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2O16
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ISSN 1433-2620 > B 43362 >> 20. Jahrgang >>> www.digitalproduction.com
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MAGAZIN FÜR DIGITALE MEDIENPRODUKTION
€ 15,20
€ 17,–
sfr 23,–
JUNI | JULI 04:2016
Zeichnen!
Rendern!
Filmen!
TVPaint, Grease Pencil, After
Effects, Clip Studio & mehr ...
3ds Max 2017, Modo Fur,
Laubwerk, Plug-ins & Blender
PTGui, NC3D-Scanner,
Shootout, Tracking-Tool
FOKUS
FILM & VFX
3D & ANIMATION
INTERACTIVE
DIGITAL ART
SCIENCE & EDUCATION
SERVICE
Es grünt so grün –
auch ohne grünen Daumen
Kaum eine Architektur-Visualisierung kommt ohne Bäume oder Büsche aus. Einerseits sollen diese Objekte nicht zu viel
kostbare Rechenzeit für sich beanspruchen, andererseits auch nicht zu künstlich respektive computergeneriert wirken.
Eine Auswahl landestypischer Spezies wäre zudem ebenso hilfreich wie Varianten des gleichen Baumtyps. Die Laubvon Arndt von Koenigsmarck
werk Plant Kits wollen diesem Anspruch gerecht werden.
D
ie Plant Kits aus dem Hause Laubwerk fassen jeweils zehn Baumarten
zusammen. So finden sich Laub- oder
Nadelbäume unterschiedlicher Klimazonen
je in verschiedenen Sets. Ganz neu erhältlich ist auch ein Paket nur mit tropischen
Palmen. Dies mag sich zunächst nach einer
geringen Anzahl anhören, doch jeder Baumtyp ist in drei Varianten und diese in jeweils
drei Wachstumsphasen enthalten.
Zusammen mit den Veränderungen durch
die Jahreszeiten kommt man daher auf die
recht stattliche Anzahl von 360 individuellen
Modellen pro Set. Hinzu kommen weitere Optionen, um etwa die Größe und Anzahl der
Blätter zu beeinflussen. Wir kommen gleich
darauf zurück. Jedes Set bringt es aufgrund
dieser Variationen und der darin enthaltenen
Texturen auf ein stattliches Volumen von circa
800 bis 900 MB im gepackten Archiv und verfügt über eigene Plug-ins für die nahtlose Integration in Cinema 4D, Houdini und 3ds Max.
Dies vereinfacht einerseits die Suche und
die Integration eines bestimmten Gewächses
in die Szene sowie die Konfiguration jedes
Baums. Zudem lassen sich auf diesem Wege
auch verschiedene Materialien erzeugen. So
werden neben den jeweiligen nativen Renderern ebenso externe Renderer, wie V-Ray,
Corona Renderer, Thea Render, Mental Ray
oder ganz neu auch Octane unterstützt.
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Die Installation
Da es sich um Bibliotheken handelt, die später parametrisch editiert werden können und
nicht nur um einfache 3D-Objekte, müssen
die erworbenen Plant-Sets vor der Benutzung entpackt und ein eigener Installer gestartet werden. Dieser installiert neben den
eigentlichen 3D-Objekten auch einen sogenannten Player, der für die Integration der
Modelle in die jeweilige 3D-Software sorgt.
Da dieser Laubwerk-Player fortlaufend aktualisiert und erweitert wird, um weitere externe Renderer nativ zu unterstützen oder
auf Updates der 3D-Programme zu reagieren, kann eine erneute Installation der Kits
nach einiger Zeit sinnvoll sein.
Käufer erhalten deshalb permanenten
Zugriff auf die jeweils aktuellen Versionen
bereits erworbener Plant Kits in ihrem Accountbereich. Zudem stellt Laubwerk auch
ein kostenfreies Plants Kit Freebie im Webshop bereit, das neben einigen Bäumen
ebenfalls immer die aktuelle Version des
Players enthält.
