Deformationen und Partikel: Deformationen für Animationen – Teil 2

Tutorials 1. Juli 2014 – 0 Kommentare

Das große Thema der Animation spielte bislang noch keine Rolle bei unseren Ausführungen. Grundsätzlich lassen sich jedoch alle Parameter von Objekten animieren und so Modelle zum Leben erwecken. Deformationen spielen bei diesem Bereich der 3D-Computergrafik natürlich eine große Rolle, sei es bei der Bewegung einer Figur oder dem Nachführen eines elastischen Schlauchs an einer Maschine. Die folgenden Deformatoren mögen in Einzelfällen auch bei der Modellierung hilfreich sein, spielen ihr ganzes Können jedoch erst in der Animation aus.

Das Formel-Objekt

Dieses Objekt erlaubt die Verschiebung von Punkten basierend auf einer oder mehreren mathematischen Formeln. Innerhalb der Formeln kann bereits auf festgelegte Kürzel zurückgegriffen werden. Die Bedeutung dieser Kürzel ist:

  • u: Entspricht einem Wert zwischen null und eins, der die Position jedes Punkts am deformierten Objekts entlang der X-Achse des Formel-Objekts beschreibt. Die Grenzen für diesen Wertebereich werden von der X-Größe des Formel-Objekts bestimmt.
  • v: Entspricht einem Wert zwischen null und eins, der die Position jedes Punkts am deformierten Objekts entlang der Y-Achse des Formel-Objekts beschreibt. Die Grenzen für diesen Wertebereich werden von der Y-Größe des Formel-Objekts bestimmt.
  • x, y, z: Damit sind die dreidimensionalen Koordinaten jedes Punkts am deformierten Objekt gemeint.
  • t: Diese Variable steht für die Zeit und ist somit vom Zeitpunkt innerhalb der Animation abhängig. Enthält eine Formel diese Variable, so entsteht automatisch eine Veränderung in der Deformation, wenn die Animation abgespielt wird.

CINEMA-4D - Hier wirkt ein Formel-Deformator auf ein Scheibe-Grundobjekt

Abbildung 4.41: Hier wirkt ein Formel-Deformator auf ein Scheibe-Grundobjekt

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Zusätzlich können Ihre Formeln auch auf mathematische Standardfunktionen, wie z. B. Sin(), Cos() oder Tan() für den Sinus, Cosinus oder Tangens eines Terms zurückgreifen. Bei der Beschreibung von Schwingungen häufig genutzte Konstanten, wie die Kreiszahl PI oder 0.5*PI können durch die Kürzel pi bzw. pi05 eingebracht werden. Andere gängige mathematische Zeichen, wie +, -,* oder / können ebenso verwendet werden, wie runde Klammern.

Über das Effekt-Menü legen Sie die Anwendung der Formeln fest. Bei Kugelförmig und Zylinderförmig erfolgen die Anwendungen der Formel dreidimensional ausgehend vom Ursprung des Achsensystems am Formel-Objekt. Bei Wahl von X-radial, Y-radial oder Z-radial dagegen wird die Formel im Feld d(u,v,x,y,z,t) radial um die jeweilige Achse herum angelegt. Dies eignet sich z. B. zur Erzeugung von Wasserwellen auf einer Ebene. Liegt die Position des Formel-Objekts dann außerhalb der zu verformenden Ebene, bleibt das Zentrum der konzentrischen Schwingungen auch unsichtbar.

CINEMA-4D - Die Position des Deformators wirkt sich auf den Ursprung der Wellen aus

Abbildung 4.42: Die Position des Deformators wirkt sich auf den Ursprung der Wellen aus

Die Größe-Werte können generell zum Skalieren von Effekten verwendet werden. Beim Effekt Y-Radial und unter Verwendung der Standard-Formel, die bereits beim Aufruf des Objekts vorhanden ist, gehen Wellen entlang der XZ-Ebene durch das zugewiesene Objekt. Die Y-Größe steuert dann die Höhe der Wellen, wobei die X- und Z-Größe den Abstand der Wellen voneinander bestimmt. Da die Deformation automatisch immer das gesamte Objekt erfasst, muss die Größe des Formel-Objekts also nicht an die Abmessungen des zu verformenden Objekts angepasst werden.

In der Effekt-Einstellung Manuell haben Sie zudem noch die Möglichkeit, für die Verformung entlang der X-, Y- und Z-Achse separate Formeln zu nutzen. In diesem Fall können jedoch nur die Variablen x, y, z und t verwendet werden.

Der Wind-Deformator

Auch hier geht es wieder um animierte Schwingungen. Diesmal ist die Formel jedoch bereits für uns unsichtbar eingebaut und kann nur durch Frequenzwerte variiert werden. In der Regel wird dieser Deformator für Schwingungen verwendet, wie sie z. B. bei einer vom Wind erfassten Fahne charakteristisch sind (siehe Abbildung 4.43).

