Maps 49, 457 Fire Effekt 367 Fit entire Scene 467 Flat Mirror 394 Flat Mirror (Andere Map-Typen) 427 Flat Mirror-Map 408 FLC, FL 474 Flic 474 Float Reactor Controller 207 Flyouts 44, 45 Focal Limit 468, 473 Focal Node 468 Focal Point 468 Focal Range 468 Focus Node 472

Focus Range 473 Fog Background 363, 365 Force 2-Sided 450 Forces 306 Form (Combustion) 367 Forward Kinematik 180, 215 Frame Rate 38, 72, 184, 445 Frame Buffer 49, 443 Free Form Deform 128 Fresnel 395 Front-View 49

G Geometric/Deformable 306 Get Material 83, 393 Get Shape 143 Ghosting 186 Gizmo 23, 30, 89, 111 Gizmo (Combustion) 367 Gizmo Parameter 285 Gizmos (Volumennebel) 365 Global Parameters 407 Global Tracks 209 Glossiness 378, 393, 396, 405 Glow 370 Go forward to Silbling 373 Go to Parent 87, 373, 403, 440 Goal 217 Gradient 425 Gradient Ramp 425 Grain 467 Gravity 311 Grid and Snap Settings 166 Grid Points 166 Grow For 292

H Hard-Body Dynamik 181 HD Solver 217 Hide 171 Hierarchy 35, 43 Hierarchy Command Panel 224 HI-Solver 216 History Dependent Solver 217

527

History Independent Solver 216 Horizontal Focal Loss 473

I Ignore Backfacing 120, 436 IK-Solver 216 Image Aspect 449 Import 47 Include Verts 281 Index of Refraction 379, 405 Inherit Parent Velocity 300 Inherit Velocity 316 Insert Corner Point 144 Installation MeshTools 10 Instanced Geometry 293 Interactive 440, 463 Interactive IK 219 Interparticle Collisions 296 Interpolation 39, 74 Intersections 126 Inverse 78, 79, 334 Inverse Kinematik 180, 215 Inverse Square 334 Iterations 118

J Joint Angle Deformer 275, 282 Joint Picture Expert Group 475 JPEG, JPG 475

K Keep old material as sub-material 415, 437 Key Info 220 Keyboard Entry 54 Keyframe 38 Keyframe Animation 69 Key-Info 193 Key-Light 339, 341

L Lathe 100 Layer-PlugIn 472 Left-View 49 Lens Effects 369, 462

Lens Effects Globals 370 Lens Effects-Parameters 370 Level 1 127 Level 2 127 Life 288 Life Span Value Queue 301 Limited 229 Linear 164, 195 Linear In & Linear Out 195 Linear-Controller 197 Link Constraint 191, 204 Load 319 Load Multiple Targets 319 Load Save Presets 301 Local Control 119 Lock to Video Post Range 471 Loft 142 Loft-Extrusion 102 Loft-Objekte 29 LookAt Constraint 203 Luminance 464 Luminosity 405

M Make Material Copy 373 Make Preview 372, 445 Make Symmetrical 144 Manipulator 237 Map (Shadowparameters) 336 Map Channel 429 Map Mask 465 Mapping 37, 49, 82, 373 Mapping (Scanline-Renderoptions) 452 Mapping Typ 89, 424 Maps 86, 382 Marble 425 Mask 426 Master Block 209 Master Objekt 24 Material Mapping and Source 294, 305 Material 82 Material Effect Channel 373 Material ID 435, 465 Material/Map-Browser 83, 393, 437

