MoGraph 2 – Kollisionen mit MoDynamics – Türme abräumen

Tutorials 17. Januar 2012 – 0 Kommentare

Autor: Andreas Asanger

Für dieses Tutorial ist die Version 2 von MoGraph erforderlich, mit der die dynamisch-physikalischen Simulationen über MoDynamics möglich sind.

In diesem Tutorial bringen wir Türme aus Klon-Bausteinen zum Einstürzen, indem wir eine Metallkugel auf sie loslassen.

 

Die nachfolgende Abbildung zeigt das Ergebnis dieses Workshops. Eine Metallkugel durchbricht zwei Klon-Türme aus Bausteinen, kann beim dritten Turm aufgrund der höheren Masse der Bausteine jedoch nicht so viel Schaden anrichten. Dieses Tutorial soll auch zum Spielen mit den Parametern von MoDynamics einladen.

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Wir konzentrieren uns so weit wie möglich auf die Arbeit mit MoGraph 2. Deswegen findet ihr in der Datei „PSD_C4D_MoGraph2_Kollision_Tuerme_Start.c4d“ alle Ausgangsmaterialien wie Baustein und Metallkugel innerhalb einer bereits ausgeleuchteten Szenerie.

 

Aufbau des ersten Klon-Turmes

Kümmern wir uns als Erstes um den äußeren Klon-Turm. Da ein einzelner Baustein in Form eines Würfel-Objekts bereits vorhanden ist, fangen wir mit ihm an und blenden das Kugel-Objekt im Objekt-Manager über die Ampelschalter für den Editor aus.

 

Aus dem Menü MoGraph holen wir uns für die kreisförmige Anordnung der Bausteine ein erstes Klon-Objekt.

 

Nun legen wir den Baustein-Würfel durch Ziehen im Objekt-Manager auf das Klon-Objekt als Unterobjekt an. Wie bereits erwähnt, soll dieses Klon-Objekt für die Anordnung der Bausteine zu einem Kreis dienen; benennen wir es also der Übersichtlichkeit halber entsprechend. Im Einstellungsdialog des Klon-Objekts wählen wir auf der Objekt-Seite als Klon-Modus Radial, damit die Klone sich kreisförmig aufstellen.

Als Radius für den äußersten Kreis setzen wir 300m fest. Entsprechend können wir jetzt die Anzahl der Klone festlegen. Ich habe insgesamt 23 Klone gewählt, so schließen die Bausteine relativ dicht. Mehr ist an den Einstellungen nicht zu verändern. Die Y-Position des Klon-Objekts liegt bei 20m, da wir die Hälfte zum Bezugspunkt des 40m hohen Bausteins anrechnen müssen.

 

Die insgesamt 23 generierten Baustein-Klone bilden nun einen perfekten Kreis. Eigentlich zu perfekt, denn um ein bisschen mehr Leben in die Szene zu bekommen, ist etwas natürliches Chaos immer gefragt. Dafür soll ein Effektor sorgen.

 

Wir lassen das Klon-Objekt aktiviert und rufen uns aus dem Menü MoGraph einen Zufalls-Effektor auf. Dadurch wird der Effektor gleich automatisch dem Klon-Objekt zugewiesen, womit wir uns einen Arbeitsgang gespart haben.

 

Der Beweis: Im Klon-Objekt hat sich der eben erstellte Zufalls-Effektor auf der Effektoren-Seite des Einstellungsdialogs in die Liste eingetragen. Alle Modifikationen, die wir dem Effektor nun mitgeben, werden automatisch an das Klon-Objekt weitergegeben.

 

Im Einstellungsdialog des Zufalls-Effektors interessiert uns in erster Linie die Parameter-Seite. Hier definieren wir, welche Transformationen den Klonen zuteil werden sollen. Damit die Klone etwas zufälliger und glaubwürdiger nebeneinander stehen, lassen wir den Winkel ein wenig variieren.