CINEMA-4D - Ein Ebene-Grundobjekt wird von einem Wind-Deformator verformt

Abbildung 4.43: Ein Ebene-Grundobjekt wird von einem Wind-Deformator verformt

Das Wind-Objekt erzeugt dabei eine Schwingung, die sich entlang seiner X-Achse ausbreitet. Die Amplitude schwingt immer entlang der Z-Achse. In Y-Richtung des Wind-Achsensystems findet also keine Verformung statt. Die Amplitude, also die Auslenkung der deformierten Oberfläche, kann über den Amplitude-Wert im Attribute-Manager oder auch über den Anfasser auf der Z-Achse des Deformators eingestellt werden. Der Größe-Wert lässt sich ebenfalls über den Anfasser auf der X-Achse des Deformators editieren und legt die Dichte der Schwingungen entlang dieser Achse fest. Je kleiner der Größe-Wert ausfällt, desto mehr Schwingungen zeigt die Verformung. Auch hier gilt also, dass die Größe keine Beziehung zur eigentlichen Objektgröße haben muss. Es wird immer das gesamte Objekt verformt.

CINEMA-4D - Wind

Ist die Flagge-Option aktiv, werden Punkte in der Nähe der Y-Achse am Deformations-Objekt nicht in Schwingung versetzt. Dies wirkt dann so, also wäre das Objekt dort befestigt, wie. z. B. eine Fahne am Fahnenmast. Ohne diese Option werden alle Punkte am Objekt gleichermaßen deformiert.

Die übrigen Parameter steuern ausschließlich die Geschwindigkeit und Variation der Schwingungen. Die Werte für fx und fy legen die Anzahl der Schwingungen in X- und Y-Richtung fest. Die Wellen in Y-Richtung laufen dabei unter dem Begriff Turbulenz, da dies nicht die Hauptrichtung des virtuellen Winds ist. Über den Turbulenz-Wert können Sie daher die Amplitude dieser Wellen zusätzlich in Abhängigkeit zum Amplitude-Wert definieren. Eine Turbulenz von 0% wird daher automatisch auch den fy-Wert deaktivieren. Der Frequenz-Wert schließlich legt die Geschwindigkeit der Schwingungen fest. Je größer dieser Wert ist, desto hektischer und schneller flattert die Fahne also im Wind.

Das Explosions-Objekt

Wenn Sie ein Objekt in seine Einzelteile zerlegen möchten, ist dieses Objekt sicherlich genau das Richtige (siehe Abbildung 4.44).

CINEMA-4D - Ein explodierendes Grundobjekt mit Einstellungsvariationen

Abbildung 4.44: Ein explodierendes Grundobjekt mit Einstellungsvariationen

Das Explosion-Objekt separiert alle Polygone am zugewiesenen Objekt und verschiebt diese wie bei einer Explosion senkrecht zur Position des Explosions-Objekts nach außen. Dabei können die einzelnen Polygone noch zufällig verdreht oder skaliert werden. Der Stärke-Wert gibt dabei den Fortschritt der Explosion an. Bei einer Stärke von 0% ist das Objekt daher noch unverändert, wogegen es bei 100% vollständig explodiert ist.

CINEMA-4D - Explosion

Wie weit sich bei dieser Explosion die Polygone von ihrer ursprünglichen Position entfernen sollen, legen Sie über den Geschwindigkeit-Wert fest. Dieser definiert jedoch keine brauchbare Flugentfernung, sondern sollte etwas intuitiver gehandhabt werden. Am besten Sie stellen die Stärke auf 100% und verändern dann den Geschwindigkeit-Wert so, bis Sie mit der Ausbreitung der explodierten Polygone zufrieden sind.

Über die Winkelgeschwindigkeit können den wegfliegenden Polygonen zusätzliche Verdrehungen auferlegt werden. Diese Rotationen werden automatisch zufällig auf alle drei Raumachsen angewendet. Sowohl diese Verdrehung, als auch die radiale Polygonverschiebung nach außen, können zufällig variiert werden, um das explodierte Objekt weniger gleichmäßig erscheinen zu lassen. Über den Zufall-Wert geben Sie dabei die maximale Abweichung der Werte für Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit an, die auf die einzelnen Polygone angewendet werden sollen.
Mit dem Wert für Endgröße lässt sich schließlich noch die Größe der Polygone verändern. Eine Endgröße von null führt so z. B. dazu, dass bei einer Stärke von 100% alle Polygone auf die Größe null geschrumpft werden und somit nicht mehr sichtbar sind.

