CINEMA 4D-Grundlagen: Die Projekt-Voreinstellungen – Dynamics-Voreinstellungen

Top-Tutorial, Tutorials 23. April 2014 – 0 Kommentare

Thematisch etwas weiter entfernt liegen die Einstellungen im Dynamics-Teil des Dialogs (siehe Abbildung 1.60). Diese steuern grundlegende Kräfte und Eigenschaften für die dynamischen Simulationen. Dynamics können im Studio-Paket z. B. Federkräfte, Motoren oder Gelenke simulieren. Aber auch die MoGraph-Funktionalität vermag dynamische Berechnungen zu nutzen.

CINEMA 4D-Grundlagen: Die Projekt-Voreinstellungen - Dynamics-Voreinstellungen

Abbildung 1.60: Die Dynamics-Voreinstellungen innerhalb der Projekt-Voreinstellungen

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Allgemeine Einstellungen

Die Aktivieren-Option lässt Sie dynamische Berechnungen global an- oder ausschalten. Diese Berechnung kann ebenfalls automatisch gestoppt werden, sobald beim Abspielen der Animation im Editor nicht mehr die gewünschte Anzahl an Bildern pro Sekunde dargestellt werden kann. Aktivieren Sie hierfür die Bei zeitlichem Sprung deaktivieren-Option. Dies kann oft bei Verwendung von hoch aufgelösten Objekten nötig werden.
Der Wert für Zeitmaßstab übersetzt die CINEMA 4D-Zeit in eine Einheit, die von den dynamischen Berechnungen genutzt wird. Der Wert 100% führt zu einem normalen Zeitverhalten. Kleinere Werte können zur Erzeugung von Zeitlupeneffekten während der dynamischen Simulation verwendet werden. Im Extremfall lässt sich die Simulation mit dem Wert 0% ganz anhalten. Werte größer als 100% führen folgerichtig zu einer Beschleunigung der Bewegungen.

Je nach Art der Simulation kann es durch die Beschleunigung oder Verlangsamung der Zeit zu Veränderungen im Ergebnis kommen, da dann auch entsprechend mehr oder weniger Berechnungsschritte in der vorgegebenen Zeitspanne durchgeführt werden.

Die Gravitation definiert eine senkrecht nach unten wirkende Kraft. Für die Erde ergibt sich ein Mittelwert von 9,81 m/s2. Für dynamische Berechnungen ist jedoch auch der leicht gerundete Wert von 10 m/s2 ausreichend genau gewählt. Verwenden Sie in den Programm-Voreinstellungen Zentimeter als Einheit, wird daraus der Gravitation-Wert 1000. Sofern Sie alle Objekte der Szene im richtigen Maßstab konstruiert haben, resultieren dann auch realistische Fallgeschwindigkeiten für diese Objekte in der dynamischen Simulation. Haben Sie sich nicht so sehr an realistische Maßeinheiten gehalten, kann diese Formel bei der Umrechnung des Gravitationswerts helfen: Die Abmessung eines Objekts in CINEMA 4D-Einheiten dividiert durch die entsprechende reale Abmessung in Meter ergibt multipliziert mit der Erdbeschleunigung 9,81 die gesuchte Gravitation.
Die Dichte lässt sich nicht so einfach herleiten. Stellen Sie sich diesen Wert als Beschreibung eines Materials vor aus dem alle die Objekte hergestellt wurden, die an der dynamischen Simulation teilnehmen sollen. Je größer die Dichte, desto höher ist später also auch das Gewicht, bzw. die Masse eines Objekts, denn das Gewicht resultiert aus der Dichte und der Größe eines Objekts. Die Dichte lässt sich später auch noch individuell für jedes Objekt einzeln festlegen.

Die Cache-Einstellungen

Unter dem Begriff Cache wird hier die Speicherung von Simulationen und Animationen im Arbeitsspeicher verstanden. Während derartige Simulationen im Normalfall Bild für Bild berechnet und im Editor angezeigt werden, können nach dem Speichern der simulierten Bewegungen auch komplexe Simulationen noch schnell und flüssig angezeigt werden. Dazu ist natürlich auch hier die einmalige Bild für Bild-Berechnung der Simulation notwendig. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Backen der Simulation.

