3D-Gra ken mit Nodes
Das Special-Effects-Paket Houdini von SideFX setzt auf prozeduralen Work ow. Das interne Node-System hilft dem Anwender, Aufgaben effektiv zu lösen.
Spezial-Effekte mit Houdini
L eistungsfähige Software erweckt Special Effects in Film, Fernsehen und Werbung zum Leben. Auf der Kinoleinwand oder auf dem TV-Bildschirm wird der Zuschauer von perfekten Illusionen in den Bann gezogen. Feuer, Rauch, Explosionen oder auch einstürzende Gebäude realisieren Spezialisten heute auf dem Computer. Programme wie Houdini von SideFX helfen, optimale Ergebnisse zu erzielen. Die Entwickler packen dabei viel Mathematik, Physik und technisches Know-how in die Software. Das gibt den Mitarbeitern der Film rmen mehr Möglichkeiten bei deren kreativen Arbeit. Zur besseren Nutzung des Potenzials rückt die Anwenderfreundlichkeit der Software immer mehr in den Fokus. Hier steht SideFX schon seit Jahrzehnten an vorderer Front. Die Entwickler beschritten schon sehr früh einen anderen Weg und setzten auf den prozeduralen Work ow. Bei herkömmlicher Software gibt es das bekannte Undo/Redo- System. Damit lassen sich schrittweise Operationen rückgängig machen oder wiederherstellen. Beim prozeduralen Arbeiten ist der Anwender davon unabhängig und kann später alle Komponenten frei anpassen. Dazu gibt es in Houdini den Node-Editor. Darin werden alle Objekte, Funktionen und Einstellungen abgelegt und miteinander verknüpft. Der Zugriff auf die Elemente ist jederzeit möglich, und es lassen sich Teile des Netzwerkes erneut verwenden. Das kann in einem laufenden Projekt sein oder viel später bei einem neuen Auftrag. Aus Teilen des Netzwerkes lassen sich aber auch neue Node-Elemente erzeugen, speichern und weitergeben. Beispiel: Eine fertige Figur mit Bones, Muskeln und Kontrollelementen für die Animation. Ein Technical Director baut diese Nodes auf und gibt diese an den Animator weiter. Der hat nur auf die für seine Arbeit wichtigen Funktionen Zugriff und muss sich nicht um technische Details kümmern. Die Arbeit mit den Node-Netzwerken zieht sich durch alle Komponenten von Houdini. Dazu gehören Modeling, Materialeditor, Compositor, Animation und Rendering. Zusätzlich gibt es Simulationen für Fluide wie Wasser, Rauch oder Gas. Sie interagieren mit anderen Objekten wie Rohren, Mauern oder einer Landschaft. Dafür gibt es einen Terrain-Generator, der wiederum mit ei-
ner Ozean-Simulation zusammenarbeitet. Neben der kommerziellen Version (ab 1995 US-Dollar) bietet SideFX eine Lern-Edition von Houdini zum Download im Internet an. Jeder Anwender kann sie für Windows, Linux und MacOS laden und ausprobieren. Nach einer kostenlosen Anmeldung bekommt man Houdini Apprentice. Darin stehen praktisch alle Funktionen zur Verfügung. Bei der Berechnung der Szenen bzw. Videosequenzen gibt es Einschränkungen bei der Bildgröße, und die Renderings haben ein Wasserzeichen. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie, wie das Node-System funktioniert. Dazu nden Sie zwei einfache Beispiele zum prozeduralen Work ow.
1. Ein einfaches Beispiel zum Einstieg
Nach dem ersten Start des Programms gelangen Sie automatisch in den SzenenEditor. Er ist das Zuhause für alle Objekte, Lichter und Kameras. Bewegen Sie die Maus in die Ansicht. Halten Sie die Alt- Taste und bewegen Sie die Maus bei gedrückter linker Taste. Damit drehen Sie die Szene. Analog aktivieren Sie mit der rechten Maustaste die Zoom-Funktion, und mit der mittleren Taste bzw. gedrücktem Mausrad verschieben Sie die Ansicht. Alle verfügbaren Funktionen rufen Sie mit der Tabulator- Taste auf – der Inhalt des Kontextmenüs hängt vom verwendeten Houdini-Modul ab. Nach der Wahl eines Eintrags werden einzelne Nodes oder ganze Netze mit den notwendigen Funktionen aktiviert. Probieren Sie das aus: Bewegen Sie die Maus in die Szenenansicht und öffnen Sie mit der Tab- Taste das Menü. Suchen Sie nach Create/Box. Bestätigen Sie die Auswahl mit der Eingabetaste. Das Programm setzt ein neues Objekt in die Szene und erzeugt dafür automatisch die Würfel- Geometrie. Parallel wird im Node-Netzwerk ein Element für das Würfel-Objekt angelegt. Dieses nden Sie im Fenster rechts unten. Im Bereich darüber nden Sie die Einstellungen für das Würfel-Objekt. Stellen Sie probehalber bei Scale den mittleren Wert auf 0.5. Die Höhe des Objekts halbiert sich. Im Würfel-Objekt be ndet sich die Beschreibung der Geometrie. Klicken Sie doppelt auf box_object1 im Node-Editor. Sie gelangen in einen Container mit einem neuen nächsten Netzwerk und der Geometriebeschreibung box1. Markieren Sie im Node-Editor das Box-Objekt, löschen Sie es mit der Entf- Taste und öffnen Sie mit der Tab-Taste das Kontextmenü. Wählen Sie Primitive/Sphere und bestätigen Sie mit der Eingabetaste. Houdini ersetzt nun die Box durch eine Kugel. In der Vorschau sehen Sie eine platte Kugel, da Sie im Schritt zuvor den Scale-Wert für das Objekt auf 0.5 gesetzt hatten. Klicken Sie über dem Node-Editor links auf obj vor dem Eintrag box_object1. Sie gelangen auf die Objektebene und stellen oben bei Scale den mittleren Wert wieder auf 1 für eine perfekte Kugel. Änderungen für das Objekt – unabhängig von der Geometrie
– lassen sich jederzeit durch die Parameter im Objekt-Netzwerk vornehmen. Das gilt auch für die Position. Über diese Parameter animiert man ein Objekt in der Szene. Änderungen der Geometrie im Subnetz des Objekts sind parallel möglich. Sie haben keinen Ein uss auf die Parameter des gesamten Objekts.
