Daniel Wald

1 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D Hochschule Fulda – Fachbereich Angewandte Informatik Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D Dokumentation – Teil: Daniel Wald Projekt zur LVA 3D Modellierung & Animation Prof. Heinzel, WS 2007/2008 2 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung…………………………………………………………………………………………………………………………..2 2 Modellierung der Objekte………………………………………………………………………………………..……….4 2.1 Das Grundgebäude……………………………………………………………………………………………………….4 2.1.1 Grundelemente………………………………………………………………………………………………..4 2.1.2 Nord/Süd Dachkanten‐Verzierung…………………………………………………………………..5 2.1.2.1
Haupteingangstür Süd…………………………………………………………………………….6 2.1.2.2
Äußerer Steinrahmen und Knopf……………………………………………………………6 2.1.2.3
Innerer Steinrahmen………………………………………………………………………………6 2.1.2.4
Steinsockel……………………………………………………………………………………………..7 2.1.2.5
Verzierungen………………………………………………………………………………………….7 2.1.2.6
Holztür……………………………………………………………………………………………………7 2.1.2.7
Metallstreben…………………………………………………………………………………………8 2.1.2.8
Türschloss mit Griff und Rahmen……………………………………………………………8 2.1.2.9
Fugen………………………………………………………………………………………………………8 2.1.3 Eingangstür Nord……………………………………………………………………………………………..9 2.1.4 Großes Fenster Süd………………………………………………………………………………………….9 2.1.4.1
Steinrahmen……………………………………………………………………………………………9 2.1.4.2
Steinform (Oben) …………………………………………………………………………………10 2.1.4.3
Steinform (Mitte) …………………………………………………………………………………10 2.1.4.4
Metallstreben………………………………………………………….……………………………10 2.1.4.5
Glasverzierungen……………………………………………………………………….…………10 2.1.5 Großes Fenster Nord……………………………………………………………………….……….……11 2.1.6 Kleines Fenster Süd……………………………………………………………………….…………….…11 2.1.7 Kleines Fenster Nord……………………………………………………………………….…….………11 2.1.8 Seitenfenster Nord / West…………………………………………………………..….…….………12 2.1.9 Seitenfenster Süd / West……………………………………………………………….……...………12 2.1.10 Dachfenster……………………………………………………………….…….………………………….…12 2.1.11 Steinplateau……………………………………………………………...…….………………………….…13 2.1.12 Ecksteine………………………………………………………..………….…….………………………….…13 2.1.13 Kreuze……………………………………………………………………….…….………………………….…13 2.2 Der Turm……………………………………………………………………….…….…………………………………..…14 2.2.1 Grundgerüst……………………………………………………………………….…….……………………14 2.2.2 Turmkreuz……………………………………………………………………….…….………………………15 2.2.3 Ecksteine……………………………………………………………………….…….…………………………15 2.2.4 Schmale Fenster……………………………………………………………………….…….……………..15 2.2.5 Fenster Turm……………………………………………………………………….………….……………..16 2.2.6 Uhr……………………………………………………………………….…….…………………………..……..16 2.3 Der Glockenraum……………………………………………………………………….………………………..……..17 2.3.1 Grundgerüst……………………………………………………..….…….…………………………..……..17 2.3.2 Boden & Decke…………………………………………………….…….…………………………..……..17 2.3.3 Halterung oben……………………………..…………………….…….…………………………..……..17 2.3.4 Halterung unten……………………..…………………….…….…………………….…………..……..18 2.3.5 Antrieb……………………..…………………….…….………………………………………..……..……..18 2.3.6 Querbalken…………………….…………………….…….………………………….……………..……..18 2.3.7 Glocke ……………………..…………….……….……..……………………………………………..……..19 3 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 3
3.1
3.2
3.3
4
4.1
4.2
5
5.1
5.2
5.3
6
7
8
9
9.1
9.2
9.3
2.3.8 Fenster……………………..…………………….…….………………………….…………………….……..19 2.3.9 Schlägel……………………..…………………….…….………………………….…………………………..19 Texturierung der Objekte…..…………………….…….………………………….………………….…………..20 Gemeinsame Objekte…..…………………….…….………………………….……………………………..……..20 Außen…..…………………….…….………………………….……………………………………………………..……..20 3.2.1 Steine…..…………………….…….………………………….………………………………………………..20 3.2.2 Turmdach…………………….………………………………………………………………………………..21 3.2.3 Mauer um das Grundgebäude………………………………………………………………….…..21 3.2.4 Eingangsplateau…………………….…………………………..…………………….…………………..21 Innen…………………….………………………………………………….………………………………………………...22 3.3.1 Holzbalken…………………….…………………………………………………………..…………………..22 3.3.2 Glocke…………………….………………………………………………….……………………..…………..22 3.3.3 Decke & Boden……………..…….………………………………………………….………..…………..22 Animation……………………………………………….………..………………………………………………………..23 Glocke & Schlägel……………………..……………………….………..……………………………………..……..23 Uhrzeiger……………………………………………….………..………………………………………………….……..23 Rendering……………………………………………….………..………………………………………….……………..23 Einstellungen………………………………………………………………………………………..………..…………..23 Verwendete Hardware…………………….…………………………………………………..………..…………..24 Renderzeit…………………………..………..…………………………………………………………………….……..24 Zeitaufwand…………………………………………………………………………………….…..………..…………..24 Probleme………………………………………….…..………..……………………………………………………..…..25 Fazit………………………………………….…..………..…………………………………………………………………..25 Anlagen & Quellen……………………………………………………………………………………………………..26 Texturen……………………………………………………………………………………………………………………..26 Ideen zur Animation der Glocke……………………………………………………………………….………..26 Literatur…………………………………………………………………………………………..……………….………..26 1
