Thinking Particles: Die Nodes – Thinking Particles > TP Zustand

Tutorials 1. Februar 2016 – 0 Kommentare

In dieser Gruppe befinden sich nur zwei Nodes, deren Funktion recht unterschiedlich und teilweise nicht nur auf Thinking Particles beschränkt ist. So kann der P Licht-Node z. B. auch ohne Partikel benutzt werden. Generell geht es bei diesen Nodes um das Abfragen von Zuständen auf die reagiert werden kann. Schauen wir uns also diese Funktionen etwas genauer an.

P Alter-Node

Sicherlich nicht sonderlich charmant aber dennoch hilfreich kann es sein, das aktuelle Lebensalter eines Partikels abzufragen. So wäre ja z. B. vorstellbar, die Größe der Formen an den Partikeln über die Lebenszeit der Partikel hinweg zu variieren. Dieser Node bietet daher mehrere Abfragen schon vorgefertigt an, die über sein Typ-Menü im Attribute-Manager abgerufen werden können. Das Ergebnis der Überprüfungen fällt in jedem Fall einfach aus. Es ist nämlich nur ein Boole-Wert, der am An-Ausgang des Nodes zur Verfügung gestellt wird.

Bei den Typ-Einstellungen Geboren, Gestorben und Gruppenwechsel sind keine weiteren Vorgaben nötig. Die am Partikel-Eingang des Nodes eingeleiteten Partikel werden nacheinander überprüft, ob sie in dem aktuellen Bild der Animation geboren oder gestorben sind, bzw. ob gerade ein Gruppenwechsel stattgefunden hat. Trifft der Vergleich zu, wird ein TRUE-Signal zum Ausgang des Nodes geleitet. Dieses kann dann genutzt werden, um z. B. ein spezielles Verhalten für diese Partikel zu aktivieren. Wenn Sie etwas mehr Steuerungsmöglichkeit suchen, werden Sie bei den Typen Relativ und Absolut fündig. Beide fragen im Prinzip das gleiche ab und verwenden nur ein anderes Bezugssystem. Bei beiden Typen geht es darum Partikel zu finden, deren aktuelle Lebenszeit innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Mit Relativ legen Sie diesen Lebensabschnitt über die Werte Relativ T1 und Relativ T2 prozentual fest. Dabei beziehen sich diese Werte auf die maximale Lebenszeit der Partikel. Mit 0% für Relativ T1 und 50% für Relativ T2 werden also alle Partikel ein positives Signal am Ausgang des Nodes liefern, die in ihrer ersten Lebenshälfte sind. In diesem Modus müssen Sie somit gar nicht wissen, wie lange die Partikel normalerweise leben. Das ist natürlich recht praktisch.

Animation in Cinema 4D - Gruppenwechsel in Abhängigkeit zum Partikel-Lebensalter

Abbildung 3.32: Gruppenwechsel in Abhängigkeit zum Partikel-Lebensalter

Die Abbildung 3.32 gibt Ihnen dazu ein mögliches Beispiel. Sie sehen dort einen P Sturm-Node der Partikel erzeugt und auf die Reise schickt. Diese sind Anfangs noch in keiner Gruppe, werden also automatisch in der Alle-Gruppe aufgefangen. Ein P Pass-Node wirft alle Partikel der Szene aus und leitet diese in einen P Alter-Node. Diesen habe ich mit Typ Relativ so konfiguriert, dass er alle Partikel mit einer Lebenszeit zwischen 30% und 60% der normalen Partikel-Lebenszeit positiv bewertet. Dieses positive Signal nutze ich am An-Port eines P Gruppe-Nodes, um diese Partikel in eine neue Gruppe zu verschieben. Ein zweiter P Pass-Node gibt dann die Partikel dieser Gruppe aus und überprüft diese erneut auf ihre Lebensphase. Sind die Partikel über 60% der Lebenszeit alt, verschiebe ich sie nach dem gleichen Prinzip wieder zurück in die Alle-Gruppe.

Der Typ Absolut funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Hier müssen Sie nur über die Grenzwerte Absolut T1 und Absolut T2 zwei in echten Zeiteinheiten gerechnete Lebenszeitpunkte eintragen. Dies kann ebenfalls hilfreich sein, wenn Sie z. B. das Verhalten der Partikel verändern möchten, die seit mindestens einer Sekunde bestehen. Die Zeiteinheit für beide Absolut-Werte richtet sich nach Ihrer Programm-Voreinstellung für die Animationseinheit. In der Regel werden Sie hier also Bildnummern oder Sekunden eintragen müssen.

