Projektarbeit im Rahmen der Lehrveranstaltung - Grafikprogrammierung - bei Prof. Dr. Werner Heinzel - Tobias Hofmann - Martin Eixner
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Projektarbeit im Rahmen der
Lehrveranstaltung
– Grafikprogrammierung -
bei Prof. Dr. Werner Heinzel
Modellierung
des Rhein Energie Stadions zu Köln
Austragungsort für die WM 2006 in Deutschland
Tobias Hofmann –
Martin Eixner –
Inhaltsverzeichnis für den Teil von Martin Eixner 1. Einführung 1.1. Geschichte des Stadions in Köln 1.2. WM 2006 Planung 1.3. Das Rhein Energie Stadion in seiner realen Welt 2. Vorbereitungen für die Modellierung 2.1. Schnitte, Pläne, Vorlagen 2.2. Abstraktion des realen Modells 2.3. Vergabe der Objekte 3. Modellierung der Objekte 3.1. Tribüne 3.2. Ecktribüne 3.3. Bäume 3.4. Landschaft um das Stadion 3.5. Kassenhaus und Eingangsbereich 4. Texturing der modellierten Objekte 4.1. Verwendete Texturen 4.2. Probleme beim Texturing 5. Beleuchtung 5.1. Beleuchtung des Stadioninneren 5.2. Beleuchtung der Türme 6. Kamerafahrt und Szenengestaltung 7. Schlussbetrachtungen Anhänge: 1. Stadiondaten aus der realen Welt 2. Quellenangaben
1. Einführung
Zu Beginn des Projektes war die Idee, ein Fußballstadion der WM 2006
zu modellieren, bereits lange geboren. Unsere Erstwahl fiel dabei aber
auf das Olympiastadion in Berlin, welches weitaus bekannter ist. Hier
gefiel uns die ovale Konstruktion und das Dach des Stadions. Unser 2
wöchiges Bemühen, bei der Baufirma Walter Bau GmbH um Pläne und
Schnitte, war vergebens. So mussten wir von dem ursprünglichen
Gedanken das Olympiastadion in Berlin zu modellieren leider loslassen
und entschieden uns für das Stadion in Köln. Dieses zählt neben Berlin,
Nürnberg, Hamburg, Leipzig, Stuttgart, Dortmund, Gelsenkirchen,
München, Kaiserslautern, Hannover und Frankfurt/M auch zu den WM
Stadien 2006.
1.1 Geschichte des Stadions in Köln
Das erste
Stadion
(Sportanlage) eröffnete man 1923. Stadion meint dabei nicht allein
die Hauptkampfbahn, sondern die gesamte, riesige, ursprünglich 55
Hektar große Sportanlage, "der man in deutschen Gauen nicht viel
Ähnliches an die Seite zu stellen vermag", wie 1923 Prof. Arthur Jung,
Vorsitzender der Westdeutschen Landesvereinigung für
Leibesübungen, befand. Kölns Stadion, das Carl Diem als "die Mutter
der deutschen Stadien" bezeichnete, war so gut ausgestattet, dass die
Stadt zeitweise sogar eine Bewerbung für die Olympischen Spiele
1936 betrieb. Der Bau dieses Stadions schaffte damals 15.000
Arbeitsplätze und wurde als Mittel zur „Stärkung der Nation“
angesehen. Der erstmaligen Eröffnung des Sportparks am 16.
September 1923 sollen 300.000 Menschen beigewohnt haben. Die
Gesamtanlage war damals die größte Europas. Köln war somit mit
seinen Sportstätten führend in Deutschland.
Das erste Fußball Länderspiel war am 20. November 1927 gegen Holland und endete 2:2 vor 52.000 Zuschauern. Am 24. Juni 1945 beschlagnahmten die Briten das Stadion, was zuvor von der US-Army besetzt worden war. Es folgten zahlreiche Jahre im Streit über den weiteren Ausbau des Stadions. So wurde beispielsweise im Oktober 1968 ein Entwurf für eine 80.000 Mann Arena vorgestellt. Die Baukosten wurden mit 23 Mio. DM beziffert, stiegen nach mehrmaligen nachrechnen aber auf über 90 Mio. DM. Dies war der Auslöser für den Stadtrat das Projekt abzuschmettern und andere Lösungen zu suchen. 1972 schrieb die Stadt ein Firmenwettbewerb für eine 60.000 Mann Arena aus, den die Firma Dyckerhoff & Widmann gewannen. In einer symbolischen Aktion mussten die Spieler sogar Zementsäcke zur Baustelle schleppen. Fertig gestellt war das Müngersdorfer Stadion dann 1975. Noch heute gilt die mit 61.114 Mann große Arena als ein gelungenes Bauwerk. Am 19.12.2001 fand das letzte Fußballspiel im Müngersdorfer Stadion statt. Nach 26 Jahren erwies man der Arena, die bis dato viele Bundesliga Spiele gesehen hatte die letzte Ehre. Der Weg war frei für das neue Rhein Energie Stadion. [Auszüge von der Webseite www.stadion-koeln.de] 1.2 WM 2006 Planung Insgesamt 5 Spiele wird das neue Stadion bei der Fußball Weltmeisterschaft 2006 erleben. Darunter 4 Vorrundenspiele und 1 Achtelfinale. Die Erwartungen des FIFA Komitees wurden bereits jetzt übertroffen und man liegt sehr gut im Zeitplan. Die Beobachter merkten an, dass mit erstaunlich viel Liebe zum Detail gearbeitet wird und jedes der WM Stadien sein eigenes Flair besitzt. Vor allem die Vorgaben der FIFA werden bestens eingehalten. 1.3 Das Rhein Energie Stadion in seiner realen Welt Nach einem erneuten Wettbewerb unter den Architekten gewann das Architekturbüro von Gerkan, Marg und Partner (gmp). Das alte Stadion würde dafür nach und nach abgerissen.