Einleitung Meine Aufgabe in diesem Projekt der Modellierung der Rasdorfer Stiftskirche war, den mittleren Gebäudeteil mit dem Turm zu erstellen. Außerdem musste ich den Glockenraum entwerfen, sowie die Animationen der Uhr und Glocke erstellen. 4 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2
Modellierung der Objekte 2.1 Das Grundgebäude Das Grundgebäude setzt sich aus dem Gebäuderumpf, den zwei großen Eingangstüren mit einem Plateau, den darüber liegenden großen Fenstern, den Seitenfenstern, den Steinen an den vier Ecken, sowie den kleinen Fenstern im oberen Teil des Gebäudes und den Kreuzen an dem südlichen und nördlichen Enden des Dachs zusammen. Bei Anblick des Gebäudes fallen sofort die aufwendigen Verzierungen in den Glasscheiben der großen Fenster auf. 2.1.1 Grundelemente Der Rumpf des Gebäudes wurde anhand der vorliegenden Pläne des staatlichen Bauamtes in originaler Größe angefertigt. Die Pläne wurden mittels des Lightwave Plugins „Import DXF 2“ mit den richtigen Koordinaten in den Hintergrund gelegt. Benutzt wurden die Pläne der Draufsicht und der Süd/Nord‐Ansicht. Die Umrisse der Zeichnung wurden mit dem Point‐Tool gezeichnet und anschließend zu einem Polygon verbunden. Das erhaltene Polygon wurde mit „Extrude“ in die richtige Tiefe gezogen. Da der nördliche Teil des Gebäudes sich dem südlichen durch eine leichte schrägere Lage unterscheidet, 5 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D wurde mit dem Mirror‐Tool eine Kopie angefertigt und diese mit „Rotate“ in die korrekte Lage gebracht, wie es den Plänen entspricht. 2.1.2 Nord/Süd Dachkanten‐Verzierung Die Dachkanten Verzierungen befinden sich jeweils am nördlichen und südlichen Ende des Daches. Bei dessen Erstellung wurde nach folgendem Schema vorgegangen: Als erstes mit dem Point‐Tool die Umrisse gezeichnet und diese mit „Make Polygon“ zu einem Polygon gewandelt. Danach wurde mit Extrude der Umriss von der unteren Dachkante in Abschnitten bis zur Dachspitze gezogen. Analog dazu auf den anderen Seiten des Daches. Die verschiedenen Abschnitte sind notwendig, da das Dach nicht plan verläuft, sonder an verschiedenen Stellen einen Knick hat. Die Überstände an den unteren Ecken des Daches wurden anhand einer Form die der Form der unteren Dachkante entspricht abgeschnitten. Dazu wurde mit Point und Make Polygon ein passendes Polygon erstellt und dieses mit Extrude in die Länge gezogen. Das erhaltene Polygon wurde im Hintergrund liegend, mit BooleanÆ Subtract von der anfänglich erstellten Verzierung ausgeschnitten. Um die Fugen zwischen den Steinen nachzubilden, wurde der untere Teil des Steines mit dem Knife‐Tool unterteilt. Damit es realistisch wirkt, wurde zwischen den Abständen variiert. 6 Modeellierung u
und Animaation der SStiftskirch
he in Rasdo
orf mit Ligghtwave 3
3D 2.1.3 Haupteinggangstür SSüd Die Hau
upteingangstür besteh
ht aus insgessamt sieben unterschied
dlichen Teilen. Da solche e nicht in deen Plänen d
des Bauamtes Objekte
auftaucchen, wurdee die Tür an
nhand einess Fotos nachge
ebaut. Jedess Objekt wu
urde so detaailgenau wie mö
öglich erstelllt, um dem realen Vorrbild möglich
hst viel zu äähneln. Der Arb
beitsaufwan
nd betrug ca. 10 Stunden. 2.1.3.1
Äußerer Steinrahm
men und Kn
nopf Die äuß
ßeren Steinee des Türrah
hmens wurd
den mithilfe
e des Pen‐Too
ols erstellt. Dazu wurdee anhand des Fotos, w
was in den Hin
ntergrund geelegt wurdee, die Steinee 1:1 abgeze
eichnet. Das runde Objekt aan der rechtten Seite wurde mit de
em Disk‐ wurde ein K
Kreis erzeuggt und und Bevvel Tool ersttellt. Dazu w
dann mit „Bevel“ eerst nach au
ußen und daann wieder mit „Bevel“ mehrmals ein wenig n
nach innen um einen äußeren u erzeugen. Rand zu
2.1.3.2
men Innererr Steinrahm
Der innerre Steinrahm
men wurde mithilfe dees Bevel‐Too
ols erstellt. D
Dazu wurde
e mittels derr Inneren Pu
unkte des ääußeren Steinrahm
mens ein Po
olygon erzeugt und dieeses in mehrreren Schritten nach innen
n gebevelt. Da es nach
h innen imm
mer enger wu
urde und daas Problem eentstand daas sich Punkkte kreuzen, wurden die
ese an den SStellen mit „„Weld Points“ zusammeengefügt. „SSmoothing““ wurde aktiviert. 7 Modeellierung u
und Animaation der SStiftskirch
he in Rasdo
orf mit Ligghtwave 3
3D 2.1.3.3
Steinsockel Die unteeren Steinsockel des Türrahmens wurden nach folgendem Schemaa erstellt: Die Punkte des unteren Ende dees in Punkt 1.1.3.2 ersttellten Stein
nrahmens wurden
n durch weittere Punktee ergänzt un
nd zu einem
m Polygon
n gemacht, w
welches dann weiter n
nach unten mit Hilfee des Bevel‐Tools erweeitert wurdee. Die große
