Tutorial: 2D Smoke Sprites mit Standard-Partikeln (Teil 2: Aufbringen der Textur)

Im erste Teil des Tutorials haben wir mit dem Standard-Partikelsystem und einem Fläche-Grundobjekt einige Sprites erzeugt. Diese werden wir nun so texturieren, dass sie wie richtige Rauchwolken aussehen.

Bevor wir weitermachen können, benötigen wir ein Bild eines Rauchwölkchens. Dieses werden wir im Folgenden als Sprite verwenden. Das Tutorial zum Malen eines Rauchwölkchen-Sprites in Photoshop befindet sich hier. Wer Photoshop nicht hat, oder die Textur aus irgendwelchen Gründen nicht selbst erstellen möchte, kann beide Bilder auch hier herunterladen:

 

7. Wir erstellen ein neues Material mit den unten gezeigten Settings. Die Colormap kommt in den Diffusions- und Leuchten-Kanal. Die Alphamap kommt natürlich in den Alphakanal. Das Glanzlicht können wir einfach abstellen; es würde bei unseren Sprites sowieso nicht funktionieren.

8. Das fertige Material wird einfach auf das Flächen-Grundobjekt gezogen. Zuerst steht die Textur auf dem Kopf, darum ändern wir in den Attributen des Textur-Tags die Y-Länge auf "-100%". Nun sollten die Partikel ungefähr so aussehen wie im folgenden Bild.

9. Damit sich der Rauch ein wenig sammelt, erstellen wir noch einen Reibungs-Modifikator. Die gezeigten Settings sind nur ein Vorschlag, letzendlich kann das natürlich jeder einstellen, wie er oder sie möchte. Nun sind wir mit dem Erstellen der Szene fertig.

10. Bevor wir rendern können, müssen noch ein paar Einstellungen getätigt werden. Das AntiAliasing sollte unbedingt auf "Bestes" gestellt werden, um pixeligen Rauch zu vermeiden. Weiterhin ist es erforderlich, in den Optionen die Strahltiefe ordentlich zu erhöhen. Tun wir dies nicht, riskieren wir schwarze Flächen an Stellen, wo viele Sprites hintereinander liegen.

11. Nun können wir rendern. Das Ergebnis zeigt sich erfreulich schnell, und sieht mit geeigneter Textur gar nicht mal schlecht aus.

12. Wenn wir die Animation jetzt testweise rendern, fällt auf, dass die Partikel am Ende ihres Lebens einfach verschwinden. Diese plötzliche Veränderung wirkt natürlich keinesfalls realistisch, und deshalb müssen wir dafür sorgen, dass die Partikel gegen Ende ihres Lebens sanft ausgeblendet werden.
Dafür machen wir uns eine schöne Eigenschaft des Partikel-Emitters zu Nutzen: Animationen von Partikel-Objekten (in diesem Fall unser Flächen-Grundobjekt) werden separat für jedes einzelne Partikel gestartet. Und zwar erst in dem Moment, in welchem das Partikel geboren wird.

Zunächst geben wir dem Flächen-Grundobjekt ein Darstellungs-Tag. In den Attributen aktivieren wir die Sichtbarkeit und stellen -falls dies nicht automatisch der Fall ist- die Sichtbarkeit auf 100%. Jetzt gehen wir ganz an den Anfang der Animation, rechtsklicken auf den "Sichtbarkeit"-Attribut und wählen im Kontextmenü "Animation > Key setzen". Anschließend gehen wir zu einem beliebigen späteren Frame (z.B. Frame 25), rechtsklicken wieder auf den "Sichtbarkeit"-Attribut und wählen wieder im Kontextmenü "Animation > Key setzen" aus. Als letztes gehen wir zu einem noch viel späteren Frame (z.B. 80) und stellen die Sichtbarkeit auf 0%. Anschließend erzeugen wir über das Kontextmenü ein weiteres Keyframe.

Was bewirkt unsere Sichtbarkeits-Animation jetzt in Verbindung mit dem Partikelsystem? Ganz einfach: Jedes Partikel bleibt, nachdem es geboren wurde, 25 Frames lang voll sichtbar. Dann beginnt es, immer transparenter zu werden, bis es im Alter von 80 Frames völlig verschwunden ist. Durch Verschieben des zweiten und dritten Keyframes lassen sich so eine Menge unterschiedlicher Verhaltensweisen von Rauch simulieren, vom dicken Qualm bis hin zu einem leichten Dampfhauch.

Das folgende Bild zeigt in mögliches Ergebnis der Sichtbarkeits-Animation. Damit die transparenteren Sprites besser zu sehen sind, habe ich als 'Raum-Ersatz' noch einen aufgeschnittenen Würfel in den Hintergrund gelegt.

13. Und nochmal das eingangs gezeigte Beispiel. Hier wurde eine andere Textur verwendet. Wie man sieht, sind wir in der Lage, allein mit der Textur verschiedenartige Eindrücke zu erzeugen. Während das Ergebnis dieses Tutorials eher wie fluffiger, heller Dampf oder leichter Rauch wirkt, sieht das Bild unten eher wie öliger Qualm aus.

Soweit, so gut. Mit Cinema4D-Bordmitteln und einem kostenlosen Plugin können wir nun ansprechende Rauch-Animationen erzeugen, die sehr schnell rendern. Eine gute Alternative zu Volumenrendering oder sichtbaren Lichtquellen. Doch sollte man sich nicht zuviel von dieser Technik erhoffen. Sie hat gegen über einer Lösung mit ThinkingParticles leider einige Schwächen, zum Beispiel:

    • Sprite-Ausrichtung
      Die Sprites werden nicht einzeln auf die Kamera ausgerichtet, sondern übernehmen nur die Rotation des Fläche-Grundobjektes. Dadurch sind extreme Kamerawinkel, oder Aufnahmen aus nächster Nähe nicht gut möglich.

Weiterhin haben Sprites im Allgemeinen ein paar Nachteile gegenüber echten 3D-Objekten:

    • Beleuchtung & Shading
      Flache Sprites reagieren nicht auf Licht wie runde Körper. Darum müssen die Beleuchtung und Struktur bereits in der Textur vorhanden sein. Das bedeutet, dass für jede Lichtsituation bzw. jedes Einsatzgebiet eine eigene Textur erstellt werden muß.
      Eine Alternative wäre der Einsatz einer NormalMap, die sich um ein korrektes Shading kümmert. In dem Fall werden allerdings entweder Cinema4D ab R9.5 oder das Shaderplugin "ParaNormal 4D" von Remotion benötigt.
       
    • Schattenwurf & volumetrisches Licht
      Die flachen Sprite-Flächen werfen keinen brauchbaren Schatten, und erzeugen auch in Verbindung mit volumetrischem Licht keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Ein Workaround wäre, eine Kopie jedes Sprites auf die Lichtquelle auszurichten.

Das war das Tutorial "2D Smoke Sprites mit Standard-Partikeln". Ich danke für's Lesen und hoffe, das Tutorial hat was gebracht.

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