528

Stichwortverzeichnis englische Version

Material/Map-Hierarchie 375 Material/Map-Navigator 373 Material/Map-Steuerung 373 Material/Map-Übersicht 393 Materialbibliotheken 37 Materialdefinition 82 Materialeditor 43, 83, 109 Material Typ 374, 439 Matte 419 Matte/Shadow 417 Max Quadtree-Depth 336 Max Steps 365 Max Sustainable Rate 288 MAXScript 39 Menuebar 42 Merge 47 Mesh Editing 59 Mesher 28, 102 MeshSmooth 102, 117 Meta Particle 292 Metal Basic Parameters 414 Metaliness 390 Metal Shader 390 MetaParticle Parameters 293 MetaParticle 289, 292 Min/Max-Toggle 69 Mirror 430 Mirror Axis 122 Mirror Selected Objects 122 Mitchell-Netravali (Anti-Alias Verfahren) 456 Mix 426 Mix Amount 414 Mix Curve 397 Modifier Based 306 Modifier List 159 Modifier Stack 59 Modify 43, 416 Mono Channel Output 442 Morph Angle Deformer 275, 282 Morphen 28, 100 Morpher 318 Morphing 182 Morph Controller 212 Motion Blur (Multi Pass Effekt) 469

Motion-Capture Controller 213 Motion-Capture Position 213 MOV 474 Move 398 Move Control Point 144 Move Keys 197 Move to Tab Panel 11 Move Transform Type-In 225 Multi Pass Effects 458 Multi Pass Render Effects 469 Multi Resolution Adaptive Antialiaser 407 Multi/Sub-Object 415, 437 Multi/Subobject Basic Parameters 416 Multi/Sub-Object Material 437 Multi-Layer 391 Multiplicative 465 Multiplier 297, 460 Multisub Material 435

N Name 58 Near 363 Near Attenuation 333 Net Render 450 New 47 Noise 38, 366, 396, 425 Noise Controller 200 Noise Parameter 397 Noise Threshold 366 Non Uniform Scale 114 None 334 Normal (Volumenfog) 366 NTSC 72, 184 Number of Chunks 304 NURBS 96 NURBS-Flächen 97 NURBS-Kurven 97 NURMS 102, 118

O Object Based Emitter 302, 303 Object Fragments 304 Object Motion Blur 459 Object Motion Inheritance 297

529

Object Mutation Queue 301 Object Parameters 228 Object Properties 166 Off Axis 290 Offset 430 Offset Mode 61 OilTank 58 Old Style Mapping 118 Omni Light 78, 328 On 336 One Connected Blob 293 Opacity 336, 377, 378 Opaque Alpha 419 Open 47 Operation 134 Options 370, 372 Options (Raytrace) 406 Oren-Nayar Blinn 389, 439 Oren-Nayar-Blinn Basic Parameters 439 Orientation 391 Orientation Constraint 204 Other Map 427 Out 74, 195, 379 Outline 149 Output Size 49, 80, 448 Outside ID 305

P Paint Strength 281 Paint Weights 280 Paint-Map 424 PAL 72, 184 Pan 58 Pan-Tool 70 Parameters (MeshSmooth) 120 Parent 36, 67 PArray 303 Particle Age 425 Particle Formation 290, 302 Particle Generation 291 Particle MBlur 425 Particle Motion 291 Particle Quantity 291 Particle Size 292

Particle Spawn 298 Particle Timing 291 Particle Type 292 Particles & Dynamics 306 Pass Velocity 317 Patch 95, 96, 103 Patch Grids 159 Path Constraint 204 Path Steps 143 PBomb 305 PCloud 302 Percentage of Particles 290 Period 298 Perlin Marble 425 Perlin Marble (3D-Map-Typ) 425 Perpendicular/Parallel 406 Persist 298 Perspective-View 49 Phase 298, 366, 364, 368 Phong 389 Pick Material from Object 373 Pick Operand 134 Pick Shape 134 Pick Target 212 Picked Emitter 305 Pivot 223 Pivot-Punkt 183 Pixel Aspect 449 Pixels 380 Planar 88, 110 Planar (UVW-Map) 423 Plane 109, 290 Planet (3D-Map-Typen) 425 Plate Match/MAX 2.5 457 Play During Test 214 PlugIns 39 PNG 475 Point Helper 234 Point3-Controller 199 Polygon 30, 61, 94, 416 POmniFlect 314 Portable Network Graphics 475 Position 31 Position Constraint 203

