Die Modellierfunktionen von Cinema 4D lassen sich nicht nur für die Bearbeitung organischer Formen verwenden, sondern bieten sich ebenso für die punktgenaue Konstruktion von Bauvorhaben und Ausbauelementen an. Anhand eines praxisnahen Planungsbeispiels zeigt Ihnen dieser Workshop das Vorgehen, Cinema 4D effektiv für die Konstruktion- und Visualisierung von Bauprojekten einzusetzen.

Obwohl mittlerweile die meisten CAAD-Programme (Computer Aided Architectural Design) über weit reichende Funktionen der 3DKonstruktion verfügen, sind hochwertige Raumvisualisierungen immer noch das Resultat einer eigenständigen 3D-Software. Der Grund dafür ist nicht allein, dass eine 3D-Software wie Cinema 4D mit professionellen Spezialeffekten zur Lichtsimulation oder Oberflächengestaltung aufwarten kann. Es sind vielmehr die vielen Kleinigkeiten, die sich über die parametrischen CAAD-Funktionen nur schwer erzeugen lassen und die doch dem Gesamtbild erst die nötige Atmosphäre verleihen. Solche Kleinigkeiten können bei Innenräumen beispielsweise Stuck- oder Bodenleisten sein, Steckdosen und Lichtschalter. Oder ganz einfach eine dünne Fase (Kantenabrundung) an einem Fensterprofil, durch die das ganze Objekt mehr Plastizität erhält. Mit Cinema 4D sind derartige Details schnell erstellt.

Im Projektfall bietet sich daher eine zweigleisige Vorgehensweise an, die angesichts der üblichen Zeitknappheit sehr ergiebig ist. Dabei werden die Planungen zunächst wie gewohnt in 2D gezeichnet. Anhand dieser 2D-Planungsdaten legt man anschließend jene Bereiche fest, die man bei einer Visualisierung ins Blickfeld rücken möchte und solche, für die sich eine Ausarbeitung in 3D nicht lohnen würde. Es empfiehlt sich auch, im Vorfeld die Blickrichtungen zu definieren, um gegebenenfalls die Konstruktion extrem komplexer Raumdetails zu umgehen. Lediglich die gewählten Bereiche werden daraufhin aufgebaut, ausgeleuchtet und berechnet. Betrachten Sie einmal den Erdgeschossgrundriss im Bild: Das Innere der Waschräume wird, im Vergleich zur Lounge oder dem Meeting-Bereich, wohl eher eine untergeordnete Rolle spielen. Das Gleiche gilt auch für die Archive im Obergeschoss. Daher kann man sich auf eine saubere Ausarbeitung der Fenster, der Treppe und des Kamins konzentrieren.

Der folgende Workshop gliedert sich in drei Teile, wobei wir Ihnen zunächst zwei Wege vorstellen werden, mit denen Sie schnell die Hülle des abgebildeten Bürogebäudes erstellen. Anschließend konzentrieren wir uns auf die Konstruktion der Glasfassade mit allen notwendigen Details. Im dritten Teil kommt das Lichtkonzept zur Sprache, für das der Radiosity-Renderer von Cinema 4D eingesetzt wird. Alle notwendigen Daten sowie die Grundrisszeichnungen finden Sie auf der beiliegenden Heft-DVD.

Für die Konstruktion eines Grundrisses bieten sich zwei Vorgehensweisen an, die sich in der Praxis weitgehend eingebürgert haben. Der erste Weg führt über die Funktion „Innen extrudieren“ [Bild]: Erstellen Sie über das Menü „Objekte – Grundobjekte“ ein Polygon und tragen Sie im Attribute-Manager die maximalen Gebäudemaße von 1.500 cm x 1.540 cm ein. Da der Baukörper nicht rechteckig ist, sondern durch den kleinen Vorsprung der Waschräume eher einem L ähnelt, müssen Sie das Polygon weiter unterteilen und einen Teil davon löschen. Die Unterteilung erreichen Sie ganz einfach, indem Sie die Segmentanzahl im Attribute-Manager auf 2 erhöhen. Mehr lässt sich über den Attribute-Manager nicht bewerkstelligen. Konvertieren Sie daher das parametrische Polygon nun zur Weiterbearbeitung in ein herkömmliches Polygon. Drücken Sie die Taste „C“ und wenden Sie sich über die Taste „F2“ der XZ-Ansicht zu.

