Dieser Artikel erschien ursprünglich in der DP 01 : 2020.
Das VFX-Powerhouse Houdini von SideFX gehört bei renommierten VFX-Häusern zum Standardrepertoire. Ein symbolischer Werkzeugkasten, der für die Realisierung eines jeden Effekts die passenden Schrauben und Muttern parat hat. Der einzige Haken: Gerade Neueinsteiger und Umsiedler haben mit der zu Beginn sehr steilen Lernkurve zu kämpfen. Eine gehörige Portion Ausdauer, Disziplin und die Fähigkeit, um die Ecke zu denken, gepaart mit physikalischen sowie mathematischen Kenntnissen führen in der Regel in einer überschaubaren Zeit zum großen Erfolg. Gemäß der Redewendung: Steter Tropfen höhlt den Stein. Wäre es nicht ideal, wenn eine Abkürzung vorhanden wäre?
Nun gibt es eine Berufsgruppe in der Computergrafik, die quasi einen Speed-Booster für das Umsatteln auf Houdini erhält. Die Rede ist von der (3D) Modellierungsabteilung. Alexey Vanzhula entwarf das Direct Modeling Toolkit und entwickelt es stetig weiter. Dahinter verbirgt sich ein spezieller Werkzeugkasten, der die besten beziehungsweise effizientesten Features aus einer breiten Palette an Digital Content Creation nun innerhalb von Houdini vereint. Zudem gibt es einen weiteren großen Vorteil: Das Direct Modeling Toolkit ist für Freiberufler im Gegensatz zu anderweitigen kommerziellen Plug-in-Lösungen durchaus erschwinglich. Ob Vanzhula mit seiner Modellierungs-Wunderkiste Houdini – aus Sicht klassischer Modellierungsverfahren – modellierungstauglich gestaltet, wird nachfolgend genauer unter die Lupe genommen.
Hindernisse beim Einbeziehungsweise Umstieg
Houdinis Arbeitsweise ist durchweg prozedural gestaltet. Jeder Gedankengang, der zu einer Lösung führt, wird mit einer oder einer Reihe von Nodes festgehalten.
In die komplettierten Lösungswege zur Realisierung imposanter Effekte fließen unzählige Gedankengänge ein. Das Resultat sind Node-Graphen mit erheblichen Ausma- ßen. Jede Anpassung an einem Node überträgt die Aktualisierung durch den gesamten Node-Strang hindurch, und das Resultat wird im Viewport sichtbar. Für die grundlegende Arbeitsweise heißt das, dass der Arbeitsablauf prädestiniert ist für prozedurale Modellierung und parametrisches Modeling; quasi die Erstellung von Objekten – ganz gleich welchen Ausmaßes – basierend auf Regelwerken, die permanent beeinflusst werden können und stets das aktuelle Ergebnis prä- sentieren.
Nodes, die das Regelwerk mit wichtigen Parametern versorgen, müssen im Graph ersichtlich sein, ebenso deren für den Anwender verfügbaren Parameter, die in der Regel in einem eigens erstellten Menü gesammelt werden können. Was nicht explizit benötigt wird, sind Shortcuts, da meist Programmcode oder Code einer Skriptsprache angewendet wird. Die Node-Struktur beziehungsweise der Aufbau der Node-Stränge ist wichtig. Anders ist es bei der klassischen Modellierung. Da werden die Kreativität und das Handwerksgeschick eines 3D-Artists gefordert. Wie ein klassischer Künstler Farben auf der Mischplatte aus unterschiedlichen Basistönen mischt und mit einer Vielzahl an Pinseln das Kunstwerk auf die Leinwand pinselt, so müssen 3D-Artists ihre Modelle nach und nach mit einer Handvoll Werkzeugen verfeinern. Ein Node, der einen bestimmten Arbeitsschritt darstellt, muss daher mehrmals hintereinander angeführt werden – ähnlich wie die Undo-Liste in modernen DCC-Programmen –, bis der gewünschte Effekt am 3D-Modell zu sehen ist.
Die logischen Node-Aufbauten in der prozeduralen Modellierung sind in der Regel aufgebaut mit dem Fokus auf bestimmte Funktionen. Für die klassische Modellierung bedeutet das, dass jeder symbolische Pinselstrich im ungünstigsten Falle mit einem eigenen Node dargestellt wird. Besitzt ein 3D-Modell nun mehr als hundert Schritte zur Fertigstellung, so sind hundert Nodes im Graphen nacheinander verknüpft, zwischen denen navigiert werden muss. Statt sich auf die eigentliche Arbeit zu konzentrieren, ist der Artist damit beschäftigt, im Node-Graphen zu navigieren und Parameter anzupassen.
