Voraussetzungen:
Cinema 4D R 9
Advanced Render
Thinking Particles
Kenntnisse XPresso, TP


Download: Beispielfilm und Ausgangsszene


Hallo und herzlich willkommen zum neuen zweiteiligen Tutorial "Heat blur" sagen euch Andre (@eigthyf) und Andreas. Langsam merkt man, dass es immer besser ist, sich einmal zusammen Gedanken zu machen.... Wir werden mit Cinema 4D R 9 sowie den Modulen Advanced Render und Thinking Particles für den Effekt des "Hitzeflimmerns" sorgen. Die Anwendungsgebiete liegen auf der Hand: Triebwerke aller Art, denkbar wären aber auch das Flimmern am Horizont oder am Auspuff eines Fahrzeuges. Der zweite Teil wird sich mit dem "Kondensstreifen" auseinandersetzen, der sich hinter dem Triebwerk bildet und auf diesem Teil aufbauen.

Wir wollen auch nicht allzu physikalisch werden. Durch die freitretende Wärmeenergie, die an solch einem Aggregat auftritt, treffen heiße und weitaus kältere Luftmassen zusammen. Der sichtbare Effekt ist dieses Flimmern, am Horizont eher "schwebend", bei Triebwerken allerdings schnell ausströmend. Die Darstellung treibt viele 3D- ler in einen leichten Wahnsinn... Hier also eine Lösung, die auch das Rendern in Zaume hält. Zudem wollen wir uns sämtliche Postbearbeitung erparen, das Flimmern soll Bestandteil des 3D- Renderings sein...


Die Aufgabe bestand darin, einen echten volumetrischen Effekt zu erstellen, so dass wir auch getrost mit der Kamera "durch" den Hitzestrahl fahren dürfen -wo sich in natura freilich kein Kameramann opfern würde- das ist einer der Vorteile, den "wir" haben.

Das schnelle Ausströmen übernimmt eine kleine TP- Schaltung. Der Vorteil gegenüber einem Grundemitter liegt in den Eingriffsmöglichkeiten der zu emittierenden Partikel/Objekte, besonders die Austrittswinkel wären interessant, da sich der Effekt hinter dem Triebwerk bis zu einem gewissen Punkt trichterförmig ausbreitet. Der Clou liegt allerdings in Andre´s Material und dem Blurren, damit der gewünschte Effekt eintritt. Somit habt ihr nach dem Tutorial ein TP- Preset, was auf eure Bedürfnisse mit wenigen Handgriffen angepasst werden kann.



Zuerst ladet euch bitte die Szene landscape.c4d herunter. Darin enthalten ist ein Landschafts- Grundobjekt mit einem Landschaftsmaterial, eine einfache 3- Punkt- Beleuchtung sowie ein ..na ja Triebwerk. Die Lichtquellen bilden die Jet- flame. Ihr könnt ja gleich euren Fighter nehmen, wenn ihr wollt. Zudem befindet sich die Kamera.1 in der Szene. Diese wurde so animiert, dass sie später "durch" den Hitzestrahl fährt, damit wir unser Ergebnis aus allen Perspektiven "bewundern" können.

Ihr könntet euch die gesamte "Übernehmerei" sparen, indem ihr ein schlichtes Triebwerk (z.B. Röhre) erstellt und alles im Koordinatenursprung herstellt...Unsere Düse befindet sich außerhalb, irgend etwas ist ja immer...Wichtig ist nur, die ungefähren Proportionen einzuhalten, da die Parameter auf die hier vorliegenden Größenverhältnisse abgestimmt sind.



Erstellt ein Null- Objekt und benennt es in Thinking Part o.ä. um. Thinking Particles benötigt ja bekanntlich als Emitterträger ein Null- Objekt. (Freilich kann auch ein anderes Objekt als Emiiter fungieren, aber hier soll uns das geliebte Null- Objekt reichen...) Dies muss noch im Triebwerk platziert werden. Da sich unser Triebwerk nicht im Koordinatenursprung befindet, ist es angebracht, das Null- Objekt zu selektieren und über die Funktion- Übernehmen anzuordnen. Per Drag&Drop zieht ihr das Polygonobjekt Duese in das Menü der Übernehmen- Funktion und bestätigt Zuweisen. Der Emitter wird nun noch ein Stück zum "Ende" der Düse in X- Richtung verschoben. Ordnet Thinking Part der Duese unter und gebt ihm schließlich einen XPresso- Tag.



