Grundlagen zu gesculpteten Prims

Hallo und herzlich Willkommen!

Wenn Ihr gesculptete Prims für Second Life erschaffen möchtet, werdet Ihr zunächst etwas über die Grundprinzipien wissen wollen. Ganz gleich, ob Ihr 3D-Anfänger oder bereits erfahrene 3D-Designer seid, sollte Euch folgendes bekannt sein:

  1. Gesculptete Prims müssen als sehr spezielles und nicht veränderbares Gittergerüst (Mesh) konstruiert sein!
  2. Gesculptete Prims müssen auf eine sehr spezifische und nicht veränderbare UV-Map abgebildet – “gemappt” – werden können
  3. Gesculptete Prims dürfen nicht mehr als 1024 Faces (Flächen) haben

Ich habe bereits eine Anzahl von Videos erstellt, die sich speziell an Anfänger richten. Es sind rund 105 Minuten verteilt auf 5 Tutorials, die schon eine ziemliche Bandbreite nützlichen Wissens vermitteln können. Genug, um Euch an einem oder zwei Wochenenden einen Einstieg zu ermöglichen. Bitte nehmt Euch die Zeit und schaut Euch diese Videos an! Bitte!!! Ihr werdet es nicht bereuen. Die Tutorial-Links findet Ihr in der linken Spalte dieser Seite.

Ihr könnt natürlich auch gleich in die Anfängertutorials springen und hierher zu einem späteren Zeitpunkt zurückkehren, um Euch das hier gleich folgende Video anzusehen. Doch ich möchte wirklich dringend empfehlen, Euch dieses Video zu gegebener Zeit zu Gemüte zu führen. Ihr werdet einiges an interessanten und wichtigen Fakten zu gesculpteten Prims erfahren, die Ihr vielleicht vorher noch nicht gewusst habt. Wie auch immer Ihr Euch nun entscheidet, genießt Euer Abenteuer.

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Grundlagen zu gesculpteten Prims

https://www.youtube.com/watch?v=id

Transskription

Ihr habt also schon eine Weile mit gesculpteten Prims gearbeitet, Euch aber stets gewundert, warum Eure Methoden manchmal funktionieren und manchmal nicht? Manchmal wisst Ihr einfach nicht mehr, was stimmt und was verkehrt ist?

In diesem Tutorial lasse ich Euch einen Blick hinter die Kulissen tun. Ich werde Euch erklären, was eine Sculptmap wirklich ist und wie sie im Einzelnen funktioniert, was man mit gesculpteten Prims eigentlich machen kann und was auf keinen Fall.

Seid also gegrüßt und herzlich Willkommen!

Zunächst zeige ich Euch den allereinfachsten gesculpteten Prim in Form einer simplen planen Ebene. Diese Ebene hat 2 Dimensionen, die wir mit X und Y bezeichnen, und besteht ihrerseit aus weiteren rechteckigen Flächen, sogenannten Faces. Diese Faces nennt man auch Quads.

Diese spezielle Ebene besteht nun aus 32 Faces entlang der X-Achse und 32 Faces entlang der Y-Achse. Daher ist die Gesamtzahl an Faces für diese Ebene 32 x 32 = 1024. Bei näherer Betrachtung fällt uns fernerhin auf, dass jedes Face dieses Gitternetzes aus 4 Punkten (Vertices) und 4 Kanten (Edges) besteht. Alle benachbarten Faces teilen sich jeweils eine Edge und zwei Vertices. Diese ganz spezifische Anordnung ist die einfachste und regelmäßigste Gitternetzstruktur, mit der man eine plane Ebene definieren kann.

Es ist einfach so, dass diese Gitternetzstruktur sämtlichen gesculpteten Prims in aller Welt zueigen sind. Und weil die Gitternetzstruktur nun einmal fest vorgegeben ist, benötigen wir auch nur eine nummerierte Liste von Punktpositionen im dreidimensionalen Raum. Weil diese Gitternetzstruktur darüberhinaus auch noch strikt rechtwinklig ist, können wir die Vertex-Reihen und Vertex-Spalten auch noch als Listenindex verwenden. Auf die damit verbundenen Auswirkungen werden wir in wenigen Augenblicken noch einmal zurückkommen. Beispielsweise kann der Punkt in der linken unteren Ecke durch die Koordinaten [0,0] beschrieben werden. Das bedeutet, dass er sich in der ersten Reihe befindet, die von unten nach oben gezählt wird, und in der ersten Spalte, die von links nach rechts gezählt wird. Diese Nummerierung ist universell. Dies bedeutet, dass die Vertices nach Belieben neu angeordnet werden können, solange die Gitternetzstruktur intakt bleibt. Außerdem kann man das Gitternetz in allen drei Dimensionen verbiegen und dehnen. Solange die verbindenden Kanten nicht verändert werden und weder Vertices hinzugefügt noch entfernt werden, kann das Objekt jederzeit in einen gesculpteten Prim transformiert werden.

Mit anderen Worten:

Der Vertex ganz unten links auf der ursprünglichen Ebene wird immer die Vertexnummer [0,0] tragen, selbst wenn er zur obersten rechten Ecke bewegt worden ist. Und dies trifft zu, solange die Edges nicht entfernt werden.

