Animation in CINEMA 4D – Zeichnen mit Partikeln und dem Proximal-Shader

In diesem Tutorial zeige ich euch, wie ihr mithilfe von Partikeln, einem Reibungs-Modifikator und dem Proximal-Shader sehr effektvoll eine Schrift wie von Zauberhand animiert zeichnen lassen könnt.

Seht euch am besten das zugehörige Video an, um einen Eindruck vom Ergebnis zu bekommen.

Wir empfehlen:
Projektentwicklung mit CINEMA 4D

http://downloads.psd-tutorials.de/Download/_userimages/Image/Andreas_Asanger/flash/PSD_C4D_Animation_Proximal.swf

Als Ausgangsbasis für dieses Tutorial dient uns die Arbeitsdatei "PSD_C4D_Animation_Proximal_Start.c4d". Sie enthält die drei per Extrude-NURBS-Objekt generierten Buchstaben p, s und d. Natürlich könnt ihr jeden beliebigen anderen Schriftzug für eure eigenen Kreationen verwenden.

 

Vorbereitung der Szene

Während die Buchstaben p und d für die Dauer der Animation unverändert bleiben, wird der Buchstabe s erst durch den Partikelregen in Erscheinung treten.

 

Deshalb können wir im Objekte-Manager das Extrude-NURBS-Objekt getrost deaktivieren; uns interessiert für die Animation lediglich das enthaltene Text-Spline-Objekt.

 

Aufbau des Partikelsystems

Partikel haben in unserer Animation die Aufgabe, an den Buchstaben heranzuschweben, ohne Spuren zu hinterlassen und erst beim Überstreichen des Buchstabens an dessen Kanten hängenzubleiben. Dafür benötigen wir als Erstes einen Emitter, den wir uns aus dem Menü Simulieren>Partikelsystem holen.

 

Auf der Koord.-Seite im Einstellungsdialog des Emitter-Objekts drehen wir zunächst den Emitter über den Pitching-Winkel um -90°, sodass die erzeugten Partikel in Y-Richtung nach "unten" ausströmen.

 

Nun kümmern wir uns um die eigentlichen Parameter für den Partikelstrom. Da wir keine Objekte als Partikel verwenden werden, sondern lediglich deren "Nähe" zur "Oberfläche" des Boden-Objekts auswerten möchten, müssen wir bei der Produktion der Partikel nicht geizen. Ich habe mich für eine Geburtsrate von 100 entschieden.

Als Gesamtlänge für die Animation habe ich 500 Bilder angesetzt. Die Emission der Partikel darf gleich bei Bild 0 beginnen und endet bei Bild 450, damit die Animation nicht abgeschnitten wirkt. Eine Lebensdauer von 500 Bildern für die Partikel garantiert, dass alle zum Zeichnen des Buchstabens verwendeten Partikel auch bis zum Ende der Animation erhalten bleiben.

Auf der Emitter-Seite geben wir die Größe des Emitters an. Hier habe ich mich an der Strichstärke der Buchstaben orientiert und eine Größe von 100cm x 100cm verwendet.

 

Animation des Partikelsystems

Das Heranschweben der Partikel an den Buchstaben, das Überstreichen (und damit Zeichnen) des Buchstabens und schließlich das Wegschweben realisieren wir über eine einfache Keyframe-Animation.

Die für meine Animation verwendete Kamera-Perspektive habe ich unter einer eigenen Kamera abgelegt. Um diese Einstellung beim Erzeugen der Keyframe-Animation nicht ungewollt zu verändern, wechseln wir über das Menü Kameras>Kamera verwenden der Editor-Ansicht zur Standardkamera.

 

Bevor wir den ersten Keyframe für den Emitter setzen, bringen wir ihn in eine gute Ausgangsposition. Wir verschieben dazu das Emitter-Objekt auf eine Y-Position von ca. 75 cm, sodass die Partikel genug Platz haben, um langsam auf der Oberfläche anzukommen.

 

Im Bild unten seht ihr den Animationspfad meines Emitters, den ich mit insgesamt neun Keyframes aufgezeichnet habe. Nachdem die Y-Position ja bereits festgelegt und stimmig ist, müssen wir nur noch die X- und Z-Positionen des Emitters Schritt für Schritt in Keyframes schreiben.

