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Tutorialbeschreibung

MODO für Einsteiger - Glatte Oberflächen: Subdivision-Modeling

MODO für Einsteiger - Glatte Oberflächen: Subdivision-Modeling

Normale Polygon-Modelle wirken sehr kantig und sind dadurch schnell als künstlich erzeugt entlarvt. Mit der Subdivision-Glättung (SubD) löst ihr dieses Problem. In MODO ist das nur ein Tastendruck, doch um davon zu profitieren, müsst ihr zunächst das Prinzip verstehen. Zudem gibt es auch noch zwei verschiedene SubD-Modi! Aber sobald ihr das Prinzip der Subdivision-Oberflächen verstanden habt, erkennt ihr auch, warum für viele 3D-Modellierer MODO ein fester Bestandteil ihres Workflows ist.

Dies ist Teil 6 von 15.

... übrigens findest du die komplette Serie hier: The Foundry MODO für Einsteiger - Schnapp sie dir in unserem Shop oder in der Kreativ-Flatrate!


Im Tutorial 2 dieser Reihe habt ihr in Schritt 20 nur mit Primitives und dem Tube Tool bereits eine Stehlampe erzeugen können. Aber auch wenn man nicht so genau hinschaut, fällt eigentlich sofort auf, dass die Stange der Lampe ziemlich (scharf-/eckig-) kantig ist. Die Ursache dafür ist ganz einfach: Polygone sind immer nur Flächen, die aus geraden Linien zusammengesetzt sind.

Im echten Leben – und vor allem in der Natur – haben recht viele Dinge jedoch keine geraden Kanten oder plane Flächen! Würdet ihr ausschließlich flache Polygone benutzen, dann müsstest ihr ein 3D-Modell in sehr viele, kleine Polygone unterteilen, damit ihr eine glaubhafte Abrundung bekommt.

Ihr habt das im Tutorial für das Bevel Tool gesehen: Eine angerundete Kante wirkt umso runder, je mehr Kanten – und damit Polygone! – ihr für die Bevel-Aktion einstellt! Doch je mehr Polygone ihr in eurer Szene habt, desto länger dauert das spätere Berechnen des Bildes (Rendern) und desto umständlicher habt ihr es, falls ihr Änderungen vornehmen wollt. Denn je weniger Polygone ihr verwendet, desto einfacher ist es, diese auszuwählen und zu manipulieren. Aber gehen wir das alles mal Schritt für Schritt durch. Ihr lernt dabei auch, dass es zwei verschiedene Subdivision-Methoden in MODO gibt – und wo diese nützlich sind.


 

1 Euer Freund – die Tabulator-Taste!

Um erstmals einen Eindruck davon zu bekommen, welchen Unterschied Subdivisions bei einem 3D-Modell ausmacht, wechselt in den Layout-Arbeitsbereich und ladet über Meshes>Human und per Rechtsklick und Load die Datei "Old Man Head 01.lxl". Diese ist im Subdivision-Modus angelegt worden – wird also geglättet angezeigt (im Screenshot links). Mit der Tabulator-Taste (oder über das Menü: Geometry>Toggle Subdivision) schaltet ihr den SubD-Modus (also die "Glättung") ein und aus. Rechts seht ihr das ungeglättete 3D-Mesh des Kopfes. Die Kopfkontur wird kantig und jedes einzelne, flache Polygon überdeutlich sichtbar. Völlig unbrauchbar, oder? Ja, da sind wir uns einig! ;-)

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2 Was passiert hier? Schauen wir mal!

Damit ihr die SubD-Geschichte versteht, schrauben wir deren Effekt zunächst einmal auf die einfachste Anwendung zurück. Erzeugt einen Würfel, indem ihr mit gehaltener Ctrl-Taste auf das Icon für das Cube Tool klickt! Der erzeugte Würfel besteht erwartungsgemäß aus sechs scharf begrenzten Seitenflächen. Wechselt in den Polygons-Modus (Taste 3).

