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Tutorialbeschreibung

Erstellen eines Hochleistungs-LED-Arrays

Erstellen eines Hochleistungs-LED-Arrays

Da ich selbst diese LED benötigte, habe ich daraus direkt ein Tutorial gemacht, dass auch von Anfängern machbar sein sollte.

Für das Tutorial wird MoGraph benötigt.

Am besten ist es, ein eigenes Verzeichnis anzulegen und alle Dateien aus der Arbeitsdatei dort hinein entpacken.

Man öffnet dann die Datei LED.c4d mit den Materialien. Anschließend speichert man die Datei unter einem andern Namen ab. Dadurch kann man jederzeit neu anfangen, falls man einen Fehler gemacht hat.


Für die Modellierung ist es sinnvoll, wenn man die Maße der Elemente hat. Hierfür habe ich ein JPEG mit den Maßen erstellt. Diese blenden wir uns in der Ansicht oben ein. Hierzu aktivieren wir diese Ansicht und klicken dort auf das Menü Bearbeiten und dann auf Ansichts-Voreinstellungen … (Bild 01).

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Bild 01


Hier klicken wir auf den Reiter Hintergrund. Unter Bild klicken wir auf den Button und laden das Bild "Bridgelux.jpg" (Bild 02).

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Bild 02


 
In der Ansicht oben wird nun das Bild eingeblendet, sodass wir immer wieder einen Blick darauf werfen können, indem wir einfach in diese Ansicht wechseln (Bild 03).

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Bild 03


 
Das Grundelement ist ein Sechseck. Im Menü Objekte klicken wir auf Spline-Grundobjekte und dann auf n-Eck (Bild 04).

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Bild 04


 
Unter den Attributen stellen wir die Größe des n-Ecks ein. Doch dazu müssen wir etwas rechnen. Wie wir in Bild 03 erkennen können, beträgt die Breite (Schlüsselweite) des n-Ecks 20,04 mm. Leider wird der Radius in CINEMA aber über die Spitze des n-Ecks angegeben. Der Radius errechnet sich wie folgt:

r = b : 2 · cos 30° = 20,04 : 2 · 0,86603 = 20,04 : 1,7321 = ~ 11,57 mm

Wir nehmen die Einstellungen wie in Bild 05 gezeigt vor. Dazu klicken wir mit gedrückter Shift-Taste die beiden Reiter Koord. und Objekt an.

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Bild 05


 
Nun müssen wir das n-Eck mit einem Extrude-NURBS auf die entsprechende Höhe extrudieren. Wir finden es im Menü Objekte unter NURBS (Bild 06).

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Bild 06


Jetzt schieben wir das n-Eck in das Extrude-NURBS (Bild 07).

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Bild 07


 
Wir klicken im Objekt-Manager auf das Extrude-NURBS und stellen die Extrusion ein. Wir extrudieren in der Y-Ebene auf 1.8 (Bild 08). Nicht auf 1,85!!! Die fehlenden 0,05 benötigen wir für die Beschichtung.

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Bild 08


Nun müssen wir noch 6 Ausschnitte an den Spitzen anbringen. Hierfür benutzen wir einen Würfel. Im Menü Objekte auf Grundobjekte und dann auf Würfel klicken (Bild 09).

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Bild 09


 
Unter den Attributen stellen wir die Größe wie in Bild 10 ein. Dann aktivieren wir Rundung. Den Wert von 1.6 bei Rundung Größe lassen wir stehen.

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Bild 10


Auf dem Bildschirm sieht das Ergebnis wie folgt aus (Bild 11).

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Bild 11


 
Zum Vervielfältigen des Würfels benutzen wir ein Array. Hierzu klicken wir im Menü Objekte auf Modeling und dann auf Array (Bild 12).

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Bild 12


Anschließend schieben wir den Würfel in das Array (Bild 13).

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Bild 13


 
Der Würfel ist u. U. nicht mehr zu sehen; dies liegt am eingestellten Radius des Arrays. Diesen müssen wir im nächsten Schritt einstellen. Doch auch hier etwas Mathematik: Der Würfel hat eine Länge von 8; die Mitte davon ist 4. Der Mittelpunkt des Radius 1.6 in der Aussparung liegt auf einem Radius von 9,5. Wir rechnen:

r = 4 - 1,6 + 9,5 = 2,4 + 9,5 = 11,9.