SideFX ging bereits in Houdini-Version 16.5 einen großen Schritt auf 3D-Artists zu mit dem sogenannten Game Development Toolset. Darin befinden sich Geometry Tools, die die Arbeit erleichtern sollen. Jedoch lag der Fokus der Werkzeuge ganz klar rein auf der Erstellung von Game Art, und die reinen Modellierungshilfen waren abgezählt.
Dazu gesellt sich noch ein durchaus aufreibender Fakt für Neuankömmlinge und Umsteiger: Graphen sind in Houdini keineswegs rein eindimensional aufgebaut, selbst wenn die Hürde von OBJ zu SOP-Ebene durchgeführt wurde. Vielmehr lassen sich gigantische Node-Netzwerke in einzelnen Nodes unterbringen. Einerseits um die Bausteine der Logik nach zu organisieren und seitens Houdini um bestimmte Bereiche abzustecken. So gibt es eine Ebene für Geometrie (OBJ-Ebene), direkt darunter beginnt die Ebene der Oberflächen (SOP-Ebene) und es kann noch tiefer gesprungen werden in VOPs. Unterschiedliche Bereiche haben ihre ganz eigenen Kontexte. Eine vereinfachte Darstellung kann im Bereich der Modellierung, zumindest gesehen von der klassischen Modellierung, schnell zum Hindernis werden. Kein Grund, zu verzweifeln, dachte sich Vanzhula und machte sich an die Arbeit.
Direct Modeling im Rampenlicht
Die harten Fakten: Das Direct Modeling Toolkit ist als Houdini Digital Asset (HDA) verfügbar und kompatibel mit den aktuellen Daily Builds von Houdini 17.5. Enthalten im Direct Modeling Toolkit ist eine ausgewählte Kollektion an fortgeschrittenen Werkzeugen speziell für das Modeling. Wahlweise ist es möglich, per Knopfdruck ein kleines Overlay-Menü im aktiven Viewport zu öffnen und mittels kurzer Wege zum gewünschten Werkzeug zu gelangen.
Bibliotheken!
Standardmäßig sind darin bereits eine Reihe von Objekten enthalten, die bereits für das Subdivision Surface Modeling optimiert sind. Die Bibliothek lässt sich ideal mit dem DM-Werkzeug „Insert Mesh“ verbinden. Es können Bereiche auf der Quellgeometrie ausgewählt werden, die als Anker für ein in der Bibliothek vorhandenes Objekt dienen. Kurz: Objekte aus der eigenen Datenbank werden an die gewünschten Stellen positioniert und ersetzen ganz oder teilweise den Quellbereich, um Verfeinerungen vornehmen zu können. Beispielhaft lässt sich das Hard Surface Modeling in den Vordergrund bringen, das auf Grundlage von SubdivisionSurface-Modeling-Prinzipien mit weiterer Geometrie bestückt wird, um Nieten sowie komplexe Schrauben an metallischen Oberflächen anzubringen.
Weiches Boolen
Ein weiteres Werkzeug, das sehr gut mit der eigenen Objektdatenbank harmoniert, nennt sich „Soft Boolean“. Wie der Name vermuten lässt, handelt es sich um ein fortgeschrittenes Werkzeug auf Grundlage Boolescher Operationen. Fortschrittlich bezieht sich im Grunde auf die Verarbeitung der zugrunde liegenden Daten und das visuelle Ergebnis. Das können zum einen die Verbindungslinien sein, um zum Beispiel effiziente Quads zu generieren und die dazugehörigen Normalen optimal für das Shading auszurichten. Beide Werkzeuge sorgen ebenfalls dafür, dass die UVs optimal angepasst werden und keine sich überschneidenden oder stark verzerrten Flächen zu sehen sind.
Unwrap
Erfreulich zu lesen ist, dass Vanzhula ebenfalls ein im Gegensatz zu den nativen Houdini-Tools sehr effizientes UV-Unwrap-Werkzeug entwickelt hat in Anlehnung an die UV-Unwrap-Funktionen von 3D-Coat und oder Headus UV Layout. 3D-Artists können per Edge Loop Bereiche abstecken, die separat einem planaren Unwrap unterzogen werden. Nach jedem Edge Loop werden zwei Bereiche definiert und die jeweiligen Vertices gruppiert. Daraufhin entstehen zwei UV-Schollen. Das Prinzip kann beliebig oft wiederholt oder rückgängig gemacht werden. Des Weiteren kann über einen Parameter das Padding angepasst werden, die optimale Positionierung nach der Erstellung weiterer UV-Schollen findet automatisch statt. Als Schmankerl muss noch nicht mal der UV-Ansichtsbildschirm von Houdini geöffnet werden. Das DM-Werkzeug zeigt die aufgeblätterten UV-Schollen direkt neben der eigentlichen Geometrie im aktiven Viewport an.
