Blender Dokumentation: Partikelhaare

Diese Seite bezieht sich auf Blender v2.48

Partikelhaare mit Softbodyanimation

Auf dieser Seite werden Techniken vorgestellt, um möglichst naturgetreue und realistische Partikelhaare zu erstellen.

Wie immer gibt es mehrere Möglichkeiten ans Ziel zu gelangen. Daher einige Wegweiser:

• Am leichtesten sind kurze Haare (Fell) zu erzeugen. Von diesen kann man in einer Szene mit 2GB Hauptspeicher bis zu 2.000.000 recht performant rendern. Benötigt man mehr Fell (mehrere große Charaktere im Vordergrund), und kann nicht den Speicher aufstocken, müsste man die Szene aufteilen.
• Wollen Sie die Haare als Softbodys animieren, müssen Sie sehr auf die Anzahl an Partikeln achten (wenige 1.000). Sonst dauern die Softbody-Berechnungen u.U. sehr lange. Kollisionsabfragen werden stark erleichtert, wenn Sie anstelle des Originalmeshes (z.B. Kopf) einen einfacheren Ersatzkörper nehmen (ohne Ohren, die Augenhöhlen glatt usw.).
• Softbody-Haar muss auf jeden Fall mit Weightpainting angepasst werden.
• Children können von Faces oder von Particles emittiert werden. Children von Faces haben einige Vorteile:
  • Sie lassen sich leichter gleichmäßig auf dem Mesh verteilen, auch bei relativ wenig Parents.
  • Sie starten immer auf dem Mesh.
  • Man kann mit Seams einfach Grenzen festlegen, innerhalb derer sich die Children gleich verhalten (z.B. lässt sich so schnell ein Scheitel ziehen).
  • Es gibt eine entfernungsabhängige LOD-Funktion (Level of Detail), d.h. die Objekte werden vereinfacht, wenn die Entfernung von der Kamera größer wird. Damit lassen sich mehr Partikel rendern.
• Children von Particles folgen aber ihren Parents besser.

Grundeinstellungen

Abbildung 1a: Ein erstes, einfaches Partikelsystem.

• Wir beginnen mit einer UV-Sphere [Kugel] als "Kopf", aktivieren AutoSmooth und dann SetSmooth.
• Die Kugel bekommt einen Subsurfmodifier.
• In den Particlebuttons wird ein neues Partikelsystem erstellt. 1000 Partikel genügen hier für unsere Zwecke völlig, damit die Bearbeitung im 3D-Fenster schön flüssig von der Hand geht. Für eine ernsthafte Frisur würde ich mit ca. 5.000 Partikeln arbeiten, die allerdings über Softbodys zu animieren, ist schon recht aufwändig und führt bei jeder Parameteränderung zu deutlichen Verzögerungen.
  • Typ Hair.
  • Emit from Faces.
  • Random und Even aktiviert, damit sich die Haare natürlich auf dem Objekt verteilen. Ohne Even würden kleine Flächen genauso viele Haare emittieren wie große Flächen.
• Auf dem Physics-Panel wird der Parameter Normal auf 0.5 gestellt. Die Haare haben jetzt eine gewisse Länge (Abb. 1a), der Emitter ist zur Zeit noch nicht sichtbar.

Um die Haare nur von einem bestimmten Teil des Meshs emittieren zu lassen, gibt es drei Möglichkeiten.

1. man benutzt eine Vertexgruppe
2. man verwendet eine Textur
3. man nimmt ein eigenes Mesh

Ich habe hier eine Vertexgruppe verwendet.

Abbildung 1b: Mit einer Vertexgruppe die Emission eingeschränkt, zwei verschiedene Materialien.