Verschiebt dazu als Erstes den Emitter an eine Position weit oberhalb des Geschehens, damit der Emitter nicht von Anfang an im Bild zu sehen ist. Da nur Positions-Keyframes aufgezeichnet werden sollen, deaktiviert ihr vorher alle anderen Key-Optionen in der Animationspalette.

 

Bei Bild 100 habe ich den zweiten Keyframe gesetzt. Ab hier überdeckt der Partikel-Emitter den Spline-Buchstaben, die ersten Partikel bilden die Kontur des Buchstabens nach. In den nächsten Schritten folgen weitere Keyframes, die das komplette Überstreichen des Buchstabens mit dem Emitter garantieren sollen. In meinem Beispiel habe ich dafür einen leichten Zickzack-Kurs gewählt.

 

Damit auch genügend Partikel an der Spline-Kontur hängenbleiben können, gewähren wir dem Emitter für jedes Überstreichen 50 Bilder. Ihr versetzt dazu also jedes Mal den grünen Zeitregler 50 Bilder weiter und verschiebt den Emitter etwas nach unten und auf die andere Seite des Buchstabens, bevor ihr einen neuen Keyframe aufnehmt.

 

Bei Bild 350 ist der Emitter nach seinem Zickzack-Kurs am Ende des Buchstabens angelangt, …

 

… sodass der Emitter ab Bild 400 langsam ans untere Ende der Szene wandern kann.

 

Diese äußerste Position in der Szene nimmt der Emitter bei Bild 500 ein. Ähnlich wie am Anfang kann der Emitter komplett von der Bildfläche verschwinden, zwingend erforderlich ist dies aber nicht, da der Emitter ja seit Bild 450 gar keine Partikel mehr ausstößt.

 

Die nun fertige Keyframe-Animation könnt ihr jetzt ausführlich testen und – sollte die Animation etwas zu hölzern bzw. ruppig ausfallen – über die Zeitleiste aus dem Menü Fenster nachjustieren.

 

Dazu klappt ihr die Positionsspuren des Emitters auf und habt in der vorliegenden Bézier-Kurve mit den Anfassern an jedem Keyframe die Möglichkeit, arg ruckartige, spitze Bewegungsverlaufe zu glätten. Natürlich stehen auch alle weiteren Werkzeuge der Zeitleiste zur Verfügung, für unsere Zwecke bzw. für unseren Emitter reicht ein weicher Verlauf der Bewegung jedoch völlig aus.

 

Um die fertige Keyframe-Animation aus der endgültigen Kameraperspektive zu betrachten, schalten wir wieder auf die extra dafür vorgesehene eigene Kamera um. Entweder wie gehabt über das Menü Kamera der Editor-Ansicht oder einfach über das Kamera-Symbol im Objekte-Manager.

 

In einem Testlauf der Animation sehen wir nun zwar den Emitter brav die vorgegebene Keyframe-Animation durchlaufen, die Partikel fallen aber ziemlich unbeeindruckt am Buchstaben vorbei durch die Oberfläche des Bodens.

 

Modifikation der Partikel

Beginnen wir, indem wir den Spline-Buchstaben an eine für uns brauchbare Stelle positionieren. Der Buchstabe soll die Partikel nicht nur stoppen und an sich binden, wir brauchen die aufgefangenen Partikel auch sehr nahe an der Oberfläche. Der Text-Spline liegt aber noch viel zu hoch über der Oberfläche.

 

Um dies zu korrigieren, müssen wir lediglich den Text-Spline in Y-Richtung auf die Oberfläche des Boden-Objekts verschieben. Am einfachsten, ihr verwendet dafür den blauen Anfasser der Z-Achse des Spline-Objekts.

 

Jetzt gilt es, die herabfallenden Partikel über einen Modifikator an den richtigen Stellen aufzufangen. Dazu verwenden wir ein Reibungs-Objekt aus dem Menü Simulieren>Partikelsystem.

 

Im Einstellungsdialog des Reibungs-Objektes kümmern wir uns zunächst um die Objekt-Eigenschaften. Hier benötigen wir eine starke Reibung, um die Partikel in ihrer Bewegung sofort zu stoppen und festzuhalten.