[Auszug aus dem Protokoll der Preisrichter:] Den Verfassern gelingt ein Stadion-Entwurf, der sich gut in die Parklandschaft einfügt und sich maßstäblich mit den denkmalgeschützten Abel-Bauten auseinandersetzt. Das Rechteck des Stadions mit seinen ausgesparten Ecken und den ebenen, differenzierten Dächern ist gut in das vorhandene Alleen- Karree eingepasst. Kontrovers diskutiert und fraglich bleibt allerdings die außen sichtbare, in den Ecken an vier Pylonen aufgehängte, brückenartig wirkende Seil-Konstruktion des Daches. Sie wirkt nicht mehr zeitgemäß. Einerseits werden die vier, nachts beleuchteten Pylone und die brückenartigen Konstruktionen als Markenzeichen verstanden, andererseits widersprechen sie dem strengen, liegenden Gesamt-Duktus des Baukörpers. Insbesondere die offenen Ecken wirken überinstrumentalisiert. Die konstruktiven Aussagen, insbesondere der Fußpunkt des Pylons und Teile der Dachkonstruktion, überzeugen auch im Detail das Preisgericht noch nicht und bedürfen der Überarbeitung. Funktional überzeugt der Entwurf. Der Verfasser 'garantiert' die Realisierbarkeit gemäß den Ausschreibungsvorgaben. Der Nachweis ist noch zu erbringen. Zu prüfen sind auch die genauen Leistungsgrenzen hinsichtlich des Kostenangebotes. Eine überzeugend klare Arbeit, der allerdings noch ein Stück 'Seele' einzuhauchen ist. Bis heute ist ein großer Teil der Umbauarbeiten fertig gestellt. Nach und nach werden die neu errichteten Tribünen für den Spielbetrieb in der Bundesliga frei gegeben. Auch Innen liegt man sehr gut im Zeitplan. Die Logen wurden ebenfalls schon zur Benutzung frei gegeben.
2.Vorbereitungen für die Modellierung
Um das Stadion möglichst Detailgetreu nachbilden zu können, waren
Vorlagen über den Aufbau des Stadions unverzichtbar. Wie ja bereits oben
erwähnt konnten wir vom Olympiastadion in Berlin keine Pläne beschaffen.
Vom Rhein Energie Stadion in Köln existierten Schnitte und Pläne im
Internet. Diese lagen auch in guter Qualität und Größe vor, sodass ein
optimales Arbeiten gewährleistet war.
2.1 Schnitte, Pläne, Vorlagen
Wir entschieden uns vor allem mit Schnitten durch die
Zuschauertribünen zu arbeiten. Diese konnten wir sehr einfach und
schnell als Backdrop in Lightwave einfügen. Besonders vorteilhaft
waren die Maßangaben auf den sehr detaillierten Plänen. Auf dessen
Grundlage konnten wir in Lightwave ein absolut identisches Backdrop
erstellen und alle zu modellierenden Objekte 1:1 abzeichnen. Die
herunter geladenen Schnitte wurden mittels Photoshop und der
Maßangaben dementsprechend vergrößert.
Weiterhin hilfreich waren Fotos des Stadionmodells der Architekten
von gmp, die ebenfalls frei auf der Homepage zum betrachten
vorhanden waren. Somit konnten wir Bild 1: Schnitt durch eine Zuschauertribüne.
uns Details wie die Flutlichtmasten aus verschiedenen Perspektiven
betrachten. Kleinere Objekte wie Bäume, Tore und Eckfahnen
entstanden aus unserer Fantasie unter zu Hilfenahme der real
existierenden Daten, beispielsweise eines Tores. Darüber hinaus
legten wir auch selbst Schnitte für Objekte an die wir dann mit Hilfe
eines Scanners auf den Computer übertrugen und als Backdrop
Bild 2: Modellfoto einer der Stadionecken. Unter verwenden konnten. So geschehen
Verwendung dieser Modellfotos hatte man
weitere Anhaltspunkte beim modellieren. zum Beispiel bei einem Stadionsitz.
2.2 Abstraktion des realen Modells
Von Beginn an war klar, dass wir in Punkto detailtreue Abstriche
hinnehmen müssen. Zum einen lag dies an der begrenzten Zeit die
uns zur Verfügung stand, zum anderen an der begrenzten
Rechnerkapazität. Somit mussten wir uns auf das wesentliche des
Stadions konzentrieren. In langen Gesprächen identifizierten wir die
markanten Erscheinungen des Stadions, um auf dessen Grundlage
später festzulegen welche Objekte wir modellieren wollen. Wir legten
fest, von einfachen Bauteilen wie Tribünen und Dach, über Flutlicht
und Treppen immer mehr ins Detail zu gehen. Deswegen stand
bereits zu diesem Zeitpunkt fest, dass ein Flug ins innere des Stadions
mit ausgestatteten Logen oder Geschäftsräumen kaum möglich ist.