Dazu aktivieren wir die Option Winkel und setzen einen maximalen Winkelausschlag von 5° im Heading-Winkel fest. Position und Skalierung wollen wir nicht verändern, deshalb bleiben diese Optionen inaktiv.

 

Damit ist der Effektor auch schon eingerichtet, und wie der Editor zeigt, bietet die Anordnung der Klone schon etwas mehr handwerklichen Charme. Bevor wir diese Klon-Reihe nun in die Höhe stapeln, geben wir ihr durch Ziehen eines beliebigen farbigen Materials aus dem Material-Manager ein buntes Äußeres mit.

 

Das Stapeln in die Höhe überlassen wir einfach einem neuen Klon-Objekt. Wir integrieren es über das Menü MoGraph in die Szene und weisen ihm das Klon-Objekt des Kreises als Unterobjekt zu.

Im Einstellungsdialog dieses Klon-Objektes (versehen wir es am besten gleich mit dem Zusatz „Turm 1“) benötigen wir einen linearen Klon-Modus.

Ich habe mich für insgesamt drei Reihen entschieden, wer will, kann aber auch mehr Baustein-Reihen schichten. Weil die Bausteine exakt aufeinander liegen sollen, stellen wir als Y-Versatz der Position die Höhe der Bausteine, also 40m, ein. Da wir die Option Pro Schritt für den Versatz aktiviert haben, wird jede Reihe also korrekt um 40m auf die darunterliegende Reihe gesetzt. Wie ihr seht, ist für den Heading-Winkel ebenfalls ein Versatz eingetragen, nämlich 8°. Dieser Winkel sorgt dafür, dass jede Reihe um 8 rotiert aufgesetzt wird. Schließlich sollen die Bausteine stabil aufeinander stehen. Der Winkel von 8° ergibt sich aus der Anzahl der Klone über den gesamten Kreis. Entsprechend brauchen wir bei 23 Klonen (360° : 23 = ca. 16°) etwa die Hälfte des anstehenden Winkels für den Versatz.

 

Damit ist der äußerste Klon-Turm auch schon fertiggestellt. Für die beiden weiteren Türme nehmen wir einfach diesen vorhandenen Klon-Aufbau und fertigen uns Duplikate an, die wir anschließend nur noch individualisieren müssen.

 

Anfertigen und Anpassen der inneren Türme

Durch Ziehen mit gedrückt gehaltener Strg- bzw. Ctrl-Taste im Objekt-Manager lassen sich schnell zwei Duplikate des Klon-Aufbaus vom ersten Turm erzeugen. Der Effektor muss nicht mitkopiert und erneut zugewiesen werden. Er bleibt automatisch in jeder kreisförmig angeordneten Klon-Reihe als Eintrag erhalten.

Passen wir die Duplikate zunächst optisch mit zwei anderen Farben für die Bausteine und – der Übersichtlichkeit halber – in ihren Namen als „Turm 2“ bzw. „Turm 3“ an.

 

Beginnen wir mit der Anpassung des mittleren Turms. Im Einstellungsdialog des Klon-Objekts für den Kreis reduzieren wir den Radius der Klon-Reihe auf 200m und infolge dessen auch die Anzahl der Klone auf ca. 15, damit die Bausteine sich nicht überschneiden, aber auch nicht zu weit auseinander stehen.

 

Jetzt wechseln wir eine Ebene höher zum Klon-Objekt des Turms. Damit der mittlere Turm um zwei Reihen höher ausfällt, habe ich für die Klon-Anzahl hier 5 eingetragen.

Wir müssen aber auch noch den Transformations-Versatz anpassen, denn weniger Klone benötigen einen höheren Winkelversatz. Wieder teilen wir die 360° durch die Anzahl der Klone (360° : 15 = 24°) und nehmen die Hälfte des Winkels für den Baustein-Versatz her.