Das Direct Modeling Toolkit kommt mit zwei Shelfs, die gefüllt sind mit Werkzeugen. Das eine beinhaltet sämtliche Werkzeuge, die oft Anwendung finden, auch die Booleschen Operationen, die allesamt mit einem selbsterklärenden Icon-Design abgelegt sind. Das zweite Shelf ermöglicht dem 3D-Artist, das Schnellauswahlmenü nach den eigenen Wünschen anzupassen. Vanzhula hat für solche Fälle ebenfalls den Python-Code offengelegt. Wie es sich für Houdini gehört, sind sämtliche Werkzeuge in Direct Modeling mit einer wohlwollenden Anzahl an Einstellungsmöglichkeiten ausgestattet, um das bestmögliche Ergebnis zu erzeugen.
Die standardmäßigen Werkzeuge im Schnellauswahlmenü werden auch DM Mesh Tools genannt. Man könnte auch von einem symbolischen Schweizer Taschenmesser für das Modeling reden. Darin enthalten sind Werkzeuge für das sogenannte Flattening. Eine ganze Reihe von Vertices können bestmöglich an einer gewünschten Achse – horizontal oder vertikal mit Ausgangspunkt – ausgerichtet werden. Ebenso lassen sich die ausgewählten Vertices per Knopfdruck horizontal oder vertikal zentrieren Dem aber nicht genug. Es gibt bestimmte Arbeitsschritte, die sehr viel Feingefühl benötigen und gegebenenfalls sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Einer der Arbeitsschritte ist die optimale Ausrichtung von Edge Loops, um glatte Oberflächen zu erzeugen. Glatt im Sinne von wohlwollend interpolierten Normalen der zusammenhängenden Ecken, sodass keine Artefakte (harte Kanten oder Schatten) sichtbar sind, wo sie nicht sichtbar sein sollten.
Für den Fall hat Vanzhula das Werkzeug „Smooth Edges“ entwickelt. Ecken, die hart wirken und Schatten werfen, dürfen selektiert werden. Als Nächstes muss nur aus dem Schnellauswahlmenü oder per Shortcut das Tool aktiviert werden, und die Edge nimmt eine vom Programm ermittelte optimale Position ein, die per bereitgestellter Parameter einem Feintuning unterzogen werden kann, falls die automatische Anpassung den visuellen Ansprüchen nicht genügt.
Mäxchens Array
3ds Max ist ausgestattet mit einem ArrayWerkzeug, das in verbesserter Form nun auch in Houdini verfügbar ist. Gestandene Houdini-Enthusiasten würden an der Stelle sicherlich auf den Copy Stamp SOP Node verweisen, Vanzhula bietet ein fertiges Werkzeug für die direkte Nutzung an.
Das Klonen findet entweder in Linienform statt oder als Grid sowie in Kreisform. Gro- ße Freude kommt auf, wenn mehrere Array-Funktionen hintereinander benutzt werden, da sich dadurch relativ schnell Gebilde erstellen lassen, die ebenfalls für die Modellierung oder Positionierung von Gegenständen nutzbar sind. In Verbindung mit den Booleschen Operationen lässt sich effizient arbeiten, wie es von Modo in Verbindung mit dem Plug-in Mesh Fusion bekannt ist – nur eben mit Houdinis Prozeduralität.
Neben den großen Neuerungen gibt es auch verbesserte Werkzeuge, die in Houdini vorhanden sind, wie zum Beispiel das Bridge Tool, das mehr Spielraum in der intuitiven Anpassung erlaubt – ebenfalls wenn die Ausgangsbasis selektierte Komponenten sind.
Ein weiteres Vorgehen, das in Houdini für Neu- und Umsteiger nicht immer trivial erscheint, ist die Erstellung und Zuweisung von Materialien. Auch für den Fall gibt es ein eigenes DM-Werkzeug mit dem schlichten Namen „Material“. Statt ein SOP Network nebst Material Builder Nodes von Hand aufzusetzen und die jeweiligen Materialien auf SOP-Ebene über Material SOP Nodes den jeweiligen Objekten beziehungsweise Vertex-Gruppen zuzuweisen, reicht es, die gewünschte Geometrie zu selektieren und den DM Material Node zu selektieren. Die zuvor genannten Schritte werden daraufhin automatisch durchgeführt.