Auch animiertes Publikum war von vornherein nicht vorgesehen. Mehr
Wert legten wir auf die Außenanlagen um das Stadion eingebettet in
eine natürliche Umgebung zu präsentieren. Wir vereinbarten, dass
Stadion in eine gewisse Grundform mit essentiellen Objekten zu
bringen. Danach hätte man Aufgrund der verbleibenden Zeit und Polygonanzahl weitere Objekte hinzu zu fügen können. Somit war sichergestellt ein fertiges Gesamtobjekt zu haben, ohne Gefahr zu laufen sich in Details zu verstricken. 2.3 Vergabe der Objekte Da das Projekt ja im Rahmen einer Gruppenarbeit geführt werden sollte mussten die identifizierten Objekte möglichst gerecht auf beide Gruppenteilnehmer verteilt werden. Fest stand, dass jeder eine Animation gestalten sollte. Die restlichen unbewegten Objekte wurden nach Schwierigkeitsgrad und Größe aufgeteilt. Somit ergab sich folgende Aufteilung für mich: Tribünen Sitze der Tribünen Eingänge zum Spielfeld in den Eckstücken Eckstücken der Tribünen Eingänge zum Spielfeld gerade Treppenaufgänge Rückseite Werbebanden Außenanlagen (Bäume, Kassenhaus etc.) Gäste und Heimbank Anzeigetafel Ecken des Stadions (mit Geschäften, Fanshop usw.) Hauptsächlich kümmerte ich mich also um die Gestaltung der Tribünen und Außenanlagen mit all ihren darin enthaltenen Objekten. Gewisse zugewiesene Objekte ließen sich aufgrund von Zeitmangel aber dann noch nicht mehr realisieren. Dazu gehören unter anderem Heimbank und Gästebank oder die Anzeigetafel. 3.Modellierung der Objekte
Wir unterteilten das Stadion in Segmente.
Jedes Tribünensegment hatte eine Breite
von 10 m. An ihm entstanden dann
weiterhin das Grundgerüst mit den
Betonträgern, die eigentliche Tribüne, das
Dach, Eingänge und Bild 3: Erstellung eines
weitere Kleinteile wie Tribünensegmentes unter zu
Hilfenahme des Backdrops.
Stützen und Geländer.
3.1 Die Tribünen
Die Tribünen des Stadions wurden mittels eines Backdrops erstellt.
Dazu verwendete ich einen Schnitt durch die Tribüne. Dieser wurde
vorher mit Photoshop auf ein genaues Maß gebracht, was mit den
vorliegenden Plänen übereinstimmte. Das
Backdrop wurde über die Registerkarte
Display und dann Display Options im
Modeler eingestellt. Zu sehen war es
dann in der Ansicht von links. Nun
wurde begonnen mit dem Points Tool aus
dem Create Tab die Umrisse der
Tribünen zu modellieren. Wichtig war
dabei die Reihenfolge der
Punktsetzungen zu beachten weil
Lightwave auf dessen Grundlage die
Bild 4: Fertiges Segment , alle Punkte wurden
Polygone erzeugt. Hat mein seine Punkte durch drücken der Taste P zu einem Polygon
gesetzt wurde durch die Taste „P“ ein (en) zusammengefügt. Hier sind bereits die
Geländer hinzugefügt wurden die aber separat
Polygon erzeugt. Dieses wurde dann um modelliert wurden.
10 m extrudiert (wegen Aufteilung der
Tribünensegmente) und man erhielt so ein erstes Stück Tribüne. Ein
Tribünensegment
habe ich auf genau
10 m eingerichtet.
Sich wiederholende
Objekte wurden dann
weiterhin durch
clonen vervielfältigt.
So entstand durch
den Schnitt eine
komplette Tribüne.
Zu beachten war,
Bild 5: Fertige extrudierte Tribüne mit schon vergebenen Surfaces und
Geländer.
dass die Tribünen links und rechts offen waren da
die eigentlichen Hauptstadionteile dann ausBild 6: Ausschnitt aus dem oberen Teil der Tribüne
mehreren indem ein Pfostensegment aufgeschnitten ist, beim
Tribünensegmenten zusammenfügen von 2 Tribünensegmenten wieder bestanden.
ein ganzes entsteht.
Am Tribünenkopf entstanden
kleine Stützen für das Dach und Geländerpfosten. Diese mussten nur
zur Hälfte modelliert werden da beim zusammenfügen dann wieder
ein komplettes Segment entstand. Wichtig und auf dem Plan zu sehen
war, das der Neigungswinkel zwischen Ober- und Unterrang
verschieden war dementsprechend 2 unterschiedliche Tribünenteile
separat modelliert werden mussten.
Die Grundtribüne war nun
geschaffen sie bestand wie
schon erwähnt aus
folgenden Layern:
- Dach (modelliert von
Tobias Hofmann)
- Grundgerüst (modelliert
von Tobias Hofmann)
- der Tribüne selbst (von
mir modelliert)
Nun war nicht jede Tribüne
im Stadion gleich. Um
Abwechslung zu schaffen
entwarfen wir verschiedene
Tribünensegmente, die alle
unterschiedliche Objekte
beinhalteten. Insgesamt
wurden so 8 Formen
erschaffen. Im Einzelnen
waren dies:
Bild 7: Fertiges Tribünensegment mit einer Breite von 10m. In
diesem Bild bereits eingefügt der von mir modellierte
Treppenaufgang an der Rückseite. Anmerkung:
alle Tribünen enthielten schon das Dach und das Grundgerüst
- Tribüne einfach ohne zusätzliche Objekte
- Tribüne einfach mit Treppenaufgang an der Rückseite
- Tribüne mit Eingang unten
- Tribüne mit Eingang unten und oben
- Tribüne mit Eingang unten und oben und Treppenaufg. an Rücks.
- Tribüne mit Eingang unten und Treppenaufgang an der Rückseite
- Tribüne mit Eingang oben und Treppenaufgang an der Rückseite
- Tribüne mit Eingang obenBild 8: Die 8 unterschiedlichen Tribünensegmente.