• Im Edit-Modus wird eine Vertexgruppe erstellt, am einfachsten wählt man die entsprechenden Vertices aus und drückt Strg-G->Add to new Group. Die Gruppe habe ich in Hair umbenannt.
• Auf dem Particle Buttons / Extras-Panel trägt man diese Gruppe im Bereich Vertex Group für Density ein. Werden die Haare jetzt immer noch von der gesamten Kugel emittiert, wechselt man kurz das Partikelsystem zu Emitter und wieder zurück zu Hair, damit das Partikelsystem neu berechnet wird.
• Um den "Kopf" ebenfalls zu rendern, stellt man auf dem Visualization-Panel den Button Emitter an.
• Als Material wählen wir Nummer 2, es gibt zwar noch gar keine Materialien, die werden wir aber gleich erstellen.
• Da wir mit vielen Haaren arbeiten werden, stellen wir den Button Strand Render auf dem Visualization-Panel an. Dieser aktiviert den neuen und sehr schnellen Strand-Renderer. Allerdings werden die Haare dann vom Raytracing ignoriert. Sie müssen für Schatten also unbedingt eine Shadow-Buffer Spotlampe verwenden.
• Erstellen Sie zwei neue Materialien für das Objekt in den Editing-Buttons auf dem Link and Materials-Panel.
• In den Material-Buttons habe ich die Materialien ebenfalls umbenannt, das 1. Material bekommt den Namen Skin, das zweite den Namen Hair. Das Hair wird zunächst blau eingefärbt (Abb. 1b).

Abbildung 1c: Die Einstellungen für das Partikelsystem bis hierhin.

Volumen hinzufügen und Frisieren

Um die Haaranzahl zu erhöhen, fügen wir Children hinzu.

Abbildung 2a: 10 Children und halbwegs in Form gebracht.

• Children from Faces auf dem Children-Panel auswählen. Den Render Amount stellen wir zunächst auf 10, damit wir relativ schnelle Proberender durchführen können.

Children from Faces folgen ihren Parents nicht sehr gut. So werden vermutlich an einigen Stellen die Children den Kopf durchdringen (bspw. an Ohren). Dieses Problem lässt sich automatisiert nicht vollkommen vermeiden. Sind in einer Großaufnahme einzelne störende Haare zu sehen, könnte die schnellste Methode sein, diese in einem Bildbearbeitungsprogramm zu retuschieren. Children from Particles folgen ihren Parents besser, insbesondere wenn Sie viele Parents verwenden. Welche Methode Sie verwenden sollten, hängt wie immer von den Bedingungen ab, unter denen Sie Ihr Modell verwenden wollen.

• Um das Haar frisieren zu können, klickt man auf Set Editable auf dem Particle System-Panel.
• Mit der Auswahlbox in der Werkzeugleiste des 3D-Fensters wechselt man in den Particle-Modus. Jetzt sind zunächst nur noch die Parents sichtbar, denn nur diese können wir bearbeiten.
• N ruft das Particle Edit Properties-Panel auf.
• Im Point Select-Modus (in der Werkzeugleiste neben Limit Selection to Visible) sehen Sie die einzelnen Stützpunkte des Haares, die Sie bearbeiten können (siehe Partikel-Modus).

Frisieren Sie nun das Haar wie gewünscht. Das kann durchaus länger dauern, ich finde es nicht so einfach, eine gute Frisur hinzubasteln (Abb. 2a). Wenn Sie einzelne Stützpunkte ausgewählt haben, beziehen sich die Bearbeitungswerkzeuge nur auf die ausgewählten Stützpunkte. Wenn Sie diese Stützpunkte nun mit H verstecken, können Sie die nichtausgewählten Stützpunkte bearbeiten. Damit kann man die Frisur zumindest leicht in zwei Abschnitten bearbeiten.

Es ist nützlich das Proportional Edit Falloff O einzuschalten, was die Haare in der umgebung sanft nachzieht und so runde übergänge erzeugt.

Wollen Sie die Haare als Softbodys animieren, müssen Sie neben der Form der Haare insbesondere noch den Weight der Stützpunkte anpassen. Stützpunkte mit einem Weight von 0 (schwarz dargestellt), folgen der Softbodyanimation. Haare in der Nähe des Kopfes sollten einen Weight von 1 erhalten, damit Sie der Softbodyanimation nicht folgen. Dann sieht die Bewegung viel natürlicher aus, außerdem wird sie viel besser und schneller berechnet. So wäre es vollkommen unsinnig Haare hinter einem Ohr herzuführen, aber dann mit der Softbodysimulation zu versuchen sie an ihrem Platz zu halten. Die Spitzen der Haare, und die Abschnitte die sich bewegen sollen, können Sie mit einem Weight von 0 versehen.