Wir benötigen eine Partikel- Geometrie, wie für jede andere TP- Schaltung auch. Unter plugins- Thinking Particles rufen wir eine Partikel- Geometrie auf. Rechtsklickt auf die Gruppe Alle und fügt eine neue Partikel- Gruppe zu, nennt sie Heat Blur.Wir werden mit mehreren Gruppen (Kondensstreifen...) arbeiten. Selektiert die Partikel- Geometrie und zieht per drag&drop die Gruppe Heat Blur hinein.



Nun brauchen wir unseren Trägerkörper für das eigentliche Flimmer- Material. Betrachtet man sich den Effekt, entstehen "längliche Wellen" hinter dem Triebwerk, die mit hoher Geschwindigkeit austreten und verschiedene Brechungsindexe aufweisen. Das macht diesen Effekt aus. Eine Kugel wäre daher weniger geeignet, aber wir rufen einmal eine Kapsel auf, verleihen ihr über die Funktion- Übernehmen selbige Position wie dem Emitter Thinking Part und geben ihm die parametrischen Ausmaße lt. Screen. Rechts ist nun die Anordnung zu sehen. (Die Duese wurde kurz auf X- Ray gestellt, damit wir es sehen).



Konvertiert die Kapsel und ordnet in der Objekt- Hierarchie die Partikel- Geometrie dem Emitter unter; die Kapsel wird der Partikel- Geometrie untergeordnet.



Die nun folgende TP- Schaltung sorgt für den Ausstoß unseres Trägerkörpers, der Kapsel. Dazu zieht in den XPresso- Editor zunächst unseren Emitter, Thinking Part hinein. Aus dem XPool- Thinking Particles rufen wir einen P Sturm- Node unter den TP- Generatoren auf. Der Emitter soll später dem Triebwerk folgen -sonst macht es ja keinen Sinn- daher die hergestellte Hierarchie, an dem Ausgangs- Node des Emitters müssen hierzu aber noch die globale Position und globale Matrix angelegt werden. Am Eingangs- Node des P Sturm benötigen wir die Emitter- Position und Emitter- Ausrichtung . Stellt die Verbindungen her. Der Emitter folgt nun den zukünftigen Bewegungen des Triebwerkes und stößt die Partikel/Trägerobjekte nach hinten aus.

Am Ausgangs- Node des P Sturm benötigen wir die geborenen Partikel. Jetzt gilt es, die Gruppe zu definieren, an den die Partikel gesendet werden. Ruft aus den TP Standards ein P Gruppe- Node auf. Er verlangt wieder eine Eingabe per drag&drop. Dazu öffnet noch einmal -falls es wieder geschlossen war- unter plugins- Thinking Particles die TP Einstellungen und zieht die angelegte Gruppe Heat Blur in den P Gruppe- Node hinein.

Schließlich benötigen wir einen P Pass- Node. Zieht wieder die Partikel- Gruppe Heat Blur hinein. Den P- Pass- Node brauchen wir zur Ansteuerung eines P Größen- Nodes. Dieser erlaubt uns die Einstellungen zur Größe der auszustoßenden Objekte und deren Variantionsmöglichkeiten. Dazu aktivieren wir am Eingang der P Größe den Node Partikel. Verbindet auch diese beiden Nodes wie auf dem Screen. Beim P- Größe- Node legen wir nun eine Größe von ca. 320% fest. Interessant wirkt der Variationsparameter. Ein Wert von 25% sollte reichen. Die Parameter für den altersabhängigen Gradienten entnehmt dem Screen.





Übrigens: Der P Pass- Node könnte hier auch der Ausgang für weitere Partikelbeeinflussungen sein, denkbar wäre z.B. eine Wand oder die Starthilfe auf einem Flugzeugträger (diese Klappe, die beim Start aufgerichtet wird, damit der Fighter richtig Schub erhält). In diesem Falle würde man einen P Reflektor- Node aufrufen und per drag&drop das Polygonobjekt "Klappe" hineinziehen und dies auch mit dem P- Pass- Ausgang verbinden etc.) Möglichkeiten gibt es da gar viele, der P Pass- Node wäre also auch der "Ausgangspunkt" für sämtliche dynamischen Nodes...