Wir klicken im Objekt-Manager das Array an. Unter den Attributen geben wir den errechneten Radius ein und stellen die Anzahl der Kopien auf 5 (Bild 14).

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Bild 14


 
Das Ergebnis sieht wie in Bild 15 aus.

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Bild 15


Die Würfel müssen noch gedreht werden, sodass sie auf der Spitze liegen. Unter den Attributen des Arrays stellen wir den Winkel W.H auf 30 ein (Bild 16).

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Bild 16


 
Jetzt sind die Würfel richtig positioniert (Bild 17).

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Bild 17


Im nächsten Schritt schneiden wir die Würfel aus dem Sechseck heraus. Dazu klicken wir im Menü Objekte auf Modeling und dann auf Boole (Bild 18).

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Bild 18


 
Wichtig! Unter den Attributen des Boole-Objekts müssen wir das Häkchen bei Einzelnes Objekt erzeugen (Bild 19) setzen. Dadurch bleibt nach der Operation nur das Sechseck übrig und die Würfel werden gelöscht.

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Bild 19


Nun schieben wir die Objekte in das Boole-Objekt hinein. Dabei ist die Reihenfolge wichtig. Oben steht das Objekt, von dem subtrahiert wird, und unten das Objekt, das abgezogen wird (Bild 20).

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Bild 20


Damit wir nun ein einzelnes Objekt erhalten, markieren wir im Objekt-Manager das Boole-Objekt und konvertieren es mit der Taste C in ein Polygon-Objekt (Bild 21).

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Bild 21


 
Wir markieren mit gedrückter Shift-Taste die beiden roten Dreiecke (Selektion) hinter dem Boole und drücken die Entf-Taste, um die Selektion zu löschen (Bild 22).

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Bild 22


Wenn wir im Objekt-Manager das Boole markiert haben, klicken wir auf das Symbol Live-Selektion und dann auf das Symbol Kanten bearbeiten (Bild 23).

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Bild 23


 
Nun selektieren wir mit gedrückter Shift-Taste alle zwölf senkrechten Kanten an den Spitzen der Ausbuchtungen (Bild 24).

Hinweis!
Wenn man irrtümlich eine falsche Kante erwischt hat, kann man sie mit gedrückter S-Taste wieder aus der Selektion herausnehmen.

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Bild 24


 
Um die Kanten mit einem Radius zu versehen, rufen wir im Menü Struktur die Funktion Bevel auf (Bild 25).

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Bild 25


 
Wir stellen das Bevel wie in Bild 26 ein und klicken dann auf den Button Zuweisen.

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Bild 26


Um das Bevel zu beenden, klicken wir auf das Symbol Live-Selektion und dann auf das Symbol Modell bearbeiten (Bild 27).

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Bild 27


 
Das Ergebnis kann man in Bild 28 sehen. Wir haben den Alu-Grundkörper fertig.

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Bild 28


Wir markieren im Objekt-Manager das Boole und drücken die Tastenkombination Strg+C und dann Strg+V. Damit haben wir eine Kopie des Objektes erstellt (Bild 29).

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Bild 29


Durch einen Doppelklick auf das Wort Boole im Objekt-Manager können wir den Namen ändern. Das untere Objekt nennen wir Alu-Körper und das obere Objekt Beschichtung (Bild 30).

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Bild 30


 
Beide Objekte sind noch deckungsgleich. Das obere Objekt muss noch angepasst werden. Hierzu gehen wir unten in den Koordinaten-Manager. Hier ändern wir die Pos. Y auf 1.8 und die Größe Y auf 0.05 (Bild 31). (Die Beschichtung ist tatsächlich so dick).

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Bild 31


Das Ergebnis sehen wir in Bild 32 (habe hier mal Material zugeordnet, damit man es besser erkennt).

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Bild 32


 
Für die Kontakte benötigen wir eine Ebene. Unter Objekte>Grundobjekte klicken wir auf Ebene (Bild 33).