en unteren
n eckigen Stteine sind m
mit dem Pen
n und Extrud
de Tool ersstellt wordeen. 2.1.3.4
Verzieru
ungen Die run
nden Steinverzierungen
n sitzen jew
weils links un
nd rechts am
m Inneren SSteinrahmen. Erstelltt wurden dieese nach fo
olgendem Scchema: Als ersttes wurde m
mit dem Dissk‐Tool ein K
Kreis erzeugtt. Dieser wu
urde mit Hillfe des Beve
el‐Tools solange
e geändert bis eine solche links zu
u sehend
de Figur entstand. Mit „„Clone“ wurde das Objekt noch zweim
mal kopiert.. Die andere
e Seite wurde mit „Mirrorr“ kopiert. Die Verrzierungen aauf dem Ob
bjekt wurde
en mittels des Pen‐To
ools erstellt. Das gewonnene Polygon
n wurde dann mit „Bevvel“ bearbe
eitet um die nöttige Tiefe deer Verzierun
ng zu bekom
mmen. Die Objjekte wurdeen mittels „„Rotate“ an die Rundun
ng angepassst. Mit „Clone“ wurden
n die Verzierrungen vervvielfältigt. 2.1.3.5
Holztürr Die Holzztür wurde wie folgt errstellt: Mit d
dem Pen‐To
ool ein Polyygon erzeugt was die komplette Tür umfasst. D
Dieses Polyggon wurde mit nschnitte in das Holz naachzubilden
n, „Extrude“ vertieft. Um die Ein
wurde eein dreieckiges langes O
Objekt erzeeugt, was mit Boolean
nÆ Subtracct aus der Tü
ür ausgesch
hnitten wurde. An der unteren
n Kante wurrde mit „Boxx“ ein Querrholz erstellt. Die vieleen Metallkn
nöpfe auf der Holzoberrseite wurden erst mit dem Pen‐Too
ol erstellt. D
Die äußeren
n Punkte an den Ecken wurden mit „Move““ nach außeen bewegt, ssodass man
n abstehend
de Ecken hat. Anschlieeßend wurd
de in die Miitte mit „Ball“ eine Kuggel gesetzt. Zum Schluss wurden diee fertigen Knöpfe mit „„Kopieren &
& Einfügen“ an die richttige Stelle d
der Tür platziert. Die Po
osition der Knöpfe entspriccht dem dess Originals. 8 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.1.3.6
Metallstreben Die Metallstreben die sich auf der Tür befinden wurden mit dem Pen‐Tool von dem Original im Backdrop erstellt. Anschließend wurde mit „Extrude“ noch eine kleine Tiefe erzeugt. An den Verschraubungen wurde mit „Ball“ eine Kugel eingefügt. An den vorderen sechs Enden der Streben sind die äußeren Punkte nacheinander angewählt worden, daraus wurde mit „Make Polygon“ ein Polygon erzeugt und anschließend mit Bevel die Erhebung realisiert. 2.1.3.7
Abschließend wurde die einzelne Strebe mit „Copy“ und „Mirror“ vervielfältigt. Türschloss mit Griff und Rahmen Der Rahmen des Schlosses wurde mit dem „Pen‐Tool“ erstellt und anschließend mit „Extrude“ eine gewisse Tiefe erstellt. Mit „Ball“ wurden die Verschraubungen erstellt. Die Verzierung um das Schlüsselloch wurde mit „Pen“ erstellt und mit „Bevel“ hervorgehoben. Durch „Point“ und anschließendem „Make Polygon“ ist die Form des Schlüssellochs entstanden. Danach ist mit „Extrude“ die Tiefe entstanden, welche mit BooleanÆ Subtract aus dem Rahmen ausgeschnitten wurde. Damit man auch reinschauen kann wurde das obere Polygon entfernt. Der Griff ist durch das Disk‐Tool und dem Werkzeug „Bevel“ entstanden. An der Verbindung beider Teile wird mit „Box“ ein Kasten erzeugt. 2.1.3.8 Fugen Mit Hilfe des Knife‐Tools wurden an dem äußeren und inneren Steinrahmen Einschnitte erzeugt, diese markiert und einen extra Namen zugewiesen. 9 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.1.4 Eingangstür Nord Die nördliche Eingangstür entspricht fast der der südlichen. Die Unterschiede sind die äußeren Steine (andere Form), die fehlenden großen Steine unter dem Sockel, die Metallstreben auf dem Holz (andere Form), sowie dem Türschloss (besitzt weniger Details und sitzt auf der anderen Seite). Außerdem sind die kleinen Metallknöpfe auf der Holztür anders angeordnet. Es wurde wie in 1.1.3 vorgegangen. Der Arbeitsaufwand betrug ca. 3 Stunden. 2.1.5 Großes Fenster Süd Das große Fenster an der Südseite der Kirche über der Haupteingangstür wurde sehr genau erstellt. Jedes Objekt wurde so detailgetreu wie möglich konstruiert. Sogar die Verzierungen auf dem Glas, welche sehr Zeitintensiv waren, entsprechen dem des Originals. Da auch für dieses Objekt keine Pläne vorliegen, wurde es anhand eines Bildes nachgebaut. In den folgenden Punkten wird der Aufbau von fünf Teilen erläutert. Der Arbeitsaufwand des Fensters betrug ca. 6 Stunden. 2.1.5.1
Steinrahmen Angefangen wurde mit dem Entzerren des Bildes in Photoshop. Danach hat man mit dem Bild im Backdrop die äußeren Steine nachgezeichnet. Hierfür wurde das Pen‐Tool verwendet. Mit dem in der Mitte liegenden Polygon wurde das Bevel‐Tool benutzt und eine Vertiefung erzeugt. Diese weist eine leichte Rundung vor. Außerdem sind mit dem Knife‐Tool Fugen eingeschnitten worden. 1
10 Modeellierung u
und Animaation der SStiftskirch
he in Rasdo
orf mit Ligghtwave 3
3D 2.1.5.2
Steinforrm (Oben) D