Jetzt können Sie das linke obere Viertel des Polygon-Objekts entfernen. Aktivieren Sie am linken Bildschirmrand das Werkzeug „Polygone bearbeiten“ und wählen Sie den Selektionspfeil aus. Anschließend markieren Sie das entsprechende Polygon und löschen es mit der „Entfernen“-Taste. Jetzt müssen nur noch die Punkte auf die exakten Positionen gebracht werden. Werfen Sie einen Blick auf den Grundrissplan. Die linke Außenwand ist genau um 380 cm von den Waschräumen nach rechts eingerückt (40 cm Wandstärke plus 340 cm Wandlänge).

Um verwirrende Koordinatenberechnungen zu vermeiden, nutzen Sie fortan am besten der Rechenfunktion von Cinema 4D. Aktivieren Sie das Werkzeug „Punkte bearbeiten“ und selektieren Sie mit dem Auswahlpfeil den linken unteren Punkt Ihres Polygon-Objekts. Im Koordinaten-Manager können Sie ablesen, dass er sich auf Position X = -770 cm befindet. Diesen Wert markieren Sie und kopieren ihn über „Strg+C“ in die Zwischenablage. Jetzt wählen Sie die drei Punkte der vertikalen Unterteilung an und aktivieren im Strukturmenü den Befehl „Punktwert setzen“. Im Attribute-Manager erscheinen mehrere Pulldown-Menüs. Deaktivieren Sie zuerst das Kontrollkästchen für „Echtzeit Update“ und stellen Sie anschließend das Pulldown-Menü für den X-Wert auf „Setzen“. Nun können Sie einen entsprechenden Wert eintragen, um die Punkte auf die gewünschte Koordinate zu verschieben. Anschließend markieren Sie das Eingabefeld und fügen zunächst den kopierten Wert von - 770 cm ein. Hinter den Wert von -770 cm schreiben Sie +380 cm und drücken den Button „Zuweisen“. Daraufhin springen die Punkte auf die exakte Position von X = -390 cm. Der Unterschied der Funktion „Punktwert setzen“ zum herkömmlichen Verschieben über den Koordinaten-Manager besteht darin, dass mehrere selektierte Punkte von unterschiedlichen Positionen exakt platziert werden. Der Koordinaten-Manager mittelt die Punkte dagegen nur aus.

Jetzt verwenden Sie wieder das Selektionswerkzeug und wählen erneut den linken unteren Punkt an. Der Z-Wert beträgt -750 cm. Markieren Sie auch diesen Wert und kopieren Sie ihn in die Zwischenablage. Markieren Sie dann die drei Punkte der horizontalen Unterteilung und verwenden Sie erneut den Befehl „Punktwert setzen“. Diesmal ist es jedoch der Z-Wert, der uns interessiert. Stellen Sie das Pulldown-Menü des X-Wertes wieder auf „Beibehalten“ und ändern Sie das Z-Menü auf „Setzen“. Fügen Sie hier den kopierten Wert von -750 cm ein und ergänzen ihn um +500 cm. Nachdem Sie die Eingabe bestätigt haben, schalten Sie wieder in den „Polygone bearbeiten“-Modus um und wählen alle drei Polygone aus. Aktivieren Sie im Strukturmenü den Befehl „Innen extrudieren“ und tragen Sie im Attribute-Manager für „Offset“ einen Wert von 40 cm ein. Nach dem Bestätigen werden die ausgewählten Polygone zur Mitte hin skaliert und erhalten eine Umrandung. Löschen Sie die Polygone in der Mitte heraus und wählen Sie die Randpolygone an. Diese werden nun über den Befehl „Extrudieren“ um 300 cm angehoben. Vergessen Sie nicht, im Attribute-Manager das Kontrollkästchen „Deckflächen“ zu aktivieren, um die Wände an der Unterseite zu schließen. Schon sind die Außenwände erzeugt.