Dementsprechend mussten zusätzliche Objekte zu den Tribünen
gestaltet werden. Diese entstanden weitestgehend der Phantasie oder
waren im Schnitt des Stadions noch Schemenhaft zu erkennen. So
entstanden nacheinander Treppenaufgang, Eingang zu den Rängen
und der Eingang zu den unteren Plätzen des Stadions. Somit waren
die Grundarbeiten getan. Weitere arbeiten dann im Abschnitt
„Texturing der Objekte“.
Probleme:
Der Schnitt der als Vorlage verwandt wurde war durch die Anpassung
an die realen Abmaße sehr grobpixelig geworden. Beim Punkte setzen
für die Polygone ergaben sich somit öfters Schwierigkeiten in der
Genauigkeit. Diese wurden dann meistens per Hand nachreguliert.
Ebenfalls leichte Probleme bereitete das aufsetzen der Tribüne auf das
Grundgerüst da beides unabhängig voneinander entworfen wurde.
Hier waren einige Absprachen und Anpassungen auf beiden Seiten
nötig. Weitere Probleme/Optimierungen siehe
Polygonreduzierungen.
3.2 Die Ecktribüne
Ausgehend von den 10 m Segmenten der normalen Tribünen,
konnten nun die Ecken gestaltet werden. Diese setzte sich
weitestgehend aus den bereits erstellten 10 m Teilen zusammen,
jedoch gab es einige Dinge die beachtet werden mussten.
Die Segmentbreite der Tribünen verringerte sich auf 8,25 m. Die
Segmente mussten zudem in einem 45 Grad Winkel abgeschnittenBild 9: Komplette bereits gespiegelte Ecktribüne. Hier im Foto bereits schon eingefügt der Turm und die Halterungsseile (modelliert von Tobias Hofmann). werden um eine vollwertige 90 Grad Ecketribüne zu erhalten. Ich entschied mich, daher nur eine Hälfte der Tribüne zu entwerfen und dann einfach eine Spiegelung vorzunehmen. Ebenfalls musste jetzt aufgepasst werden, dass die bei den Tribünen auf Trennung modellierten Komponenten, sprich Stützen, Pfosten wieder einen Abschluss bekommen mussten denn die Segmente endeten in der Ecke. Weiterhin kamen wichtige Teile in der Ecke hinzu. So mussten ein Eingang in der Ecke entworfen werden, sowie ein Windschutzglas das seitlich an der letzten Tribüne ansetzte. Ebenfalls waren die Ecken mit Zwischendecken verbunden, die eine Verlängerung der Gänge eines einzelnen Tribünensegmentes darstellten. Hieran saßen weitere Teile wie Glasscheiben, Vordächer und Stützen. Diese wurden ohne Vorlage im Backdrop erstellt. Zu Hilfe nahm ich hier Zeichnungen und Modellfotos. Am schwierigsten gestaltete sich das 45 Grad genaue abschneiden der Ecktribüne. Hierzu bediente ich mich eines kleinen Tricks. Ich entwarf eine Box die hoch und lang genug war ein komplettes Tribünensegment zu durchtrennen. Diesen Würfel drehte ich um 45 Grad und richtet ihn an der Ecke aus. Anschließend benutzte ich das Boolean Tool um überflüssige Teile zu entfernen (substract). Nach der Anschließenden Spiegelung war die Ecktribüne komplett.
Probleme:
Das Spielfeld des Stadions liegt 1-2m unter dem Sockel der Tribünen,
folglich musste im Eingang der Ecke eine schiefe Bahn als Ausgang
modelliert werden. Am Anfang war die Ecktribüne zu klein geraten
wodurch der Flutlichtmast (modelliert von Tobias Hofmann) mitten in
der Eckeinfahrt stand. Dies sah sehr unrealistisch aus und wurde
durch eine Verlängerung der Eckzwischendecken ausgemerzt.
Dadurch ergab sich auch ein relativ breiter Eckeingang (siehe Bild
oben).
3.3 Bäume
Bild 10: Zuerst modellierte Ecktribüne mit dem
Das Stadion sollte in der Präsentation zu kleinen Eckradius. Man sieht auch, dass der
nicht ohne Umgebung da stehen. Eingang zum Stadion viel kleiner ist als der
jetzige.
Deswegen übernahm ich die Aufgabe
einen möglichst
realistischen Baum zu
entwerfen. Diese Bäume
sollten dann geclont werden
und somit um das Stadion
ein möglichst realistischer
Bewuchs entstehen. Es war
vorgesehen, den
Grundbaum in seiner Größe
variieren zu lassen, um
nicht nur einen Baum in der
Umgebung zu haben. Dazu
schaute ich mir Bäume in
der Natur an, um einige Bild 11: Fertig gerenderter Baum der 1.Generation. Man erkennt die
Variation der Farbe die man bei Saslite einstellen kann und die
charakteristische Merkmale Fasern die im Beispiel dicker sind als normale Haare.
fest zu stellen. Als erstes
modellierte ich dann den Stamm aus mehreren Boxen, teilte diese,
drehte sie, neigte sie etwas der Erde entgegen und lies sie weiter
oben in der Krone spitzer und dünner werden. Daraus entstand ein
Baum mit mehreren Ästen. Die Baumkronen sollten mit ihren Blättern
möglichst gut aussehen. Leider gab es bei der Modellierung einige
Probleme die im Folgenden geschildert sind.