Die Backen-Schaltfläche im Cache-Bereich der Projekt-Voreinstellungen erlaubt Ihnen genau dies zu tun. Die Simulationen werden direkt in den Arbeitsspeicher gesichert und können nach dem vollständigen Durchlaufen der Simulation flüssig im Editor angezeigt werden. Dies lohnt sich vor allem zu Begutachtung komplexer Simulationen, die ansonsten vielleicht nur träge und mit längeren Berechnungspausen zwischen den angezeigten Bildern im Editor betrachtet werden können. Über die cachedaten verwenden-Option können Sie selbst festlegen, ob auf eine bereits gebackene Simulation zurückgegriffen werden soll, oder ob die Simulation wie zuvor Bild für Bild mit aktuellen Simulationsparametern erfolgen soll.

Bei längeren Simulationen oder wenn viele Objekte beteiligt sind, kann sich dies natürlich entsprechend auch auf den zum Backen benötigten Speicher niederschlagen. Sie erhalten daher in diesem Dialog auch Feedback über den aktuellen Speicherverbrauch des Caches.

Falls Ihnen die Simulation nicht gefällt, kann die gebackene Lösung und damit auch der Arbeitsspeicher jederzeit durch einen Klick auf die Cache löschen-Schaltfläche wieder freigegeben werden. Ansonsten wird die gebackene Simulation auch mit der Szene gespeichert und steht beim nächsten Laden des Projekts sofort wieder zur Verfügung.
Da sich dynamische Objekte auch noch an anderer Stelle individuell in ihrer Simulation backen lassen, können Sie über die cache-Objekte für Simulation ignorieren-Option diese Objekte von einer Simulationsberechnung ausschließen.

Schließlich erlaubt Ihnen die Aktivieren-Option im Zusammenspiel mit dem Abspielzeit-Wert die bildweise Betrachtung einer gebackenen Simulation. Durch eine manuelle Animation dieses Werts können Sie z. B. die Simulation später auch rückwärts ablaufen lassen.

Die Experte-Einstellungen

Wie der Name der Rubrik schon andeutet, geht es hier um die etwas speziellere Einstellungen für die Dynamics-Berechnungen. Besonders kritisch sind hierbei die Kollisionserkennungen zwischen sich schnell bewegenden oder zwischen aufeinander ruhenden Objekten. In beiden Fällen kann es schnell zu ungewollten Überlappungen von Geometrien kommen.

Die Kollisionstoleranz gibt den Abstand um die Objekte an, in dem frühzeitig nach Kollisionen Ausschau gehalten wird. Je schneller Objekte im Raum unterwegs sind, desto größer werden folgerichtig die Distanzen, die zwischen zwei berechneten Bildern zurückgelegt werden. Umso größer sollte dann auch diese Distanz ausfallen, um Kollisionen bereits im Vorfeld erkennen zu können. Allerdings wird diese frühzeitige Kollisionserkennung nicht bei allen Objektformen aktiv. Dieser Wert wird nur bei konvexen Kollisionshüllen und bei statischen Meshes genutzt.

Die Skalierung definiert eine Art Maßstab für die vereinfachten dynamischen Berechnungen. Passen Sie diesen Wert grob an die mittlere Objektgröße der dynamisch animierten Modelle in Ihrer Szene an. Der Standardwert von 100 cm sollte in vielen Fällen bereits ausreichend exakt gewählt sein. Der Zeitspanne für Ruhekontakt-Wert beschreibt die Zeitspanne, die ruhend aufeinander liegende dynamische Objekte noch in die dynamische Berechnung einfließen, bevor diese um Rechenzeit zu sparen deaktiviert werden. Werden diese Objekte dann wiederum von anderen dynamischen Objekten berührt, werden sie automatisch wieder aktiv.
Der Startwert beschreibt eine Basis für die zufälligen Berechnungen, die ebenfalls in das dynamische Verhalten der Objekte einfließen. So werden z. B. nicht alle Kugeln die senkrecht auf eine Ebene fallen auch ebenso senkrecht wieder von dieser abprallen. Eine gewisse Zufälligkeit im Abprallwinkel sieht einfach natürlicher aus. Gefällt Ihnen das Ergebnis nicht, können Sie durch Veränderung dieses Startwerts eine Neuverteilung der Zufallswerte für die Berechnung auslösen.