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Bild 33


Nun ändern wir die Abmessungen für die Ebene wie in Bild 34 zu sehen. Da wir keine Verformungen vornehmen müssen, können wir die Anzahl der Segmente auf 1 verringern.

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Bild 34


 
Für das Vervielfältigen benutzen wir wieder ein Array (Objekte>Modeling>Array) (Bild 35).

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Bild 35


Dann schieben wir die Ebene in das Array (Bild 36).

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Bild 36


 
Wir aktivieren im Objekt-Manager das Array und klicken mit gedrückter Shift-Taste auf die beiden Reiter Koord. und Objekt. Dann stellen wir die Koordinaten und Objekt-Eigenschaften wie in Bild 37 ein.

Hinweis:
Die Ebenen müssen etwas höher liegen als die Oberkante der Beschichtung, da es ansonsten zu Darstellungsfehlern beim Rendern kommt.

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Bild 37


Wir sehen nun 6 Ebenen (Bild 38).

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Bild 38


 
Leider kann man zu diesem Zeitpunkt kein Objekt anklicken und löschen. Es existiert ja nur ein reales Objekt. Damit wir sechs reale Objekte erhalten, müssen wir das Array mit der Taste C konvertieren.

Wenn wir auf das + vor dem Array klicken, sehen wir nach der Konvertierung das Ergebnis wie in Bild 39. Es gibt jetzt 6 Objekte.

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Bild 39


Wir können nun zwei gegenüberliegende Ebenen (z. B. Ebene 3 und Ebene 6) anklicken ... (Bild 40).

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Bild 40


 
... und mit der Entf-Taste löschen (Bild 41).

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Bild 41


Über einen Doppelklick auf das Wort Array im Objekt-Manager ändern wir den Namen auf "Kontakte" (Bild 42).

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Bild 42


 
Nun modellieren wir die Fassung um die Linse herum. Dazu verwenden wir eine Röhre. Im Menü Objekte finden wir diese unter Grundobjekte (Bild 43).

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Bild 43


Wir ändern in den Attributen die Koordinaten und Objekt-Eigenschaften wie in Bild 44.

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Bild 44


 
Das Ergebnis sehen wir in Bild 45:

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Bild 45


Im Objekt-Manager ändern wir den Namen in "Fassung" (Bild 46).

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Bild 46


 
Nun erstellen wir das LED-Array. Dazu benötigen wir eine Ebene. Wir erstellen sie wie in Bild 35. Unter den Attributen stellen wir die Werte wie in Bild 47 ein.

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Bild 47


Wir benötigen nun ein Array von 5 x 5 Objekten. Mit dem Array-Objekt geht dies nicht, da es die Objekte immer rund anordnet. Wir benutzen daher einen Mograph-Klon. Im Menü MoGraph klicken wir auf Klon-Objekt (Bild 48).

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Bild 48


 
Nun schieben wir die Ebene in das Klon-Objekt (Bild 49).

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Bild 49


Jetzt passen wir das Klon-Objekt unter den Attributen an. Der Modus wird auf Gitter eingestellt. Die Anzahl stellen wir auf 5 / 1 / 5. Die Größe stellen wir auf 4.8 (5 · 0,8 + 4 · 0,2) ein (Bild 50).

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Bild 50


 
So sieht es bisher aus (Bild 51).

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Bild 51


Das Klon-Objekt benennen wir im Objekt-Manager in "LED-Array" um (Bild 52).

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Bild 52


 
Bevor wir weitermachen, wechseln wir erst in die Ansicht Vorne. Für die Linse erzeugen wir einen Rechteck-Spline. Dazu klicken wir im Menü Objekte auf Spline-Grundobjekte und dann auf Rechteck (Bild 53).

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Bild 53


Mit der Taste C konvertieren wir das Rechteck in ein Spline-Objekt (Bild 54).

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Bild 54


 
Als Nächstes klicken wir auf das Symbol Punkte bearbeiten und dann auf das Symbol Verschieben (Bild 55).

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Bild 55


Jetzt klicken wir auf die linke untere Ecke des Spline (Bild 56).

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Bild 56


 
Danach gehen wir in den Koordinaten-Manager und verändern die X- und Y-Position wie in Bild 57.

