Voraussetzung: Cinema 4D Release 9+


Herzlich willkommen zum Material- Tutorial "Himmel in C4D". Wir wollen hier auf die verschiedenen Varianten für die Materialien sowie deren Vor- und Nachteile eingehen. Es wird hier auschließlich mir Bordmitteln ab der Version 9+ gearbeitet. Bewußt wurden auf Module wie Thinking Partikles und Pyrocluster verzichtet. Pyrocluster ist in der Lage, "echte" 3D- Wolken zu simulieren, hat jedoch den Nachteil, dass die Renderzeiten "hochschießen". Thinking Partikles selbst erzeugt keine Wolken, gibt aber Steuerungsmöglichkeiten, die über Pyrocluster hinausgehen. Das Wolkenmaterial wäre aber wiederum ...ein Pyrocluster- Shader.





Ganz ohne "Materialträger" geht es freilich nicht. Typischerweise wird meist das Himmels-Objekt bemüht. Das Himmels- Objekt stellt letztlich eine unendliche Kugel dar. Ausgangspunkt war die Überlegung, dass der Betrachter auf der Erde eine Halbkugel um und über sich sieht, was ja auch den Tatsachen entspricht. Damit das Himmels- Objekt szenenunabhängig eingesetzt werden kann -also unabhängig von den Meshgrößen-, wurde sie als unendliches Objekt gestaltet. Dies hat zwar den Vorteil der Imitation einer Ferne, jedoch bringt dieses Objekt auch Nachteile mit sich... Unendliche Objekte sind nicht skalier- oder verschiebbar. Allerdings können sie rotiert werden. Was folgt daraus... Das Himmels- Objekt ist für den Einsatz von bitmaps im Farb- und/oder Leuchtenkanal äußerst bedingt einsetzbar. Da das bitmap begrenzte Ausmaße hat, kommt es zu unerwünschten Kachelungseffekten, die auch nicht unbedingt mit der Funktion "nahtlos" retuschiert werden können...(unser "Schmetterlingseffekt" wie im Bautagebuch des Traktors...die Ziegelmauer). Jedoch können mittels der Shader interessante Effekte erreicht werden.

Zweite Variante: Ein Kugel- Grundobjekt um die Szene. Vorteil: Die "Endlichkeit". Somit können unerwünschte Kachelungseffekte in den Griff bekommen werden, da der Radius variabel ist. Zudem kann die "Wolkengröße" skaliert werden.

Dritte, oft benutzte Möglichkeit stellt der Einsatz von Ebenen bzw. konvertierten Ebenen dar. Diese wird insbesondere dann gewählt, wenn bitmaps eingesetzt werden.

Vierte Variante: Der Einsatz mehrerer übereinanderliegender Boden- Objekte. Nachteil ist aber auch hier wieder die Unendlichkeit, die uns vor Texturprobleme stellt.

Wir werden nun einige Shader herstellen, die für das Himmels- Objekt eingesetzt werden können. Die Kugel- und Ebenen- Variante kommt bei bitmaps zum Einsatz. Dies bedarf keiner sonderlichen Umschreibung... Schließlich werden wir auf das Boden- Objekt eingehen...

Da wir es zum Zeitpunkt des Schreibens Oktober haben (und wenn ich aus dem Fenster schau eigentlich ein Tutorial über verschiedene Nebelarten angebrachter wäre...), wird sich sicherlich der eine oder andere nach "Wärme" sehnen. Daher gehen wir von folgender Szene aus:





Erstellt in einer leeren Szene ein Himmels- Objekt und ein Boden- Objekt. Das Boden- Objekt erhält schönes warmes "Karibikwasser". Aktiviert im Materialmanager folgende Kanäle: Transparenz, Umgebung, Relief und Glanzlicht. Die übrigen Kanäle bitte alle deaktivieren. Das Material erhält folgende Einstellungen:

1. Der Transparenz- Kanal

RGB- Werte: 190, 245, 230; Brechung 1,65; Fresnel aktiviert; Fresnelreflekion 100%

2. Der Umgebungs- Kanal

Die Helligkeit setzen wir auf max. 30% herunter. Unter Textur rufen wir den Farbverlauf- Shader auf. Der Mischmodus ist Multiplizieren. Mit Klick auf den Farbverlauf- Shader öffnen sich dessen Eigenschaften. Wir klicken den linken Greifer und stellen reines Weiß ein. Der rechte Greifer erhält ein dunkleres Blau (RGB: 0, 64, 128). Unter Typ stellen wir 2D- Kreisförmig ein. Als letzten Wert ändern wir dort die Turbulenz auf 15%.



