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3D-Modellierung eines Steuerrads mit Cinema 4D

3D-Steuerrad mit Cinema 4D

Ziel ist die 3D-Animation eines Steuerrads anhand eines Fotos. Dazu verwendet hab ich die 3D-Grafiksoftware Cinema 4D R19.

Steuerrad-Animation

 

Zum Erstellen einer Vorlage fotografiere ich das gewünschte Steuerrad in der Vorderansicht, binde es in den Ansichtsvoreinstellungen (Shift-V) der Vorne-Ansicht (F4) von Cinema 4D als Hintergrundbild ein und positioniere es mit dem Mittelpunkt der Nabe am Nullpunkt des Weltrasters. Zur besseren Handhabung drehe ich die Vorlage so, dass einer der Griffe senkrecht nach oben steht und erhöhe die Transparenz. Will man zum perspektivischen Vergleich auch in der Zentralperspektive (F1) ein Hintergrundbild, ist das in den diesbezüglichen Ansichtsvoreinstellungen nicht möglich, stattdessen eignet sich hier das Hintergrund-Objekt.

 

Zunächst geht es um den Grundkörper, der die einzelnen Griffe umschließt. Dazu erzeuge ich ein Röhre-Objekt und richte es mit einem Pitch-Winkel (W.P) von 90° auf. Dadurch hat man es in der Vorne-Ansicht (F4) auf dem Vorlage-Foto liegen. Ich passe den Radius innen und außen der Vorlage entsprechend an und reduziere die Höhe, so dass das Röhre-Objekt dem flachen Ring entspricht. Außerdem erhöhe ich den Segmente-Umfang auf 60 und definiere eine Rundung mit 2 Segmenten und einem kleinen Radius, damit die Kanten nicht ganz so scharfkantig sind. Nun dupliziere ich die Röhre mit der Strg-Taste im Objekt-Manager, um daraus den dickeren Teil des Rings zu erstellen (Abbildung 1).

 

Im nächsten Schritt geht es um die Modellierung eines Griffs, der gleichzeitig die Speiche bildet. Zur Orientierung eignet sich der senkrecht aufgerichtete Griff in der Vorlage. Erzeugt wird er anhand von Splines mit dem Loft Generator, der einer Subdivision Surface (HyperNURBS Generator) untergeordnet ist.

 

Am unteren Ende der Speiche erstelle ich einen Rechteck-Spline und kippe ihn mit dem Pitch-Winkel (W.P) um 90°. Ich erhöhe die Y-Position (P.Y) so, dass die Speiche nur leicht in die Nabe hinein steht. Breite und Höhe passe ich quadratisch der Vorlage an und definiere auch hier eine Rundung mit einem kleinen Radius. Das Rechteck dupliziere ich mit der Strg-Taste im Objekt-Manager und ziehe es nach oben an die Stelle, an der die gedrechselten Rundungen beginnen. Für die Rundungen erstelle ich stattdessen Kreis-Spines.

 

Die Splines ordne ich von unten nach oben einem Loft Generator unter. Um ungewollte Wölbungen zu vermeiden, aktiviere ich im Loft Generator die lineare Interpolation. Außerdem senke ich die Mesh-Unterteilung V auf 2, wodurch es zu einem Low Poly Objekt kommt. Dieses ordne ich wiederum einer Subdivision Surface unter (Abbildung 2).

 

Nun braucht es die Speiche insgesamt sechsmal. Zunächst erstelle ich zwei Instanz-Objekte, eins mit einem Bank-Winkel (W.B) von 60°, das andere mit -60°. Als Referenz-Objekt bekommen die Instanzen die Subdivision Surface der modellierten Speiche. Damit steht die obere Hälfte der Speichen, die ich mit dem Symmetrie-Objekt nach unten spiegle. Dazu gruppiere ich die Subdivision Surface inklusive den Instanzen zu einem Null-Objekt und ordne das einem Symmetrie-Objekt unter. Die Spiegelebene setze ich auf XZ (Abbildung 3).