DM Mesh Tools
Ein Punkt, der bis dato noch nicht erwähnt wurde in den DM Mesh Tools: Es gibt quasi einen Mesh-Building-Modus, bei dem der 3D-Artist ein Objekt mit den DM Tools erstellt, und nach einem erfolgreichen Abschluss kann der gesamte Bauprozess abgeschlossen werden. Hierzu wird die DM-BakeFunktion ausgewählt. Bei Softimage XSI hieß der Vorgang „Freeze Operator Stack“ sowie „Freeze Modeling Relations“. Quasi eine Reduktion der Nodes auf ein absolutes Minimum, und alle Arbeitsschritte fließen im günstigsten Fall zu einem Node zusammen. Sollten unterschiedliche Materialien vergeben worden sein, so sind Material SOP Nodes vorhanden. Natürlich kann der 3D-Artist entscheiden, was mit dem gesamten Bauprozess getan werden soll. Neben der Löschung kann auch der OBJ-Node beibehalten werden neben der Erstellung des Ergebnisses – Baked Result.
Wichtige Helfer und Zusammenfassung
Es gibt noch weitere wichtige Helfer unter den DM-Werkzeugen. So zum Beispiel ein allumfassendes Deformationswerkzeug. Wie der Deform Modifier in 3ds Max, jedoch von der Funktionalität her auf Steroiden. Bend, Taper, Twist und Quish sind in einem Werkzeug vereint nebst einstellbarem Wirkungsbereich der Effekte. Sie ermöglichen eine schnelle Anwendung von Unförmigkeit. Sollte die zugrunde liegende Geometrie nicht die für Unförmigkeit benötigte polygonale Struktur aufweisen, dann kann ein weiteres DM-Werkzeug Abhilfe schaffen. Die Rede ist von komponentensensitiven Connect- und Weld-Funktionen. Für 3D-Artists heißt das, dass keine ungewollten Ergebnisse während des Connect- oder Welt-Vorgangs zu sehen sind, die im Nachhinein zeitintensiv korrigiert werden müssen.
Sollte eine hochaufgelöste Geometrie als Basis vorhanden sein, an der Anpassungen vorgenommen werden sollen, dann gibt es für den Fall die Möglichkeit, das DM-Separate-Werkzeug zu nutzen. Wie der Name vermuten lässt, wird ein ausgewählter Teil der Hauptgeometrie abgetrennt, und nach erfolgreicher Bearbeitung wird das komplettierte Objekt wiederhergestellt.
Tweak
Ein weiteres spannendes DM-Werkzeug nennt sich Tweak und lehnt sich von der Funktionalität her an das ZBrush Move Tool an. Kurz gesagt ist es eine Art Sculpting Brush mit der Möglichkeit, Geometrie zu verschieben, aufzublähen oder zu glätten. Entweder lokal oder in Symmetrie mit einer zuvor ausgewählten Achse. Es lässt sich auch eine Art Fading oder Stärke des Effekts per Slider einstellen, was dem 3D-Artist mehr Flexibilität beim Feintuning bietet. Quasi eine Weiterentwicklung von Houdinis nativem Edit SOP Node, da das Tool nicht auf ausgewählte Komponenten beschränkt ist, sondern die Komponenten miteinbezieht, die im justierbaren Wirkungsradius des Mauszeigers liegen.
Kosten und Bezug
Die zuvor beschriebenen Helfer beim Einund Umstieg sind natürlich ausgewählte Features, auf die sehr stark in den Testversuchen eingegangen wurde. Das gesamte Repertoire umfasst weitaus mehr hilfreiche Werkzeuge, die vom Prinzip her bei keinem Houdini-User fehlen sollten. Daher sollte jeder Houdini-User einen Blick auf die Werkzeuge werfen, und falls nicht schon eigene Werkzeuge erstellt wurden und Zeit gespart werden will, dann sind die DM-Werkzeuge eine gute Investition. Allein schon deswegen, weil Vanzhula die Werkzeuge laut Aussagen in seinen Kommentaren innerhalb sozialer Netzwerke stetig weiterentwickelt.
Vanzhula hat die Werkzeuge jedoch nicht aus guter Laune und Spaß allein heraus entwickelt, und daher verlangt er eine kleine, aber feine Gebühr von 100 US Dollar vor Steuern. Ein Preis, der für die Leistung durchaus in Ordnung ist und wirklich Abhilfe schafft. Nicht nur für Ein- und Umsteiger, sogar auch für gestandene Nutzer, die neben der reinen FX-Arbeit gerne mehr Fokus auf die Modellierung legen und redundante Arbeitsschritte dabei vermeiden möchten.
