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Dunreeb Mosaic

Anleitung zum Plugin

Inhaltsverzeichnis

1  Allgemeines
 1.1  Überblick
 1.2  Features
 1.3  Systemanforderungen
 1.4  Bemerkungen
 1.5  Hersteller
 1.6  Installation
   Cinema 4D - Windows
   Cinema 4D - Mac OS X
   Maya - Windows
2  Dunreeb Mosaic
 2.1  Schnell starten mittels Presets
 2.2  Grundeinstellungen
 2.3  Zusätzliche Einstellungen zum Mesh
 2.4  Mapping
  2.4.1  Beispielberechnung
 2.5  Materialien
 2.6  Generelles
 2.7  Eigenschaften der Presets
  2.7.1  Einfach
  2.7.2  Oval
  2.7.3  Bunt
  2.7.4  Lehmboden
  2.7.5  Knittern
  2.7.6  Dunreeb Logo
  2.7.7  Rennrad
  2.7.8  Charlotte
  2.7.9  Tut Ench Amun
  2.7.10  Empuria Brava
  2.7.11  Shiva
  2.7.12  Sandstein
  2.7.13  Empuria 90 Grad
  2.7.14  Mischgestein
  2.7.15  Ohr
  2.7.16  Radrennen
  2.7.17  Charlottes Auge
  2.7.18  Baustelle

1  Allgemeines

1.1  Überblick

Dunreeb Mosaic ist ein Plugin, dass zur Erzeugung von Mosaiken dient, die als dreidimensionale Struktur gerendert werden können.

Nach der Installation präsentiert sich die Oberfläche von Dunreeb Mosaic in einem Fenster, dass in die fünf Tabs: »Mesh Grundlagen«, »Mesh Zusätze«, »UVs«, »Material« und »Generelles« gegliedert ist. Dahinter verbergen sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, die hier im Einzelnen besprochen werden.

1.2  Features

Dunreeb Mosaic unterstüzt folgende Features :

  • Viele verschiedene Formen von Mosaiken können generiert werden.
  • Einstellbar sind u.a. die Anzahl von Kanten, Höhe, Distanzen, Dimension etc.
  • Zerknittern, rotieren, separieren kann jeweils optional mit geeigneten Parametern gewählt werden.
  • Spezielle Algorithmen vermeiden bei Bedarf zu spitze oder zu kleine Teile.
  • Texturen können als Farbquelle oder direkt verwendet werden.
  • Farben und Texturen können gemischt werden.
  • Das Mapping kann eingestellt werden und wirkt auf das ganze Mosaik oder seine Bestandteile.
  • Materialien werden passend erzeugt, die Anzahl kann automatisch begrenzt werden.
  • Komfortable Benutzerschnittstelle.
  • Kostenlose ausführliche Anleitung.
  • Eine große Menge Presets wird mitgeliefert, um die Features zu demonstrierern. Bauen Sie auf diesen auf, um eigene Ideen zu verwirklichen.
  • Undo-fähig
  • Plugin für Maxon Cinema 4D und für Autodesk Maya
  • für Windows und Mac OS X

1.3  Systemanforderungen

  • Maxon Cinema 4D oder
  • Autodesk Maya
  • Windows oder Mac OS X
  • mind. 4 GHz empfohlen

1.4  Bemerkungen

Copyright: Alle genannten und ggf. durch Dritte geschützten Marken- und Warenzeichen unterliegen uneingeschränkt den Bestimmungen des jeweils gültigen Kennzeichenrechts und den Besitzrechten der jeweiligen eingetragenen Eigentümer. Das Copyright für veröffentlichte, von uns selbst erstellte Objekte bleibt allein beim Autor.

1.5  Hersteller

Dunreeb Mosaic wurde 2016 von Dunreeb Gutschke&Klie GbR produziert.
http://wwww.dunreeb.de

1.6  Installation

Cinema 4D - Windows

Kopieren Sie den entpackten Mosaic-Ordner mit allen Inhalten in Ihr Plugin-Verzeichnis. Je nach Installation findet sich dieses Verzeichnis an anderer Stelle. Das Verzeichnis könnte beispielsweise

c:\Program Files\MAXON\CINEMA 4D R17\

lauten.

Cinema 4D - Mac OS X

Kopieren Sie den entpackten Mosaic-Ordner mit allen Inhalten in Ihr Plugin-Verzeichnis. Je nach Installation findet sich dieses Verzeichnis an anderer Stelle. Das Verzeichnis könnte beispielsweise

/Applications/MAXON/CINEMA 4D R17/

lauten.