Der erste Entwurf der Baumkronen:
Die eigentlichen Baumkronen wurden auf
eine ganz bestimmte Art erzeugt. Ich
orientierte mich hier etwas an einem
Tutorial aus dem Internet. Ich
modellierte zunächst drei ineinander
geschachtelte Kugeln. Diese waren nicht
besonders groß. Das Polygongitter war
so einfach wie möglich gehalten. Im
zweiten Schritt erzeugte ich auf einemextra Layer Punkte mit dem Points Tool um daran per „Points Clone
Plus“ die vorher erstellten, ineinander geschachtelten Kugeln zu
binden. Um die Oberfläche weiter zu verformen und sie nicht so
perfekt aussehen zu lassen wurde mit dem Tool „Jitter“ weitere
Unregelmäßigkeiten eingefügt. Die
Bild 12: Erster Baumentwurf mit bereits fertig
vorher auf dem extra Layer erstellten modelliertem Stamm(weiß) und dem dichten
Punkte wurden nun wieder gelöscht. Kronennetz (schwarz) nach dem Anwenden des
Points Clone Plus Befehl und des Jitters.
Fertig war die Baumkrone. Der Nachteil
daran war das sie meist aus 3000 – 5000 Polygonen bestand. Mit
Hilfe der Funktion quemmLoss2 konnte man die Anzahl der Polygone
auf 2000-2500 senken. Dazu benötigte man aber mehrere
Durchgänge.
Mit der Arbeit im Modeller war man nun fertig. Im Layouter musste
man nun noch aus den „Polygongewirr“ eine Baumkrone mit Blättern
erschaffen. Die wollte ich mit Hilfe des Plugins Saslite erreichen. Um
dies zu generieren, musste man erst einmal unter dem Scene Tab im
Punkt Image Processing einen Pixel Filter einstellen. Hier wählte man
logischerweise Saslite als Plugin. Nach dem Laden des Baumobjekts
vom Modeller musste man an die Baumkrone eine Displacement Map
binden. Hier wurde ebenfalls Saslite ausgewählt. In einer geschickten
Kombination von Länge der Saslite Fasern und deren Dichte erreichte
man wenn auch nicht perfekt, eine Art Blätter. Der Renderaufwand für
diesen Baum war, an der Anzahl seiner Polygone gesehen eher
gering.
Probleme:
Wie sie schon an der Überschrift erkennen können, waren dies nicht
die endgültigen Baumkronen. Beim späteren Einfügen von mehreren
Bäumen und einem ersten Testrendern stellte sich heraus das Saslite
nur eine begrenzte Anzahl von Objekten (nur 8) berechnen konnte,
oder nur eine gewisse Anzahl von Polygonen(25000).Damit war die
Realisierung dieser Art von Kronen für den Baum hinfällig. Ein
Baumfeld mit nur 8 Bäumen hätte neben dem Stadion lächerlich
ausgesehen. Dementsprechend mussten Polygonreduzierte und
einfachere Bäume, bei einem annähernd guten realistischen
Erscheinungsbild erschaffen werden.Letztendlicher Entwurf der Baumkronen:
Der Stamm der Bäume konnte weiter benutzt werden. Dieser war
auch in mühevoller Kleinarbeit entstanden. Die Kronen allerdings
mussten deutlich vereinfacht werden. Dazu wurden auf das Gerüst
aus dem Stamm und den Ästen einfache Kugeln in ovalen Formen
aufgesetzt. Die großen Bäume erhielten 2 ovale Kugeln die senkrecht
nach oben standen. Diese sehr einfachen
Bild 13: Letztendlicher Baum,
der Stamm wurde vom ersten Bäume deren Kronen dann nur noch aus
Baumentwurf übernommen.
ungefähr 300 – 500 Bild 14: Polygongitter des
Endbaumes. Hier der größte
Polygonen bestanden wurden in den Layouter verwendete Baum im Modell.
überführt. Hier wurde eine Clip Map über die
Bäume gelegt. Diese Clip Map schneidet auf Grundlage eines Bildes
aus dem Objekt Bereiche heraus. So entstand eine zufällige Struktur
die Ähnlichkeit mit den Bäumen (der Blätter) in der Natur hat.
Probleme:
Leider erkennt man die Form der Baumkrone noch immer, obwohl sie
durch die Clip Map unterbrochen ist. Für mehrere Baumvarianten
fehlte leider die Zeit. Deswegen wurden nur 3 unterschiedliche
Baumtypen entworfen, nämlich groß, mittel und klein. Durch wenig
Abwechslung in den Baumtypen sehen alle ziemlich gleich aus.
3.4 Landschaft um das Stadion
Bild 15: Clip Map für die Baumkronen. Sie ist im Render Tab der Object Properties des
betreffenden Objektes einzustellen. Die hellen Bereiche des Fractalen Layers werden
raus geschnitten, somit entsteht eine relativ zufällige Oberfläche die Blätter in der Natur
imitieren soll.Die Erdarbeiten um das Stadion entstanden vollkommen aus meiner
Phantasie heraus.
Bild 16: Baumfeld welches dann auf die Weight Map platziert wurde. Leicht zu erkennen sind die 3 unterschiedlichen
Baumtypen anhand ihrer Größe.
Zum einen besaßen wir keine genauen Pläne wie sich die
Landschaftsgestalter dies vorstellten, zum anderen war das auch gut
so, denn so konnten wir unsere eigenen Ideen einmal einbringen.
Vorgestellt hatte ich mir leichte Erhebungen, auf denen dann
zusätzlich noch die Bäume platz finden sollten.
Dazu erstellte ich im Modeler eine ganz normale Ebene aus einem
Polygon. Dieses
war viereckig und
ich erhöhte die
Polygonzahl
(durch
Subdividing), um
den späteren
Bergen ein
möglichst sanftes
Aussehen zu
Bild 17: Stadionumfeld, bestehend aus der Weight Map. man sieht sehr gut
geben. Am Ende
wie der Platz des Stadions bereits ausgeschnitten ist. waren dies ca.