3. Der Relief- Kanal

Wir bauen gleich einen animierten Shader ein. Cinema 4D besitzt also Material- Shader, die animiert werden können. (Wasser, Feuer, Flamme etc.) Bei Wasser bieten sich also der Wasser- Shader an...Ruft diesen unter Textur auf. Wie alle Shader arbeitet er mit einem Graustufenbild im Reliefkanal. Als Stärke geben wir einen Wert von -15% ein. Blurrt den Shader, damit erhält er einen "verwischten Effekt": Blur- Offset 5%, Blurstärke 2%. Nach Klick auf den blauen Balken erreichen wir die animierbaren Parameter. Setzt die U- und V-Frequenz auf jeweils 0,5. Die T- Frequenz stellen wir auf 1, ebenso den Wind.

Tipp: ... Klickt einmal rechts in das Vorschau- Fenster und aktiviert Animieren. Ihr seht nun die Animation des Shaders, der hilft, für euch optimale Einstellungen für die Fließgeschwindigkeiten zu finden... (Aus dem Farbverlauf des Shaders lässt sich auch herleiten, dass dieser Shader selbstverständlich ebenfalls im Farbkanal eingesetzt werden kann und wir mehrere Farben durch die Greifer einsetzen können. Probiert es einfach aus, gelle. Es soll aber für uns reichen, dass ihr die Szene theoretisch auch animieren könnt. Zu beachten wäre noch, dass ein Wind- Objekt einsetzbar wäre, um einen "echten" Wellencharakter zu animieren. Jedoch ist hier als Träger nicht das Boden- Objekt geeignet, sondern eine große Ebene, damit der Wind- Deformator auch arbeitet. In der Hierarchie ist der Deformer- wie fast alle- dem Boden- Objekt unterzuordnen.



4. Der Glanzlich- Kanal

Das Glanzlicht erhält folgende Änderungen: Wir ändern die Höhe auf 100%.



Kommen wir nun aber zum eigentlichen Thema, unseren Wolken. Zuerst wollen wir mal cirrus- und cirrocumulusartige Wolken herstellen. Das sind diese "Federwolken", die zwischen 6000- 12.000 Metern Höhe herum"cirren".



Charakteristisch sind also kleine und sich wiederholende Flecken und Schichten. Die Wolkenfarbe ist stets weißlich. Wir rufen ein Himmels- Objekt auf und erstellen ein neues Material.

Zunächst zum linken Bild. Hier wurde ein Wolken- Shader eingesetzt. Dies ist die schnellste und einfachste Variante. Der Wolken- Shader ist ein cinema- interner Oberflächen- Shader. Unter Textur- Oberflächen wird dieser aufgerufen, nach Klick auf den Balken öffnet sich die Wolkenparameter. Der cinema- interne Wolken- Shader ist relativ rudimentär und beschränkt sich auf die Frequenzen und den Wolkenanteil. (Ab R9.5 ist dem wohl erheblich Abhilfe geschaffen worden...). Ich persönlich ziehe Wolken- Shader oder bitmaps stets im Leuchten- Kanal vor, da hier der Einfluss der Sonne am besten imitiert wird.

Tipp: Nicht nur, das der Himmel leuchtet. Der Einsatz eines Wolken- Shaders oder -bitmaps im Leuchten- Kanal erlaubt auch die Methode des Image- based Lighting. Wenn sich das Umgebungsmaterial des Wolkenhimmels im Leuchten-Kanal befindet und Radiosity (Voraussetzung: Das Modul Advanced Render) aktiviert wird, kann nach Deaktivierung der Lichtautomatik und Festlegen der Radiosity- Parameter ohne eine Lichtquelle das Bild ausgeleuchtet werden...Das folgende Bild hat also keine einzige Lichtquelle im Einsatz. Besonders in Verbindung mit leicht spiegelnden Boden- Objekten werden hervorragende Effekte erzielt. Zwas rendert es ellenlang, aber vielleicht eine Alternative für Logos etc...