Fv Mit einem Reibungskoeffizienten von 10000 sind wir in jedem Fall auf der sicheren Seite.

 

Das Reibungs-Objekt würde nun bereits funktionieren und die Partikel innerhalb seiner Objekt-Ausmaße festhalten. Um diesen Einflussbereich generell zu verändern, verwendet ihr einfach die Skalieren-Werkzeuge. Wir haben allerdings mehr vor, denn unsere Partikel sollen ausschließlich an der Kontur des vorgegebenen Text-Splines hängenbleiben.

 

Dies bewerkstelligen wir im Einstellungsdialog des Reibungs-Objektes, diesmal auf der Abnahme-Seite. Da wir keine der vorgeschlagenen Abnahmeformen verwenden können, sondern eine eigene Vorgabe in Form eines Spline-Objektes möchten, wählen wir die Option Quelle aus dem Menü Form.

 

In das nun verfügbare Feld Verknüpfung ziehen wir das Text-Spline-Objekt aus dem Objekte-Manager. Das Spline-Objekt sorgt jetzt für gezielte Reibung, die wir aber noch über die zusätzlichen Parameter feinabstimmen können.

So verringern wir den Sample-Abstand für die Abnahme auf 4cm, damit die auf das Spline-Objekt reduzierte Reibung möglichst viele Partikel einfängt. Gerade weil wir eine sehr filigrane Vorgabe haben, benötigen wir hohe Detailgenauigkeit und Kraft, sodass wir bei den Parametern Sampledetail und Abnahme volle 100% vergeben.

 

Damit haben wir auch die benötigte Reibung in die Szene integriert. Ein kurzer Testlauf zeigt, dass die vom Emitter ausgesendeten Partikel wie gewünscht genau an den Konturen des Buchstabens "eingefangen" werden und dort verbleiben. Außerhalb des Buchstabens fallen die Partikel unbeeindruckt durch die Oberfläche.

 

Trotz der bereits geleisteten Vorarbeit ist beim Rendering aber bislang weder vom Buchstaben noch von irgendwelchen Partikeln etwas zu sehen. Dies leistet aber gleich ein Shader, den wir dem Boden-Objekt für die Oberfläche zuweisen.

 

Einbringen der Partikel über den Proximal-Shader

Zunächst benötigen wir dafür ein neues Material, das wir am einfachsten per Doppelklick auf eine freie Stelle im Material-Manager erzeugen. Im zugehörigen Einstellungsdialog aktivieren wir auf der Basis-Seite des Materials zusätzlich zum Farbe-Kanal den Leuchten-Kanal. Den Glanzlicht-Kanal können wir deaktivieren.

 

Beginnen wir beim Farbe-Kanal. Hier benötigen wir zum einen eine Farbe für die Oberfläche, die nicht von Partikeln getroffen wird, zum anderen eine deutlich hellere Farbe, die genau an diesen Stellen zum Einsatz kommt, wo Partikel auf der Oberfläche "aufkommen" bzw. "festgehalten" werden. Um diese beiden Möglichkeiten miteinander zu kombinieren, benötigen wir den Fusion-Shader. Wir integrieren ihn über das Shader-Menü im Pfeil-Button als Textur für den Farbe-Kanal.

 

Nach Klick auf den Button des Fusion-Shaders gelangen wir in dessen Einstellungsdialog. Hier aktivieren wir als Erstes die Option Maske verwenden, um den für die partikelabhängige Färbung verantwortlichen Proximal-Shader in Kürze einbinden zu können.

 

Davor belegen wir aber noch den Blend- und Ausgangskanal mit den für die Oberfläche vorgesehenen Farben. Dafür kommt in beiden Kanälen der Farbe-Shader zum Einsatz, den wir uns wieder aus dem Shader-Menü im Pfeil-Button als Textur holen …

 

… und für den Blendkanal sowie für den Ausgangskanal verwenden.

 

Für den Blendkanal habe ich ein sattes Gelb gewählt. Alle Partikel, die der Proximal-Shader für die Textur ermittelt, erzeugen also dieses Gelb auf ihrer Position an der Oberfläche des Boden-Objekts.

 

Der Farbe-Shader im Ausgangskanal definiert die Grundfarbe des Boden-Objekts. Hier habe ich mich für ein dunkles, leicht bräunliches Orange entschieden, das gut in die Szene passt und die gelbe Partikelzeichnung gut hervorstechen lässt.