Doch zurück. Öffnet durch die Parametereingabe des P Sturm- Nodes (einfach Doppelklick auf den Node). In diesem TP Generator- Node nehmen wir die eigentlichen "Emittereinstellungen" vor. Freilich können sie je nach Szene variieren, für unseren Fall passen die Werte lt. Screen.



Wenn ihr nun die Animation startet, wird die Kapsel emitiert, eine "Wust" an Kapseln entsteht. Nun werden wir uns dem Material zuwenden, die daraus flimmernde Luft zaubern wird.



Erstellt ein neues Material und stellt im Farbkanal ein reines Schwarz (RGB 0,0,0) mit einer Helligkeit von 100 % ein. Aktiviert den Transparenz- Kanal. Als Farbe stellen wir reines Weiß (RGB 255, 255, 255) bei einer Helligkeit von 100 % ein. Als Brechungsindex stellen wir 1, 028 ein. Unter Textur ruft eine Ebene auf.



Mit einem Klick auf dem Ebenen- Balken öffnet sich die Ebenen- Verwaltung. Als erstes rufen wir unter Shader einen Noise auf. Wir setzen als Noisetyp ein Gas mit den gezeigten Parametern ein. Der Shader öffnet sich nach dem Anlegen duch Klicken auf das kleine Vorschaubild.



Begebt euch durch das Pfeil- nach oben- Icon wieder nach oben und stellt als Modus für den Noise- Shader Subtrahieren ein.
Wir legen die 2. Ebene an, diesmal einen Fresnel- Shader. Stellt als Modus Normal ein. Durch Klick auf das Icon öffnet sich der Gradient, der so aussehen sollte.



Aktiviert den Reliefkanal. Unter Textur ruft einen Noise auf. Als Noise- Typ wählen wir die Wavy Turbulence mit folgenden Parametern:



Der Delta- Wert wurde auf 100 % belassen. Dieser Wert spielt eigentlich nur dann eine Rolle, wenn der Noise- Shader -wie hier- im Relief- Kanal liegt. Man darf sich merken, dass kleinere Delta- Werte mehr Details bewirken, allerdings der Reliefanteil abnimmt. Daher wird zum "Ausgleich" der Reliefanteil auf 4000 % hochgesetzt: Ergebnis: Wir sehen Flimmer- Details, die dennoch Relief- Unregelmäßikeiten auf der Oberfläche bilden. Ein Experimentieren mit den Relativen Größen innerhalb des Noises, die standardmäßig auf 100% gesetzt sind, kann sich auch lohnen. Dazu könnte man den Wert, in dessen Richtung die Partikel ausströmen, kleiner skaliert werden, z.B. der X- Wert. Die "Geschwindigkeit" in Prozent ist der Multiplikator für die Bewegungsfaktoren (X, Y, Z), hier also 1 %. Damit könnte man schnell die "Noise- Animation" ändern, indem der Multiklator herauf- oder herabgesetzt wird und dabei die festgesetzten relativen Größen unberührt lässt...

Im Alpha- Kanal rufen wir wieder einen Fresnel- Shader auf. Die Einstellungen entnehmt dem Screen.



Der Fresnel- Shader im Alpha- Kanal sorgt dafür, dass die Materialränder vom Blickwinkel abhängig transparent verlaufen. Ohne näher auf die Wirkungsweise dieses Shaders einzugehen, sei gesagt, dass es die geeignetste Methode ist, die Ränder "schwinden" zu lassen, ein einfacher Farbverlauf im Alpha- Kanal wäre nicht ausreichend.

Dieses Material legen wir auf die Partikel- Geometrie. Unsere TP- Gruppe Heat Blur arbeitet nun mit diesem "Flimmer- Shader".




Wenn man das Ergebnis nun rendert, sehen wir "transparente" Kapseln, die an den Rändern die Umgebung "verschieben". Daher werden wir die Partikel- Geometrie blurren, um den endgültigen Effekt des Flimmerns zu erreichen.