32000 Polygone. Der Bereich in der Mitte wurde ausgeschnitten denn
da sollte das Stadion selbst
platziert werden. Als nächstes
erstellte ich mittels Adobe
Photoshop eine Grafik ca. 1000
x 1000 Pixel groß mit einem
schwarzen Hintergrund. Darauf
wendete ich nun den Filter
„Strukturwolken“ an. Dies
wiederum importierte ich als
Weight Map in Lightwave selbst.
Die hellen Bereiche des Bildes
werden als Erhebung dargestellt Bild 18: Schnitt durch die Weight Map mit ihren vielen Polygonen
und den Erhebungen.
und die schwarzen Bereiche des
Bildes als Vertiefung. Durch ziehen von einzelnen Polygonen mit dem
Move Befehl, wurden zudem zusätzliche Erhebungen geschaffen. Sowurden um das Stadion nun kleinere Hügel erstellt. Diese sollten
eigentlich mit dem Plugin Saslite eine Grasähnliche Oberfläche
erhalten. Jedoch war der Rechenaufwand für annähernd 32000
Polygone zu enorm, weswegen eine einfache Grastextur aus dem
Presets Bereich von Lightwave herhalten musste.
Probleme:
Eine sehr schöne und detaillierte Landschaft bekommt nur gut erstellt,
wenn man ausreichend Polygone
verwendet und eine Weight Map erstellt
die feine und nicht zu starke
Abstufungen enthält. Wir mussten einen
Kompromiss zwischen Polygonanzahl
und Aussehen erreichen. Eine
geeignete Weight Map ließ sich durch
einige Versuche leicht erstellen. Es
musste beim erstellen in Photoshop
darauf geachtet werden das die
Bild 19: In Photoshop erstellte Grafik mit Strukturwolken einen leichten und
Strukturwolken. Oft waren mehrere Durchgänge
beim Anwenden des Filters notwendig um das
sanften Übergang haben und die
gewünschte Ergebnis zu erhalten. In der Mitte Tonwertspreizung gering gehalten
wurde die Stadionfläche bereits ausgeschnitten.
Diese Grafik wurde dann als Grundlage für die wird. Dies ist durchaus
Weight Map genommen. verständlich, da mit wenigen
Polygonen nur relativ kleine Höhenunterschiede dargestellt werden
können.
3.5 Kassenhaus und Eingangsbereich
Zum Stadion gehört natürlich auch noch einige Peripherie, die das
ganze authentischer Erscheinen lässt. So wurde durch mich noch der
Eingangsbereich und einige Kassenhäuschen gestaltet. Diese hatten
aber nicht mehr diese Polygonvielfalt wie das Stadion selbst. Einfach
aus dem schlichten Grund, weil sie nur aus der Ferne und nicht im
Detail zu sehen waren. Sie bestehen aus einfachen Formen wie
Boxen, Kugeln und Discs.4.Texturing der modellierten Objekte
Ich war, so wie mein Projektpartner, für die Texturen und das
Anlegen der Surfaces selbst verantwortlich. Als erstes wurden die
Objekte mit einfachen Farben versehen und erst später sollten die
eigentlichen Texturen darüber gelegt werden. Ich versuchte die
Festlegung der Surfaces so detailliert wie möglich zu gestalten, da ein
späteres festlegen von Surfaces sich als schwierig erweisen würde.
4.1 Verwendete Texturen
Die Auswahl der richtigen Texturen war das schwierigste. Hiermit
stand und fiel schließlich das Aussehen des gesamten Modells.
Hauptbaumaterial ist Beton und dementsprechend kam dieser Textur
die meiste Aufmerksamkeit zu.
Texturen für die Tribünen:
Die Tribünen bestehen in der realen Welt aus Betonfertigteilen. Ich
wählte aus verschiedenen Betontexturen für die Tribüne folgende aus
die mir am realistischsten Aussahen.
Pfosten für Dach
Geländer
Werbung
Sitzreihentextur
Betontexturen
Bild 20: Übersicht über die Texturen der Vorderseite der Tribüne.
Betontexturen:
Diese Texturen wurden mittels eines Images und
einem Procedural Layer gestaltet. Der Procedural
Layer hatte die Aufgabe den Beton schon etwas
schmutzig und nicht all zu perfekt aussehen lassen.
Besonders gut kommt hier die Eigenschaft des
typischen Schalbetons zur Geltung.Sitzreihentextur: Mit am schwierigsten gestaltet sich die Texturing für die Tribünen. Hier besaßen wir kein direktes Bild was eine Sitzreihe im Stadion wiedergeben konnte. Auch lieferten die Funktionen und Presets von Lightwave leider keine zufrieden stellenden Ergebnisse. Am Ende kopierten wir aus einem Foto von www.stadion-koeln.de eine Sitzreihe aus einem Bild von einer Tribüne. Dies bearbeitete ich in Photoshop etwas nach und versuchte die durch die Perspektive entstandene Verzerrung zu eliminieren. Das Ergebnis in Lightwave viel jedoch dann besser aus als erwartet. Werbung: Um das Stadioninnere realistischer Wirken zu lassen durfte Werbung nicht fehlen. Dafür wurde beim Surfacing extra Platz für Werbebanden gelassen. Hier legten wir einfache Images auf die Surfaces. Wichtig war dabei jedoch das alle Werbebanden auf gegenüber liegenden Seiten gespiegelt werden mussten (um 180 Grad gedreht). Geländer: Die Geländer erhielten eine Textur bzw. ein vorgefertigtes Preset aus Lightwave. Hier wählte ich das Preset Stahl. Dieses wies bereits die typischen Eigenschaften auf die ich mir da vorgestellt hatte. Unter dem Handlauf des Geländers befinden sich Glasscheiben. Diese wurden ebenfalls mit einem Preset belegt. Hier wählte ich Glas Outside. Pfosten für Dach: Auch diese Objekte erhielten das gleiche Preset wie das Geländer. Texturen für die Außenanlagen: Bei den Außenanlagen verwendeten wir größtenteils die Grastextur (Preset) von Lightwave selbst. Hier war es einfach zu aufwendig für Sasquatch einen für uns geeigneten Rasen zu rendern. Das lag daran das die Landschaft durch die Berge, wie schon angesprochen, aus zu vielen Polygonen bestand.
