Volume Grids in Blender Geometry Nodes: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Was erfahren Sie in dieser Anleitung?

Die für Blender 5.0 vorgestellten Volume-Funktionen in Geometry Nodes ermöglichen die Arbeit mit Datenstrukturen namens Volume Grids. Grids können Werte wie Dichte oder Temperatur in einer dreidimensionalen Anordnung speichern. In dieser Anleitung sehen wir uns den Unterschied zwischen einem Field und einem Grid an, wandeln ein Field in Grid-Daten um, untersuchen und sampeln Grids und zeigen, was sich mit Signed Distance Fields (SDFs) umsetzen lässt.

Der grundlegende Unterschied: Ein Field ist eine Berechnungsvorschrift, die abhängig von der Position einen Wert liefert; ein Grid ist eine Speicherstruktur für solche Werte innerhalb eines Volumens. Wenn Sie die beiden nicht als dasselbe Konzept betrachten, lässt sich der Node-Workflow einfacher aufbauen.

Voraussetzungen

• Software und Version: Die im Entwicklerbeitrag von Blender beschriebenen Volume-Grid-Funktionen beziehen sich auf Blender 5.0. Im Blender Manual sind außerdem die Volume-Nodes für Geometry Nodes aufgeführt.

• Konto: Die Quellen enthalten keine Angaben dazu, dass für die Nutzung ein Konto erforderlich ist.

• Vorkenntnisse: Grundkenntnisse in Geometry Nodes, der Auswertung von Fields und 3D-Geometrie sind hilfreich.

• Umfang des Workflows: Die folgenden Schritte stützen sich auf die in den Quellen dokumentierten Node-Funktionen. Ein bestimmter Menüpfad oder eine in den Quellen nicht beschriebene Einstellung wird nicht vorausgesetzt.

Volumendaten können zahlreiche Voxelwerte enthalten und deshalb rechenintensiv sein. Im Entwicklerbeitrag von Blender wird erläutert, dass OpenVDB die Speicherung durch Sparse Grids und sogenannte Tiles effizienter macht. Dieses technische Detail ist wichtig, um zu verstehen, dass Grids eine andere Datenstruktur als Meshes sind.

Mit Volume Grids arbeiten

1. Daten für das Grid auswählen

Legen Sie zunächst fest, welche Art von Werten im Grid gespeichert werden soll. Im Entwicklerbeitrag von Blender wird ein Float-Grid mit Dichtewerten als gängiges Beispiel genannt; Grids können auch andere grundlegende Datentypen wie Vektoren enthalten. Diese Wahl bestimmt, wie Sie die folgenden Schritte aufbauen.

Ein Grid lässt sich als Struktur verstehen, die Werte in regelmäßig angeordneten Zellen im Raum speichert. Einzelne Einträge für jede Zelle wären bei großen Volumendaten jedoch kostspielig. Die von Blender verwendete OpenVDB-Struktur reduziert diesen Aufwand unter anderem dadurch, dass Bereiche mit wiederholten Werten in Tiles gespeichert werden und inaktiven Zellen ein Hintergrundwert zugewiesen werden kann.

2. Das Field in Grid-Daten umwandeln

Verwenden Sie den Field to Grid-Node, um die von einem Field berechneten Werte als Volumendaten zu speichern. Der Node wertet das Field entsprechend der Zellstruktur des Grids aus und sammelt die Ergebnisse in einem neuen Grid. So wird aus einer positionsabhängigen Berechnung ein Datensatz, der sich anschließend in anderen Grid-Operationen verwenden lässt.

Wichtig dabei: Das Field selbst wird nicht zum Grid. Es bleibt eine Berechnungsvorschrift; bei der Umwandlung werden die Ergebnisse dieser Vorschrift an den für das Grid benötigten Punkten gespeichert. Wird ein Grid-Eingang mit einem Math-Node verbunden, können auch andere Field-Eingänge entsprechend der Struktur des Grids ausgewertet werden.

3. Das Grid anzeigen oder der Geometrie hinzufügen

Grid-Daten können unabhängig von einem Geometrie-Socket existieren. Um das Ergebnis zu untersuchen, ohne es in Geometrie umzuwandeln, lässt sich der Viewer-Node verwenden. Wenn das Grid zusammen mit der Geometrie gespeichert werden soll, kann es benannt werden; im Blender Manual ist der damit verbundene Workflow-Node Store Named Grid aufgeführt. Im Entwicklerbeitrag werden „density“ und „temperature“ als Beispiele für mögliche Grid-Namen genannt.

Benannte Grids erleichtern es, bei der Arbeit mit unterschiedlichen Arten von Volumendaten in einer Szene den Überblick zu behalten. Betrachten Sie beim Prüfen des Node-Netzwerks die Geometrie, die das Grid enthält, und die Werte des Grids selbst als separate Bestandteile.

4. Den Transform prüfen und mathematische Operationen anwenden

Ein Grid verfügt über Positions-, Rotations- und Skalierungsinformationen. Mit Grid Info lassen sich diese Informationen auslesen, während Set Grid Transform zum Festlegen des Grid-Transforms dient. Der Transform bestimmt, wo und in welcher Größe die Grid-Zellen im Objektkoordinatensystem liegen.

Standardmäßige Math-Nodes können Grid-Daten verarbeiten. Werden zum Beispiel zwei Grids addiert, entsteht ein neues Ergebnis-Grid aus den Werten an den jeweils gleichen Positionen. Dafür müssen die Transforms der Eingabe-Grids übereinstimmen. Unterscheiden sie sich, prüfen Sie zunächst die Informationen mit Grid Info und passen Sie sie bei Bedarf mit Set Grid Transform an.