Die sternförm
mige Steinform ist mit Hilfe des Peen‐Tools entstanden. Erst wurde
e eine Grund
dpolygon errstellet, w
welches dan
n mit „Beve
el“ von Inneen nach auß
ßen (d
dünner werrdend) gezo
ogen wurde. Um die Fo
orm noch ru
under zu beekommen, w
wurde „Smo
oothing“ akktiviert. D
Die anderen zwei Forme
en wurden mit „Clone““ erstellt und mit „Mo
ove“ an die richtige Steelle platziertt. 2.1.5.3
2.1.5.4
Steinforrm (Mitte) 1.5.2. Die Vorrgehensweisse ist die identische wiie unter 1.1
Die langgen Beine d
des Objekts wurden durch die Anw
wahl der Punkte jeweils am unteren
n Ende und mit „Move“ nach unte
en, bis die ggewünschte Länge vorh
handen war, reaalisiert. Metallsstreben Die SStreben wellche knapp über der Gllasscheibe liegen, wurd
den mit „Bo
ox“ und die V
Verschraub
bungen mit „Ball“ ersteellt. Die ferttige Strebe iist mit „Clon
ne“ entlangg der Fensterscheibe verteilt worden. 2.1.5.5
Glasverrzierungen das Objekt möglichst n
nah an das O
Original Um d
heranzubringen
n, sind alle V
Verzierunge
en auf dem Glas die gleeichen wie in echt. Als erstes wurd
de ein Bild d
der Fensterscheibe in den Backkground gelegt. Danach
h ist mit Hilffe des Pen‐‐Tools nach und nach d
das Muster auf dem Glas entstaanden. Dam
mit es späterr noch besser aussieht wurde mit „Extrude“ e
eine leich
hte Tiefe erzzeugt. 11 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.1.6 Großes Fenster Nord Das große Fenster auf der Nordseite wurde in dem gleichen Verfahren und Tools entwickelt wie die des Fensters auf der anderen Seite. Auf den ersten Blick sieht es dem südlichen zwar ähnlich, aber die Unterschiede liegen in der Tiefe des äußeren Rahmens, der Form der Außensteine, sowie dem komplett anderen Muster auf der Glasscheibe. Dieses Muster wurde wieder mit Hilfe des Pen‐Tools komplett neu erstellt. Da zu viele Sachen sich unterscheiden, wurde es komplett neu aufgebaut. Einzig die Steinformen in der Mitte konnten ein wenig verkürzt übernommen werden. Da die Verzierungen sehr aufwendig waren betrug der Zeitaufwand ca. 5 Stunden. 2.1.7 Kleines Fenster Süd Dieses Fenster befindet sich an der Vorder‐ und Rückseite des Gebäudes jeweils ganz oben über dem großen Fenster. Erstellt wurde anhand des Fotos im Backdrop der äußere Steinrahmen. Dazu wurde mit dem Pen‐Tool ein Polygon erzeugt. Dessen Mitte wurde mit „Bevel“ nach Innen gezogen. Die Holzstreben im Inneren des Fensters wurden mit dem Box Tool erstellt. Um eine Schräge nach hinten herzustellen wurden die hinten liegenden Punkte angewählt und mit „Move“ in die gewünschte Position gezogen. Die einzelnen Streben wurden mit „Clone“ über die Fläche verteilt. Der äußere Rahmen wurde mit dem Pen‐Tool und „Extrude“ erstellt. Die Fugen wurden mit dem Knife‐Tool in den Steinrahmen geschnitten. 2.1.8 Kleines Fenster Nord Dieses Fenster ist das gleiche wie in Punkt 2.1.7. Der einzige Unterschied liegt in der Form der äußeren Steine, welche einfach durch verschieben, der Punkte angepasst wurde. 12 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.1.9 Seitenfenster Nord / West Das Seitenfenster wurde ähnlich wie die Fenster 2.1.5 und 2.1.6 gebaut. Anfangs mit dem Pen‐Tool einen äußeren Steinrahmen erstellen. Der Mittelteil wird dann nach innen gebevelt. Sie Steinstruktur in der Mitte ist folgendermaßen entstanden: Erst wurde ein Stück nach innen gebevelt. Dann wurde der obere Kreis und die 2 Figuren darunter links und rechts mit der passenden Figur im Hintergrund mit BooleanÆSubtract ausgeschnitten. Die Metallstreben auf der Glasscheibe sind mit dem Box‐Tool gebaut worden. Die 2 unterschiedlichen Glasscheiben sind ebenfalls mit „Box“ erzeugt worden. Abschließend wurden wieder mit dem Knife‐Tool die passenden Fugen in den Steinrahmen geschnitten. 2.1.10 Seitenfenster Süd / West Das Seitenfenster wurde fast vollständig von Benedikt Hahn übernommen (siehe Dokumentation Benedikt Hahn ‐ 3.5). Es mussten nur die Streben im Hintergrund geändert werden. Diese wurden mit „Box“ erstellt und dank „Clone“ komfortabel entlang der Glasscheibe verteilt. Die Glasscheibe wurde durch eine rein schwarze mit „Box“ erstellt und ausgetauscht. Außerdem sind noch die Fugen mittels des Knife‐Tools eingefügt worden. 2.1.11 Dachfenster Das Dachfenster besteht aus drei Teilen. Der Erste untere Aufbau besteht aus einer mit „Box“ erstellten rechteckigen Form. Darüber kommt eine ebenfalls mit „Box“ erstellte Form jedoch mit abgerundeten Ecken. Dies wurde anhand von „Numeric“ eingestellt. Die Grundform wurde nach oben gebevelt. Die Glasscheibe und dessen Rahmen wurden mit Box erstellt. Die Scharniere sind mit „Point“ gezeichnet und zu einem Polygon verbunden worden. Dieses wurde danach in die richtige Tiefe gezogen (Extract). Um eine Verbindung herzustellen ist mit „Disk“ und 13 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D anschließendem „Extrude“ eine Verbindungsstange eingebaut worden. 2.1.12 Steinplateau Das Steinplateau befindet sich vor der Haupteingangstür am südlichen Gebäudeteil. Das Objekt wurde ganz einfach mit dem Pen‐