Das ExplosionFX-Objekt

Wem das einfache Auftrennen eines Objekts in Polygone und das radiale Verschieben der Einzelflächen nach außen nicht reicht, sollte sich das ExplosionFX-Objekt näher ansehen. Hier können zusammenhängende Abschnitte der Oberfläche erhalten werden und zusätzliche Kräfte, wie z. B. die Gravitation auf die Fragmente einwirken. Ebenfalls sehr praktisch ist, dass hier die Position des Deformers gleichzeitig das Zentrum der Explosion darstellt (siehe auch Abbildung 4.45). Das Verschieben dieses Deformers z. B. an den Rand eines Objekts kann daher die Explosion auf diesen Bereich beschränken. Da die Einstellmöglichkeiten ansonsten recht vielfältig sind, bietet das Objekt verschiedene Gruppen von Parametern im Attribute-Manager an. Wir gehen diese der Reihe nach durch.

CINEMA-4D - Unterschiedlich große Bruchstücke mit dem ExplosionFX-Deformer

Abbildung 4.45: Unterschiedlich große Bruchstücke mit dem ExplosionFX-Deformer

Die Objekt-Einstellungen

Der Dialog beginnt recht harmlos mit dem Wert für Zeit. Dieser Parameter definiert den Zeitpunkt der Explosion. Bei 100% ist die Explosion also vollständig abgelaufen und bei 0% bleibt das Objekt noch unverändert. Bei der späteren Animation wird also hauptsächlich dieser Wert animiert, wobei Sie hiermit natürlich auch die passende Phase der Explosion für ein Standbild ansteuern können.

Die Explosion-Einstellungen

Da dieser Deformator eine möglichst physikalisch korrekte Explosion berechnen möchte, spielen die Massen der Fragmente, sowie die Geschwindigkeiten der Druckwellen eine Rolle. Über den Stärke-Wert wird dabei die Intensität der Druckwelle definiert. Je schwerer die Fragmente sind, desto größer muss die Stärke sein, um die Fragmente nach außen zu beschleunigen.

Welche Bereiche von der Explosion erfasst werden, wird von dem Wert für Reichweite der Explosion definiert. Sie können hierfür auch den Anfasser am ExplosionFX-Objekt verwenden, der an der roten Markierung in der Editoransicht zu finden ist. Objektteile, die außerhalb dieser roten Markierung liegen, werden durch die Explosion nicht erfasst.

CINEMA-4D - Objekt- und Explosion-Einstellungen

Abbildung 4.46: Objekt- und Explosion-Einstellungen

Dies hängt allerdings auch noch von dem Zufall-Parameter ab, der direkt unter dem Reichweite-Wert zu finden ist und von der Abnahme, die gleich noch besprochen wird. Durch diesen Zufall kann die Reichweite für jedes Fragment zusätzlich variiert werden.

Innerhalb der roten Markierung liegende Abschnitte werden durch eine Abnahmekurve unterschiedlich stark beeinflusst. Über den Abnahme-Wert kann die Form der Abnahme definiert werden. Bei 0% werden alle Fragmente bis zum Rand der Explosionsreichweite nahezu gleich stark behandelt. Größere Werte reduzieren die Stärke der Explosion im Randbereich immer mehr.

Über den oberen Zufall-Wert können Sie generell die Berechnung der Fragmente, also der Bruchstücke der Explosion beeinflussen und weniger regelmäßig erscheinen lassen. Über das Richtung-Menü definieren Sie die Ausbreitungsrichtung der Explosion. Diese kann z. B. nur entlang der X- oder Y-Richtung verlaufen. Das Bezugssystem hierfür ist immer das Achsensystem des explodierenden Objekts, nicht das System des Deformators. Ist Linear aktiv, wirkt auf alle Fragmente die gleiche Kraft, sofern als Richtung Nur X, Nur Y oder Nur Z verwendet wird.

Die Explosionsdauer ist im Zusammenspiel mit dem Stärke-Wert für die Kraft auf die Fragmente verantwortlich. Sollte also einmal die Stärke alleine nicht ausreichen, um die Fragmente in der gewünschten Geschwindigkeit zu bewegen, so kann die zusätzliche Erhöhung der Explosionsdauer zum gewünschten Ergebnis führen. Die Druckwellengeschwindigkeit gibt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle wieder. Zusammen mit dem prozentualen Zeit-Wert führt dieser Parameter zu der grünen Markierung in den Editoransichten. Über den entsprechenden Anfasser lässt sich jedoch nur der Zeit-Wert steuern.

Ein zweiter Abnahme-Parameter bezieht sich auf die Druckwellengeschwindigkeit und gibt deren Geschwindigkeitsabfall bis zum Erreichen der maximalen Reichweite der Explosion an. Auch hier gilt wieder, dass bei einer 100%-igen Abnahme die Geschwindigkeit bei der maximalen Reichweite bis auf null absinkt. Ein weiterer Zufall-Parameter sorgt auch bei der Druckwellengeschwindigkeit wieder für mehr Variation.

Fragmente

Mit Fragmenten sind die Bruchstücke gemeint, die bei der Explosion des Objekts entstehen (siehe Abbildung 4.47).