Die Grundmodelle der Bäume werden
selbst nicht direkt in die Verzeichnisse von
Houdini, 3ds Max oder Cinema 4D kopiert,
sondern in einen separaten Ordner. Wer
also mehrere dieser Programme oder unterschiedliche Programmversionen gleichzeitig
verwendet, muss nur das jeweilige PlayerPlug-in installieren und nicht alle Pflanzen
und Texturen mehrmals installiert haben.
Nach der abgeschlossenen Installation
und dem Start von C4D, findet sich dort
ein neuer Menüpunkt „Laubwerk“, über den
die installierten Bäume in einem eigenen
Browser betrachtet und ausgewählt werden
können.
Der Laubwerk-Browser
In Cinema 4D erinnert dieser Browser sicherlich nicht zufällig an den Content Browser.
Auch hier werden individuell skalierbare Vorschaubilder der installierten Bäume dargestellt, die zusätzlich die lateinischen Fachbezeichnungen und die umgangssprachlichen
Namen anzeigen. Je nachdem, wie viele
Plant Kits installiert wurden, kann daneben
auch die integrierte Suchfunktion hilfreich
sein, um direkt nach einer Esche oder einer
Tanne suchen zu lassen, ohne durch alle Vorschaubilder scrollen zu müssen.
Besonders gelungen empfinden wir dabei
die zusätzlichen Informationen, die angezeigt
werden, wenn der Mauszeiger über einem
Vorschaubild abgelegt wird. Hier erfahren wir
dann Näheres zu dieser Baumart, wie zum
Beispiel in welchen Ländern oder tropischen
Zonen diese normalerweise anzutreffen ist
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VEGETATION | LAUBWERK
Die Laubwerk-Bäume bieten eigene Einstellungen, über die vor allem die
Polygonanzahl für den jeweiligen Verwendungszweck optimiert werden kann.
Zudem lässt sich hier auch zwischen den verschiedenen Wachstumsstadien
und Varianten wählen.
Farbeinstellungen nungsbereich nicht auffallen dürfte. Für die
des Baum-Materials Materialien kann schließlich noch eine neue
verwendet. Die hö- oder bereits existierende Ebene gewählt
heren Qualitätsstu- werden, unter der diese Materialien dann
fen laden zusätzlich beispielsweise im Material-Manager von CiBitmaps in die Mate- nema 4D zu finden sind. Dies ist durchaus
rialien, die eine Grö- sinnvoll, denn ein Baum kann gerne einmal
ße bis zu 1.024 Pi- 16 Materialien verwenden. Durch die Ausxeln haben können. wahl verschiedener Baumtypen füllt sich der
Gesteuert werden Material-Manager also recht zügig mit neuen
damit hauptsächlich Einträgen, die sich mithilfe des EbenensysÜber den eigenen Laubwerk-Browser lassen sich die installierten Bäume
die Oberflächen- tems komfortabler verwalten oder auch ausauswählen und die gewünschte Detailtiefe der Materialien einstellen.
farbe (Vorder- und blenden lassen.
und welche Wuchshöhen die mitgelieferten Rückseite der Blätter beziehungsweise
Nachdem der passende Baum gefunden
Varianten des 3D-Objekts abdecken. Recht Stamm und Äste) sowie die Transluzenz-, und die Materialart und -qualität gewählt
praktisch, wenn ansonsten keine direkten Bump- und Alpha-Eigenschaften. Daran wurden, können Sie den Baum direkt per
Vorgaben für die Bepflanzung vorliegen.
lässt sich bereits ablesen, dass die Blätter Drag-and-drop in das Ansichtsfenster zieIst das gesuchte Gewächs gefunden, sollte und Blüten nicht als tatsächliche Geometrie hen oder durch einen Doppelklick auf desman sich Gedanken zu der benötigten Qua- umgesetzt, sondern über eine Alphamaskie- sen Vorschaubild in die Szene importieren
lität der Texturen machen, die für die Blätter rung aus ungleich einfacheren Formen frei- lassen. Haben Sie sich dabei vertan, lassen
und die Rinde zum Einsatz kommen. Dazu gestellt werden.