Um es noch klarer zu sagen:

Wenn man die Edges abschneidet oder neu anordnet, hat man es bei dem Objekt nicht mehr länger mit einem gesculpteten Prim zu tun!

Bis hierher haben wir also gelernt, dass jede Gitternetzstruktur aus einer Menge von benachbarten Faces aufgebaut ist, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Zudem haben wir begriffen, das diese Gitternetzstruktur für alle gesculpteten Prims dieser Welt gleich ist.

Ein standardmäßiger gesculpteter Prim umfasst 32 Reihen mit 32 Faces in jeder Reihe. Wie diese Gitternetz geknüpft ist, wird in einer eigenen “Landkarte” (Map) definiert und gespeichert. Zwischen den Vertices sowohl auf dieser Map als in der Gitternetzstruktur gibt es eine unveränderbare 1:1-Beziehung. Es entspricht der eingeführten Konvention, auf der Map die horizontalen Achsen mit U und die vertikalen mit V zu bezeichnen. Die Map selbst wird folglich UV-Map genannt.

Auch wenn Ihr die Vertices kreuz und quer and ganz beliebige Orte im Gitternetz bewegt, bleibt die UV-Map selbst immer konstant! Auch wenn man sein Gitternetz in ein wirklich dreidimensionales Gebilde verwandelt, verändert sich die UV-Map nicht. Jeder Vertex in der Gitternetzstruktur kann auf der UV-Map wiedergefunden werden.

Lasst uns nun fortfahren mit der Erstellung eines einfachen Zylinders. Dazu biegen wir die Ebene einmal kreisförmig um volle 360°. Jetzt wird es interessant: Nach dem Biegen der Ebene berührt sie sich entlang der einen Kante. Oder anders gesagt: Einige der Vertices haben nun ein und dieselbe Raumposition gemeinsam. Wir können die Ebene entlang dieser Naht verknüpfen. Im Prinzip kann dies erreicht werden durch Zusammenführen der Vertices ganz links außen mit denjenigen ganz rechts außen auf der UV-Map. Tatsächlich verändert dieses Entfernen von Vertices die UV-Map nicht wesentlich. Wir haben lediglich das Modell gezwungen, für die Spalten ganz rechts und ganz links auf der UV-Map dieselbe Ortsbeschreibung zu nutzen. Man nennt das Zylinder-Stitching.

Wenn wir nun einen einzelnen Vertex entlang einer Naht markieren, dann haben wir eigentlich zwei separate Einträge in der UV-Map markiert. Tatsächlich verändert sich die farbige Repräsentation (Sculptmap, siehe unten) dieses Gitternetzes auch überhaupt nicht , nachdem wir diese Naht geschlossen haben.

Beim Hochladen dieser Gitternetzstruktur nach Second Life haben wir dann auch die Option, den Nahttyp (stitching type) entsprechend des Objekttyps zu wählen.

Lasst uns nun zu unserem Zylinder zurückkehren und ihn in die Form eines Torus biegen, wie ich es Euch hier gerade einmal zeigen möchte. Eigentlich erwarten wir, dass das folgende passiert: Jetzt liegen die oberen und unteren Reihen direkt aufeinander und können so verbunden werden, wie wir es gerade vorhin beim Erstellen des Zylinders gesehen haben.Nun kann mit dem Torus gearbeitet werden, und wir sollten später beim Hochladen nach Second Life nicht vergessen, auch hier den Nahttyp auf “Torus” zu setzen.

Lasst uns nochmal zu unserem Zylinder zurückkehren und das obere und untere Ende schließen, indem wir die obersten und untersten Reihen von Vertices in einem einzigen Pol zusammenfallen lassen. Nun verformen wir es noch in ein kugelförmiges Gebilde und schon ist die gesculptete Kugel fertig.

Bis hierher habe ich die Grundlagen der gesculpteten Prims vorgestellt. Ausgehend von einer einfachen Fläche habe ich Euch gezeigt,

  • wie man daraus einen Zylinder, einen Torus oder eine Kugel ableiten kann, und
  • dass das grundlegende Layout der Gitternetzstruktur namens UV-Map unabhängig von ihrer From immer dieselbe bleibt für alle Sculpties weltweit.

Jetzt mögt Ihr Euch fragen:

“Wie kann denn die UV-Map unverändert bleiben und noch immer die Gitternetzkoordinaten meiner Sculpties enthalten? Offensichtlich unterscheiden sich doch die Gitternetze von Objekt zu Objekt. Wo in der UV-Map kann ich also die räumlichen Ortsangaben für alle Flächen meines Objekts finden?”

Die Antwort ist einfach: Die UV-Map enthält diese Informationen überhaupt nicht. Diese Rauminformationen werden in einem anderen Konstrukt namens Sculptmap gespeichert, welche an sich nur ein einfaches zweidimensionales Bild ist.

Wenn wir uns unsere UV-Map einmal genauer anschauen, sehen wir, dass sie tatsächlich einem Bild zugeordnet ist. Noch ist dieses Bild komplett schwarz. Wir werden die Raumposition jedes Vertex der Gitternetzstruktur in genau ein entsprechendes Pixel der Sculptmap speichern.