Am besten -und übrigens auch am schnellsten beim Rendern- eignet sich das Vector- Motion- Blur (VMB) für unsere Zwecke. Diese Blur- Art berücksichtigt die Bewegungsunschärfe und den Verschlußwinkel der Kamera. Nun, wir werden mit der Grundeinstellung arbeiten, einem Verschlußwinkel von 180°. Dies würde ähnliche Effekte wie ein Szenen- Motion- blur haben, allerdings wollen wir unser Workflow nicht strapazieren; der für uns hier entscheidende Vorteil liegt in der Berechnungslänge. Beim Szenen- Motion- Blur werden bedeutend mehr Zwischenbilder berechnet, um den Blur- Effekt zu erzielen. Hier reichen weniger bzw. ein Bild. "Dankend" schauen wir beim finalen Rendering in den Bildmanager...Er berechnet das Ausgangsbild, anschließend legt er auf dieses Ausgangsbild den Blur- Effekt...und dies "pfeilschnell". Zudem könntet ihr einmal mit den Verschlußwinkeln experimentieren, aber für unsere Zwecke machen wir wie folgt weiter:

Zunächst müssen wir Cinema 4D beibringen, dass er das VMB berechnen und rendern soll. Es handelt sich beim Blurren um ein Posteffekt, also begeben wir uns in die Render- Voreinstellungen und aktivieren auf der Effekte- Seite das Vector- Motion- Blur. Übernehmt die Werte. Zur genaueren Arbeitsweise schaut noch einmal schnell in das Handbuch zu AR, wo sie gut beschrieben ist. Die "Geometrie- Deformation" können wir deaktivieren. Es wäre auch unschädlich, sie aktiviert zu lassen. Sie hat die Funktion, den Blur- Effekt auch auf Objekte anzuwenden, die durch Deformer modelliert/animiert werden. Unserer Kapsel allerdings wurden keine Deformer untergeordnet.



Dann legen wir einen Motion- Blur- Tag auf die Partikelgeometrie, um Cinema 4D zu sagen, welches Objekt geblurrt werden soll. Als Stärke stellen wir im Tag 200 % ein. Auch hier ist Experimentieren angesagt...



Bei einen Rendering in diesem Stadium würde folgendes geschehen: Die Lichtquellen berücksichtigen auch unsere Partikelgruppe. Besonders die Schattenbildung des Schweifes würde die Renderzeit erhöhen. Nun liegt es am Aufbau der Szene. Wollt ihr eine Nahaufnahme am Boden machen, wo das Flimmern Schatten werfen soll, würde man nichts weiter machen. Wenn es aber auf den Effekt in "luftigen Höhen" ankommt, ist eine Schattenbildung schlicht unnütz. Daher vergeben wir noch an die Partikelgruppe einen Render- Tag. Wichtig ist die Deaktivierung der Schatten- Optionen, um ein schnelleres Renderergebnis zu erhalten. Der Einsatz der GI bliebe euch überlassen.... Die Parameter "sichtbar für Kamera" und "sichtbar für Strahlen" müssen aktiviert sein, sonst sehen wir nichts mehr. Bei einer Szene, wo das Flimmern einmal in Erdnähe erfolgt und in großer Höhe, könnte das Schatten- Parameter des Render- Tags einfach gekeyt werden...



... Zeit für einen Testlauf. Macht bei Bild 0 eine Positionaufnahme der Duese. Bei Bild 100 verschiebt die Duese auf die X- Koordinate "0". Nehmt die neue Position auf. Aktiviert - falls ihr zu Arbeitszwecken eine andere Kamera bzw. die Editorkamera genutzt habt, die Kamera.1, die wie oben angedeutet, für diese Animation bereits gekeyt ist. Nun rendert im Bild- Manager eure Animation. Übrigens, einzelne Bilder müssen nun auch im Bild- Manager gerendert werden, damit wir das Blurren sehen. Die Editor- Ansicht ignoriert den Posteffekt. Das Ergebnis dürfte dem Eingangsfilm sehr ähneln.... Für schnellere Animationen kann es erforderlich sein, die Paramter des P- Sturm bzw. P Größe zu ändern. Denkbar wäre nun auch, durch Anlegen von Benutzerdaten die relevanten Parameter immer "parat" zu haben.

Advanced Render ist -leider- Pflicht für dieses Ergebnis, da die Blur- Effekte in dieses Modul ausgelagert worden sind. Alternativ zur TP- Schaltung könnte man auch an den Einsatz eines Standard- Emitters denken. Natürlich haben wir hier nicht die Zugriffsmöglichkeiten wie im P- Sturm- Node, aber für eine alternative Lösung könnte man die Kapsel hier ebenfalls ausstoßen lassen. Der Standart- Emitter würde einfach die Position unseres Null- Objektes Thinking Part einnehmen.

Soweit der erste Streich, der zweite widmet sich dem "Kondensstreifen", der sich in luftigen Höhen hinter dem Triebwerk bildet und einige Zeit "verharrt"...

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