530

Stichwortverzeichnis englische Version

Position Motion Capture 213 Position XYZ 199 Position/Rotation/Scale 191 Postproduction 52 Preferences 54 Premultiplied Alpha 91 Preserve Luminosity 466 Preview erstellen (Materialeditor) 372 Preview Range 445 Primitives 27, 99 Propagate 162 Proxy 48 PS 474 Put Material to Scene 372 Put Material to Selection 373 Put to Library 373 Pyramide 27

Q Quad 416 Quad-Output 118 Quadratic 456 Queue 36 Quick Renderer 77 Quicktime 444 Quicktime-Movie 474

R Radial 463 Radiosity 351 Radius 55 RAM Player 462 Random Direction 303 Rate 291 Raytrace 394, 427 Raytrace Bias 354 Raytrace Controls 406 Raytrace Shadow Parameters 354 Raytrace Shadows 335, 354 Raytraced Reflection and Refraction Antialiaser 407 React to 206 Reactor-Controller 205 Record Controlls 214 Record Range 214

Reduce Keys 214 Reference 122 Reference Object 303 Refine 173 Reflection Level 380 Reflect/Refract 87, 403, 427 Reflection 316, 394, 405, 406 Reflection (Matte/Shadow) 419 Reflection Dimming 380 Reflection/Refract 394 Reflects 316 Refraction (Deflektor) 316 Regularity 367 Remove Interior Patches 169 Rename Preview 445 Render 80 Render Count 288 Render Hidden 450 Render Output 49 Render Steps 161 Render Szene 49 Renderable 146 Rendering 43 Rendering Effects 462 Rendering Iterations 461 Rendern Button 49 Replace 47 Reset Map/Material 373 Resets 121 RGB (Bildformat) 475 RGB Multiply 426 Rich Pixel Format 476 Ripple 307 RLA 475 Rollouts 45 Root 36 Root only 442 Rotate 431 Rotation 31, 463 Rotational Joints 228 Roughness 389 RPF 476

531

S Sample Range 338, 356 Sample Slots 371 Sample Type 372 Sample UV Tiling 372 Samples 214 Samples (Combustion) 368 Samples (Objektbewegungsunschärfe) 459 Saturation 85 Save 47 Save as 47 Save File 84, 450 Save Selection 47 Scale 313 Scale (Loft) 144 Scale Chaos 301 ScaleXYZ 199 Scanline A-Puffer 452 Scanline Renderer 443 Scatter 101 Scene Motion Blur 461 Scene Options 471 Schematic View 43 SDeflektor 314 Seed 292 Segment 93 Select and Link 68 Select Bone 275 Select by ID 436 Select by Material 372 Select by Name 67, 84 Select Exclude Verts 281 Self-Illumination 83, 110, 377, 378 Set Number of Points 310 Set Numbers 416, 437 Set Reaction Value 206 Settings 121 Setup Explosion 368 Shade Selected Faces 148 Shaded 63 Shader 82, 373 Shader Basic parameter Shader Basic Parameters 83, 109, 376, 439 Shadertypen 389

Shadow (Matte/Shadow) 419 Shadow Brightness 419 Shadow Maps 335 Shadow Parameters 335 Shadow Type 335 Shadows 49 Shape 28, 367 ShapeMerge 101, 134 Shapes 25, 93 Sharp Quadratic 456 Show 334 Show Effect 463 Show End Relsult 373 Show Interior Edges 161 Show Map in Viewport 90, 110, 373, 434 Show Map on Back 429 Show Original 463 Side 397 Single 84 Six Point 289 Size 366, 397 Skin 273 Skin Parameters 143 Skip Existing Frames 450 Script-Controller 208 Slave-Controller 210 Sliding Friction 382 Slow 195 Smoke 369, 425 Smooth 164 Smooth + Highlights 110 Smooth Across Levels 127 Smoothing Angle 305 Snow 289 Soft Selection 120 Soft-Body Dynamik 181 Soften 457 Softer 378 Solidify 136 Solver Plane 217 SOmniFlect 314 Source Time 73 SpaceWarps 24, 30, 32, 306 Spawn Effects Only 316