Das exakte Abbilden (Mapping) zwischen den Vertices der Gitternetzstruktur und den Pixeln der Sculptmap ist durch die UV-Map festgelegt. In Blender können wir die Sculptmap durch den Primstar-Baker erstellen lassen, der die Pixeldaten für uns erstellt.

Im nächsten Tutorial werde ich Euch erklären, wie die Vertex-Raumposition mit der Pixelfarbe korrespondiert. Für den Moment brauchen wir uns nur zu merken, dass jeder Vertex der Gitternetzstruktur in einem Pixel des Bildes gespeichert wird.

Schaut Euch nun einmal die Bildgröße an. Wir sehen 64 Pixel in x-Richtung und 64 Pixel in y-Richtung. Wie kommt diese zustande?

Eigentlich müssen wir nur 33*33 Pixel liefern, um eine Gitternetzstruktur zu speichern. Es würde also dann reichen, ein Bild dieser Größe anzuliefern und wir wären fertig.

Allerdings muss die Höhe und die Breite jeder Sculptmap ein Vielfaches von 2 betragen. Pro Seite können wir deshalb nur 8, 16, 32, 64, 128, 256 oder 512 Pixel wählen. Jede andere Größe würde nicht unterstützt werden und würde zur nächsten akzeptablen Vielfachen von 2 maßstäblich verändert werden. Die kleinstmögliche Größe, die wir wählen können, um die 33*33 Vertex-Raumpositionen zu speichern, ist ein 64*64-Bild. Dies führt allerdings auch dazu, dass wir nur 1089 der zur Verfügung stehenden 4096 Pixel nutzen, um unsere Sculptmap zu speichern.

Es ist klar festgelegt, wo sich die wichtigen Pixel auf der Map befinden. Sie sind in jeder zweiten Reihe und in jeder zweiten Spalte, wenn man von der linken unteren Ecke des Bildes aus zählt.

Alle Pixel, die ich schwarz gefärbt habe, werden für diese spezielle Map nicht benötigt. Ihr seht, dass eigentlich nur eines von vier Pixel benötigt wird. Der Rest der Map ist schlichtweg “Platzverschwendung”.

Achtet bitte einmal darauf, dass das Muster in der obersten Reihe und an der rechten Kante unterbrochen ist. Dies sind die Orte, an denen die 33. Pixelzeile und Pixelspalte gespeichert werden. Führt Euch auch abermals vor Augen, dass die Anzahl der Vertices für jede UV-Map stets konstant ist und nicht verändert werden kann. Daher sind in einer Sculptmap von 64*64 Pixeln genau 1089 Vertices gespeichert, die in 1024 Faces übersetzt werden. Jede Map muss die Vertex-Daten in genau den markierten Pixeln ablegen. Wenngleich die Map eigentlich genug Platz hätte, um 3007 weitere Vertices in den schwarzen Teilen zu speichern, funktioniert dies nicht für gesculptete Prims, da die schwarz markierten Pixel nie benutzt werden.

Gesculptete Prims sind nicht auf quadratische Gitternetzstrukturen und quadratische UV-Maps beschränkt. Man kann für die U- und V-Faces jede Kombination von Vielfachen von 2 nutzen, sofern U-Faces * V-Faces <=1024 ergibt. Des weiteren dürfen es pro Seite nicht weniger als 4 Faces sein.

Man kann die Pixelgröße einer Sculptmap errechnen, indem man das Produkt der Faces in Breite und Höhe mal 4 bildet:

PixelZahl = UFaces * VFaces * 4

Das trifft zwar nicht immer zu, aber funktioniert für die meisten Seitenverhältnisse.

Man kann extreme Gitternetzgebilde bis zu einer Größe von 4 * 256 Faces erschaffen. Die kleinste unterstützte Sculptmap-Größe ist 4 * 4 Faces groß. Aus dem gerade erlenten ergibt sich, dass die Sculptmap eines solchen Objekts eine Größe von 8 * 8 Pixeln hat. Das ist ein absolut gültiges gesculptetes Prim und könnte problemlos nach Second Life hochgeladen werden, sofern man eine der Versionen des Viewers 2 verwendet.
Ich bin am Ende dieses Tutorials angelangt.

  • Wir haben die UV-Map und die Sculptmap kennengelernt
  • und wie es sich mit ihrem Verhältnis zu Gitternetzstrukturen und gesculpteten Prims verhält.

Demnächst werden wir mit einem funktionieren Beispiel fortfahren und aufzeigen, wie die Prinzipien der gesculpteten Prims in der Praxis genutzt werden können.

Bis dann!

Weitere Informationsquellen:
Es gibt 3 ausgezeichnete Chat-Gruppen zu Blender in Second Life:

  • Blender Jass/Primstar (unsere offizielle Gruppe. Viele gute und auskunftsfreudige Sculpter)
  • Blender Users
  • Blender

Ich bin in allen dreien aktiv.

Alles Gute!
Gaia

2 Enlightened Replies

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