CINEMA-4D - Die Fragmente-Parameter steuern die Größe, Anzahl und Verteilung der Bruchstücke bei der Explosion.

Abbildung 4.47: Die Fragmente-Parameter steuern die Größe, Anzahl und Verteilung der Bruchstücke bei der Explosion.

Über das Menü Fragmentart haben Sie die Wahl zwischen verschiedenen Einstellungen, wie die Fragmente aus dem ursprünglichen Objekt gebildet werden sollen. Bei Wahl von Polygone werden einfach alle Polygone einzeln als Fragmente genutzt. Dies entspricht also dem Verfahren, das Sie bereits vom Explosions-Objekt her kennen. Bei Automatisch werden die Parameter Min Polys und Max Polys aktiv. Über deren Zahlenwerte können Sie die minimale und die maximale Anzahl an benachbarten Polygonen festlegen, die jeweils in einem Fragment zusammengefasst sein können.

Bei der Einstellung Selektionsweise müssen Sie zuerst Polygon-Selektionen mit den Flächen anlegen, die jeweils als ein Fragment behandelt werden sollen. Dies erlaubt Ihnen, selbst zu bestimmen, wo und in wie große Teile ein Objekt bei der Explosion zerfällt. Die Selektionen müssen von Ihnen als Polygon-Selektion-Tags angelegt werden. Dafür steht Ihnen im Selektieren-Menü der Eintrag Selektion einfrieren zur Verfügung. Polygone die in keinem Selektions-Tag gespeichert wurden, werden automatisch in Fragmente aufgelöst, bzw. können durch die Option Rest fixieren auch unverändert beibehalten werden. Soll ein bestimmtes Polygon-Selektions-Tag am Objekt nicht für die Fragmentierung genutzt werden, z. B. weil es lediglich zur Speicherung einer Selektion oder für die Materialzuweisung genutzt wird, so können Sie dieses Tag in das Feld Fragment Maske ziehen. Die dort gespeicherten Polygone werden dann von der Explosion nicht ausgewertet.

Die Fragmentart-Einstellung Selekt. + polyg. kombiniert schließlich die Modi Selektionsweise und Polygone miteinander. Es werden also sowohl vorhandene Polygon-Selektion-Tags ausgewertet, als auch die Polygone, die in keinem Tag gespeichert wurden, separat behandelt. Anders als beim Explosions-Objekt können Fragmente hier auch eine Dicke aufweisen. Stellen Sie dafür den gewünschten Wert im Dicke-Feld des Dialogs ein. Auch negative Werte sind möglich, sofern das Volumen auf der anderen Seite der Polygone entstehen soll. Eine zufällige Variation dieser Fragmentdicke kann über den Zufall-Wert unter dem Dicke-Parameter aktiviert werden. Der Prozentwert gibt dabei die maximal mögliche Abweichung an.

Damit die Flugbahn der Fragmente möglichst realistisch durch äußere Kräfte beeinflusst werden kann, ist eine Masse-Zuweisung notwendig. Die Masse eines Objekts ergibt sich dabei aus der Dichte des Materials und dem Volumen des Objekts. Die Dichte legen Sie über den Wert für Dichte Fragment fest. Das Volumen ergibt sich aus der Art der Fragmentierung und kann daher hier nicht weiter von Ihnen beeinflusst werden. Ein nachgestellter Zufall-Wert lässt sich auch hier wieder Unregelmäßigkeiten in die Berechnung mit einbringen. Um eine Explosion im kräftefreien Raum zu simulieren, müssten Sie die Dichte auf den Wert null absenken.

Um die Fragmente in ihrer Größe oder Sichtbarkeit manipulieren zu können, steht Ihnen die Option Verschwinden zur Verfügung. Ist diese aktiv, können Sie über das Art-Menü zwischen zwei Einstellungen wählen. Bei Entfernung definiert der Start-Wert die Entfernung vom Zentrum des ExplosionFX-Objekts aus, ab der die Fragmente an Größe verlieren. Über die folgende Strecke, die über den Dauer-Wert definiert wird, verlieren die Fragmente dann rapide an Größe, bis sie also bei der Entfernung Start+Dauer vom Explosionszentrum aus nicht mehr zu sehen sind.

Die Einstellung Zeit ist etwas weniger intuitiv einzustellen, denn hier wird in Sekunden gemessen, wie lange ein Fragment bereits in der Luft ist. Entspricht diese Zeitspanne dem Startwert, verliert das Fragment über den bei Dauer eingetragenen Sekundenwert kontinuierlich an Größe, bis es schließlich ganz verschwunden ist. In dieser Betriebsart muss das ExplosionFX-Objekt animiert sein, um die Werte für die Dauer der Größenreduzierung bestimmen zu können. Die verwendete Zeiteinheit bezieht sich hierbei auf die Druckwellengeschwindigkeit und die Animation des Zeit-Werts aus den Objekt-Einstellungen des Dialogs. Die Werte in den Start- und Dauer-Feldern sind daher nicht unbedingt mit echten Sekunden während der Animation gleichzusetzen, da der Zeitwert manuell animiert werden kann. Sie fahren daher bei der Entfernungsvariante für die Skalierung der Fragmente sicherlich besser, da diese intuitiver und unabhängig von der Explosionsgeschwindigkeit einzustellen ist.