2. Ein kleines Netzwerk aufbauen und Kopien erzeugen
Im nächsten Beispiel wird die schon vorhandene Kugel mehrfach kopiert und an die Punkte des Kreises angeordnet. Wechseln Sie durch einen Doppelklick auf die box_object1- Node wieder auf die Geometrieebene. Bewegen Sie die Maus in den Node-Editor und öffnen Sie mit der TabTaste das Kontextmenü. Suchen Sie nach dem Eintrag Primitive/Circle. Platzieren Sie es nach der Auswahl mit der Maus rechts neben die Kugel-Node. Es erscheint die Kreis-Node mit der Bezeichnung circle1 im Node-Editor. Der Kreis ist in der Vorschau von Houdini unsichtbar. Öffnen Sie erneut das Kontextmenü und wählen Sie Utillity/Copy to Points. Setzen Sie diese in die Mitte unterhalb der beiden Notes. Dabei handelt es sich um die Kopierfunktion. Das neue Element ist mit einem Warnzeichen versehen, weil die Inputs im oberen Bereich keine Daten empfangen. Über den Eingang links wird das zu kopierende Objekt de niert und rechts die Geometrie, die die Anzahl und Position der Kopien bestimmen soll. Klicken Sie im unteren Teil der Kugel-Node auf den kleinen Kreis. Ziehen Sie eine Verbindung zum oberen linken Kreis von copytopoints1. Wiederholen Sie das mit dem Kreis und dem rechten Input von copytopoints1. Aktivieren Sie die Copy-Node – Houdini positioniert nun an jedem Geometriepunkt des Kreises eine Kugel. Wechseln Sie zur Node für die Kugel und verkleinern Sie im oberen Fensterbereich den Wert bei Uniform Scale. Wechseln Sie zum Kreis-Node und experimentieren Sie mit dem Wert bei Divisions. Damit ändern Sie die Anzahl der Punkte im Kreis und parallel die Anzahl der Kugelkopien. Als Experiment ersetzen Sie die Kugel durch einen Würfel. Dann kleben diese Elemente an den Punkten des Kreises. Mit Primitive/ Grid aus dem Kontextmenü erzeugen Sie eine Fläche. Löschen Sie den Kreis und verbinden Sie den rechten Eingang von copytopoints1 damit. Die Würfel werden nun auf der Fläche verteilt.
3. Komplexere Beispiele online bei SideFX kostenlos
Die beiden Einsteigerbeispiele zeigen nur einen Bruchteil der Leistungsfähigkeit der Software. Houdini ist t für komplexe Modeling-Jobs und hat ein ausgefeiltes Animationssystem mit Muskeln und Rigs – nicht zu vergessen die leistungsfähigen Simulationen für Fluide, die seit Jahren für komplexe Effekte in Filmen sorgen. Weitere ausführliche Beispiele ndet man auf der SideFX-Webseite ( www.sidefx.com). Die Online-Bibliothek beinhaltet weit mehr als 700 Videos mit praktischen Anleitungen. Dabei wird die ganze Palette vom Modeling über Effekte (Wasser oder Feuer) bis hin zur nalen Berechnung der Szenen beleuchtet. Unterschiedliche Schwierigkeitsgrade helfen Einsteigern und Pro s beim Erlernen des Programms und bei der Arbeit mit dem Node-System. Für Software-Entwickler gibt es eine API, um Houdini zu erweitern und in die eigene Produktions-Pipeline einzubinden. Dazu setzen die Entwickler aus Toronto auf die objektorientierte Sprache Python. Damit lassen sich Nodes erzeugen, Parameter ändern, Abläufe steuern und Panels für die neuen Funktionen gestalten. whs