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3 Echte Unterteilungen

Den Würfel könnt ihr nun durch Unterteilungen in kleinere Polygone abrunden, indem ihr die Taste D wiederholt drückt (im Menü gibt es keine Entsprechung für diesen Befehl – außer Geometry>Polygon>Subdivide, wobei sich jedoch zunächst ein Dialogfeld öffnet). Mit jedem Tastendruck werden dabei neue Unterteilungen (=Polygone) erzeugt, wodurch der ehemalige Würfel immer weiter abgerundet wird. Je perfekter eure Kugel sein soll, desto mehr immer kleinere Polygone braucht ihr dafür. Mit nur wenigen derart abgerundeten Objekten in der Szene könnt ihr dabei sehr leicht bereits an die Grenzen eures Arbeits- und Grafikspeichers stoßen, denn ihr erzeugt echte Polygone. Ein weiteres Problem dieser Vorgehensweise ist, dass es sehr schwierig wird, später noch Änderungen an diesen hochaufgelösten 3D-Meshes durchzuführen. Denn dazu müsst ihr immer sehr viele winzige Polygone auswählen und manipulieren.

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4 Subdivisions

Aus den in Schritt 3 genannten Gründen solltet ihr die Anzahl der Polygone eines Objektes und einer Szene immer so gering wie möglich halten. MODO kommt zwar mit mehreren Millionen Polygonen in der aktuellen Version schon sehr gut klar, aber je mehr ihr erzeugt, desto langsamer wird alles zwangsläufig. Solche Unterteilungen wie in Schritt 3 lassen sich auch virtuell durchführen – mittels Subdivisions (kurz: SubDs), was übersetzt nichts anderes als "Unterteilungen" bedeutet. Macht die Unterteilungen zunächst rückgängig oder erstellt einen neuen Standard-Cube. Wenn ihr nun die Tabulator-Taste drückt, aktiviert ihr damit die SubDs und rundet den Würfel ab.

Denkhilfe: Stellt euch einfach vor, dass alle Kanten des Würfels nicht starr sind, sondern sich eher wie Gummiringe verhalten – sie ziehen sich halt zur gemeinsamen Mitte hin zusammen und runden sich dabei ab.

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5 SubD-Level

Wenn ihr genau hinseht, ist die resultierende Kugel, die nur aus den sechs Polygonen des Würfels besteht, noch nicht ganz rund, sondern entspricht etwa dem Ergebnis, als wenn ihr in Schritt 3 zweimal auf D gedrückt hättet. Genau diese Anzahl der Unterteilungsschritte nennt sich Subdivision Level. Ihr stellt den Wert in den Eigenschaften des aktiven Meshes unter Subdivision Settings ein. Je höher der Wert, desto abgerundeter wird euer Mesh. Standardmäßig eingestellt ist hier 2 – ihr solltet euch aber angewöhnen, auch hier immer den geringstmöglichen Wert zu benutzen, den ihr für eine bestimmte Abrundung benötigt. Denn auch diese "virtuellen" Unterteilungen belasten MODO.

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6 Unterschiedliche SubD-Level für Anzeige und Rendern

Eine höhere Unterteilung der Objekte für schönere Kanten könnt ihr auch ans Ende des 3D-Workflows setzen, indem ihr unterschiedliche Subdivision-Level für die Anzeige und das Rendern des Bildes verwendet. Ihr könntet also mit niedrig unterteilten Objekten noch zügig im Viewport arbeiten (links im Screenshot) und erhaltet später beim Rendern das hochwertigere Ergebnis. Achtung: Ihr seht diesen Effekt nicht im Preview-Render-Fenster, sondern nur, wenn ihr die Szene im Render-Fenster berechnen lasst (Render>Render bzw. Taste F9; rechts im Screenshot).

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7 Exkurs: Einfaches Kanten abrunden

Wollt ihr nur die Kanten eures Würfels ein wenig abrunden? Dann benötigt ihr dafür keine SubDs und müsst auch nicht die Kanten mit dem Bevel Tool weiter unterteilen. Nutzt dafür in den Material-Eigenschaften die Option Rounded Edge Width. Dank dieser Option könnt ihr oft eine Menge an Polygonen sparen! Wechselt dafür in den Render-Tab, klickt auf das Material eures Würfels und tragt einen geeigneten Wert für die Abrundung ein.

Achtung: Ihr rundet damit keine Eckpunkte ab, sondern nur Kanten. Deshalb eignet sich die Option meist nur für kleinere Abrundungen. Doch dadurch wirken diese nicht mehr so deutlich Computer-generiert! Den Effekt seht ihr nur im Preview-Render-Fenster – nicht im normalen 3D Viewport.