Die meisten parametrischen Fenster, die man in CAAD-Programmen findet, sind relativ einfach gestaltet. Sie setzen sich lediglich aus einem eckigen Rahmen mit zwei losen Polygonen als Fensterscheibe zusammen. Dabei spielen Fensterscheiben bei einer Innenraumvisualisierung eigentlich kaum eine Rolle, denn schließlich sind sie bei Tageslicht nahezu unsichtbar. Anders verhält es sich dagegen mit dem Falzgummi oder der spiegelnden Glasdichtung. Zusammen sind diese Teile mindestens 3 cm breit und bei Tag und Nacht schon von weitem sichtbar. Wir werden also diese beiden Details bei der Fensterkonstruktion besonders berücksichtigen. Öffnen Sie zum Bearbeiten der Glasfassade eine neue Zeichnung. Erzeugen Sie ein Würfelobjekt mit den Maßen X = 90 cm, Y = 300 cm, Z = 16 cm und konvertieren Sie es wie gewohnt über die „C“-Taste in ein Polygonobjekt. Benutzen Sie als Nächstes das Tool „Polygone bearbeiten“ und wählen Sie den Selektionspfeil. Markieren Sie dann die beiden großen Polygone an der Vorder- und Rückseite des Würfels. Aktivieren Sie den Befehl „Innen extrudieren“ und führen Sie diesen mit einem Offset-Wert von 2,7 cm aus. Die großen Polygone sind nun umrandet, aber weiterhin selektiert. Eine Fase an der Innenkante der Umrandung erhalten Sie, indem Sie die großen Polygone mit der Funktion „Bevel“ einrücken. Wählen Sie den Bevel-Befehl über das Strukturmenü aus, tragen Sie für die „Extrusion“ -0,3 cm ein (damit die Fase nach innen verläuft) und vergeben Sie einen „Inneren Offset“ von 0,3 cm. Kurz darauf erscheinen störende Schattierungen auf der Objektoberfläche, die durch das Phong-Tag im Objekt-Manager hervorgerufen werden. Löschen Sie das Phong-Tag ganz heraus, oder reduzieren Sie seinen Winkel auf 40°. Die großen Polygone sind weiterhin selektiert und können nun mit dem Befehl „Extrudieren“ um -6,2 cm weiter eingerückt werden.

Jetzt formen Sie den Falzgummi beziehungsweise die Glasdichtung. Aktivieren Sie „Bevel“ und tragen Sie für „Extrusion“ -0,5 cm sowie für „Innerer Offset“ 0,5 cm ein. Damit wäre der Falzgummi erstellt. Da unsere beiden großen Polygone als Glasscheiben dienen, fehlt nur noch die Glasdichtung zwischen den Falzgummis. Schalten Sie in die 3D-Ansicht um und benutzen Sie aus dem Menü „Darstellen“ die Ansicht „Linien“. Vergrößern Sie den Bildausschnitt so, dass Sie eine Ecke der selektierten Polygone gut erkennen können und aktivieren Sie den Brücke-Befehl. Eine Neuerung der Version 9 von Cinema 4D ist, dass man die „überbrückten“ Polygone erhalten kann, anstatt sie automatisch zu löschen. Sie finden die dazugehörige Option als Kontrollkästchen im Attribute-Manager. Deaktivieren Sie also „Originalpolygone löschen“ und führen Sie den Befehl aus. Die Fensterkonstruktion ist nun fast fertig. Nur die Verglasung sitzt derzeit noch viel zu mittig und muss verschoben werden. Wechseln Sie über die F2-Taste in die XZ-Ansicht, wählen Sie die Punkte des gesamten inneren Fensterbereiches aus (Falzgummi, Glasdichtung, Glasscheibe) und verschieben diese um 5 cm in Z-Richtung. So erreichen Sie eine handelsübliche Profilkonstruktion [Bild 05]. Die Glasscheibe sitzt mitsamt dem Gummi zwischen einem tiefen Profil und einem schmalen Pressprofil, wobei sich alles innerhalb eines Objekts befindet. Dies hat den Vorteil, dass Sie von dem Fenster schnell und einfach verschiedene Varianten erstellen können. Sie müssen lediglich das Objekt anwählen und dessen Punkte um die gewünschte Länge verschieben.