Tool erstellt und mit „Extrude“ dicker gemacht. Als Vorlage hat die Draufsicht der Pläne des Bauamtes geholfen. 2.1.13 Ecksteine Die Ecksteine befinden sich jeweils an den Ecken des Gebäudes. Diese wurden sehr aufwendig Stein für Stein von dem Original kopiert. Es wurde jeweils das Bild der Seite in den Backdrop gelegt und die Steine mit dem Pen‐Tool gezeichnet. An den Kanten wurden die Punkte jeweils mit „Merge Points“ verbunden. Um das Ganze noch realistischer wirken zu lassen, wurde mittels „Extrude“ noch ein wenig Tiefe in die Steine gebracht. Es wurde außerdem darauf geachtet, dass die Tiefe sowie die Abstände der Steine sich unterscheiden, damit es noch realer wirkt. An der Rückseite der Steine wurden die Polygone entfernt, um unschöne schwarze Schatten beim Rendern zu vermeiden. 2.1.14 Kreuze Die Dachkreuze wurden identisch von Benedikt Hahn übernommen (siehe Dokumentation Benedikt Hahn – 3.3). 14 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.2 Der Turm Wie schon in der Einleitung beschrieben handelt es sich beim Turm um das auffälligste an der Kirche. Wenn man jemanden fragt was ihm spontan zu der Kirche in Rasdorf einfällt, ist die Antwort meist die gleiche: Der schiefe Turm. Für ein Gebäude solcher Größe sind 60cm außerhalb des Lotes nicht zu übersehen. Weitere Besonderheiten des Turms sind die edlen Goldelemente wie die Spitze sowie die Uhren. Außerdem fallen die aufwendig gestalteten Fenster rund um den Turm auf. Nachfolgend werden die einzelnen Elemente genauer beschrieben. 2.2.1 Grundgerüst Das Grundgerüst des Turmes besteht aus dem nach oben spitz zulaufenden Dach und dem achteckigen unteren Grundgerüst. Zur Erstellung des Objekts wurde folgendermaßen vorgegangen: Mit dem Plugin DXF‐Import 2 wurde der Plan „Draufsicht“ geladen. Diesen im Hintergrund liegend, wurden mit dem Pen‐Tool die Umrisse gezeichnet. Als nächsten ist der Plan der Südansicht geladen worden. Anhand diesem konnte mit „Bevel“ der Turm Schritt für Schritt nach oben gezogen werden. An der Spitze des Turmes wurden die einzelnen Punkte mit „Weld Points“ zusammengefügt. Als nächstes wurde jede Kante des Daches mit Hilfe des Architektur Plans an das Original angepasst. Dazu wurden die Pläne zu jeder Himmelsrichtung in den Hintergrund geladen. Da das Objekt dem realen in nichts nachstehen sollte, sind außerdem die genauen Meterangaben in den Plänen genau übernommen worden, sodass der modellierte Turm z.B. die reale Höhe und das richtige Lot besitzt. 15 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.2.2 Turmkreuz 2.2.3 Ecksteine Das goldene Kreuz auf der Spitze des Turms besteht aus wie Teilen und wurde folgendermaßen entwickelt: Als erstes wurde mit dem Disk Tool ein rundes Polygon erstellt. Dieses wurde mit „Bevel“ nach oben gezogen. Durch mehrfaches Anwenden des Tools sind die unterschiedlichen Verformungen entstanden. Die Kugel in der Mitte wurde mittels „Ball“ erstellt und an die richtige Größe des Unterteils angepasst. Zur Erstellung des oberen Kreuzes wurde „Box“ benutzt. Die Zick‐Zack Form in der Mitte des Kreuzes sind mit dem Pen und Extrude Tool erstellt worden. Für den unteren Teil wurde Smoothing aktiviert, wobei es bei dem oberen Teil wegen der Kanten deaktiviert wurde. Die Ecksteine des Turms befinden sich an allen acht Ecken. Die Erstellung dieser war besonders zeitaufwendig, da versucht wurde, die Form des Originals möglichst gut nachzubilden. Das bedeutet, dass jeder Stein einzeln bearbeitet wurde. Die Vorgehensweise der Erstellung ist die selbe wie unter Punkt 2.1.13. 2.2.4 Schmale Fenster Die Schmalen Fenster befinden sich jeweils unter den oberen Fenstern ohne Uhr. Es gibt insgesamt vier Exemplare. Die Vorgehensweise war in Prinzip so wie z.B. unter 2.1.7. Die äußeren Steine wurden jeweils dem Original angepasst. 16 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.2.5 Fenster Turm Die acht Turmfenster liegen direkt unter dem Dach. Vier davon besitzen eine Uhr. Zur Erstellung wurden die äußeren Steine mit dem Pen Tool erstellt. Anschließend das Objekt mit Bevel nach innen vertieft. Danach wurden die passenden Figuren ausgeschnitten (Boolean Æ Subtract). Damit eine Tiefe entsteht wurde mit „Bevel“ das Polygon vertieft. Die zwei kleinen Ausschnitte links und rechts sind mit dem Pen Tool erstellt, anschließend gebevelt, von dem Mittelteil ausgeschnitten worden (Boolean Æ Subtract). Die blauen Holzstreben in der Mitte wurden wie unter 2.1.7 erstellt. Auf diese Weise wurden auch die anderen Fenster erstellt. Die Fugen sind auch wie bei den anderen Fenstern des Hauptgebäudes mit dem Knife Tool erstellt worden. Für den schwarzen Hintergrund wurde eine Box mit umgebogenen Ecken hinter die blauen Holzstreben gelegt. 