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8 SubD-Kantenkontrolle durch zusätzliche Kanten

Drückt ihr auf die Tabulator-Taste und schaltet so in den Subdivision-Modus, werden alle Kanten des Würfels elastisch zusammengezogen. Möchtet ihr dies nicht, müsst ihr die Kanten verstärken, die näher an der Originalform bleiben sollen. Hierzu erzeugt ihr weitere Kanten in deren Nähe. Eine Möglichkeit hierzu, die ihr bereits kennt, ist das Bevel Tool. Wir wenden dieses im Edge Mode (Taste 2) und mit der Edge Shape-Option Square auf alle Kanten des Würfels gleichmäßig an. Ihr könnt die neuen Kanten erzeugen, während ihr im Subdivision-Modus seid, und so direkt die Auswirkung der erzeugten Kanten sehen.

Je näher ihr die zusätzlichen Kanten an den Originalkanten platziert, desto schärfer bleiben diese im SubD-Modus. Links sind die erzeugten Kanten sehr nah an den Originalkanten platziert, rechts in größerem Abstand. Oben seht ihr jeweils die Darstellung ohne SubD-Glättung, darunter jeweils mit. Erstaunlich, wie man dadurch die Form des ursprünglichen Würfels beeinflussen kann, oder?

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9 Edge-Weighting

Das Hinzufügen von Kanten erhöht natürlich die Polygonzahlen und erschwert dadurch auch das spätere Ändern des 3D-Objekts, falls dies notwendig werden sollte. Die eigentlich bessere Methode wäre da doch, die Kanten mit einer anderen Methode zu "kräftigen". Und die gibt es auch: Über das Vertex Map-Menü könnt ihr das Weight Tool oder das Edge Weight Tool aufrufen und durch Klicken und Ziehen nach rechts im Bild den Weight-Wert für ausgewählte Kanten erhöhen. Hierdurch bleiben diese im Subdivision-Modus stabil.

Ihr seht aber auch, was das Problem an der Geschichte ist: Das sieht einfach mies aus! ;-) Schaut euch den Würfel mal im Preview-Renderer an und ihr werdet – selbst bei hoher SubD-Unterteilung – viele hässliche Anzeigefehler an den Kanten und Polygonen finden. Vor allem bei reflektierenden Oberflächen sind diese sehr auffällig. Um solche Glättungsfehler schon im 3D Viewport besser sehen zu können, schaltet über den zweiten Knopf oben links im Viewport die Ansicht auf Reflection. Das sieht dann so aus wie links im Screenshot.

Fazit: Finger weg vom Edge-Weighting, wenn ihr SubD-Kanten bewahren wollt und keine PSubs benutzt (siehe unten)!

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10 Objekte in SubDs anlegen

Gehen wir mal weg vom Würfel. Öffnet die Datei "tasse.lxo." Darin habe ich mit einem Zylinder und dem Bevel Tool eine einfache Grundform für eine Tasse erzeugt. Lasst uns diese Tasse nun in SubDs bringen und einen Henkel anfügen. Drückt einmal auf die Tabulator-Taste, um den SubD-Modus zu aktivieren. Der Zylinder fällt in sich zusammen und die Unterseite wird aufgrund des N-Gons sehr hässlich dargestellt. N-Gons (Polygone aus mehr als vier Punkten) solltet ihr auf gekrümmten Oberfläche vermeiden – auf flachen sind sie dagegen unproblematisch. Mit dem Bevel Tool und einem neuen wichtigen Werkzeug, dem (Loop-Slice), werden wir jetzt zusätzliche Kanten hinzufügen, um die Tasse wieder in Form zu bringen.

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11 Den Boden nach innen "beveln"

Aktiviert den Polygon-Modus (Taste 3) und selektiert einmal das N-Gon am Boden der Tasse und dann mit gehaltener Shift-Taste auch das N-Gon innerhalb der Tasse. So können wir das Bevel-Werkzeug auf beide gleichzeitig anwenden. Aktiviert es mit der Taste B. Klickt ihr nun ins Bild, werden sofort neue Kanten erzeugt – das seht ihr daran, dass sich die Darstellung der SubD-Fläche sofort verändert. Zieht jetzt am roten Regler (oder horizontal direkt im Bild), um zu bestimmen, wie abgerundet die Tasse an der unteren Kante werden soll. Haltet dann Shift und klickt ein weiteres Mal ins Bild. Hierdurch erzeugt ihr eine weitere innere Kante, wodurch der Boden schön flach wird und das jeweilige N-Gon seinen üblen Einfluss verliert. ;-)

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12 Die obere Kante

Schaut euch nun die obere Kante des Tassenrandes an. So scharfkantig würde im echten Leben keine Tasse beschaffen sein! Auch hier müssen wir also die Kanten "stärken" – das ginge mit dem Bevel Tool, aber schneller geht dies mit dem Loop Slice-Tool, das ihr im Mesh Edit-Reiter von MODOs Werkzeugkasten findet. Schneller aktiviert ihr es mit dem Shortcut Alt+C.