Wenden wir uns nun den Materialien zu. Zuerst erstellen Sie ein einfaches Material „Alu“ mit 70 % Helligkeit und einer Spiegelung von 3 %, das Sie Ihrem Fensterobjekt zuweisen. Dann wählen Sie die Polygone der Glasscheibe aus und speichern sie über den Befehl „Selektion – Selektion einfrieren“ ab. Daraufhin erscheint das dazugehörige Polygon-Auswahl-Tag im Objekt-Manager, dem Sie über den Attribute-Manager den Namen „Glas“ geben. Erzeugen Sie ein entsprechendes Material und weisen Sie auch dieses dem Fensterobjekt zu. Damit nur die gewünschten Polygone mit dem Material versehen werden, wählen Sie zunächst das Material-Tag im Objekt-Manager an. Im Attribute-Manager sehen Sie ein Feld mit dem Titel „Selektion“. Dort ziehen Sie einfach das Polygon- Auswahl-Tag aus dem Objekt-Manager hinein. Achten Sie im Objekt- Manager auf die Reihenfolge Ihrer Materialien: Das Glas-Tag sollte rechts neben dem Alu-Tag stehen. Blenden Sie jetzt vorübergehend die Glaspolygone aus („Selektion – Selektierte verbergen“), damit Sie die verdeckten Polygone des Falzgummis und der Glasdichtung besser anwählen können. Weisen Sie diesen ebenfalls eindeutige Materialien zu (Tiefschwarz und Chrom). Nach einer erfolgreichen Texturierung sollten Sie nicht vergessen die ausgeblendeten Polygone wieder einzuschalten („Selektion – Alles sichtbar machen“). Sie finden das fertige Fenster unter dem Dateinamen „Bürogebäude_2_Fenster.c4d“.

Raumkanten treten in einer Visualisierung wesentlich deutlicher hervor, wenn eine kleine Fase ein Glanzlicht erzeugt. Das nachträgliche Abfasen und Runden von Objektkanten war lange Zeit nur CAD-Programmen vorbehalten. Doch hat Cinema 4D mit der Version 9 in dieser Hinsicht einen Quantensprung gemacht: Wählen Sie die Innenkanten der schmalen Fensterbänder aus und aktivieren Sie den Bevel-Befehl. Die Fase entsteht allein über den Offset-Wert. Ebenfalls im Attribute-Manager steckt ein Pulldown- Menü mit dem Titel „Typ“. Wenn Sie hier die Richtung angeben, also konkav oder konvex, dann können Sie mit einer entsprechenden Anzahl an Unterteilungen auch komplexe Nischen zügig abrunden [Bild].

Stellen Sie nun die Szene zusammen und laden Sie den Kamin (ein einfaches extrudiertes Würfelobjekt), die Treppe (duplizierte Quader) und die Lounge-Gruppe dazu.

Die Beleuchtung ist in diesem Projekt relativ simpel gehalten: Es gibt eigentlich nur eine Lichtquelle, die mitten im Kamin sitzt und die Lounge ein wenig ausleuchtet. Die übrige Helligkeit wird durch ein Himmel-Objekt erzeugt, das mit einem extrem hellen Material versehen ist.

Beginnen wir mit dem Himmel-Objekt (Objekte – Szene Objekte – Himmel). Erstellen Sie dafür ein neues Material „Himmel“ und weisen Sie es dem gleichnamigen Objekt zu. Sie benötigen bei diesem Material nur den „Farb-Kanal“. Der Helligkeitsregler ist zu vernachlässigen, da er bei einem Wert von 100 % aufhört. Wir benötigen nämlich ein weitaus helleres Material und müssen den Wert daher manuell eingeben. 320 % Helligkeit sollten genügen.

Wenn Sie die Szene nun berechnen, dann fällt Ihnen sicher auf, dass der Deckenbereich an der Fensterfront gleißend hell erscheint. Das liegt daran, dass das Licht von einer unendlich großen Kugel kommt, die natürlich auch von unten herauf scheint. Deshalb müssen Sie eine kleine Bodenfläche erzeugen, die die Helligkeit von unten blockiert und die Helligkeit von oben ins Gebäude reflektiert. Benutzen Sie hierfür jedoch kein normales Boden-Objekt, da dieses unendlich groß ist und die Rechenleistung stark beeinträchtigen würde. Ein normales Polygon mit den Maßen 3.000 x 4.000 cm reicht aus. Schieben Sie es auf die Position X = 1.480 cm, Y = -10 cm und Z = 1.980 cm.