 

Es fehlt die Nabe. Diese lässt sich mit dem Lathe-Generator aus einem Spline generieren, der daraufhin über ein Symmetrie-Objekt nach hinten gespiegelt wird. Zum Ermitteln des Innen- und Außenradius nutze ich das Messen & Konstruieren Werkzeug in der Vorne-Ansicht (F4). Dann wechsle ich in die Oben-Ansicht (F2). Zur besseren Übersichtlichkeit erstelle ich Ebenen für die bereits vorhandenen Objekte, um sie mit dem Auge-Symbol auszublenden. Nun beginne ich mit dem Spline-Stift auf der X-Achse an der Position des Innenradius. Der zweite Spline-Punkt definiert die halbe Tiefe der Nabe. Darauf folgen die Rillen, die auf der Oberfläche erscheinen sollen. Den letzten Spline-Punkt setze ich auf der X-Achse an der Position des Außenradius. Der Spline muss nicht geschlossen werden, da er gespiegelt wird.

 

Zunächst erstelle ich den Lathe-Generator, dem ich den Spline unterordne. Zur korrekten Ausrichtung erteile ich dem Spline-Objekt einen Pitch-Winkel (W.P) von 90°, dem Lathe-Generator einen von -90°. Die Unterteilung des Lathe-Generators erhöhe ich auf 60. Die vordere Hälfte der Nabe ist damit komplett. Die hintere Hälfte erstelle ich mit einem Symmetrie-Objekt auf der Spiegelebene XY, dem ich den Lathe-Generator unterordne (Abbildung 4).

 

An die Stellen, an denen die Speichen in die Nabe rein stehen, sollen Nuten, die sich mit einem Boole-Objekt erzeugen lassen. Dazu erstelle ich einen Würfel, der einen kleinen Tick größer ist als die Enden der Speichen, so dass diese gut Platz, aber nicht wirklich Spielraum haben. In der Vorne-Ansicht (F4) verschiebe ich den Würfel an die betreffende Position nach oben, nachdem ich die Ebene mit den Speichen zur Orientierung wieder eingeblendet hab. Genau wie bei den Speichen wird auch dieser Würfel insgesamt sechsmal benötigt. Hier verwende ich ein Array-Objekt mit einem Pitch-Winkel (W.P) von 90°, dem ich den Würfel unterordne. Die Zahl der Kopien setze ich auf 5 und mit dem Senken des Radius setze ich die insgesamt sechs Würfel in die Enden der sechs Speichen. Nun erstelle ich ein Boole-Objekt, dem ich an erster Stelle das Symmetrie-Objekt der Nabe und an zweiter Stelle das Array mit den Nut-Würfeln unterordne (Abbildung 5).

 

Sämtliche Elemente des Steuerrads gruppiere ich zu einem Nullobjekt, dem ich ein Material mit Holztextur zuweise. Dem Boole-Objekt der Nabe weise ich ein Material zu, das ausschließlich aus dem Reflektivitäts-Kanal mit metallischen Eigenschaften und einer farblichen Tönung besteht. Damit ist das Steuerrad fertig.

 

Es folgt eine neue C4D-Datei, in der ich die Datei mit dem Steuerrad als XRef hinzufüge. Hier soll die Animation erfolgen. Ich fotografiere Wolken am Himmel, erstelle damit als Textur ein Material mit Blur-Offset - sozusagen als Tiefenunschärfe - und weise das einem Hintergrund-Objekt zu. Für das Steuerrad erstelle ich eine Holzhalterung und eine metallische Halbkugel für die Befestigung an der Nabe. Halterung, Halbkugel und Steuerrad gruppiere ich in ein Null-Objekt, das die wippenden Keyframes erhalten soll. Der diesbezügliche Dreh- und Angelpunkt soll allerdings nicht die standardgemäß verwendete Mitte sein, sondern das darunter befindliche imaginäre Boot. Also aktiviere ich in der Werkzeugleiste links den Achse-bearbeiten Modus (Taste L) und ziehe die Achse nach unten. Über Keyframes im Bank-Winkel (W.B) animiere ich das Wippen des kompletten Null-Objekts. Außerdem braucht es Keyframes, die dafür sorgen, dass sich das Rad dreht. Diese betreffen den Bank-Winkel (W.B) des Steuerrads im XRef-Objekt. Das dreht sich um die eigene Achse, da diese nicht versetzt wurde.

 

Für das Fein-Tuning der Keyframes nutze ich das Animate Layout.

Grundkörper Speiche
Steuerrad ohne Nabe Naben-Spline
Steuerrad mit Nabe

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3D-Modellierung eines Steuerrads mit Cinema 4D

Steuerrad-Animation

Grundkörper Speiche Steuerrad ohne Nabe Naben-Spline

Andy Geiss Mediengestaltung