 

Der Radius des dritten, innersten Turms gerät wiederum 100m kleiner als der mittlere Turm. Entsprechend tragen wir in den Einstellungsdialog des zugehörigen Klon-Objekts Kreis als Radius 100m ein.

Auf Grund des kleinen Radius wird es nun auch mit der Anzahl Klone knifflig. Ich habe mich für 7 Klone entschieden, die relativ locker aneinander stehen.

 

Als Letztes passen wir noch die Einstellungen für das übergeordnete Klon-Objekt des dritten Turms an.

Er fällt mit insgesamt 8 Reihen am höchsten aus. Der Versatz für den Transformations-Winkel ist schnell berechnet: (360° : 8 Klone ) : 2 = 22,5°. Mit 24° hat mir der Turm aber besser gefallen…

 

Die drei ineinander gebauten Türme sind endlich fertig geklont. Jetzt wird es Zeit, ihnen auch physikalisch-dynamische Eigenschaften zu verleihen.

 

MoDynamics für die Bausteine

Diese Eigenschaften verleihen wir den Bausteinen über ein spezielles MoGraph-Tag. Wir finden es im Menü Tags des Objekt-Managers unter den MoGraph-Tags als Rigid Body.

Weil wir insgesamt drei Türme von Bausteinen mit Tags versehen müssen, klappen wir zuvor die Klon-Türme im Objekt-Manager auf und selektieren alle drei Klon-Objekte der Klon-Kreise durch Anklicken mit gedrückt gehaltener Strg- bzw. Ctrl-Taste.

 

Lassen wir auch gleich die drei Rigid Body-Tags aktiviert, damit wir die übergreifend gültigen MoDynamics-Einstellungen für alle Tags eingeben können. Als Auslöse-Mechanismus wählen wir die Option Bei Kollision. Somit setzen die Dynamics-Eigenschaften ein, sobald die Bausteine getroffen werden. Die enthaltenen Klone sollen alle individuell behandelt werden. Die Kollisions-Toleranz reduzieren wir auf 0,5, weil auch die Bausteine nicht gerade riesig sind.

Mit den Elastizitäts-, Reibungs- und Kollisionsnoise-Werten ergibt sich ein festes, eher träges Material – ideal, damit uns die Bausteine bei einer Kollision nicht um die Ohren fliegen.

 

Jeder der drei Klon-Türme soll Bausteine mit eigenen Massen aufweisen. Der äußerste der Türme soll die leichtesten Bausteine besitzen, der mittlere Turm ein wenig schwerere Bausteine, der innerste Turm die massivsten Bausteine. So können wir uns gut und spielerisch an die Bedeutung der unterschiedlichen Massen herantasten.

Die Definition der Massen der Bausteine erfolgt im jeweiligen Rigid Body-Tag auf der Masse-Seite. Das Rigid Body-Tag des äußersten Turms bekommen entsprechend die Masse 8, …

 

… die Bausteine des mittleren Turms die Masse 15 …

 

… und die Bausteine der innersten Reihe die Masse 25. An dieser Stelle die ausdrückliche Einladung, mit den Werten zu experimentieren und die Auswirkungen auf die Dynamics-Eigenschaften zu beobachten. Mit den von uns momentan eingestellten Werten sollte sich die Metallkugel ziemlich leicht durch den äußeren Baustein-Turm kämpfen, vom mittleren Turm trotz Beschädigung schon etwas gebremst werden und den innersten Turm nur noch böse anrempeln.

 

MoDynamics für Boden und Kugel

Nachdem die Bausteine nun mit allen dynamisch-physikalischen Eigenschaften versorgt sind, kümmern wir uns als Nächstes um das Boden-Objekt. Ohne MoDynamics für das Boden-Objekt würden alle Bausteine nach Einsetzen der Gravitation geradewegs durch den Boden fallen. Wir weisen dem Boden-Objekt über das Menü Tags des Objekt-Managers ein Rigid Body-Tag zu.