Maya - Windows

Kopieren Sie den entpackten Mosaic-Ordner mit allen Inhalten in Ihr Plugin-Verzeichnis. Je nach Installation findet sich dieses Verzeichnis an anderer Stelle. Das Verzeichnis könnte beispielsweise

c:\Program Files\Autodesk\Maya2017\bin\plug-ins\

lauten.

2  Dunreeb Mosaic

2.1  Schnell starten mittels Presets

Haben Sie Dunreeb Mosaic gerade neu erworben und möchten Sie sich mit diesem schnell vertraut machen, sind Presets eine geeignete Möglichkeit, um erste Ergebnissen zu erhalten. Hinter den Presets verbergen sich vordefinierte Sets von Einstellungen, die jeweils ein bestimmtes Mosaik ergeben. Ausgehend von einem Preset der Nah am gewünschten Ergebnis ist können zusätzliche Einstellungen vorgenommen werden oder auch einfach experimentiert werden.

Starten Sie das Plugin über die Menuleiste, durch die Anwahl von »Dunreeb«. Um ein Preset zu aktivieren selektieren Sie dann den letzten Tab: »Generelles« und wählen Sie als Preset beispielsweise »Shiva«. Alle Einstellungen in allen Tabs werden in diesem Moment entsprechend gesetzt. Insbesondere werden bei der Wahl eines Presets (Außer »Kein«) die aktuellen Einstellungen mit den erforderlichen überschrieben.

Drücken Sie anschließend den OK Button unten links, um die notwendigen Berechnungen zu starten. Außerhalb des Fensters sehen Sie unten die Fortschrittsanzeige, die mehrmals durchlaufen wird und den jeweiligen Arbeitsfortschritt anzeigt. Sollte Ihnen die Berechnung mal zu lang dauern oder haben Sie sie versehentlich mit falschen Parametern gestartet kann der Vorgang durch drücken der »ESC« Taste unterbrochen werden.

Ist die Berechnung abgeschlossen erscheint die Szene und kann wie gewohnt gerendert oder weiterverarbeitet werden. Eine Übersicht der vorhandenen Presets befindet sich in Abschnitt 2.7.

2.2  Grundeinstellungen


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Abbildung 2.1: Grundeinstellungen


Nach Anwahl des ersten Tabs: »Mesh Grundlagen« ergibt sich ein Bild wie in Abb. 2.1 gezeigt. Ausgehend von den voreingestellten Werten, die dem Preset »Einfach« entsprechen, wird nach dem Drücken von OK ein liegendes weitgehend flaches Mosaik erzeugt. Die entsprechende gewünschte Breite kann vorher in X-Größe und die Höhe in Z-Größe eingetragen werden. Die dritte Dimension, die der Y-Richtung entspricht ist mit Höhe beschriftet. Mittels der Checkbox Y-Achse umdrehen lässt sich diese Höhe umdrehen, was zur Folge hat, dass das entstehende Mosaik auf dem Bauch liegt. Das sich dann ergebende Koordinatensystem wird zu einem Rechtssystem, was bei Konvertierung oder Export hilfreich sein kann.

Das Mosaik basiert auf einer Delaunay-Triangulierung, deren Anzahl der Knoten angegeben wird. Der Wert NormYmax ist etwas komplizierter und hängt direkt mit dem gewählten Delaunay-Algolrithmus zusammen. Im einfachsten Fall wählt man für diesen Wert null, was zur Folge hat, dass am Rand der Triangulierung unschön verzerrte Dreiecke entstehen können. Wählt man einen leicht negativen Wert, werden, vom Rand aus gesehen, Dreiecke entfernt. Bei der Triangulierung werden im letzten Schritt die Flächen eines Paraboloiden auf die X-Z-Fläche projiziert. Der Wert bezeichnet den Schwellwert der Y-Komponente der Normalen dieser Flächen, ab dem die Fläche nicht mehr berücksichtigt wird. Ist er null wird der Paraboloid in ein Oben-Unten bezüglich der Y-Richtung eingeteilt. Bei negativem Wert findet eine Verschiebung in Richtung Scheitelpunkt statt.