2.2.6 Uhr Die große Uhr wurde besonders detailgenau gestaltet und steht dem Original in nichts nach. Dementsprechend zeitintensiv war die Erstellung. Die Vorgehensweise war folgende: Als erstes wurde eine entzerrtes Foto in den Backdrop gelegt. Mit Hilfe des Pen‐Tools wurden die Umrisse der Zeiger abgezeichnet. Anschließend wurde ebenfalls mit „Pen“ die passenden Ausschnitte für die Zeigerlücken erstellt. Diese im Hintergrund liegen wurden mit Boolean Æ Subtract ausgeschnitten. Abschließend wurde der Zeiger mit „Extrude“ verdickt. Die Ziffern am Rand der Uhr wurden mit dem Box Tool erstellt. Jeder Punkt wurde an den Rahmen an dem die Ziffer befestigt ist ausgerichtet. Zusätzlich wurden mit „Ball“ die Befestigungs‐
stellen auf den Ziffern erstellt. Die Verbindung der zwei Zeiger wurde mit „Disk“ und „Extrude“ erstellt. 1
17 Modeellierung u
und Animaation der SStiftskirch
he in Rasdo
orf mit Ligghtwave 3
3D 2.3 Der Gloc
D
ckenrau
um Der G
Glockenraum
m der Kirche ist ausgeenommen vvon der kleiinen Beweegung der U
Uhr die einzige Stellee im Projektt, wo Animaation vorko
ommt. Es w
wurde aus Zeitggründen nurr eine Glockke animiert. Die Reeale Kirche b
besitzt natürrlich Mehreere. Der Rau
um liegt zwiscchen den ob
beren Fensttern des Turm
mes. Als Vorlage haben keineerlei Originaalfotos gedient. Der ZZeitaufwand
d für den Raaum inklusive der Animation und
d urierung betrug ca. 12 Textu
Stund
den. G
rüst 2.3.1 Grundger
Das Gru
undgerüst des Raumes wurde mit dem Disk TTool erstellt. Dazu wurd
den in den N
Numeric Op
ptionen bei Sides deer Wert 8 eiingestellt. D
Das erhalten
ne Polygon wurde m
mit „Extrude“ in die Tieefe gezogen
n. Den Rand
d hat man
n durch einee verkleinerrte Kopie dees Objektess im Hintergrund erhaltten, welches von dem ggrößeren Achteckk abgezogen
n wurde. Fü
ür die Fensteer wurde ebenfalls Boolean Æ Subtractt angewendet. 2.3.2 Boden & Decke Für d
den Boden w
wurden die unteren Pu
unkte des Grun
ndgerüstes n
nacheinand
der ausgewäählt und mitt „Makke Polygon““ zu einem P
Polygon zussammengeffügt. Anscchießend miit „Extrude““ in die Tiefee gezogen. Die Strukktur des Bod
dens wurdee wie unter 2.1.3.5 ersttellt. Die D
Decke wurde ähnlich erstellt. 2.3.3 Halterungg oben Die Halterrungen fixieren die Glocke mit dem
m Holzbalke
en. Erstellt wu
urden diese
e mit „Box“ und „Disk“ außerdem wurde häufig „Beevel“ eingessetzt um diee Rundung u
um den Hollzbalken zu realisieren. Die Befestigungsm
muttern wurden mit „D
Disk“ und dem W
Wert „6“ für „Sides“ in Numeric erstellt. Anschließeend wurde mit „Extrud
de“ gearbeittet. 1
18 Modeellierung u
und Animaation der SStiftskirch
he in Rasdo
orf mit Ligghtwave 3
3D 2.3.4 Halterungg unten Die unteeren Halterrungen befin
nden sich an der obere
en Glocken
nseite. Erst wurden mitt „Point“ diee Umrisse e
erstellt. Anschlieeßend mit EExtrude verttieft. Mit Hiilfe von „Clo
one“ konnten
n die einzelnen Teile veervielfacht w
werden. 2.3.5 Antrieb A
Der Antrieb der G
Glocke besteht aus zweei Teilen. Einmal m Holzbalkeen und das kkleine das grroße Rad am
Schwu
ungrad. Zur Erstellung wurde mit „„Box“, „Disk“ und „Extru
ude“ gearbe
eitet. Außerrdem wurdee mit BooleaanÆ Subtraact gearbeittet. Auch kleine Detailss wie die Schrau
uben sind m
modelliert w
worden. Q
en 2.3.6 Querbalke
Die Queerbalken gehen quer durch den Raaum und dienen als Gru
undhalterun
ng für den sich drehend
den Balken mit der Glo
ocke anhänggend. Die Balkken sind mitt dem Box u
und Rotate Tool erstellt worden. Jeweils in der Mittee befindet ssich die Metalllaagerung fürr den Holzbaalken. Diesee wurde m
mit „Box“ und „Pen“ errzeugt. Die aufgeseetzten Befesstigungsschrauben sind
d mit „Disk“ kkonstruiert w
worden. Au
ußerdem wu
urde noch daas Extrude TTool verwen
ndet. 19 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 2.3.7 Glocke Für die Erstellung der Glocke wurde hauptsächlich gebevelt. Ausgehend von einem mit „Disk“ erstellten Polygon wurde von oben nach unten und dann wieder nach Innen gearbeitet. So entstand ein Innen hohler Körper. 2.3.8 Fenster Die Fenster des Raumes sind überarbeitete Exemplare aus 2.2.5. Es wurde alles bis auf das Innenteil entfernt. Der äußere Steinrahmen wurde mit dem Pen Tool und Extrude erstellt. Die blauen Holzlamellen in der Mitte des Fensters wurden wie unter 2.1.7 erstellt. 2.3.9 Schlägel Der Schlägel, welcher sich im Inneren der Glocke befindet, wurde folgendermaßen erstellt: Erst mir Box ein Polygon erstellen. Dann mit Extrude die Unterseite der Box breiter werdend nach unten gezogen. Die runde Form wurde mit „Ball“ erstellt. 20 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 3