Gravitation

Die Gravitationsbeschleunigung sorgt dafür, dass sich Massen aufeinander zu bewegen. Für unsere Fragmente bedeutet dies, dass wir diese durch die Gravitation z. B. realistisch nach unten, in Richtung eines gedachten Bodens fallen lassen können. Die Stärke der Gravitation beträgt für unseren Planeten im Schnitt 9,81 m/s2, daher ist dieser Wert bereits unter Beschleunigung eingetragen (siehe Abbildung 4.48).

CINEMA-4D - Einstellungen der Gravitation im Deformer

Abbildung 4.48: Einstellungen der Gravitation im Deformer

Über den Zufall, kann eine prozentuale Variation dieser Beschleunigung für die vorhandenen Fragmente angelegt werden.

Das Fallrichtung-Menü lässt Sie die Richtung der Beschleunigung definieren. In der Regel wird es hier bei der Einstellung –Y Welt bleiben können, damit die Fragmente im 3D-Raum senkrecht nach unten gezogen werden. In welchem Bereich die Gravitation um das Zentrum der Explosion herum wirken soll, legen Sie über den Reichweite-Radius fest. Dieser kann zusätzlich über den Anfasser an der blauen Markierung im Editor editiert werden. Sich außerhalb der blauen Markierung bewegende Fragmente setzen ihre Flugbahn dann rein linear fort. Über den Zufall können Sie wie gewohnt die ansonsten kugelförmige Begrenzung der Gravitationszone unregelmäßiger gestalten. Die Editordarstellung gibt jedoch immer nur die perfekte Kugelform für die Reichweite wieder.

Rotation

Bei einer Explosion kommt es nicht nur zu einer einfacher Verschiebung der Fragmente nach außen, sondern auch zu Rotationen. Diese haben einen großen Anteil daran, die Explosion unregelmäßiger und damit natürlicher wirken zu lassen (siehe linke Seite der Abbildung 4.49).

CINEMA-4D - Einstellungen für die Rotation der Fragmente, sowie für Extra-Effekte

Abbildung 4.49: Einstellungen für die Rotation der Fragmente, sowie für Extra-Effekte

Über das Rotationsachse-Menü legen Sie zuerst fest, um welche Achsen die Fragmente überhaupt rotieren sollen. In der Regel macht hier die Einstellung Schwerpunkt Sinn, damit die Fragmente sich frei um ihre individuellen Massenschwerpunkte drehen können. In Einzelfällen können Sie aber auch Rotationen z. B. nur um die X-Achse zulassen. Diese Wahl bezieht sich dann immer auf das Achsensystem des explodierenden Objekts. Der nachgestellte Zufall-Wert erlaubt jedoch auch zufällige Variationen der eingestellten Rotationsrichtung.

Die Geschwindigkeit der Rotationen wird in Grad pro Sekunde gemessen und ist damit wieder von der Animation des Objekts abhängig. Hier müssen Sie daher etwas probieren, um die gewünschte Geschwindigkeit der Rotationen zu ermitteln. Über einen Abnahme-Wert kann zusätzlich eine Reduzierung in Bezug auf die Reichweite der Explosion aktiviert werden. Diese Reichweite wurde ja u. a. durch die rote Markierung im Editor angezeigt. Fragmente außerhalb dieser Markierung werden generell nicht zusätzlich bezüglich ihrer Rotation beschleunigt. Sie setzen die bis dahin vorhandene Rotation einfach nur fort. Ein weiterer Zufall-Wert bringt schließlich zusätzliche Variation in die Rotationsgeschwindigkeit der Fragmente.

Extra

Sollen die Fragmente zusätzlichen Kräften unterworfen werden, können Sie dafür Wind und Verwirbelungen in dieser Rubrik aktivieren (siehe rechte Seite von Abbildung 4.49). Der Wind weht kontinuierlich mit der gewählten Stärke entlang der Z-Achse des ExplosionFX-Objekts. Der nachgestellte Zufallswert variiert die Windstärke dabei für jedes Fragment.

Der Wind wirkt ansonsten unabhängig von der Größe und Masse der Fragmente und erfasst dadurch sowohl kleine als auch große Fragmente mit gleicher Intensität. Das Wirbeln rotiert die Fragmente zusätzlich gegen den Uhrzeigersinn um die Y-Achse des Deformators. Dabei werden weiter vom Zentrum der Explosion entfernte Fragmente stärker erfasst als diejenigen, die näher am Zentrum liegen. Auch hier sorgt ein Zufall-Wert auf Wunsch für Variationen in der Verwirbelung.