Dieses Polygon nennen Sie „Blocker“ und weisen ihm ein Render- Tag zu. In diesem Render-Tag aktivieren Sie lediglich das Kontrollkästchen „Sichtbar für GI“. Nun können Sie entscheiden, um welche Art von Boden es sich handelt. Je nach Beschaffenheit reflektiert er stärker oder schwächer. Das legen Sie über das Material fest, das zunächst einfach nur weiß ist. Schalten Sie in den Illuminationskanal und reduzieren Sie die Werte für „Radiosity Generieren“ und „Radiosity Empfangen“ auf jeweils 20 %.

Wählen Sie daraufhin im Material-Manager alle Materialien an, die nur wenig zur Lichtreflexion beitragen. Dazu gehören alle schwarzen Materialien, Chrom und auch Aluminium. Erstellen Sie dafür eine neue Materialgruppe „Kein Radiosity“ und deaktivieren Sie in den jeweiligen Illuminationskanälen das Kontrollkästchen „Radiosity Generieren“. Das Kästchen mit „Empfangen“ sollte aktiviert bleiben.

Ein wichtiger Punkt ist der Parkettboden mit der schwachen Spiegelung von 5 %. Dieses Objekt ist der maßgebliche Lichtreflektor innerhalb unserer Szene. Von ihm gehen leider massive Farbschatten an Wände und Einrichtungsgegenstände über. Diesem Problem könnte man noch beikommen, indem man bei allen anderen Materialien im Illuminationskanal die Sättigung verringert. Aber die schlechte Lichtreflexion ist ein weitaus störenderer Faktor. Vermeiden Sie unnötige Justierungen am Holzmaterial und erstellen Sie einfach eine Kopie des Bodens. Benennen Sie die beiden Böden in „Boden sichtbar“ und „Boden unsichtbar“ um. Der unsichtbare Boden erhält ein normales weißes Material und ein Render-Tag. In diesem Render-Tag ist lediglich die Kontrollbox „Sichtbar für GI“ aktiv. Umgekehrt ist es beim sichtbaren Boden mit dem Holzmaterial. Dieser erhält ebenfalls ein Render-Tag, nur mit der deaktivierten Kontrollbox „Sichtbar für GI“. Damit reflektiert Ihr Holzboden wie ein weißer Teppich und Sie haben eine optimale Ausleuchtung im ganzen Raum.

Eine weitere Feinheit entsteht durch den Kamin. Das Feuer ist nur ein zusammengesetzter Effekt aus sichtbarem Licht und Noise, ohne jegliche Lichtwirkung. Für die warme Lichtwirkung und somit auch die Glanzpunkte am Leder der Stühle sorgt ein kleines Punktlicht mit rötlicher Farbe, hartem Schatten und einem Wirkungsradius von 500 cm [Bild]. Die Lichtquelle im Kamin deaktiviert auch automatisch das Umgebungslicht von Cinema 4D, das Sie andernfalls bei Radiosity-Berechnungen über die dazugehörige Kontrollbox ausschalten müssten (Rendern – Render Voreinstellungen – Optionen – Lichtautomatik).

Nun zu den Einstellungen im Render-Menü: Da wir den Blickwinkel aus einem relativ tiefen und dunklen Bereich des Grundrisses gewählt haben, müssen Sie dafür sorgen, dass die eintretenden Lichtstrahlen mehrfach im Raum reflektiert werden. Stellen Sie dafür auf der Radiosity-Seite der Render-Voreinstellungen den Wert für die „Strahltiefe“ auf 6. Die Intensität der Lichtreflexion, also die Stärke, sollte bei 120 % liegen. Maßgeblich für die Bildqualität ist natürlich das Eingabefeld der „Genauigkeit“. Für Test-Renderings reicht ein Wert von 20 % vollkommen aus. Für das Final-Rendering verwenden Sie natürlich weitaus höhere Werte, am besten 90 %. Mit 300 stochastischen Strahlen, einem Minimum von 10 und einer maximalen Strahlenverteilung von 250 erhalten Sie nach etwa zwei Stunden Rechenzeit das eingangs gezeigte Ergebnis.

Rendern Sie die Szene als Tiff-Datei mit Alphakanal, um in Photoshop abschließend ein aufgehelltes und weich gezeichnetes Hintergrundbild einzufügen.


Autor:
Stefan Seitz