Texturierung der Objekte 3.1 Gemeinsame Objekte Da Benedikt und ich viele Elemente gleich haben verweise ich an dieser Stelle zu seiner Dokumentation bei folgenden Texturen: •
•
•
•
•
•
•
Außenputz Goldelemente Schieferdach Metall Türholz Fugen Glas 3.2 Außen 3.2.1 Steine Um die Kirche möglichst real aussehen zu lassen wurden gleich mehrere Steinfarben als Textur ausgewählt. Da es den Rahmen der Dokumentation sprengen würde, wenn zu jeder Steintextur ein Screenshot eingefügt werden würde, habe ich nachfolgend eine Tabelle mit den Werten die geändert wurden eingegeben. Texturname Scale: X‐Y‐Z bricks_03_07 – Kopie.jpg 1‐1‐1 RockSediment0006_1_S.jpg (1) 1‐1‐1 RockSmooth0012_S.jpg 1,3‐1‐1
RockSmooth0024_S.jpg 1‐1‐1 Steintex1.jpg 1‐1‐1 RockSmooth0024_S‐Kopie (2).jpg 1‐1‐1 RockSmooth0012_S ‐ Kopie.jpg 1‐1‐1 Stonev2123_517.jpg 3,14‐
4,16‐1 RockRed0042_S.jpg 724‐
464‐
374 RockSediment0011_1_S.jpg
1‐1‐1 RockSediment0011_1_S ‐ 1‐1‐1 Kopie.jpg RockSmooth0021_S.jpg 1‐1‐1 Position
Brightness
Hue Saturation Gamma
‐0,13
‐0,16
0,1
0,32
0,0
0,1
0,26
‐0,14
Contra
st ‐0,88
‐0,64
0,19
‐0,42
‐0,17
‐0,48
‐0,44
‐1,0
0‐0‐0
0‐0‐0
0‐0‐0
0‐0‐0
0‐0‐0
0‐0‐0
0‐0‐0
25‐9‐128
0,0 0,54 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0 ‐0,2 ‐0,42 ‐0,55 0,89 ‐0,21 ‐0,77 ‐0,42 ‐0,05 1,39
0,69
1,0
0,89
0,9
1,12
1,19
0,95
26‐1‐
(‐12) 0,21
‐0,55
0,0 ‐0,39 1,21
0‐0‐0
0‐0‐0
0,43
0,12
‐0,95
‐0,73
1,0 0,0 ‐0,57 0,17 1,19
2,0
0‐0‐0
0,0
‐0,57
0,0 ‐0,29 0,93
Da fast jeder Stein auch eine gewisse Tiefe besitzt, wurde „Cubic“ eingestellt. Bei der Texturierung wurde besonders auf die zufällige Anordnung der Texturen geachtet. Außerdem sind zu fast jedem Stein mindestens zwei Variationen erstellt worden. Diese unterscheiden sich z.B. in der Helligkeit oder in der Intensität der Farbe. Dies alles führt zu einem relativ naturgetreuen Ergebnis. 21 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 3.2.2 Turmdach Das Turmdach wurde mit acht unterschiedlichen Einstellungen (Dach_Kachel1‐Dach_Kachel8) texturiert. Die Textur ist immer die gleiche (CedarShingles.jpg). Die Textur wurde planar aufgelegt. 3.2.3 Mauer um das Grundgebäude Für den Mauerbereich rund um mein Gebäude wurden die links abgebildeten Einstellungen gewählt. 3.2.4 Eingangsplateau Für das Plateau vor dem Eingang der Kirche wurden die links abgebildeten Einstellungen gewählt. 22 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 3.3 Innen 3.3.1 Holzbalken Die Holzbalken des Glockenraums wurden in mehrere Surfaces aufgeteilt. Eingestellt wurden die Werte auf der rechten Seite. 3.3.2 Glocke Für die Glocke wurden die rechts zu sehenden Werte eingestellt. 3.3.3 Decke und Boden Für den Fußboden wurden folgende Textur verwendet: Für die Holzdecke sind folgende Texturen verwendet worden: Da die Vorlage zu Hell und neu aussieht, wurden zusätzlich noch die Helligkeit, der Kontrast, sowie die Sättigung reduziert. Zusätzlich wird noch eine Bump‐Textur mit eingefügt. 23 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 4
Animation 4.1 Glocke & Schlägel Zur Vorbereitung der Animation wurden Glocke, Halterungen, Balken und Drehrad in einen Layer gepackt. Im Layouter wurde für dieses Objekt ein Bone zugewiesen. Mit Hilfe von „Record Bone Rest Position“ wurde der Bone aktiviert und richtig ausgerichtet. In dem Graph Editor wurde dann die Bewegung der Glocke eingestellt. Ziel war es die Schwingung langsam anfangen zu lassen und dann drei Mal so weit drehen lassen bis fast 90° in jede Richtung erreicht sind. Nach dreimaligem Erreichen der Position soll die Glocke wieder langsamer werden und zum Stillstand kommen. Die Animation des Schlägels wurde ähnlich gemacht. Wobei einfach die im Graph Editor vorhandenen Kurven der Glocke kopiert und über den Bone des Schlägels eingefügt wurden. Die Spitzen der Kurven wurden aber noch erweitert, sodass der Schlägel auch die Glocke am Höchstpunkt berührt. 4.2 Uhrzeiger Für die Animation des Uhrzeigers mussten erst die beiden Zeiger von dem Uhrgestell getrennt werden. Anschließend wurde beiden ein Bone zugewiesen. Ziel war es den kleinen Zeiger auf 12 Uhr und den großen Zeiger auf 3 Uhr drehen zu lassen. Dies wurde durch das Drehen des Bones und dem Erstellen eines Keys realisiert. 5