5. Werte aus dem Grid sampeln

Mit dem Sample Grid-Node können Sie den Grid-Wert an einer Position auslesen. Der Node sampelt Werte in der Umgebung der angegebenen Position. Wenn Sie direkt auf die ganzzahligen Koordinaten zugreifen müssen, unter denen das Grid Werte speichert, bietet Sample Grid Index eine andere Möglichkeit.

Die beiden Ansätze dienen unterschiedlichen Zwecken: Der eine sampelt anhand einer Position, der andere ruft Werte über die Indizes des Grids ab. Ein Wert aus einem Grid kann auch in einer anderen Field-Berechnung verwendet werden. So bleibt das Volumendatum nicht nur ein anzuzeigendes Ergebnis, sondern kann auch als Eingabe für weitere Berechnungen dienen.

6. Formoperationen mit einem SDF-Grid ausprobieren

Ein Signed Distance Field stellt den Abstand zur Oberfläche durch Float-Werte dar. Der Wert null kennzeichnet die Oberfläche, während der Innenbereich negative und der Außenbereich positive Werte erhält. Für die Speicherung detaillierter Formen kann diese Struktur weniger effizient als ein Mesh sein; bestimmte Modellierungsvorgänge lassen sich damit jedoch vereinfachen.

Mit SDF-Grids sind insbesondere Boolean-Operationen möglich, die zwei Formen mit weichen Übergängen verbinden. Im Beitrag von Blender werden SDF-Operationen und Glättungsfilter hervorgehoben; im Manual sind Nodes wie SDF Grid Boolean und SDF Grid Mean aufgeführt. Betrachten Sie SDFs nicht als universellen Ersatz für Meshes, sondern als alternative Darstellung für bestimmte volumetrische Vorgänge.

Auswirkungen auf Workflows in Architektur, Innenarchitektur und Archviz

Blender-Anwender, die prozedurale Formen entwickeln, können Volume Grids nutzen, um Volumendaten innerhalb von Geometry Nodes zu erzeugen und zu verarbeiten. SDF-basierte Boolean-Operationen und Glättung können besonders bei Konzeptarbeiten nützlich sein, in denen weiche Verbindungen ausprobiert werden. Die Quellen bringen diese Funktionen jedoch weder mit einem bestimmten BIM-Austausch noch mit einer Render-Engine oder einem Projektübergabeprozess in Verbindung. Daher sollte ihre Eignung für den bestehenden Date Workflow gesondert geprüft werden.

Die Quellen nennen weder besondere Hardwareanforderungen noch Performance-Messungen. Sie weisen jedoch ausdrücklich darauf hin, dass Volumendaten rechenintensiv sein können. Für Büros und Schulungsprojekte ist es sinnvoll, zunächst mit kleinen Tests den Speicher- und Rechenaufwand zu beobachten, bevor umfangreiche Grids zum Einsatz kommen. Außerdem sollten die verwendete Blender-Version und die Kompatibilität mit anderen Tools für das jeweilige Projekt geprüft werden. Angaben zu einer separaten Lizenz oder zu Preisen für diese Funktionen finden sich ebenfalls nicht in den Quellen.

Häufige Fehler

• Ein Field mit einem Grid verwechseln: Ein Field ist eine Berechnungsvorschrift; ein Grid speichert Werte. Wenn Sie gespeicherte Volumendaten benötigen, verwenden Sie Field to Grid.

• Transforms nicht prüfen: Bei mathematischen Operationen sind die Transforms der Grids wichtig. Lesen Sie die Informationen mit Grid Info aus und passen Sie sie bei Bedarf mit Set Grid Transform an.

• Jedes Grid wie ein Mesh behandeln: Die Voxel- und Tile-Struktur eines Grids ist eine andere Datenorganisation. Berücksichtigen Sie den Rechenaufwand und das Datenformat.

• SDFs für jeden Zweck einsetzen: SDFs können manche Vorgänge vereinfachen, sind für die Speicherung detaillierter Formen aber möglicherweise weniger effizient als Meshes.

Nächste Schritte

Beginnen Sie mit einem kleinen Node-Netzwerk, um den Unterschied zwischen Field und Grid zu beobachten. Probieren Sie anschließend Field to Grid, Viewer und Sample Grid einzeln aus. Prüfen Sie beim Kombinieren von Grids mit Math-Nodes die Transform-Informationen und sehen Sie sich zum Schluss die Nodes SDF Grid Boolean oder SDF Grid Mean an.

Im Geometry-Nodes-Index des Blender Manual finden Sie Get Named Grid, Grid Info, Sample Grid, Set Grid Transform und verschiedene SDF-Nodes. Die Liste zeigt, welche Nodes sich für weiterführende Experimente anbieten; prüfen Sie die Verfügbarkeit und Versionskompatibilität in der verwendeten Blender-Version.

Quellen und Lizenz

Der Beitrag „Volume Grids in Geometry Nodes“ im Blender-Entwicklerblog ist die Hauptquelle für die für Blender 5.0 beschriebenen Volume-Grid-Funktionen. Der Geometry-Nodes-Index im Blender Manual wird unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 veröffentlicht; Node-Namen und Klassifizierung wurden auf Grundlage dieser Quelle für den türkischen Leitfaden angepasst.