Mittels MinDist wird ein gewünschter minimaler Abstand zwischen Punkten angegeben. Natürlich kann dieser bei hoher Punktzahl und kleiner Fläche nicht unbedingt eingehalten werden. Die Anzahl Versuche gibt an wie oft dieses probiert werden soll. Wählt man hier unglückliche Parameter kann der Algorithmus in der Phase 2/23 sehr langsam werden. Als Faustregel gilt etwa:

           ∘ ---------------------
MinDist <    (X--Gr-öße)(Z-Gr-öße)-
                    Knoten

Generell gilt: bei kleiner MinDist wird das Netz unregelmäßiger, bei großer wird die Berechnung langsamer.

Anschließend werden Dreiecke zu Polygonen verklebt. Die maximale Anzahl Kanten die ein solches Polygon haben darf wird in Max.Kanten angegeben. Die Größe Klebeversuche gibt an wie oft dieser Vorgang ausgeführt wird. Dabei führt nicht jeder Versuch zu einem Erfolg, da wegen zu hoher Kantenzahl Klebevorgänge rückgängig gemacht werden, diese aber trotzdem gezählt werden. Die minimale Anzahl an Kanten ist drei. Um das Verkleben auszustellen wählt man für die Anzahl der Klebeversuche null.

2.3  Zusätzliche Einstellungen zum Mesh


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Abbildung 2.2: Weitere Einstellungen zum Mesh


Die im ersten Tab gemachten Einstellungen beschreiben etwa eine disjunkte Zerlegung des Mosaiks. Im zweiten Tab »Mesh Zusatz« werden speziellere Eigenschaften der Scherben festgelegt. Durch Anwahl von Separieren können die einzelnen sich berührenden Teile auseinandergerückt werden. Dazu wird für jeden Knoten ein Radius berechnet, aus dessen Einfluss die Eckpunkte herausgeschoben werden. Der jeweilige Radius wird zufällig zwischen den Werten R-Min und R-Max bestimmt. Auf diese Weise entstehen Lücken zwischen den Teilen.

Die Checkbox Nur oben steuert ob diese Berechnung nur für den oberen Teil der einzelnen Mosaikscherben ausgeführt wird. Ist dies der Fall, berühren sich die Scherben unten und haben schräge Seitenwände. Abbildung 2.3 zeigt ein Beispiel, oberhalb mit deaktivierter und unten mit aktivierter Nur oben-Funktion. Dieser Wert sollte nicht zu groß gewählt werden um ungewollte Effekte zu vermeiden. Wählt man ihn kleiner als die Hälfte von MinDist ist man auf der sicheren Seite.


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Abbildung 2.3: Wirkung des Nur oben-Flags


Hinter Kippwinkel kann durch Angabe eines Minimums und eines Maximums ein Winkelintervall definiert werden. Für jede Scherbe wird dann ein Winkel bestimmt und um eine Achse im X-Z-Raum gedreht. Insbesondere kann durch die Angabe zweier gleicher Zahlen auch nur genau ein Winkel erlaubt werden. Alle Scherben drehen sich dann um diesen Winkel. Die genaue Drehachse wird mittels Achsenwinkel gesteuert. Hier wird ebenfalls in gleicher Weise ein Winkelintervall definiert, das festlegt welche Lage die Drehachse innerhalb der X-Z-Ebene hat.

Durch die Separation ist es möglich, dass einzelne Dreiecke ihren Umlaufsinn verlieren. Durch Anwahl der Checkbox Geflippte D(reiecke) entfernen können derartige Dreiecke von der Berechnung ausgeschlossen werden.

Die Option Schmale D(reiecke) entfernen bezieht sich nur auf Dreiecke, von denen mindestens zwei Seiten keinen Nachbarn in der eigenen Scherbe haben. Hat ein solches Dreieck auf einer nachbarfreien Seite eine Höhe die kleiner ist als der dahinter angegebene Wert wird das Dreieck entfernt. Mit dieser Option ist es möglich sehr kleine Scherben oder Spitzen an Scherben zu entfernen.

2.4  Mapping


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Abbildung 2.4: UV-Mapping


Dunreeb Mosaic beinhaltet verschiedene Möglichkeiten Texturen auf das Mosaik abzubilden, bzw. uv-Koordinaten zu berechnen. Auch ohne die konkrete Wahl einer Texturquelle werden die uv-Koordinaten aus den aktuellen Einstellungen berechnet. Dazu werden durch die Angaben von Offset, Skalierung und Rotation insgesamt drei Vektoren definiert, wie in Abb. 2.5 gezeigt. Die Vektoren U und V spannen ein Parallelogramm im uv-Raum auf, dessen Lage durch den Vektor C definiert wird.