Sie einfach diesen Baum in Ihrer Szene ausfindet sich in der rechten unteren Ecke des
Eine in Anbetracht der Komplexität si- gewählt und ersetzen diesen durch einen
Browsers ein Auswahlmenü für den Rende- cherlich sinnvolle Vereinfachung, die zudem Doppelklick auf ein anderes Vorschaubild im
rer und die Qualität der Materialien, die in im gängigen mittleren bis weiten Entfer- Laubwerk-Browser.
drei Stufen zwischen
niedrig, mittel und
hoch liegen kann.
Diese Einstellung
kann zwar auch
später noch durch
einen erneuten
Aufruf des Baums
über den LaubwerkB rowser editier t
werden, jedoch ist
es sicherlich einfacher, direkt beim
ersten Aufruf die
gewünschte Detailtiefe der Materialien
zu wählen. Bei Auswahl der niedrigen
Qualität werden Die Darstellungsart lässt sich für die Editoransicht in drei Stufen reduzieren. Das Umschalten auf die jeweils beste Detailtiefe
ausschließlich die beim Rendern erfolgt automatisch.
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Hier sehen Sie beispielhaft für einen großen Laubbaum die drei
verfügbaren Wachstumsphasen.
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Alle weiteren Einstellungen werden
direkt am geladenen Baum-Objekt
durchgeführt. Dazu
gehör t auch die
Wahl der gewünschten Wuchs- und
Größenvariante sowie die Jahreszeit.
Darstellungsoptionen
Die Dichte der Zweige und Äste lässt sich über einen Grenzwert der Mindestdicke beschränken, um Polygone zu sparen oder zum Beispiel winterlichen
Bäumen ein zurückgeschnittenes Äußeres zu geben.
Auch die Erzeugungstiefe der Äste lässt sich definieren, um zum Beispiel
abgestorbene Bäume zu simulieren. Bei Bäumen mit dichtem Laubwerk
können so zusätzlich Polygone eingespart werden, ohne auf die Darstellung
der vollständigen Hauptäste verzichten zu müssen.
Die Dichte der Blätter und Zweige kann nicht nur für die Optimierung der
Polygonanzahl, sondern auch für die Steuerung der Lichtdurchlässigkeit
eines Baums verwendet werden.
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Der Laubwerk-Baum
stellt einen eigenen,
prozeduralen Objekttyp dar, ist also
nicht einfach nur
ein Polygon-Objekt,
s onder n ver f ügt
über zusätzliche Optionen, vergleichbar
mit einem parametrischen Grundobjekt. Los geht es
dabei erneut mit
einem Vorschaubild
des entsprechenden
Baums. Dies macht
tatsächlich Sinn,
denn die Darstellung
im Editor kann deutlich davon abweichen. So wird jeder
Baum standardmäßig erst einmal mit
einer sogenannten
konvexen Hülle angezeigt. Im Prinzip
handelt es sich dabei
nur um einen Zylinder für den Stamm
und eine leicht def o r mie r te Kug el
für die Krone des
Baums. Dabei geht
es natürlich vorranging um die Per-
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formance im Ansichtsfenster, denn so eine
Darstellung kommt bereits mit 300 bis 400
Polygonen aus, vermittelt aber schon einen
guten Eindruck von der Ausdehnung des tatsächlichen Baums. Da die Qualitätsstufe für
das Rendering über ein zweites Menü separat gewählt werden kann, lässt sich generell
im Ansichtsfenster mit dieser abstrahierten
Baumform arbeiten, die dann beim Rendern
automatisch gegen eine höher aufgelöste
Form ausgetauscht wird. Das Prinzip entspricht also dem von externen Referenzen.
Wird ein eher abstrakter Darstellungstyp benötigt, kann die konvexe Hülle aber auch für
das Rendering verwendet werden.
Neben der ebenfalls für den Editor abrufbaren vollen Renderqualität nennt sich
eine dritte Darstellungsart Skelett und lässt
bereits sehr gut die Blattdichte und Verteilung sowie den Verlauf aller Äste und Zweige
erkennen, ohne mit echter 3D-Geometrie zu
arbeiten.