Die Einstellungen für das obere linke Bild wollen wir uns noch schnell ansehen. Es wurde also ohne Radiosity oder dergleichen gearbeitet. Die U- Frequenz regelt die seitliche Ausdehnung, die V- Frequenz dagegen den Anteil der Wolken in der Höhenausdehnung. Der Parameter Wolken regelt den Anteil der Wolken. Also für cirrusartige Wolken möge dieser Shader reichen.



Zum rechten Bild. Wir erkennen schon Unregelmäßigkeiten, die allein durch den Einsatz des Wolken- Shaders nicht machbar wären. Der Shader wird erweitert. Es gibt dazu mehrere Möglichkeiten. Zuerst wäre der Einsatz des Fusions- Shaders denkbar. Hier arbeiten wir mit einer seit R9 neuen Variante, der Ebenen- Verwaltung. Während der Fusion- Shader mit Ausgangs- und Blenkanälen arbeitet, erlaubt uns die Ebenen- Verwaltung bedeutend mehr Eingriffsmöglichkeiten. Im Prinzip wurde die Ebenenbearbeitung von der 2D- Grafik übernommen. Der Clou sind aber die verschiedenen Überblend- Modis, wie Ineinanderkopieren etc. Wir werden also den zweiten Himmel herstellen und verschiedene Ebenen- Modis testen.

Wir erstellen also ein zweites Material, aktivieren wieder den Leuchten- Kanal (wenn ihr wollt, alternativ den Farbkanal) und ruft im Materialmanager unter Textur die Ebene auf. Zunächst ist es in der Vorschau zappenduster, das wollen wir nun einmal ändern. Klickt auf die Ebene, um deren Verwaltung zu öffnen. Ihr seht, für den Ebenen- Shader können wir Bilder, Effekte, Shader und Ordner einsetzen. Wir werden mit den Effekten und Shadern arbeiten, weil wir ja hier keine bitmaps einsetzen und unseren eigenen Shader basteln wollen.



Allererste Wahl für die Simulation von Wolken ist der Noise- Shader. Diesen rufen wir als erstes in der Ebenverwaltung auf. Als Modus wählen wir Ineinanderkopieren. Das entstehende Bild wird also mit den anderen noch zu erstellenden vermischt, ineinanderkopiert.Als Mischstärke wählen wir einen Wert um 38%. Jetzt klicken wir auf das kleine Vorschaufenster, damit sich das Noise- Menü öffnet.

Tipp: Ganz in Photoshop- Art kann durch einen Klick auf das Auge die jeweilige Ebene deaktiviert werden, um verschiedene Einstellungen auszuprobieren !

Der Noise- Shader erhält folgende Einstellungen: Als Farbe 1 wählt ein mittleres Blau, Farbe 2 ist weiß. Als Noise- Art wählen wir Blisteres Turbulence. Die Otaven können wir hochsetzen auf den maximalen Wert von 20. (kein Renderzeiten- Verlust). Die globale Größe setzen wir auf 300%.



Als nächstes rufen wir unter Shader- Oberflächen wieder einen Wolken- Shader auf und stellen als Mischmodus Abdunkeln ein. Nach Klick auf das Vorschaubild geben wir dem Wolken- Shader eine U- Frequenz von 0,2. Den Wolkenanteil habe ich auf 27% gesetzt. Die Blauwerte des linken Greifers entnehmt dem Screen.



Klickt wieder rechts oben im Material- Editor auf den Pfeil nach oben, um die Ebenen- Eigenschaften zu erreichen. Bisher haben wir einen dunklen Himmel mit einem Wolkenanteil, was nach "Endzeitstimmung" aussieht. Das ändern wir mit einer nächsten Ebene. Wir rufen einen Farbverlauf- Shader auf.

Tipp: Die einzelnen Ebenen können in der Reihenfolge durch einfaches Drag´n´Drop geändert werden, einfach hoch-, zwischen- oder herunterziehen!

Als Mischmodus wählen wir diesmal Normal und belassen die Stärke ebenfalls auf 100%. Nach Klick auf das kleine Vorschaufenster verleihen wir dem Farbverlauf die Werte wie auf dem Screen. Wichtig ist die Turbulenz von ca.20 % und der Typ 2D-V, um einen waagerechten Wolkenverlauf zu simulieren. Den linken Farbverlauf- Greifer ändern wir auf ein dunkleres Blau entsprechend dem rechten Screen.