Das Schmelzen-Objekt

Nachdem wir mit dem ExplosionFX-Objekt einen recht umfangreichen Deformator mit vielen Einstellmöglichkeiten kennengelernt haben, geht es jetzt wieder etwas übersichtlicher zu. Das Schmelz-Objekt simuliert das Schmelzen oder Zerlaufen eines Objekts (siehe Abbildung 4.50).

CINEMA-4D - Schmelzen eines Kegel-Grundobjekts

Abbildung 4.50: Schmelzen eines Kegel-Grundobjekts

Dabei muss der Deformator zuerst dort platziert werden, wo der Boden unter dem zu schmelzenden Objekt liegen soll. Dafür reduzieren Sie zuerst die Stärke im Dialog des Deformators auf 0%, um dessen Effekt zu deaktivieren. Positionieren Sie dann den Deformator möglichst exakt unter dem zu schmelzenden Objekt. Durch Erhöhung des Stärke-Werts kann dann das Schmelzen ausgelöst werden, wobei bei 100% das Objekt vollständig als Pfütze erscheint. Ein Anfasser kann ebenfalls direkt im Editor genutzt werden, um das Schmelzen zu steuern.

CINEMA-4D - Schmelzen

Der Radius steuert indirekt die Unregelmäßigkeit des Abschmelzens auf der Oberseite des Objekts. Ein großer Radius führt zu einer weich geschwungenen Oberfläche, während kleine Werte zu einer Zackenbildung führen können. Die Werte für Zufall vertikal und Zufall radial bringen Variationen in die vertikale und radiale Formung des schmelzenden Objekts. Dabei wirkt Zufall vertikal mehr auf das abschmelzende Objekt und Zufall radial mehr auf die Ränder der sich bildenden Pfütze nach dem Abschmelzen. Die Unregelmäßigkeit der oberen Teile am schmelzenden Objekt kann zusätzlich durch das Einbringen von Störungen gesteigert werden. Nutzen Sie hierfür den Wert für Störungsstärke.

Durch das Schmelzen entsteht auf der Höhe des Deformators nach und nach eine Pfütze. Diese Pfütze sollte in der Regel größer als das ursprüngliche Objekt sein. Daher machen für Größe nach Schmelzen nur Werte über 100% Sinn. Denken Sie immer daran, dass Deformatoren nur mit vorhandenen Punkten arbeiten können. Erscheint Ihnen das schmelzende Objekt zu eckig, liegt dies daher wahrscheinlich an einer zu geringen Unterteilung Ihres Objekts.

Das Splittern-Objekt

Dieses Objekt funktioniert ähnlich wie das Schmelz-Objekt. Auch dieses Deformationsobjekt muss daher zuerst direkt unter dem zu deformierenden Objekt positioniert werden, damit ein Boden simuliert werden kann. Der Stärke-Wert löst dann auch hier den Effekt aus, der das Objekt in seine einzelnen Polygone auflöst und diese nach unten, auf den virtuellen Boden fallen lässt (siehe seitliche Bildsequenz). Alternativ kann ein Anfasser direkt im Editor benutzt werden, um das Zerfallen des Objekts zu steuern.

CINEMA-4D - Splittern

Die fallenden Polygone lassen sich zusätzlich rotieren. Nutzen Sie hierfür den Parameter Winkelgeschwindigkeit, der die Endrotation der Flächen beim Auftreffen auf den Boden beschreibt. Zusätzlich kann über den Wert Endgröße eine Skalierung der fallenden Polygone aktiviert werden. Bei einer Endgröße von Null sind die Partikel dann beim Erreichen einer Stärke von 100% vollständig verschwunden. Beim Wert 1 bleiben die ursprünglichen Polygongrößen z. B. erhalten und somit die Polygone auch nach dem Erreichen der 100%-Stärke unverändert sichtbar. Einstellungen über 1 führen folglich zu einer Vergrößerung der Flächen während des Splitterns.

Wie gewohnt kann auch hier ein Zufall-Wert für Variationen sorgen. In diesem Fall verändert der Zufall die Positionierung der fallenden Polygone und führt dadurch nach dem Splittern zu einer größeren seitlichen Ausdehnung der Polygonansammlung auf dem Boden.

Das Nachfedern-Objekt

Mit diesem Deformator können Sie Objekte oder auch nur Teile von Oberflächen z. B. wie aus Gummi oder wie mit Flüssigkeit gefüllt wirken lassen (siehe Abbildung 4.51).