Weniger ist manchmal mehr
Jede Laubwerk-Baumart kommt von Haus aus
in je drei Formen mit jeweils drei Wachstumsphasen. Ohne Berücksichtigung der ebenfalls
angebotenen Jahreszeiten sind dies also bereits neun unterschiedliche Varianten jedes
Baums. Die Rendergeometrie eines ausgewachsenen Großbaums kann leicht weit über
2 Millionen Polygone beanspruchen. Das ist
sicher hilfreich, wenn es zum Beispiel darum
geht, einen Baum nur teilweise im Nahbereich der Kamera ins Bild ragen zu lassen.
Ansonsten kann diese Menge an Geometrie jedoch auch zu Problemen führen,
wenn mit einem GPU-Renderer gearbeitet
wird, bei dem immer die gesamte Szene in
den Speicher der Grafikkarte passen muss.
Oft bleibt es schließlich nicht bei nur einem
Baum in der Szene. Sofern möglich sollten
daher Renderinstanzen verwendet werden.
Eine Variation der Instanzen kann, ohne die
natürliche Anmutung der Modelle zu zerstören, über eine zufällige Rotation und eine
dezente Skalierung von maximal +/- 10 Prozent erfolgen. In Cinema 4D hilft das Mo-
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Clevere Optimierungsmöglichkeiten sorgen für
die Reduzierung
feiner Details, wie
zum Beispiel das
Weglassen feinster
Zweige oder Blätter,
ohne dass darunter
der Gesamteindruck des Baums
leidet. Der linke
Baum verwendet
in diesem Fall zum
Beispiel knapp zwei
Millionen Polygone
weniger als der
rechte.
Zusätzlich ist jede
Wachstumsphase
eines Baums
noch in drei Variationen zu haben.
Dies erleichtert
die Verwendung
mehrerer gleichgroßer Bäume
des gleichen
Typs, ohne dass
unnatürliche
Wiederholungen
sichtbar werden.
Graph-Klon-Objekt oder das parametrische
Pflanzenverteiler-Plug-in Surface Spread,
das ebenfalls von Laubwerk entwickelt wurde, bei der Platzierung der Instanzen. In 3ds
Max lässt sich dieser Arbeitsschritt unter
anderem über das iToo Forest Pack Plug-in
erledigen. Mehr zu Surface Spread lesen Sie
in einer der kommenden DP-Ausgaben.
Weiter von der Kamera entfernt stehende Bäume brauchen dabei generell nicht so
viele Details wie nahe platzierte Gewächse.
Zu diesem Zweck finden sich an jedem
Baumobjekt weitere Einstellungen, mit denen die Anzahl der Blätter und der Detailgrad
des Baumobjekts angepasst werden können.
Dies lässt recht clevere Optimierungen der
Polygonanzahl zu, ohne dass ein Baum direkt sichtbar an Qualität einbüßt. Dazu reduzieren Sie beispielsweise einfach an weiter
entfernt stehenden Bäumen die Anzahl der
Blätter über den Blattdichte-Parameter um
Polygone einzusparen. Gleichzeitig erhöhen
Sie die Größe der Blatt-Polygone über den
Blattmenge-Wert, um die Lücken in der
Baumkrone wieder optisch zu verschließen.
Auf diese Weise lassen sich leicht mehrere
100.000 Polygone einsparen, ohne dass es
zu einer unvorteilhaften Reduzierung der
Darstellungsqualität kommt.
Beide Einstellungen können aber auch unabhängig voneinander verwenden werden, wenn
zum Beispiel mehr Lücken innerhalb einer
Baumkrone gewünscht werden, um gegebenenfalls ein dahinter stehendes Gebäude noch
besser erkennen zu können. Reduzieren Sie
dann einfach prozentual die Dichte der Blätter.
Neben der Blattgröße und deren Dichte
kann zudem auf die Äste Einfluss genommen
werden. Spätestens hier merkt man, dass es
sich tatsächlich um prozedurale Baummodelle und nicht nur um eine Ansammlung
fertiger Baumgeometrien handelt, die nur
bei Bedarf nachgeladen werden.