Bergtexturen
Baumtexturen
Eingangsbereich und
seine Texturen
Textur für die Streben
des Haupteinganges
Glasdach des
Einganges
Normales Gras
Wege
Bild 21: Übersicht über die Texturen im Außenbereich des Stadions, inklusive Kassenhaus und Wegen.
Wege:
Die Wege erhielten eine Pflastertextur die wieder mit dem bereits
angesprochenen Procedural Layer verknüpft wurde um eine leicht
dreckige Oberfläche zu erreichen. Ich verwendete 2 Layer und
brachte noch ein wenig grün ins Spiel um eine „Vermosung“ wie es für
Pflaster dieser Art typisch ist darzustellen.
Bild 22: Textur für die Wege durch die Außenanlagen. 2 Procedural Texturen liegen über der eigentlichen Pflastertextur.
Die Erstere soll den nötigen und realistischen Schmutz von Pflaster immitieren. Die Zweite soll eine leichte Vermosung
nachbilden.
Bergtexturen:
Die Berge erhielten ein modifiziertes Preset. Ich wählte hier Gras aus
dem Bereich „Nature“ im Lightwave Presets Verzeichnis. Dieses
veränderte ich etwas im grünen Farbton um es entgegen dem
normalen Gras auf dem flachen Boden abzuheben.
Baumtexturen:
Die Bäume erhielten für ihre Kronen eine so genannte Clip Map. Siehe
Punkt 3.3 Bäume
Glasdach des Eingangs:
Dieses wurde ebenfalls mit der vorgefertigten Glastextur aus dem
Presets Bereich von Lightwave gemacht. Hier wäre es nicht sinnvoll
gewesen eine Textur zu benutzen denn ich wollte die Transparenz und
die Reflektion von echten Glas haben. Da bietet das Preset bereits die
besten Einstellungen.
Texturen des Eingangsbereiches:Der Eingangsbereich besteht ja aus den typischen Kassenhaus mit Säulen und dem rechts und links weglaufenden Anbauten. Die Wände des Kassenhauses wurden von Außen mit einem Putz belegt. Bild 23: Textur für die Außenwände des Kassenhäuschens. Nachbildung eines Strukturputzes Bild 24: Textur für die rechts und links weglaufenden Gebäudeteile. Nachbildung eines grobkörnigeren Strukturputzes. Texturen der Streben des Haupeinganges: Hier wollte ich einmal nicht das vorgefertigte Preset von Lightwave verwenden und selber eine Textur entwerfen. Hierzu verwendete ich die Procedural Layer Funktion im Surface Editor unter Texture. Ich wählte eine Form die den Fraktalen bzw. leichten Farbflecken von frischem Stahl der verzinkt ist am nächsten kommt. Leider waren die Möglichkeiten nicht sehr vielfältig, weswegen ich bis jetzt noch nicht ganz zufrieden bin. Normales Gras: Dies wurde mit dem Orginal Preset von Lightwave erstellt. 4.2 Probleme beim Texturing Wie schon angesprochen gab es immer wieder Unstimmigkeiten zwischen den eigenen Vorstellungen und des machbaren mit diesem Programm. Leider stand uns während der Phase des Texturings auch keine Digitalkamera zur Verfügung mit deren Hilfe ich hätte Oberflächen in der Natur fotografieren können. Weiterhin gestaltete sich das Texturing unter dem Gesichtspunkt schwierig, das die Oberflächen bei unterschiedlichen Beleuchtungen andere Erscheinungsbilder hatten.
5.Beleuchtung
Die Beleuchtung des Stadions wurde mir zugeteilt. Dieses fand erst
statt nachdem alle Objekte vollständig im Layouter vorhanden waren
und auch texturiert worden sind.
5.1 Beleuchtung des Stadioninneren
Das Stadioninnere sollte durch
Flutlichtscheinwerfer ausgeleuchtet
werden die am Dach befestigt
waren. Wichtig war dabei das das
Spielfeld möglichst gleichmäßig
unter Licht gesetzt werden musste
und keine dunklen Ecken entstehen.
Die Szene sah weiterhin vor das bei
der Kamerabewegung einzelne
Flutlichter nacheinander
angeschaltet werden sollten.
Doch nun einmal zu den einzelnen
Lichtern. Ich wählte für die
Bild 25: Scheinwerferverteilung im Stadion
Scheinwerfer unter dem Dach
Spotlights. Diese wurden mit einem
Volumetric Light Effekt ausgestattet um die Wirkung eines nach unten
gerichteten Lichtkegels zu verstärken. So lange sich die Kamera im
Stadioninneren befand haben wir mit Open GL Lens Flares gearbeitet
um mehr „Scheinwerferfeeling“ aufkommen zu lassen. Die Lichter
sollten alle weißes Licht ausstrahlen. Vor allem die volumetrischen
Lichter belasteten die Rechner beim Rendern besonders stark,
weswegen wir diese dann bei vollkommener Helligkeit ausgestellt
haben.Bild 26: Einstellungen für ein Flutlicht. Oben sieht man die
Ausleuchtungsreichweiten von 72m sowie das für die
Lichtintensität ein Envelope benutzt wurde, um die Lichter
dann auszuschalten. Am unteren Rand Einstellungen für den
Leuchtkegel. Lens Flares und Volumetric Lighting sind eingestellt.
