Die "Normalen" und unerwünschte Schattierungen

[Reinhard]

am Beispiel des ET 420

Beim Bau des ET 420 ist dieses Schatten-Problem aufgetaucht (Smooth-Funktion der Flächen, damit das Teil schön gewölbt aussieht):

Die Schatten an der Seite des Kopfes sind nicht gewollt und waren im 3D-Programm (Blender) auch nicht vorrangig sichtbar. Klar ist, dass dieses Problem mit den "Normalen" der Flächen zu tun haben muss. Diese Normalen kann man (in Blender) anzeigen:

Auch in der Darstellung ist nicht erkennbar, warum die oben gezeigten Schatten auftauchen, da die Flächen-Normalen alle richtig ausgerichtet aussehen. Allerdings zeigen diese Normalen "nur" die Senkrechte auf jeder Fläche. Macht man aber alle 3 Koordinaten dieser Senkrechte (Normale) sichtbar, erkennt man, dass es zwischen den Flächen große Unterschiede in der Ausrichtung gibt:

Ergeben sich 2 Fragen: 1. Wie kommt das? Und 2. Wie kann man dies beseitigen/bereinigen?

Zu 1. Wie kommt das? gibt es eine scheinbar einfache Lösung: Beim Bau des Triebkopfes habe ich mit Grundkörpern (Würfel/Cube) begonnen. Diese habe ich verschoben, verdreht, skaliert und dann "beschnitten". Ich denke, dass im Wesentlichen durch das erste Verdrehen der Grundkörper auch die Flächen-Ausrichtung dies Änderungen annimmt.

Zu2. Wie kann ich das beseitigen? wird das schon schwieriger. AN den "Normalen" kann man (in Blender) nicht viel ändern - außer sie umzudrehen, also in der Ausrichtung nach innen drehen.

Das hilft hier nicht. Noch nicht probiert habe ich, jede Teilfläche aus dem Objekt zu lösen, dann separat zu drehen und wieder in das Objekt einzufügen. Weil ein anderer Kniff Abhilfe geschaffen hat: DIe Tastenkombination <Strg.>+<A> Apply (Anwenden)

Nachdem ich Rotation und Scale (vermutlich reicht "Rotation") auf das Objekt des Triebkopfes angewendet habe (apply), war die Darstellung wieder in Ordnung (links im Bild)

Gruß
Reinhard

Nachtrag: wirklich verrückt wird das Ganze erst wenn klar wird, dass die Flächen in dem linken Modell (also das, welches richtig aussieht) immer noch genauso verdreht sind, wie oben im 3. Bild (ohne Anwendung der apply-Funktion)

Bearbeitet 29. April 2018 von Porrey61

[fmkberlin]

Hallo Reinhard,

ganz toll, Deine Erklärung

Viele Grüße

fmkberlin

[BahnLand]

Hallo zusammen,

ich hatte jetzt zum ersten Mal in Sketchup ebenfalls das Problem mit unerwünschten Schatten, was mir zunächst bei meinen Eurofima-Wagen auf der Anlage, aber dann auch im SKP-Modell in Sketchup auffiel.

Bild 1 (zum Vergrößern bitte anklicken):  Horizontale Schattenbildung in der unteren Seitenwand-Partie und an der Tür.

Der Schatten tritt auch hier unmittelbar im Zusammenhang mit der Glättungsfunktion auf, mit der Kantenknicke "ausgerundet" werden sollen - und zwar dann, wenn die zu glättenden Kanten einen großen Knickwinkel aufweisen und unmittelbar daran eine große glatte Fläche anschließt. Diese Fläche ist dann der "Leidtragende". Denn die bei der Glättung durchgeführte Änderung der Normalenvektor-Ausrichtung in den Eckpunkten wirkt sich auch auf die angrenzenden Flächen selbst aus.

Diesen Effekt kann man aus der betroffenen Fläche entfernen, indem man an ihrem Rand einen dünnen Randstreifen abtrennt. Dann wirkt sich das "Umbiegen" der Normalenvektoren nur noch auf diesen Randstreifen, aber nicht auf die restliche Fläche aus, die ja dann an den betroffenen Grenzen keinen Kantenknick mehr besitzt.