Äste lassen sich auf zwei verschiedene
Arten optimieren. So steht einerseits ein
Wert für die minimale Astdicke zur Verfügung. Wird dieser Wert erhöht, verschwinden automatisch alle dünnen Zweige am
Ende der Äste. Das wirkt dann, als hätte ein
Gärtner die Äste an den entsprechenden
Stellen abgesägt. Ein zweiter Parameter
nennt sich maximale Verzweigungstiefe und
hat ausschließlich etwas mit der Aufteilung
der Äste in immer kleinere Zweige zu tun.
Selbst mit einer niedrigen Verzweigungstiefe können daher zum Beispiel am Ende des
Stamms noch dünn auslaufende Spitzen
sichtbar bleiben. Die harte Begrenzung am
Ende der Zweige ist hierbei weniger deutlich sichtbar. Beide Einstellungen lassen sich
auch kombinieren, um schließlich zu der
gewünschten Astdichte zu gelangen, die
sicherlich vor allem für kahle Winterbäume
prägend ist. Da die Menge und Platzierung
der Blätter nicht von dem Detailgrad der Äste
und Zweige beeinflusst wird, kann vor allem
bei sommerlichen Bäumen problemlos auf
feine Zweige verzichtet werden, um die Polygonanzahl zu optimieren. So lassen sich
besonders bei großen Laubbäumen nahezu
zwei Millionen Polygone einsparen, ohne
dass der Baum störend an Details verliert.
Schließlich kann auch die Polygondichte entlang der Äste und Zweige noch über
eine Interpolationsmethode beeinflusst
werden, ähnlich wie es Cinema-4D-Nutzer
von den Zwischenpunkten und der Interpolationseinstellung von Splines gewohnt
sind. Diese Einstellung beeinflusst gleichermaßen die Unterteilungsdichte entlang der
Zweige sowie im Umfang und kann auf die
Verzweigungstiefe bezogen werden. Feine
Äste erhalten dadurch einfache, quadratische Querschnitte, was für diese oft sehr
dünnen Strukturen ja auch völig ausreichend
ist, während die näher am Stamm liegenden
Äste runder erscheinen.
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Fazit
Die Qualität der Astquerschnitte lässt sich für
dickere Äste höher als
für feine Zweige definieren. Ein weiterer Beweis
dafür, dass diese Bäume
prozedural erzeugt werden und es sich nicht um
eine einfache Modellbibliothek handelt.
Die Äste und Zweige
verfügen an den Gabelungen zwar nicht
über einen generierten
Übergang, dies fällt
jedoch in mittlerer oder
weiter Entfernung nicht
störend auf. Zudem sind
diese Bereiche sowieso
häufig von Blättern
verdeckt.
Sofern ein identisches Baummodell sowohl
im Vordergrund als auch im Mittel- oder Hintergrund verwendet werden soll, empfiehlt es
sich generell, Renderinstanzen des hochaufgelösten Vordergrundmodells zu verwenden,
denn dieses Modell ist sowieso bereits im
Speicher vorhanden. Eine Optimierung der
Polygonanzahl an einer Kopie dieses Baums
bringt in diesen Fällen also keinen Vorteil.
Wer extreme Nahaufnahmen von Astgabelungen visualisieren möchte, wird jedoch
eventuell enttäuscht, denn es werden keine
miteinander verbundenen Meshes erzeugt.
Die Zweige stecken lediglich in den dickeren
Ästen, die wiederum ohne Übergang im
Stamm enden. Das dürfte normalerweise jedoch kein Problem darstellen, vor allem wenn
Bäume zusätzlich Laub oder Nadeln tragen.
Für jede Zeit gerüstet
Es liegt in der Natur der Sache, dass Architekturvisualisierungen oft herrlichstes Wetter und eine sommerliche Vegetation bevor-
zugen. Die Plant Kits bieten darüber hinaus
jedoch auch alle anderen Jahreszeiten an,
die natürlich vor allem das Erscheinungsbild
von Laubbäumen charakteristisch verändern.