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13 Loop Slice

Dieses Werkzeug funktioniert folgendermaßen: Ihr wählt zunächst zwei Polygone aus, um MODO mitzuteilen, in welche Richtung geschnitten werden soll (siehe Screenshot links). Dann aktiviert ihr Loop Slice, stellt den Mode Symmetry ein und einen Count von 2. Mit einem Klick ins Bild erzeugt ihr damit zwei (= Count!) neue Kanten, die ihr durch Klicken und Ziehen im Bild näher zueinanderbringen oder voneinander entfernen (= aufgrund der gewählten Symmetry) und damit die Form der oberen Kante wie gewünscht schärfen (rechts im Screenshot, oben weicher, unten schärfer) könnt. Wie der Name des Tools schon sagt, wird ein kompletter Loop ("Schleife") unterteilt – hier also einmal komplett um die obere Kante herum geschnitten. Drückt zum Schluss Q oder die Leertaste, um das Werkzeug zu verlassen.

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14 Mehr Unterteilungen für den Tassenkörper

Jetzt würde ich gerne der Tasse auch einen Henkel spendieren. Doch dafür brauche ich mehr Polygone an den Seitenflächen. Kein Problem mit dem Loop Slice-Tool! Markiert zwei nebeneinanderliegende Polygone, aktiviert Loop Slice mit Alt+C und stellt den Mode auf Uniform (= gleichmäßig). Ich habe hier 10 neue Edges hinzugefügt, damit ich quadratische Polygone erhalte, die ich kombinieren kann, um die gewünschte Dicke des Henkels zu erhalten.

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15 Henkelansatzpunkte auswählen und extrudieren

Wählt nun seitlich an der Tassenaußenwand je zwei Polygone aus und wählt das Bevel Tool (B). Stellt sicher, dass ihr Groups Polygons aktiviert, und extrudiert nun die jeweils zwei Polygone ein Stückchen aus der Tassenwand heraus. Das könnt ihr in einem Schritt erledigen und müsst nicht erst die oberen und dann die unteren Polygone extrudieren. Lasst das Werkzeug noch aktiv!

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16 Henkel erweitern und Außenpolygone drehen

Klickt nun einmal auf die mittlere Maustaste, um das Bevel Tool noch einmal mit den gleichen Einstellungen wie in Schritt 15 anzuwenden. Wählt nun wie beim unteren Henkelansatz gezeigt die äußeren Polygone aus. Dies geht schneller, indem ihr zunächst die beiden äußersten Polygone auswählt, dann die Shift-Taste haltet und einmal auf Pfeil hoch auf der Tastatur drückt. So erweitert ihr die bestehende Auswahl schrittweise um die angrenzenden Polygone. Mit dem Rotate-Tool dreht ihr nun den Rand des oberen Anfassers etwas nach unten, den des unteren etwas nach oben, so wie im Screenshot gezeigt.

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17 Bridge Tool

Ein sehr geniales Tool von MODO ist das Bridge Tool. Mit diesem könnt ihr neue Polygone zwischen Kanten und Polygonen erzeugen, Löcher in Oberflächen bringen und Löcher auch wieder automatisch füllen lassen. Hier nutzen wir es, um den Henkel der Tasse zu vervollständigen. Wählt im Polygon-Modus zunächst die jeweils beiden äußersten Polygone am unteren und oberen Henkelstummel ;-) aus und aktiviert dann das Bridge Tool mit den gezeigten Einstellungen. Ihr findet das Werkzeug im Basic-, im Edge- und im Polygon-Tab! Wichtig ist hier, dass ihr euch im Curve-Mode befindet. Die Anzahl der Unterteilungen (Segments) lässt sich durch Klicken und Ziehen im Bild interaktiv bestimmen. Wie sich das Bridge Tool in diesem Fall auswirkt, hängt auch von der gewählten Tension (Spannung) ab – in den meisten Fällen sollte 100% ganz gut funktionieren.