In der Voreinstellung wird das gesamte Mosaik genau einmal überdeckt. Dazu liegt der Vektor U am oberen Bildrand und hat durch den Skalierungsfaktor 1 genau dessen Länge. Entsprechend zeigt V in senkrechter Richtung und hat durch den Skalierungsfaktor 1 die Länge des senkrechten Bildrandes. Diese Winkel entsprechen jeweils dem Wert 0. Der Offset in ursprünglicher U- und V-Richtung ist ebenfalls 0, wodurch die Vektoren U und V an der oberen linken Ecke anliegen.

Möchte man das Bild im Uhrzeigersinn drehen, müssen beide Vektoren gegen den Uhrzeigersinn (mathematisch positiv) gedreht werden. Gibt man verschieden Winkel an erhält man eine Scherung. Verdoppelt man den Skalierungsfaktor von U wird man in der aktuellen U-Richtung doppelt soviel vom Bild sehen. Durch ändern der Offsets in ursprünglicher U bzw. V Richtung kann der sichtbare Inhalt verschoben werden.


SVG-Viewer needed.


Abbildung 2.5: Mapping durch Wahl eines Parallelogramms im uv-Raum.


Hat man innerhalb einer Bildes einen konkreten Bereich, der verwendet werden soll, kann man die entsprechenden Parameter berechnen. Ein solcher Bereich kann zwar die Form eines Parallelogramm besitzen oder dreieckig sein, es ist aber in beiden Fällen nur die Kenntnis von drei Punkten notwendig, da sich die letzte Ecke eines Parallelogramms (die rechts unten entspricht) automatisch ergibt.

Durch Anwahl der Checkbox Zufällig werden die uv-Koordinaten jeweils zufällig bestimmt. Dabei ist aber gewährleistet, dass der sich ergebende Bereich nicht die Texturgrenzen schneidet.

2.4.1  Beispielberechnung

Um aus einem gegebenen Bildausschnitt die notwendigen Parameter für Dunreeb Mosaic zu berechnen kann wie folgt vorgegangen werden: Zuerst bestimmt man die Koordinaten der drei Punkte innerhalb des Bildes und die Dimension des Bildes. Angenommen, es ist ein Bild gegeben, dass w = 1620 x h = 1858 Pixel groß ist. Zudem seien die Koordinaten der linken oberen Ecke (278;1729), der rechten oberen Ecke (612;459) und der unteren linken Ecke (1557;1363) gegeben. Diese Koordinaten werden zuerst normiert, d.h. durch die Bildbreite bzw. -höhe geteilt. Dadurch erhält man die drei Punkte:

      (   )    (-278-)       (    )   ( 612)        (   )    ( 1557)
a  =   a1u  =  (1620) ;a  =   a2u  = ( 1620)  ;a =   a3u  =  ( 1620)
  1    a1v      1729    2     a2v      459-    3    a3v       1363-
                1858                   1858                    1858

Dabei sind die Koordinaten von a1 die Werte, die bei Offset eingetragen werden müssen.

Die Scale-Werte berechnen sich zu:

      ∘--------------------------                    ∘ --------------------------
su =   (a1u - a2u)2 + (a1v - a2v)2    bzw.      sv =   (a1u - a3u)2 + (a1v - a3v)2

Zum Schluss werden noch die Rotationsparameter bestimmt durch:

          a1v --a2v-                         a3u --a1u
tan αu =  a2u - a1u      bzw.      tan αv =  a1v - a3v

Je nach Quadranten müssen Vielfache von 90 Grad addiert werden, was beispielsweise anhand einer Skizze abgeschätzt werden kann.

Insgesamt ergeben sich die Parameter:





OffsetSkalierung Rotation




U0.171605 0.713948 73.215153
V0.930571 0.813710104.009566




2.5  Materialien


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Abbildung 2.6: Einstellungen zu den Materialien


Durch die Checkbox Textur verwenden wird der aus den ersten drei Zeilen bestehende Block aktiviert. Hier kann festgelegt werden welche Bildquelle in welcher Weise verwendet werden soll. Möchte man keine Bildquelle bleibt dieser Punkt deaktiviert. Andernfalls kann die Bildquelle inklusiv des zugehörigen Dateipfades rechts davon direkt eingegeben werden oder man klickt den Button Öffnen und kann die Bildquelle über einen Filerequester wählen. Darunter kann die Deckkraft der Textur eingestellt werden. Dabei bedeutet null, dass sie nicht zu sehen ist, während 100 für vollständige Deckkraft steht.