Die Blätter verfärben sich und variieren
in ihrer Dichte, je nach gewählter Jahreszeit. Selbst die ansonsten immergrünen
Nadelhölzer zeigen zur Jahreszeit passende
Veränderungen wie Verfärbungen oder Blütenstände. Die Jahreszeiten führen auch
bei den ansonsten eher unveränderlichen
Palmen oder tropischen Pflanzen zu sichtbaren Veränderungen an der Ausprägung
der Blütenstände oder gar Fruchtkörper.
Die Auswahlmöglichkeit der Jahreszeit ist
sicherlich nicht für jeden ausschlaggebend,
aber dennoch konsequent umgesetzt. Das in
dieser Hinsicht fehlende i-Tüpfelchen wäre
nur noch die Darstellung von Schnee auf den
Zweigen, um zum Beispiel auch noch das
typische Kitschmotiv der Weihnachtspost
damit abdecken zu können. Dafür müsste
aktuell noch selbst Hand angelegt werden.
„Club Tropicana“,
Visualisierung:
Zoran „Kizo“
Gorski, Arscom
Studio (Cinema
4D und Thea
Render mit
Laubwerk
Plants Kit 7
und Freebie)
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Wer öfter realistische Bäume, Nadelhölzer
oder Palmen benötigt, ist mit den Plant Kits
von Laubwerk für je 149 Euro (ohne MwSt.)
gut beraten. Der integrierte Browser erleichtert die Auswahl und verschiedene Wachstumsphasen und Varianten lassen keine
Monotonie aufkommen, selbst wenn nur
wenige Baumtypen in einem Projekt verwendet werden können. Die Einstellungen
zur Detaildichte sind einfach genug gehalten, um nicht erst Handbücher wälzen zu
müssen, um deren Funktion zu begreifen.
Zudem wird die aktuelle Polygonanzahl
permanent angezeigt, sodass Veränderungen an Einstellungen direkt auf ihre
Wirksamkeit überprüft werden können. Wer
extreme Nahaufnahmen von Blättern oder
Astgabelungen benötigt, stößt bei der angebotenen Geometrie jedoch eventuell an
eine Grenze, denn die einzelnen Blätter oder
Nadeln werden über Alpha-Clipping freigestellt und sind nicht als individuelle 3D-Geometrie umgesetzt. Zudem sind die mitgelieferten Texturen mit maximal 1.024 Pixeln
Auflösung nur bedingt für extreme Nahaufnahmen konzipiert. Ebenso fehlen weiche
Übergänge an den Astgabelungen oder gegebenenfalls über dem Boden verlaufende
Wurzeln. Für animierte Projekte wäre noch
eine Option für Ast- und Blattbewegungen
schön, aber das ist ehrlicherweise bei dem
Preis vielleicht auch etwas zu viel verlangt.
Neben der durchweg sehr natürlichen
Anmutung der Bäume fallen ansonsten vor
allem die enge Integration des Browsers
und des parametrischen Baum-Objekts in
Cinema 4D, 3ds Max und Houdini sowie die
native Unterstützung verschiedener Render
Engines positiv auf. Wer noch nicht restlos überzeugt ist, kann zudem über www.
laubwerk.com das kostenfreie Probepaket
Plants Kit Freebie laden und direkt selbst
seine ersten Laubwerk-Bäume pflanzen. › ei
Der Autor ist zertifizierter Maxon Instructor und bietet Coachings und individuelle
Schulungen zu Cinema 4D an. Zudem ist
er seit über zehn Jahren als Dienstleister
für 3D-Visualisierungen und Plug-in-Entwicklungen tätig und hat diverse internationale Fachbücher veröffentlicht.
„Baylor Clinic“ (Houston,
Texas), Design: HKS
Line, Visualisierung:
Thomas Vournazos,
Slashcube (Cinema 4D
und Corona Renderer)
WWW.DIGITALPRODUCTION.COM

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