Ein Rendern würde nun relativ häßliche Flecken, aber keine Wolken ergeben. Wir integrieren in die Ebene einen letzten Shader, den Falloff- Shader. Dabei handelt es sich um einen Effekt- Shader, der ähnlich dem Farbverlaufs- Shader arbeitet, sich jedoch zusätzlich an einem veränderbaren Vektor und den Normalen ausrichtet. Als Modus wählen wir Ineinanderkopieren; dies gibt den Flecken eine schöne Struktur. Nach Klick auf die Vorschau ändern wir die drei Farbgreifer in blaue bzw. den rechten in ein reines Weiß um. Die RGB- Werte entnehmt wieder dem Screen.



Relativ viel Aufwand möge jemand sagen, aber wir haben einen fein struktuierten Himmels- Shader hergestellt, der auf das Himmel- Objekt angewendet werden kann, ohne dass wir Angst haben müssen, dass Kachelungen etc. entstehen. Soweit zum Shader für ein Himmels- Objekt. Durch Änderung der Farben in den Verläufen und vor allem der Änderung des Noise- Types entstehen bizarre Formen, hier ist wieder Testen angesagt...Einige Beispiele ohne Änderung der Farbwerte, allerdings mit verschiedenen Noise- Arten und stellenweiser Deaktivierung einiger Ebenen- Shader, probiert es aus! In dem folgenden linken Bild wurde der Wolken- Shader deaktiviert und im Noise die dargestellten Parameter eingestellt, im rechten wurde der Wolken- Shader wieder aktiviert, aber als Noise- Modus Subtrahieren eingestellt und wieder ein anderes Noise unter Abänderung der relativen Größen eingestellt. Alle relevanten Änderungen sind blau umrahmt...(wir machen ja ein himmelblaues Tutorial heute ...*g*).



Sehr schöne Möglichkeiten ergeben sich auch aus der Farbänderung des Noises. Schaut mal hier diese Abendstimmung mit den links zu entnehmenden Parametern. Der Himmel lebt aus der Verknüpfung des Wolken- und des Noise- Shaders, der einen Rotton erhielt und die Wolken rötlich färbt...



Sinn der Maßnahme war ja folgender: Hat man einmal eine akzeptable Grundeinstellung gefunden, kann man mit sehr wenigen Klicks dramatisch andere Ergebnisse erzielen. Kein Bild gleicht dem anderen. Vielleicht habt ihr jetzt einen "Grund-Shader" erstellt, den ihr immer mal verwendet und in eure "Basics" einfügt, hm.



Wir stellen einen zweiten Shader her, der dramatisch wirken und große Cumulus- Wolken nachahmen soll. Dieser Shader wird von mehreren Noise- Varianten leben. (vielleicht macht ihr noch @Andre´s Regentutorial, dann kann es hier regnen...)



Auch dieser soll auf das Himmels- Objekt angewendet werden können. Wieder werden wir mit dem Ebenen- Shader arbeiten. Erstellt also ein neues Material und ruft diesmal im Farbkanal unter Textur die Ebene auf. Öffnet diese und erstellt einen Noise- Shader.

Als Modus wählen wir Ineinanderkopieren. Als Mischstärke setzen wir 50% fest. Nach Anklicken der Vorschau vergebt die Werte wie auf dem Screen. Diesmal bleibt es beim schwarz/weiß, hier werden wir die dunklen Regenwolken simulieren. Nicht auf dem Screen sichtbar: Stellt das Clipping unten auf 15%, Clipping oben verbleibt bei 100%. Das Noise Nutous kommt einer Cumuluswolke mit den auf dem Screen ersichtlichen Werten noch am nächsten.



Erstellt in der Ebene noch einen Noise- Shader. Auch dieser wird ineinanderkopiert, erhält aber einen Mischanteil von 55%. Nach Klick auf das Vorschaufenster ändert den Noise- Typ auf Blistered Turbulence mit den Werten wie im Screen, zusätzlich stellt das untere Clipping auf 30%, das obere Clipping auf 75%. Gebt noch einen Kontrast von 20% mit auf dem Weg.




Nun, ganz so schwarz wollen wir es nicht lassen, wir bringen etwas Farbe ins Spiel. Bisher sind zwei Noise- Bilder ineinanderkopiert worden und sorgen für die Wolkenstruktur, der Falloff- Shader färbt den Himmel nun ein. Erstellt diesen in der Ebene. Gebt ihn den Mischmodus normal, er soll das gesamte Bild einfärben. Die Mischstärke bleibt bei 100%.