 

Der Einstellungsdialog des Rigid Body-Tags fällt, da es sich nicht um ein Klon-Objekt handelt, etwas übersichtlicher aus.

Wir aktivieren die Dynamics und passen die Kollisions-Tolerenz an den Wert der Bausteine an. Auch die Elastizitäts- und Reibungsparameter entsprechen dem trägen Verhalten der Bausteine. Ein Kollisionsnoise ist hier nicht zwingend notwendig.

 

Nun ist auch endlich die Metallkugel dran. Damit auch sie am dynamischen Geschehen teilnehmen kann, erzeugen wir ein neues Klon-Objekt und legen das Kugel-Objekt dort als Unterobjekt hinein.

Im Einstellungsdialog des Klon-Objekts setzen wir die Anzahl der Klone auf „1“. Mehr müssen wir hier nicht tun, schließlich brauchen wir das Klon-Objekt nur als Träger für die physikalischen Eigenschaften.

 

Um die physikalischen Eigenschaften der Metallkugel festlegen zu können, weisen wir dem Klon-Objekt der Kugel über das Menü Tags im Objekt-Manager ein Rigid Body-Tag zu.

 

Mit der Metallkugel beginnt die ganze Aktion in der Szene, deshalb setzen wir im Einstellungsdialog des Rigid Body-Tags die Auslösung auf Sofort.  Um die Kugel in Bewegung zu bringen, geben wir ihr eine Startgeschwindigkeit in X-Richtung von -2000m mit. Auf der Kollisions-Seite tragen wir erneut die gewünschte Toleranz von 0,5m ein.

Die niedrigen Elastizitäts- und Reibungswerte treffen gut das harte und reibungsarme metallische Material der Kugel. Den bedeutsamsten Wert geben wir der Metallkugel über ihre Masse mit. Wir verwenden die eigene Masse von 100, was dem 12-fachen der äußersten Baustein-Reihe und immer noch dem 4-fachen der innersten Baustein-Reihe entspricht. Ich kann nur raten, auch an dieser Stelle später mit dem Masse-Wert zu experimentieren, um ein Gefühl für die Parameter zu bekommen.

 

Vorbereitung und Start der Simulation

Über die Koordinaten des Klon-Objekts der Kugel weisen wir der Metallkugel noch ihre Ausgangsposition für die Simulation zu. Die Y-Position von 70m entspricht dem Kugel-Radius und sorgt dafür, dass die Kugel exakt auf dem Boden aufliegt. Die Startgeschwindigkeit von -2000m in X-Richtung haben wir ihr schon verliehen – mit einem X-Wert von 1000m lassen wir sie von rechts unten in die Szene rollen.

 

Schließlich soll sie etwas Anlauf bekommen, bevor sie auf die drei Baustein-Türme trifft. Damit sind endlich alle Akteure der Simulation mit allen nötigen physikalischen und dynamischen Eigenschaften versorgt.

 

Wenn auch in den MoDynamics-Parametern unter den Dokument-Voreinstellungen im CINEMA 4D-Menü Bearbeiten die Gravitation aktiviert ist, kann der Abspielbutton auf der Animationspalette geklickt und die Simulation gestartet werden.

 

Wie erwartet, bereitet der äußere Turm der Metallkugel keine größeren Probleme beim Durchbrechen.

 

Der mittlere Turm bietet schon etwas mehr Widerstand, die hintere Hälfte des Turms bleibt sogar einigermaßen intakt. Am innersten Turm kann die Metallkugel aber wenig ausrichten, zu hoch ist die Masse der roten Bausteine und zu gering die Energie, mit der die Metallkugel darauf trifft.

 

Wie sähe die Situation aus, wenn auch die orangen und roten Bausteine die niedrige Masse der gelben Bausteine besäßen?


Ziemlich vernichtend. Viel Spaß beim Experimentieren!

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