 

Damit wären die beiden Farb-Definitionen erledigt; nun muss der Textur noch über den Proximal-Shader mitgeteilt werden, dass die auftreffenden Partikel die Einfärbung des Bodens bestimmen. Der Proximal-Shader wertet dabei die "Entfernung" der Partikel zum Material tragenden Objekt aus und überblendet dort den Ausgangskanal mit dem Blendkanal.

Wir holen uns also den Proximal-Shader aus dem Shader-Menü>Effekte im Pfeil-Button in den Maskenkanal.

 

Die Shader-Vorschau des Fusion-Shaders bietet schon einen ersten Eindruck von der Überblendung mittels Proximal-Shader. Über den Shader-Button des Proximal-Shaders nehmen wir uns jetzt die Feineinstellungen des Shaders vor, um dessen Wirkung an unsere filigranen Partikel anzupassen.

 

Zunächst geht es darum, das bzw. die Objekte zu definieren, deren "Entfernung" der Proximal-Shader ermitteln soll. Dazu ziehen wir den Partikel-Emitter aus dem Objekte-Manager in das dafür vorgesehene Feld Objekte im Einstellungsdialog des Proximal-Shaders.

 

In den weiteren Parametern wählen wir die invers quadratische Abnahmefunktion sowie den Blend-Modus Addieren, damit die Überblendung deutlich hervortritt. Den sehr kleinen, dafür aber vielen Partikeln ist geschuldet, dass wir die End-Distanz auf 40% reduzieren, um die Partikel auch wirklich einzeln und nicht als großen Lichtbalken auf der Oberfläche zu erkennen. Dafür setzen wir die Intensität des Effekts auf starke 500%, so stechen die überblendeten Partikel-Punkte richtig heraus.

 

Nachdem wir über den nach oben weisenden Verlaufsbutton wieder eine Ebene nach oben in den Fusion-Shader gewandert sind, sehen wir die Auswirkung des neu eingestellten Proximal-Shaders schon deutlich in der Vorschau. Um den Effekt des Proximal-Shaders noch etwas zu verstärken, verwenden wir ihn in leicht abgewandelter Form noch einmal im Leuchten-Kanal unseres Materials.

Dazu kopieren wir uns einfach den Proximal-Shader über den Pfeil-Button des Shader-Menüs für den Maskenkanal, …

 

… wechseln in den Leuchten-Kanal und fügen dort, wiederum über den Pfeil-Button des Shader-Menüs, den kopierten Proximal-Shader als Textur für den Leuchten-Kanal ein.

 

Damit die weiße Färbung des Leuchten-Kanals nicht einfach die gelbe Färbung des Farbe-Kanals überdeckt, passen wir den Proximal-Shader für den Leuchten-Kanal etwas an. Im Einstellungsdialog des Shaders reduzieren wir dazu die End-Distanz auf 30% sowie die Intensität auf 100%. Wer möchte, kann gerne weiter mit den Einstellungen (und natürlich auch Farben!) im Proximal-Shader experimentieren.

 

Zuweisen des Materials mit dem Proximal-Shader

Das auf Partikelflug reagierende Material für die Oberfläche ist damit fertig, sodass wir es dem Boden-Objekt per Drag & Drop aus dem Material-Manager zuweisen können.

 

Auch in der Editor-Ansicht zeigt uns CINEMA 4D netterweise die Funktionalität des Proximal-Shaders. Gelbe Farbtupfer überblenden den dunklen Untergrund, wobei die Farbtupfer selbst von etwas kleineren weißen Farbtupfern überdeckt werden.

 

Im Rendering ist schön zu erkennen, wie die gelben Leuchtpunkte von den helleren, durch den Leuchten-Kanal erzeugten Leuchtpunkte überdeckt werden – perfekt für unsere Zauberschrift.

 

Wie gewünscht, verbleiben nach dem Überstreichen des Buchstabens mit dem Partikel-Emitter lediglich die Partikel an der Kontur des Text-Splines hängen …

 

… und bleiben auch nach dem Verschwinden des Partikel-Emitters aus dem Blickfeld als funkelnde Zauberschrift bestehen.

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