Da sich Objekte zwischen zwei angezeigten Bildern durchaus größere Distanzen bewegen können, werden auch zwischen den Bildern einer Animation Berechnungen ausgeführt. Wir sprechen dabei von Zwischenbildern oder Zwischenschritten. Die Anzahl der Zwischenschritte definiert also die Rechengenauigkeit besonders bei sich schneller bewegenden Objekten und unterteilt somit die Flugbahn eines Objekts in noch kleinere Einheiten. Falls Sie z. B. Ungenauigkeiten bei Kollisionen bemerken, ist es daher eine gute Idee, diesen Wert anzuheben. Dadurch steigt natürlich im Gegenzug auch der Rechenaufwand an.

Über Maximale Iterationen pro Schritt definieren Sie die maximale Anzahl an Berechnungsschritten während eines angezeigten Bilds oder Zwischenbilds. Mehr Iterationen führen zu rechnerisch exakteren Ergebnissen, benötigen dann jedoch auch längere Berechnungszeiten. Zwischenschritte unterteilt also die Zeit während die Iterationen die Rechenschritte pro Zeiteinheit beschreiben.

Schließlich definiert der Fehlerschwellwert die maximale Ungenauigkeit eines berechneten Wertes. Größere Werte führen somit zu mehr Ungenauigkeiten, dafür aber auch zu schnelleren Berechnungen. Die Einstellungen dieser Werte hängen zu sehr vom Charakter der Simulation und der Art der beteiligten Objekte ab, als dass hier generelle Empfehlungen ausgesprochen werden könnten. Die Grundeinstellungen in dieser Rubrik sind jedoch bereits so gewählt, dass ein Großteil der Simulationen problemlos damit zu berechnen ist.

Die Visualisierung-Einstellungen

Diese Optionen haben nichts mit der Berechnung an sich zu tun, sondern blenden nur zusätzliche Rahmen, Symbole und Markierungen in die Editorfenster ein, um z. B. Kollisionspunkte oder die für die Kollisionserkennung genutzten vereinfachten Objektformen direkt erkennen zu können.

Die Aktivieren-Option schaltet die alternativen Optionen frei. Da für die Kollisionserkennung unterschiedlich komplexe Formen herangezogen werden können, weichen diese Kollisionsformen teilweise stark von der des eigentlichen Objekts ab. In vielen Fällen fällt dies jedoch gar nicht auf, wenn z. B. ein hoch detailliert modellierter Fernseher von einem einfachen Würfel für die Kollisionserkennung umgeben wird. Die Kollisionserkennung läuft in diesem Fall natürlich um ein Vielfaches schneller, als wenn jede Fläche des 3D-Fernsehers tatsächlich auf Durchdringungen mit umliegenden Objekten überprüft werden müsste. Ist diese Option aktiv, können Sie also die Form des aktiven Kollisionskörpers direkt erkennen.

Die Umquader sind einfache Quaderformen, die jeweils die maximalen Ausdehnungen der dynamisch animierten Objekte oder Objektgruppen anzeigen. Umgibt ein solcher Quader gleich mehrere Objekte, können Sie also direkt im Editor bereits daraus schließen, dass diese Objekte zu einer Gruppe gehören.

Kontaktpunkte sind die Stellen, an denen sich Objekte bei der Kollision berühren. Je nach Wahl der Kollisionskörper müssen diese Stellen nicht tatsächlich auf den Oberflächen der kollidierenden Objekte liegen.
Schließlich haben wir hier noch eine Option für die Darstellung von dynamischen Konnektoren. Diese können Sie sich als virtuelle Gelenke oder Scharniere vorstellen, mit denen sich z. B. mechanische Bauteile konstruieren lassen. Denken Sie beispielsweise an ein Uhrenpendel, die Radaufhängung eines Autos oder gar einen Roboterarm, der aus mehreren, gelenkig verbundenen Elementen besteht. Alle diese Einstellungen sind jedoch nur dann für Sie von Bedeutung, wenn Sie dynamische Animationen z. B. mit MoGraph oder den separaten Dynamics-Funktionen des Studio-Pakets berechnen lassen möchten.

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette CINEMA 4D-Kompendium mit über 850 Seiten Know-how als Download (PDF und ePub) gibt es hier: CINEMA 4D-Kompendium.

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