Wird die Checkbox Texturfarben angewählt, werden die bisher zufälligen Farbwerte der Scherben durch neue ersetzt, die angenähert aus Mittelwerten des Bildes an entsprechender Stelle gebildet werden. Wählt man die Checkbox Schnell werden dazu nur die Eckpunkte der betreffenden Dreiecke verwendet. Alternativ, also wenn die letzte Checkbox deaktiviert ist, kann bei Megapixel ein das ganze Mosaik betreffender Wert angegeben werden, der mit der Auflösung einer Abtastung verglichen werden kann. Die Mittelung wird dann als Farbwert der jeweiligen Scherbe verwendet.

Mit den genannten Methoden ist es nicht unwahrscheinlich, dass jede Scherbe eine andere Farbe hat. Möchte man die Anzahl der verwendeten Farben bzw. der zur Szene gehörigen Materialien verringern, kann Dunreeb Mosaic dies automatisch erledigen. Dazu wird die Checkbox Farben begrenzen angewählt und in das zugehörige Textfeld dahinter, die maximal gewünschte Farbanzahl eingetragen.


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Abbildung 2.7: Einige generelle Einstellungen


Bei Anwahl der Checkbox Dreiecke separieren wird die Scherbe in die ursprünglichen Dreiecke aufgespalten, die jeweils ein eigenes Material bekommen können. Mit den beiden Checkboxen Extra Material für Seite und Boden kann für die Seitenwand einer Scherbe bzw. ihren Boden ein voreingestelltes Material gewählt werden. Ansonsten ist hier der Farbwert der Scherbe zu sehen. Ist jedoch der Dreiecke separieren-Modus aktiv, ergibt sich der Farbwert eines einzelnen Wandelements aus dem oben anliegenden Dreieck, was oftmals einen interessanten Effekt liefert.

2.6  Generelles

Die Zahl die bei Nummer eingetragen wird, dient zur Initialisierung des Zufallsgenerators. Wählt man zusätzlich Merken, wird diese nicht mehr verändert. Polygon Prefix und Material Prefix sind die Stringelemente, die vor die jeweils durchnumerierten Polygonen und Materialien gehängt werden.

Die Checkbox Fugenmörtel bewirkt die Erstellung eines Quaders, der ähnlich wie Mörtel zwischen den Scherben zu sehen ist.

Wie in Abschnit 2.7 beschrieben, lässt sich durch die Combobox Voreinstellung ein Preset wählen, der alle aktuellen Menueinstellungen mit den zum jeweiligen Preset gehörigen überschreibt.

2.7  Eigenschaften der Presets

Die wesentlichen Eigenschaften der 18 enthaltenen Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Anschließend folgen entsprechende Bildbeispiele.














Name Höhe Max Kanten Separieren Sprn. nur oben Knittern Kippen Mapping Textur Farbbegrenzung Dreiecke separieren Extra Material Fugenmörtel













Einfach 15 5 x 3 x x
Oval 0 40 x 2
Bunt 5 10 x x x
Lehmboden 5 4 x x 1 x
Knittern 0 60 x x
Dunreeb Logo 20 4 x komplett 0% 3 x
Rennrad 5 3 x komplett, gespiegelt 0% 2 x
Charlotte 15 5 x komplett 0% 12
Tut Ench Amun 15 5 x komplett, zoom 0% x
Empuria Brava 40 5 x komplett 100% x x x
Shiva 3 5 x x komplett 100% x
Sandstein 5 5 x x x x komplett 100% x x
Empuria 90 Grad15 6 x x komplett 100% 7 x
Mischgestein 10 7 x x x Polygone, zufällig 100% x x
Ohr 20 5 x komplett, zoom 100% x
Radrennen 1510 x Polygone 50% x
Charlottes Auge 15 6 x x Polygone, zoom 100% x
Baustelle 5 8 x x x Dreiecke, zoom 100% 1













2.7.1  Einfach

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2.7.2  Oval

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2.7.3  Bunt

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2.7.4  Lehmboden

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2.7.5  Knittern

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2.7.6  Dunreeb Logo

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2.7.7  Rennrad

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2.7.8  Charlotte

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2.7.9  Tut Ench Amun

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2.7.10  Empuria Brava

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2.7.11  Shiva

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2.7.12  Sandstein

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2.7.13  Empuria 90 Grad

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2.7.14  Mischgestein

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2.7.15  Ohr

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2.7.16  Radrennen

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2.7.17  Charlottes Auge

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2.7.18  Baustelle

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