Die Vektoren setzen wir alle auf 1. Der Raum ist Welt. Beim Gradient benötigen wir vier Greifer. Positioniert sie etwa so wie auf dem Screen, die RGB- Werte sind jeweils darunter zu entnehmen.



Wenn ihr nun rendert, erhaltet ihr das Eingangsbild. Wir wollen diesen Shader aber noch ein wenig verfeinern. Hierzu bedienen wir uns des Leuchten- Kanals. Aktiviert diesen und ruft wieder einen Noise- Shader auf.





Dieser erhält die Einstellungen wie auf dem Screen. Achtet auf die Clipping- Einstellungen. Es werden dadurch einzelne Wolkenbereiche ausgeleuchtet. Kleiner Nebeneffekt: Durch die Verwendung des Leuchten- Kanals wird das Wasser gleich mit ausgeleuchtet. Prima. So schaut es aus:





Auch diese Variante soll kurz angesprochen werden. Cinema 4D erlaubt es uns, mehrere Bodenobjekte aufzurufen. Auch dieses ist unendlich, kann aber rotiert und in der Höhe verschoben werden! Den zweiten Umstand machen wir uns zunutze. Aber Vorsicht! Es ist kein Allheilmittel, da es die Eigenschaft des Boden- Objektes ist, die Textur ebenfalls nach hinten zu endlos zu "verzerren". Dadurch entsteht am Horizont nicht unbedingt der gewünschte Effekt. Wenn dieser aber nicht sichtbar ist (z.B. ist eine Stadt im Hintergrund) kann hier ebenfalls ein Himmel simuliert werden. Auch wäre es möglich, durch eine geschickte Beleuchtung dieses Manko zu retuschieren.

Was brauchen wir ? Nun, einige Boden- Objekte. Ruft insgesamt drei Stück auf. Eines belasst ihr im Koordinaten- Ursprung. Das zweite verschiebt in Y- Richtung auf 500, das dritte auf 600 m. Freilich können diese Werte je nach Szene variieren. Das erste Bodenobjekt ist der Boden an sich, die zweite eine Wolkenschicht und die oberste liefert uns das Blau. Bezeichnet die Böden entsprechend.



Der Boden erhält noch einmal unser Wasser-Material. Nun erstellen wir die oberste Schicht, das "Blau". Hierzu erstellen wir ein neues Material. Ruft in den Farbkanal den Wolken-Shader auf und gebt ihm einen hohen Blau- und wenig Wolkenanteile.



Als nächstes erstellen wir das Wolkenmaterial. In einem neuen Material erstellen wir im Farbkanal wiederum einen Wolken-Shader. Dieser erhält folgende Einstellungen:




Wichtig ist, dass die U- und V- Frequenzen sehr niedrig sind, da der Shader auf ein endloses Objekt kommt. Also nicht erschrecken, wenn beide Frequenzen 0,03 sind.

Diesen Shader im Farbkanal kopiert ihr in den Alpha- Kanal.



Aktiviert im Alpha- Kanal die Option weich und Alpha- Bild. Dieses Material weisen wir der Wolken- Schicht zu, also unser 500m hohes Boden- Objekt. Beim Rendern sehen wir fast gar nichts. Aber nehmt einmal eine Lichtquelle und platziert sie am Horizont und stellt ein knallgelbes Punktlicht ein. Dupliziert die Lichtquelle und werft einen Linseneffekt sowie ein Reflex darauf.



Eine zweite leicht gelbe Lichtquelle leicht außerhalb des rechten Bildrand beschert uns sodann die untere Himmels- Variante. Die schönen Färbungen entstehen durch den Gelbton der Hauptlichtquelle.



Nun denn, ich hoffe wieder ein wenig Probiermaterial mit auf dem Weg gegeben zu haben. Nicht unerwähnt seien wieder die Mittel, die uns der Alpha- Kanal bescheren kann, indem wir Materialien schichten etc. Wenn es beim Alpha- Kanal noch klemmen sollte, lest euch ruhig das Bautagebuch Traktor (Vegetation) noch einmal durch. Auch hier könnten Wolken erstellt werden. Also unserer Fantasie sind wieder einmal keine Grenzen gesetzt, nicht wahr...

Euer Andreas

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