CINEMA-4D - Nachschwingen einer animierten Kugel

Abbildung 4.51: Nachschwingen einer animierten Kugel

Der Effekt sieht dabei so aus, dass die entsprechenden Teile der Oberfläche mit einer simulierten Trägheit versehen werden und so z. B. nach Abschluss einer Bewegung noch Nachschwingen. Dies kommt vor allem in der zu deutsch: Charakteranimation vor, um z. B. Figuren mit großer Körperfülle darstellen zu können. Bauch, Po oder Busen wippen dann z. B. auch nach dem Ende einer Körperbewegung noch etwas nach und lassen die Figur dadurch weniger starr und somit lebendiger erscheinen.

In der Bedienung unterscheidet sich dieser Deformator etwas von den bislang bekannten Objekten, denn hiermit lassen sich nicht mehrere Objekte gleichzeitig beeinflussen. Der Deformator wirkt daher immer nur auf das Objekt, dem er unmittelbar untergeordnet wurde.

Zudem ist der Effekt nur an bereits animierten Objekten zu beobachten, denn um nachschwingen zu können, muss ja zuerst eine Bewegung stattgefunden haben.

Die Objekt-Einstellungen

Diese Parameter bestimmen über die Intensität des Effekts (siehe Abbildung 4.52).

CINEMA-4D - Objekt-Parameter des Nachfedern-Objekts

Abbildung 4.52: Objekt-Parameter des Nachfedern-Objekts

Dabei werden für die Berechnung virtuelle Federn zwischen den Eckpunkten der Oberflächenpolygone gespannt. Die Dehnfähigkeit und Dämpfung dieser Federn legt das Ausmaß der Verformung und des Nachschwingens fest. Steifheit beschreibt dabei, wie schnell die Oberflächenpunkte wieder zur Ruhe kommen und somit die ursprüngliche Form des Objekts wieder eingenommen wird. Die Struktur-Einstellung steuert zusätzliche Federn, die auf der Oberfläche entlanglaufen und dort versuchen, die Punkte wieder in ihre ursprüngliche Position zu ziehen.

Kleine Werte für die Steifheit und große Einstellungen für Struktur führen also dazu, dass sich das Objekt jeder Formveränderung widersetzt und z. B. Deformationen nur sehr zäh folgt. Die Dämpfung schließlich beruhigt die Federkräfte und bringt daher das Nachschwingen auch wieder zur Ruhe. Zu große Einstellungen hier können das Nachschwingen ganz unterdrücken. Beachten Sie, dass selbst eine Dämpfung von 0% das Nachschwingen zum Halten bringt. Unendlich langes Nachschwingen ist daher nicht möglich.

Diese drei Parameter lassen sich zusätzlich individuell für jeden Punkt der Oberfläche beschreiben. Dazu müssen Sie Vertex-Maps z. B. mit dem Pinsel-Werkzeug oder mit der Live-Selektion erstellen und in die entsprechenden Map-Felder ziehen. Die Intensitäten dieser Vertex-Maps werden dann mit den Prozentwerten für Steifheit, Struktur oder Dämpfung multipliziert. So lässt sich das Nachschwingen sehr individuell auf die Oberfläche anwenden. Die Stärke gilt in jedem Fall als übergeordnete Intensität der Deformation. Wie gewohnt, sind hier auch Einstellungen über 100% möglich, um den Effekt beliebig verstärken und unabhängiger von der auslösenden Bewegung gestalten zu können. Ansonsten haben Sie im Beschränken-Teil des Dialogs noch die Möglichkeit, Vertex-Maps oder einfache Selektion-Tags zuzuweisen, um den Deformator nur auf bestimmte Abschnitte des Objekts wirken zu lassen. Auch die separaten Abnahme-Einstellungen sind dafür geeignet. Mehr dazu gleich im Anschluss.

Möchten Sie das Nachschwingen nur dann berechnet wissen, wenn das Objekt nach einer Bewegung zum Stillstand gekommen ist, aktivieren Sie die Beim Anhalten-Option. In diesem Fall wird auch der Parameter für Bewegungsskalierung freigeschaltet, über den Sie den Impuls für das Nachschwingen beliebig verändern können. Auch kleine Bewegungen können dann intensives Nachschwingen zur Folge haben.

Die Lokal-Option schließlich wertet nur die Bewegungen aus, die innerhalb der lokalen Objektkoordinaten passieren. Das globale Verschieben des gesamten Objekts löst dann z. B. kein Nachschwingen mehr aus.

Experte-Parameter

Wie bereits erwähnt, wird der Effekt des Nachfederns und der Trägheit durch simulierte Federkräfte zwischen den Punkten des Objekts berechnet. Die Anzahl dieser Federn pro Objektpunkt kann nun hier direkt vorgegeben werden. Mehr Federn verstärken das Nachschwingen und lassen die Oberfläche noch weicher wirken. Die Iterationen stehen dabei für die durchgeführten Berechnungsschritte. Je mehr davon durchgeführt werden, desto langsamer ist die Berechnung, desto steifer erscheinen zudem die Federn. Weniger Iterationen machen hier also die Oberfläche wieder weicher, wenngleich natürlich auch die Rechengenauigkeit darunter leidet. Zu kleine Einstellungen können daher zu absurden Verformungen führen, die nicht mehr recht zu der auslösenden Bewegung passen wollen.