Rendering 5.1 Einstellungen Hier ein Überblick über die gemachten Einstellungen in “Render Globals“ für Außen. 24 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D Der Glockenraum wurde zusätzlich mit folgenden Optionen gerendert: Render: Depth Buffer AA, Render Lines, 2 Side Area Lights, Shadow Maps, Volumetric Lights Filtering: Antialiasing Classic Enhanced Low, Camera Antialiasing Monte Carlo, Interpolated, Use Ambient, Volumetric Radiosity, 5.2 Verwendete Hardware Das Rendern wurde an vier Rechnern ausgeführt. Hier ein kleiner Überblick: Modell ASUS F3JP Laptop ASUS A8JP Laptop Eigenbau_1 Eigenbau_2 CPU Core 2 Duo T5600 2x 1.83GHz Core 2 Duo T7200 2x 2.00GHz Quad Core Q6600
@ 4x 3,20GHz AMD X2 4400+ 2x 2.20GHz RAM 2GB 2GB 2GB 2GB HDD 160GB ‐ 2,5“ 5400UpM 250GB – 2,5“ 5400UpM 500GB – 3,5” 7200UpM 500GB – 3,5” 7200UpM Monitor 15,4“ WXGA + 24“ HP W2408H 14,1“ WXGA+ 24” HP W2408 5.3 Renderzeit Hier eine Auflistung der Frameverteilung und Renderdauer: Modell ASUS F3JP Laptop ASUS A8JP Laptop Eigenbau_1 Eigenbau_2 Frames 1 ‐ 1000 1001 ‐ 1500 1501 ‐ 3205 3206 ‐ 3953 Gesamt: 3953 Frames Dauer 35 Stunden 22 Stunden 40 Stunden 30 Stunden 127 Stunden 6
Zeitaufwand Tätigkeit Modellierung Gebäude (inkl. Tür, Fenster etc.) Modellierung Turm Modellierung Glockenraum Texturierung Gebäude Texturierung Turm Texturierung Glockenraum Animation Beleuchtung & Kamerafahrt Glockenraum + Uhr Sonstiges (Reduzierung der Polygone, Behebung von Objektfehlern, usw.) Gesamter Zeitaufwand Zeitaufwand in Std. 83 Stunden 59 Stunden 19 Stunden 7 Stunden 4 Stunden 3 Stunden 4 Stunden 3 Stunden 20 Stunden 202 Stunden 25 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 7
Probleme Problem 1 ‐ Schwarzer Fleck am Turm: Wie es im Video vielleicht aufgefallen ist, befindet sich an der oberen Hälfte des Turmes ein schwarzer Fleck. Wir haben bis jetzt noch nicht rausgefunden, woran es liegen könnte. Es wurde bis zum Schluss alles versucht um den Fehler zu beseitigen. Es wurden alle Linien begradigt, die Texturen entfernt und die Points auf ein Minimum reduziert. Aber leider ohne Erfolg. Wir vermuten, dass es sich dabei um einen Schatten handelt. Aber es gibt keine Anhaltspunkte wo der Ursprung sein soll. An der Stelle ist weder eine Knick noch sind dort Points. Es ist eine ganz normale und einfache Polygonfläche. Der Ärger darüber, dass uns ein solcher Fehler das Ergebnis verschlechtert ist natürlich groß. Problem 2 – Abstürze Ein großes Problem des Programms was schon einiges an Zeit gekostet hat. Es hat eine Weile gedauert bis man sich an das regelmäßige Speichern gewöhnt hat. 8
Fazit Obwohl das Projekt sehr viel Zeit in Anspruch nahm, machte es uns dennoch sehr viel Spaß. Auch wenn es am Ende zeitlich etwas eng wurde und über Weihnachten Überstunden eingeschoben werden mussten. Besonders interessant war es den Fortschritt zu betrachten, wie aus einem anfänglichem "Kasten" Schritt für Schritt eine real wirkende Kirche entstand. Wir konnten viele Erfahrungen mit Lightwave 3D sammeln und uns auf dem Gebiet weiterbilden, sodass wir das Projekt, wenn wir es nochmal machen müssten, in vermutlich der Hälfte der Zeit schaffen würden. Auch würden wir einige Sachen anderes angehen, da wir nun wissen wie man Manches besser machen könnte. Insgesamt sind wir trotz des Fehlers, der sich zum Schluss noch eingeschlichen hat, sehr mit unserem Projekt zufrieden und können nun Stolz präsentieren was wir in den letzten Monaten geleistet haben. 26 Modellierung und Animation der Stiftskirche in Rasdorf mit Lightwave 3D 9
Anlagen und Quellen 9.1 Texturen Texturen Steine: •
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http://www.cgtextures.com/textures.php?t=browse&q=349 http://www.mediacastle.de/texturen/steintexturen/ http://www.afflict.net/option_1/bricks/fullsize/bricks_03_07.jpg Textur Turmdach: •
http://www.darksim.com/Repository/tx_Building/CedarShingles.dsts Textur Mauer: •
http://chronik.ch/texturen/mauer013.jpg Textur Eingangsplateau: •
http://www.cgtextures.com/texview.php?id=2956&s=S&PHPSESSID=a77ff8bdc010c5
91990a14e97477313a Texturen Glockenraum: •
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Glocke: http://www.cgtextures.com/texview.php?id=13525&s=L&PHPSESSID=0dfe9b9b082a
8409cd799d526e8603bc Decke: http://www.3dxtra.cygad.net/download/53/2970.htm Holzbalken: http://www.mediacastle.de/texturen/holztexturen/holztexturen3140/holztextur031.
html Holzboden: http://www.cgtextures.com/texview.php?id=3795&s=L&PHPSESSID=0dfe9b9b082a8
409cd799d526e8603bc Metallteile: http://www.3dxo.com/download/48/4971.htm 9.2 Ideen zur Animation der Glocke •
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http://de.youtube.com/watch?v=jtyrW0JppVA&feature=related http://de.youtube.com/watch?v=5IFPuh1km‐A&feature=related 9.3 Literatur Bücher: •
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Lightwave 3D Applied Version 5.6 – Dave Jerrard, Scott Wheeler, Joe Tracy Inside Lightwave v9 – Dan Ablan