Bild 2:  Betroffene Seitenfläche (weiß eingefärbt) mit "abgetrenntem" Randstreifen (rot eingefärbt).

Nun ist der Schatten an der Seitenwand des Wagens weg, obwohl die Glättung für die Karosserie beibehalten wurde.

Bild 3:  Blick ais derselben Perspektive wie bei Bild 1. Der Schatten ist weg.

Die Anzahl der Polygone für den Wagen hat sich durch diese Maßnahme um 12 Dreiecke vergrößert (jeweils 3 zusätzliche Rechtecke für jede der beiden Seitenflächen), was in ANbetracht der Tatsache, dass es für diesen Wagen LoD-Stufen gibt, vernachlässigbar ist. In den höheren LoD-Stufen braucht die Schattierung nicht unbedingt beseitigt zu werden, da diese in der Entfernung, in welcher die höheren LoD-Stufen eingeblendet werden, nicht mehr wahrgenommen wird.

Viele Grüße
BahnLand

[Reinhard]

Hallo @BahnLand,

eine super Erklärung und für mich insofern beruhigend, weil ich bisher angenommen habe, dass Blender doch (diesen) Nachteil gegenüber SketchUp hat. Gerade in diesen Tagen habe ich mich intensiver mit SketchUp beschäftigt (beschäftigen wollen), aber da ist mir etwas in die Wege gekommen, womit ich nicht gerechnet habe: SketchUp wird (kostenlos) nur noch als "im Browser auszuführendes Programm" angeboten. Das ist leider nicht mein Ding, weil ich anhand von vielen Vidoes erkennen musste, dass diese Browser-Version des Programms eben nicht alle Funktionalität der früheren ausführbaren Exe-Datei aufweist, schade!

Aber zu deiner Erklärung: Das ist schön, wenn dir diese Lösung beim Schattenproblem geholfen hat. Leider führt dieser Weg aber nur bedingt zur Lösung, weil dieser "Randstreifen" wie du ihn nennst, eine andere - in diesem Fall unangenehme - sonst aber durchaus beabsichtigte - Wirkung hat: er führt, je schmaler er gehalten wird, zur Schärfung genau des ersten eigentlich gewollten geschwungenen Übergang zum Dach. Genau diese "Doppelkante" wird als Alternative zum "Edgesplit" zur "Kantenteilung" angeboten, um in geschwungenen Flächen eine scharfe Kante zu erzeugen.

Deshalb würde ich dein oben beschriebenes Problem (in Blender) auch mit der Kantensplittung lösen: die gesamte Seitenfläche, welche ohne jede Wölbung plan bleiben soll, würde ich aus dem Objekt lösen. Als so eigenständiges Objekt können die Normalen auf "flach" (nicht weich) gestellt werden. Wenn man diese Seitenfläche nun in das ursprüngliche Objekt wieder einfügt, aber die Punkte - Vertices - nicht verbindet, hat man wieder ein Objekt, aber mit den gewölbten Flächen Dach und Kanten am WagenEnde und mit der planen Seitenfläche.

Schade... wir werden weiter an dem Problem bleiben.

Gruß
Reinhard

Bearbeitet 21. Juni 2018 von Porrey61

[quackster]

hallo sketchupler, und interessierte,

zunächst ein bild:

hier wurde, wenn auch übertrieben, auf diesen körper die funktion kanten abmildern angewand. man kann auf beiden seiten des bildes die schatten erkennen.

auf der sketchup seite wurde die rosa fläche gruppiet und gesperrt bevor das abmildern statt fand.auf dieser fläche befinden sich keine schatten.

als erkärung:

gruppierte flächen haben eine eigenständige umrahmung.
mehrere zusammengefasste flächen haben nur an den aussenkanten die eigenständige umrahmung
das sperren der gruppe verhindert jegliche bearbeitung.

vg quackster

Bearbeitet 21. Juni 2018 von quackster

[BahnLand]

Hallo Quackster,

Danke für diese Information.
Die Sketchup-Funktion "Sperren" hatte ich bisher nicht verwendet und kannte daher auch ihre Eigenschaften nicht.

Wieder was dazugelernt!

Viele Grüße
BahnLand