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Bild 57


Dann klicken wir auf die linke obere Ecke des Spline (Bild 58).

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Bild 58


Im Koordinaten-Manager verändern wir die X- und Y-Position wie in Bild 59.

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Bild 59


 
Wir klicken auf die rechte obere Ecke des Spline (Bild 60).

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Bild 60


Im Koordinaten-Manager verändern wir die X- und Y-Position wie in Bild 61.

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Bild 61


Jetzt klicken wir auf die rechte untere Ecke des Spline (Bild 62).

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Bild 62


 
Im Koordinaten-Manager verändern wir die X- und Y-Position wie in Bild 63.

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Bild 63


Den Spline können wir in Bild 64 sehen.

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Bild 64


Für die Biegung benötigen wir noch einen zusätzlichen Punkt auf dem Spline. Mit gedrückter Strg-Taste klicken wir auf das schräge Segment wie in Bild 65.

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Bild 65


 
Im Koordinaten-Manager verändern wir die X- und Y-Position wie in Bild 66.

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Bild 66


Nun klicken wir die rechte Maustaste und stellen den Punkt im Kontext-Menü auf Weiche Interpolation um (Bild 67).

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Bild 67


 
Wenn wir den Punkt näher heranzoomen, erkennen wir zwei Tangentenpfeile (Bild 68).

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Bild 68


Wir packen den rechten Griff mit gehaltener linker Maustaste und drehen den Pfeil so, dass auf der rechten Seite eine Gerade entsteht (Bild 69).

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Bild 69


Den linken Griff ziehen wir ebenfalls mit gedruckter linker Maustaste, halten dabei aber die Shift-Taste gedrückt (dadurch wird nur die linke Seite modifiziert). Der Tangentenpfeil sollte noch horizontal liegen wie in Bild 70.

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Bild 70


 
Der Spline ist nun fertig bearbeitet. Nun benötigen wir ein Lathe-NURBS, um die Linse zu erstellen. Unter Objekte klicken wir auf NURBS und dann auf Lathe-NURBS (Bild 71).

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Bild 71


Wir schieben den Spline wie in Bild 72 in das Lathe-NURBS.

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Bild 72


 
Im Objekt-Manager klicken wir nun das Lathe-Objekt an und verschieben es, indem wir unter Attribute die Position P.Y auf 2.1 ändern (Bild 73).

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Bild 73


Wenn wir zurück in die Zentralperspektive gehen, sehen wir, dass die Auflösung der Linse noch nicht passt (Bild 74).

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Bild 74


 
Wir ändern daher die Unterteilung des Lathe-NURBS auf 64 (Bild 75).

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Bild 75


Jetzt sieht die Linse schon besser aus (Bild 76).

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Bild 76


 
Zum Schluss benennen wir das Lathe-NURBS noch in "Linse" um (Bild 77).

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Bild 77


Der Hintergrund des LED-Arrays ist schwarz. Hierfür müssen wir noch eine Scheibe in die Fassung setzen. Wir klicken im Menü Objekte auf Grundobjekte und dann auf Scheibe (Bild 78).

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Bild 78


 
Die Scheibe passen wir in den Attributen an wie in Bild 79 gezeigt.

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Bild 79


Damit ist das Modell fertig. Es fehlt jetzt noch die Lichtquelle. Doch welche Lichtquelle nehmen wir? Da die LED ihr Licht gezielt und in einem bestimmten Winkel abgibt, bleibt nur eine Spot-Lichtquelle übrig.

Hinweis:
Das LED-Array besteht aus 25 Chips. Für eine reale Darstellung müssten es als 25 Spots sein. Ich würde es nur dann machen, wenn nur die LED gezeigt wird. Dazu legt man den Spot in ein MoGraph Klon-Objekt. Ist die LED nur Teil einer Szene, genügt es, wenn wir einen einzelnen Spot einsetzen. Dies verringert die Renderzeit erheblich. Sind beispielsweise 10 LEDs in der Szene montiert, muss dafür der Schatten von 250 Lichtquellen gegenüber 10 Lichtquellen berechnet werden; und das dauert.