532

Stichwortverzeichnis englische Version

Spawn on Collision 299 Spawn Trails 299 Speckle 438 Speckle Parameters 438 Specular 79, 86, 377, 378 Specular Highlight 377, 378, 391, 396, 405 Specular Level 86, 378, 393, 396, 405 Speed 291 Speed Chaos 300 Sphere 99 Spherical 423 Spherical Environment 413 Spin Axis Controls 296 Spin Speed Controls 296 Spin Time 296 Splat (3D-Map-Typen) 426 Spline 93, 171 Spot-Light 328 Spotlight Parameters 77 Spray 287 Spring Back 230 Spring Controller 201 Standard Particles 292 Start 79, 333, 334 Start Outline 127 State 206 Static Friction 382 Step 196 Step Size 365 Steps 170 Strauss 390 Stretch 367 Stucco 426 Stuck (3D-Map-Typen) 426 Subdivide 153, 162 Subdivision 161 Subdivision Amount 118 Subdivision Method 117 Subobject 89, 416 Super Black (Rendern-Dialog) 450 Super Spray 289 SuperSampling 381, 404, 416 Surface 126, 164, 165 Surface Controller 202

Surface Parameters 120 Surface Properties 416, 436 SurfaceTools 103, 164 Swirl 425 Swivel Angle 217 System Controller 207 System Unit Scale 54, 108

T Tagged Image File Format 475 Tank 58 Taper 30, 138 Targa 475 Target 70 TCB-Kontroller 197 Teapot 99 Tendril 367 Tension 153, 198, 293 Terminator 228 Terrain 29, 101 Tesselate 153 Tetraeder 289 Tetrahedron 289 Textur Mapping 429 Textures 37 TGA 475 Thickness 304 Thickness Offset 410 Thin Wall Reflection 427 Thin Wall Refraction 410 Threshold 169 TIF, TIFF 475 TIF-Datei 49 Tile 430 Tiling 91, 416 Time Configuration 72, 184 Time Output 49, 84, 448 Time Slider 72 Timeline 185 Timing 288, 316 Toggle Animation Mode 72 Toolbars 10 Tools 416 Top 364

533

Top Level 133 Top View 49 Torus 27 Track View 73, 74, 185 Track View Pick 211 Track View Selected 320 Tracks 188 Trail 463 Trajectories 185 Transform Script 191 Transformations Script 191 Transparency 405 Tri hinzufügen 163 Triangle 289 Tube 137 Tumble 289, 302 Tumble Rate 289, 302 Turbulence 313 Twist 30, 285

U UDeflektor 314 Unbind 163 Unfreeze All 236 Unhide All 173 Uniform 463 Uniformity 366 Uniqueness 292 Units 380 Unwarp UVW 432 UOmniFlect 314 Update Effect 463 Update Options 121 Update Scene 463 Use Camera 468 Use Fixed Value 300 Use Global Settings 335 Use Object Center 464 Use only selected Segments 169 Use Rate 291 Use selected Subobject 304 Use Total 291 Use Transform Coordinate Center 140 Utilities 43

UV/VW/WU (Mapping) 430 UVW-Map 88, 110, 422, 427

V Value 85 Variation 288, 291, 315 Vert. Focus Loss 473 Vertex 60, 61, 94, 133 Vertex Ticks 112, 166 Video (Anti-Alias-Verfahren) 457 Video Color Check 372, 449 Video Post 470 Video Post-Hierarchy 36 View 43 View Navigation 44, 62 View Preview 445 View Steps 161 Viewport Background 418 Viewport Display 290 Viewport Slider 237 Views 49 Virtual Frame Buffer 49, 81, 450 VP End Time 471 VP Queue 472 VP Start Time 471 VU-Auflösung 216

W Water 426 Wave Length 307 Weight 120 Weight Properties 281 Weld 136 Width/Height 449 Wind 311, 366 Wind Strength 367 Wire 376 Wire Parameters 238 Wire Parameters Dialog 238 Wireframe 110 Wood 426 Work with Transperency 460 World 36

534

Stichwortverzeichnis englische Version

X Xref 48 XYZ in UVW (UVW-Map) 423 XYZ-Controller 199

Z Zoom 54 Zoom Extents 69