Sie sollten nun auf jeden Fall auch eine zumindest grundlegende Beleuchtung einfügen (auch eine Spotlampe mit Shadow-Buffer), damit Sie das Fallen der Haare und gleich das Material vernünftig beurteilen können. Erscheinen die Haare eckig, erhöhen Sie die Anzahl der Rendersteps (Visualisation-Panel) vorsichtig (erst nur um 1). Viele Rendersteps brauchen beim Rendern viel Hauptspeicher. Für jedes Segment werden entsprechend viele Zwischenschritte berechnet.

Material

Um Haare nach Haaren aussehen zu lassen, muss man zunächst insbesondere die Haarfarbe und die Dicke der Haare festlegen. Zunächst werden wir die Haarfarbe über die RGB-Farbe des Materials bestimmen. Hier wären natürlich auch Farbvariationen mit einer Textur denkbar. Außerdem ist es sinnvoll, das Haar zur Spitze hin durchsichtig werden zu lassen, das macht man mit einer Textur. Um das endgültige Aussehen der Haare festzulegen, benötigt man die ungefähr richtige Anzahl an Children. Bei 1000 Partikeln sind 50 bis 100 Children pro Partikel für die Haare schon eine vernünftige Größe. Dünne Haare brauchen mehr, dicke Haare weniger Partikel.

Die Haarfarbe wird insbesondere bei dünnen Haaren stark von den Glanzlichtern (Spec) bestimmt, daher muss die Spec-Farbe ebenfalls gesetzt werden.

• Da wir die Haare mit Material Nr. 2 rendern lassen, müssen Sie in den Object-Buttons auf dem Link and Materials-Panel zunächst ein zweites Material anlegen, allerdings brauchen Sie dieses nicht zuzuweisen.

Schwarze Haare

Abbildung 3a: 140.000 Partikelhaare, Keypointstrands.

Schwarze Haare sind am einfachsten, damit fangen wir an. Für schwarze Haare einfach die RGB-Farbe auf Schwarz setzen.

Strand-Shader

Die wichtigsten Einstellungen für das Aussehen der Haare verbergen sich hinter dem Button Strands auf dem Links and Pipeline-Panel. Die Haare bleiben in ihrem Verlauf etwa gleich dick: Start: 0.86, End: 0.854, Shape: -0.686.

Texturen

Wir benötigen mindestens eine weitere Textur, um die Haare nach außen weich auszublenden.

Map Input: Strand, Map To: Alpha, DVar: 0. Mit einer angepassten Blend-Textur kann das Haar nun nach Belieben ausgeblendet werden.

Damit das Haar wirklich transparent wird, muss noch ZTransp aktiviert werden.

Blonde Haare

Strand-Einstellungen

• Benutzen Sie Blender Units. Stellen Sie Start auf 0.003 und End auf 0.002 (benötigen Sie noch dünnere Haare, müssen Sie das Objekt größer skalieren). Setzen Sie Minimum auf 2. Das blendet die Haare schön weich aus, ohne dass wir dafür eine Textur benutzen müssten.
• Belassen Sie Shape auf 0, oder stellen Sie es auf -0.5. Das Haar wird dann relativ früh (an seiner Wurzel) dünner, allerdings sind die Haare bereits so dünn, dass es dann evtl. zu dünn wirkt.

Material-Einstellungen

• Die Haarfarbe wird relativ dunkel (0.37/0.30/0.22). Die Haare werden trotzdem hellblond, da die Highlights hell sind.

Texturen

• Mit einer Textur verändern Sie die Farbe der Highlights. Auf dem Map To-Panel stellen Sie ein:
  • Csp
  • Farbe 0/0/0 (schwarz)
  • Verwenden Sie eine relativ hochaufgelöste, zufällige Textur, bspw. eine Marble-Textur mit einer hohen Turbulence.

Animation

Softbodys

Abbildung 4a: Softbody-Einstellungen für das Partikelsystem

Zum Schluss sollen hier nur noch die Softbody-Einstellungen gezeigt werden, die in der oben gezeigten Animation verwendet wurden:

• Mass: 0.1. Sonst reagieren die Haare mit zu großer Trägheit auf die Bewegung.
• GDamp: 0.5. Damit verhindert man langes Nachschwingen.
• GMin: 0.1. Dieser Wert ist kritisch und sehr empfindlich! Hiermit verringert man den Softbodyeinfluss auf die Stützpunkte des Haares, so dass die Haare sich zunächst einmal so bewegen, als wären die Haare starr.