Die Beschränken-Einstellungen

Dieser Teil des Dialogs stellt eine Drag&Drop-Liste zur Verfügung, in die Vertex-Maps, Selektion-Tags, Joint-Objekte und Wichtungs-Effektoren gezogen werden können (siehe Abbildung 4.53).

CINEMA-4D - Die Listen der Beschränken- und Kräfte-Einstellungen am Deformer

Abbildung 4.53: Die Listen der Beschränken- und Kräfte-Einstellungen am Deformer

Diese müssen natürlich Bestandteil des zu verformenden Objekts sein, bzw. bereits auf dieses wirken. Der Deformator liest dann deren Selektionen und Wichtungen entsprechend aus und beschränkt das Nachschwingen auf die entsprechenden Abschnitte des Objekts.

Wichtig bei der Verwendung des Nachfedern-Deformators ist in jedem Fall, dass dieser als letzter Deformator auf das Objekt wirkt, also z. B. unter dem letzten Biege- oder Skin-Objekt im Objekt-Manager einsortiert wird. Dies liegt daran, dass die Deformationen eines Objekts von oben nach unten, also der Hierarchie des Objekt-Managers folgend abgearbeitet werden. Ansonsten wird sein Nachschwingen wieder von nachfolgenden Deformationen überschrieben.
Die Kräfte-Einstellungen

Neben der Trägheit der Punkte und der Federkräfte zwischen den Punkten kann auch eine Gravitation berechnet werden, die entlang der Welt-Y-Achse wirkt (siehe Abbildung 4.53). Negative Werte für Gravitation ziehen daher die deformierten Punkte zusätzlich nach unten. Auch positive Einstellungen sind möglich, wobei dann die Kraft senkrecht nach oben wirkt. Das Map-Feld erlaubt wieder die Zuweisung einer Vertex-Map, die zuvor für das zu deformierende Objekt erstellt wurde. Die Gravitation kann dann entsprechend der Wichtung innerhalb dieser Vertex-Map individuell auf die Objektpunkte wirken.

Der untere Teil dieser Dialogseite bietet eine Kräfte-Liste ein. Hier hinein können Sie Partikel-Modifikatoren aus dem Objekt-Manager ziehen. Was es damit auf sich hat, erfahren Sie noch ausführlich etwas später in diesem Kapitel. An dieser Stelle daher nur soviel, dass auf diese Weise z. B. auch Wind und Turbulenzen auf das Nachschwingen wirken können.

Die Cache-Einstellungen

Normalerweise wird das Nachfedern interaktiv berechnet. Es basiert daher immer auf dem aktuellen Zustand des Objekts. Schnelles hin und her Springen in der Zeit kann daher zu fehlerhaften Berechnungen führen, da immer von einem kontinuierlichen Zeitverhalten ausgegangen wird. Ganz ähnlich funktioniert auch die Berechnung der Partikelflugbahnen, die später in diesem Kapitel noch ein Thema sind.

Diese Berechnungsart kann daher ein Problem werden, wenn eine Animation über ein Netzwerk berechnet werden soll. Dort kann nämlich nicht davon ausgegangen werden, dass eine sequenzielle Abarbeitung der Animation erfolgt, sondern bei der Berechnung ebenfalls Sprünge in der Zeit erfolgen. Für diese Fälle kann daher die Berechnung des Cache die einzige Lösung sein. Dabei wird die gesamte Animation durchlaufen und Bild für Bild in den Speicher geladen. Wir haben dieses Konzept bereits beim Kollision-Deformer abgehandelt. Ich möchte daher an dieser Stelle auf eine erneute Besprechung aller Optionen verzichten. Lesen Sie bei Bedarf im entsprechenden Abschnitt des Kollision-Deformers nach.

Lediglich einige Variationen in der deutschen Übersetzung fallen als Veränderung ins Auge. Das Feld Versatz ist mit dem Offset-Parameter des Kollision-Deformers identisch und beschreibt den zeitlichen Versatz der im Cache gespeicherten Simulation beim Abspielen der Animation. Ebenso verhält es sich mit dem Skalierung-Wert. Dieser hieß in den Cache-Einstellungen des Kollision-Deformers noch Geschwindigkeit und beeinflusst die Geschwindigkeit der gespeicherten Simulation bei der Wiedergabe.

Die Abnahme-Einstellungen

Die ebenfalls noch verfügbaren Abnahme-Einstellungen bieten die bekannten Parameter zur räumlichen Begrenzung der Wirkung des Deformators. Wir haben diese Einstellungen bereits beim Korrektur-Deformator besprochen und wiederholen sie daher an dieser Stelle nicht erneut.

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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