Bild 27: Einstellungen für das Volumetric Light. Ich veränderte etwas die Luminosity und Density. Sehr wichtig war die Qualität
der Lichter im oberen Teil des Einstellungskastens auf „Low“ zu stellen.
5.2 Beleuchtung der Türme
Charakteristisch für die Türme war das eine
Lichtquelle von unten in einem Glaskolben senkrecht
nach oben strahlte. Zudem stellte ich ein, dass das
Licht einen leichten bläulichen Schimmer besaß,
wodurch sich die Turmlichter von den Spotlights der
Spielfeldbeleuchtung abheben sollten. Leider mussten
die anderen Objekte durch separates Einstellen von
diesem Licht ausgeschlossen werden da sonst alle
Objekte in der Szene von unten beleuchtet worden
wären. Dies stellte man im Objects Properties Tab ein
unter der Registerkarte Lights.
Bild 28: Distant Light von unten der den Glaskolben ausleuchtet. Oben auf dem Turm
wurden Point Lights gesetzt um die Warnlichter rot leuchten zu lassen.Bild 29: Lichter für Objekte ausschließen. Dieses wurde beim Turmlicht nötig. In diesem Beispiel wird der Vogel vom Distant Light der Türme ausgeschlossen. 6.Kamerafahrt und Szenengestaltung Die Kamerafahrt ist so angelegt das sie vom Nachtbeleuchteten Stadion ins helle Tagesgeschehen fliegt. Es ist darauf geachtet worden das möglichst viel vom Stadioninneren gezeigt wird wie auch vom Stadionäußeren mit seinen Vögeln und den Bäumen. Um einen möglichst realistischen Tag / Nachtwechsel zu erreichen werden Sonnenintensität und Dissolve des Backdrops (Wolken und Himmel) gleichzeitig angehoben bzw. gesenkt. Es wurde weiterhin daran gedacht, die volumetrischen Lichter ab einer gewissen Helligkeit auszuschalten und somit Rechenleistung zu sparen. Ihr Effekt verblasst mit steigender Sonneneinstrahlung. Die einzigen Lichter die angeschaltet bleiben sind die Turmlichter und dessen Warnleuchten. Bild 30: Envelope der Sonnenintensität. Steigern der Sonnenintensität vom Frame 560 bis zum erreichen des Maximums beim Frame 800.
Bild 31: Kameraflug Probleme: Immer wieder als schwierig erwiesen sich die ungefähr benötigten Zeiten zwischen den Key Frames. Zum einen unterlagen wir dem Zwang eine möglichst kleine Szene zu haben, da das Stadion ziemlich aufwendig war. Zum anderen durften einige Bewegungen nicht zu schnell sein denn der Betrachter würde sonst zu viele Details auf einmal präsentiert bekommen. Erschwerend kam hinzu, dass wir das Projekt nur einmal komplett rendern konnten und demnach wenige Möglichkeiten besaßen Änderungen im Ablauf der Szene vorzunehmen. 7.Schlussbetrachtungen Abschließend ist zu sagen das Lightwave für die Erstellung von Bauwerken kein schlechtes Modeling Tool ist. Jedoch ergeben sich für Einsteiger erhebliche Probleme bei der Fülle von Einstellungsmöglichkeiten. Besonders zu loben sind die zahlreichen Plugins die standardmäßig zu Verfügung stehen. Vor allem beim Gestalten von Himmel und realistischen Sonnenaufgängen ist das Skytracer Plugin von nutzen. Jedoch machen Bedienungsschwächen und unvorhergesehene Ereignisse einem das Leben schwer. Beim Verwalten und Anlegen der Szene stehen relativ wenig Möglichkeiten zur Verfügung, zum Beispiel die Position von mehreren Layern zu ändern, oder den Abstand zwischen Key Frames zu verlängern und dabei dahinterliegende Frames relativ zu verschieben. Auch die Lightwave Bücher aus der Bibliothek gaben dahingehend wenig Auskunft. Besonders tückische Fallen sind, dass Lightwave im Layouter gemachte Veränderungen am Objekt selbst nicht in dieses zurückspeichert. Nur ein manuelles „Save all Objects“ tut meines Erachtens nach dieses. Auch das ständige Erfragen der Pfade für Objekte in einer Szene zerrt an den Nerven. Das Ausmerzen dieser nicht von vorne herein bekannter
Schwächen haben uns das ein oder andere Mal zurück geworfen. Diese Zeit fehlte dann am Ende bei anderen Dingen. Ich möchte noch einmal betonen, dass wir für die Erstellung des Objekts und deren Fertigstellung fast 3 mal so viel Zeit benötigt haben wie in der Lehrveranstaltung besprochen. Vor allem die Einarbeitungszeit und das realisieren verschiedener Effekte haben uns enorm viel Zeit gekostet. Auch waren unsere Ansprüche sehr hoch, denn als Aufgabe hatten wir uns selbst auferlegt ein möglichst realitätsgetreues Abbild zu erstellen. Zum Schluss mussten wir aber sogar Abstriche in der Modellierung von Objekten hinnehmen. Wir sind zum jetzigen Zeitpunkt jedoch mit unserer Arbeit sehr zufrieden. Unser Dank gilt auch den beiden Tutoren die uns das ein oder andere Mal mit wertvollen Tipps zur Seite standen.
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