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18 Erstkontakt mit Pie-menus

Also wenn ihr mich fragt, ist der erzeugte Henkel viel zu fett für die kleine Tasse geworden. ;-) Lasst uns den mal etwas schmaler machen! Wie würdet ihr vorgehen? Erst den Griff auswählen und dann schmaler transformieren? oHe – wir sind in MODO, wir haben Falloffs! Wir können einfach einen linearen Falloff anlegen und dann den Griff transformieren. Die perspektivische Ansicht des Viewports ist für das exakte Platzieren des Falloffs eher ungeeignet.

Deshalb stelle ich euch an dieser Stelle mal ein weiteres, sehr praktisches Feature von MODO vor: Pie-menus. Ihr drückt eine Taste, erhaltet ein radiales Menü mit acht verschiedenen Optionen, zieht in die Richtung des gewünschten Befehls, lasst los und schon habt ihr die gewünschte Funktion aktiviert. Klingt komplizierter, als es ist. Drückt und haltet hier Ctrl+Leertaste, um euer erstes Pie-Menu aufzurufen, mit dem ihr die Ansicht umschaltet könnt. Zieht nach oben zur Top-Ansicht und lasst dann die Tasten auf dem Keyboard los. Jetzt seht ihr die Tasse ohne perspektivische Verkürzung von oben und könnt den Falloff genau platzieren.

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19 Henkel schmaler machen

Aktiviert nun das Snapping (Taste X) und setzt einen linearen Falloff wie im Screenshot. Ihr könnt dann auch gleich mit Ctrl+Leertaste wieder in die perspektivische Ansicht zurückschalten und dort mit dem Scale Tool mittels einer seiner Anfasser (hier: des blauen!) den Griff schmaler transformieren. Passt alles? Dann drückt nun einfach so oft Escape, bis ihr alle aktiven Werkzeuge und Falloffs los seid. ;-)

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20 Pixar-SubDs (PSUBs)

Hier handelt es sich zwar um ein Grundlagen-Tutorial, aber wenn wir schon bei Subdivisions sind, muss ich auf jeden Fall auch erwähnen, dass es dafür in MODO zwei Methoden gibt. Die "normalen" SubDs schaltet ihr mit einem Druck auf die Tabulator-Taste ein, die Pixar-SubDs mit Shift-Tabulator. Wenn ihr mit dem Cursor im Polygons-Mode über Polygonen schwebt, werden die normalen SubDs durch eine blaue Überlagerung, die Pixar-SubDs durch eine grüne Überlagerung angezeigt (im Screenshot links). Davon abgesehen sind direkt auch keine deutlichen Unterschiede sichtbar, aber es gibt sie!

Denn Pixar-SubDs ermöglichen zum einen, dass ihr tatsächlich mit Edge-Weighting arbeiten könnt (siehe Schritt 9 dieses Tutorials). Und sie ermöglichen zum anderen die sogenannten Multiresolution-Meshes, bei denen ihr jeden SubD-Unterteilungsgrad unabhängig von den anderen bearbeiten könnt. Dies ist vor allem für das Sculpting wichtig (im Screenshot rechts), bei dem man zunächst grobe 3D-Formen erstellt und dann mit zunehmenden Unterteilungen malend immer mehr Details hinzufügt. Doch das soll Inhalt eines eigenen Tutorials sein. Der Nachteil der PSUBs besteht darin, dass ihr für ansehnliche Ergebnisse bei Benutzung des Edge Weighting oder der Multiresolution höhere Subdivision-Werte benötigt und das natürlich ordentlich Rechnerleistung fordert.

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Kommentare
Portrait von Caesarion2004
  • 23.12.2014- 21:11

Vielen Dank für das interessante Tutorial.

Portrait von Domingo
  • 23.12.2014- 15:56

Sehr viel Neues über MODO für mich. Danke dafür.

Portrait von BOPsWelt
  • 23.12.2014- 13:16

Vielen Dank für einen weiteren Teil. :)

Portrait von Dineria
  • 23.12.2014- 12:58

Danke! Fand an MODOs Tab-Smoothing immer gut, dass es eine "echte" Glättung ist und nicht wie z.B. in Maya nur eine Vorschau! Von den PSUBs wusste ich allerdings noch nicht...


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