 
Wir benutzen einen einzelnen Spot. Hierfür klicken wir im Menü Objekte auf Szene-Objekte und dann auf Spot-Lichtquelle (Bild 80).

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Bild 80


 
Jetzt passen wir den Spot in den Attributen an. Unter dem Reiter Koord. positionieren wir den Spot über dem LED-Array und drehen ihn so, dass er nach oben strahlt (Bild 81).

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Bild 81


Unter dem Reiter Allgemein stellen wir den Schatten und die Sichtbarkeit ein (Bild 82).

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Bild 82


 
Die LED hat einen Lichtwinkel von 120°. Diesen stellen wir unter dem Reiter Details ein (Bild 83).

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Bild 83


Die Helligkeit des sichtbaren Lichts stellen wir unter dem Reiter Sichtbarkeit auf 10 ein (Bild 84).

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Bild 84


 
Die Farbe des Schattens stellen wir unter dem Reiter Schatten ein (Bild 85).

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Bild 85


 
In der Arbeitsdatei sind alle Materialien für das Projekt enthalten. Wir weisen nun den Objekten das Material zu, indem wir im Material-Manager ein Material mit der linken Maustaste festhalten und im Objekt-Manager auf das zugehörige Objekt ziehen (Bild 86).

Hinweis:
Die Materialien haben denselben Namen wie die Objekte.

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Bild 86


 
So sieht es im Objekt-Manager aus, wenn alle Materialien zugewiesen wurden (Bild 87).

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Bild 87


 
Mit der Tastenkombination Strg+R rendern wir die Szene (Bild 88).

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Bild 88


Von den Materialien ist nicht viel zu sehen. Warum? Es fehlt einfach Licht um die Objekte herum und es gibt keine Umgebung. Als Erstes fügen wir einen Boden ein. Wir finden ihn im Menü Objekte unter Szene-Objekte (Bild 89).

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Bild 89


 
Dem Boden weisen wir das Material Boden zu (Bild 90).

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Bild 90


Als Nächstes fügen wir eine Flächen-Lichtquelle in die Szene ein. Wir finden sie im Menü Objekte unter Szene-Objekte (Bild 91).

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Bild 91


 
Da wir mehrere Lichtquellen benötigen, fügen wir nun ein Array in die Szene ein. Im Menü Objekte finden wir dies unter Modeling (Bild 92).

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Bild 92


Nun schieben wir das Licht in das Array hinein (Bild 93).

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Bild 93


 
Wir passen das Array an. Damit die Leuchten etwas höher stehen, verschieben wir es P.Y-Richtung um 100. Dann stellen wir die Anzahl der Kopien auf 3 ein. somit haben wir 4 Lichter (Bild 94).

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Bild 94


Nun klicken wir im Objekt-Manager auf das Licht und passen unter Allgemein die Intensität an. Zudem setzen wir das Häkchen bei Umgebungsbeleuchtung (Bild 95).

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Bild 95


 
Wir rendern die Szene erneut mit der Tastenkombination Strg+R (Bild 96).

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Bild 96


Fertig. Ich hoffe, es hat Spaß gemacht und konnte euch weiterhelfen.

smart88

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Kommentare
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Portrait von smart88
  • 17.11.2011 - 16:54

Das Rechnen soll helfen, wenn man eine ähnliche LED (z.B. anderer Hersteller, andere Leistung) modelliert, die Werte nachvollziehbar zu machen

Gruß smart88

Portrait von Frikadelleweck
  • 17.11.2011 - 15:01

Sehr schön erklärt und auch das Ergebnis ist super! Auch wenn mich persönlich das Rechnen nicht so interessiert, sondern nur die Werte, ist es trotzdem interessant, wie man auf die Werte kommt (klingt komisch, ist aber so). Mehr davon!

Portrait von kaiiak
  • 29.09.2011 - 11:02

Hat Spaß gemacht und ist sehr gut beschrieben. Besonders das Rot-Umranden war sehr hilfreich und hat das modeln beschleunigt, da ich nicht alles immer lesen musste, wenn ich schon wusste was kommt und mich nur noch die einzugebenden Werte interessiert haben! Schönen dank ich kann es nur weiterempfehlen und hoffe noch mehr so gute Tutorials zu finden.

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