Wie gewohnt lässt sich auch die Animations-Zeit über einen eigenen Eingang-Port anschließen. Dies kann nur dann Sinn machen, wenn Sie im Relativ- oder Absolut-Modus arbeiten und die benutzen Grenzwerte zusätzlich über Keyframes animiert haben. Ansonsten hat dieser Eingang keine Auswirkungen auf die Berechnung des Nodes. Es wird dann immer die normale Animationszeit benutzt, was in der Regel auch so gewollt sein dürfte.

P Licht-Node

Dieser zweite Node in der Gruppe der Zustand-Nodes von Thinking Particles fällt etwas aus dem Rahmen, denn dieser Node hat unmittelbar gar nichts mit Partikeln zu tun. Vielmehr hilft uns dieser Node herauszufinden, wie hell es an einer bestimmten Position in unserer Szene ist. Etwas weiter gedacht können wir damit natürlich auch die Lichtstärke an der Position jedes Partikels berechnen lassen, aber es lassen sich eben auch beliebig andere Positionen abfragen. Dieser Node kann daher auch problemlos ganz ohne Partikel in einer normalen XPresso-Schaltung verwendet werden.

Um funktionieren zu können, müssen wir dem P Licht-Node eine Lichtquelle zuordnen. Dies kann per Drag&Drop aus dem Objekt-Manager in das Licht-Linkfeld des Nodes oder über den gleichnamigen Eingang-Port am Node erledigt werden. So können Sie in Abbildung 3.33 z. B. erkennen, wie ich dort den Objekt-Ausgang direkt angeschlossen habe. Als zweite Information benötigt der Node eine globale Positionsangabe. An dieser Stelle wird die Beleuchtung durch die zugewiesene Lichtquelle gemessen. Diese Position kann zwar auch direkt im Dialog des Nodes eingetragen werden, praktischer dürfte jedoch der Anschluss über den entsprechenden Eingang-Port sein. Wie Sie sicher von der Beobachtung schattierter Flächen her wissen, hängt die Helligkeit einer Oberfläche nicht nur von der Intensität der Lichtquelle, sondern maßgeblich auch vom Einfallwinkel des Lichts auf die beleuchtete Fläche ab. Um die Neigung oder Ausrichtung einer Fläche an der zu messenden Position anzugeben, steht am Node zusätzlich der Vektor für eine Normale zur Verfügung, die ebenfalls global anzugeben ist.

Animation in Cinema 4D - P Licht kann auch ohne Partikel verwendet werden.

Abbildung 3.33: P Licht kann auch ohne Partikel verwendet werden.

Sofern Sie z. B. über einen Punkt-Node direkt die Position eines Oberflächenpunkts auslesen, können Sie neben dessen Position auch direkt die Normale des Punkts abfragen. Dies ist bereits in Abbildung 3.33 zu sehen gewesen. Dort frage ich die Punkt-Position und die Punkt-Normale eines Punkts auf einer konvertierten Kugel ab. Wenn Sie mit Partikeln oder Punktkoordinaten im leeren Raum arbeiten, haben Sie so eine Normale in der Regel nicht zur Verfügung. Sie müssten sich dann in solchen Fällen eine Richtung ausdenken, bzw. entsprechend der Anforderung an die Schaltung konstruieren. Oft nimmt man dafür z. B. die Richtung zwischen dem zu messenden Punkt und der Lichtquelle und normiert diesen Vektor. Das entspricht dann einer Szene, bei der das Licht senkrecht auf eine Fläche fällt.

Bei den Einstellungen des P Licht-Nodes finden Sie nun noch einen Schwellwert. Dieser kann als eine Art Filter verstanden werden. Nur wenn die Beleuchtung durch das zugewiesene Licht intensiver ist als der Schwellwert, liefert der Node ein TRUE-Signal am Ausgang. Der Schwellwert 1.0 entspricht dabei einer Licht-Helligkeit von 100%. Experimentieren Sie daher vorsichtig mit diesem Wert, denn aus den oben genannten Gründen kann die maximale Beleuchtung durch eine Lichtquelle auch weit unterhalb von 100% liegen, wenn das Licht in einem flachen Winkel auf die gemessene Position trifft. Bei einem Schwellwert von 0% liefert der Node bereits dann TRUE, wenn auch nur etwas Licht der Lichtquelle auf die Position fällt.

Bitte beachten Sie, dass die gemessene Helligkeit unabhängig von der Schattenberechnung durch diese Lichtquelle ist. Selbst wenn ein anderes Objekt exakt zwischen der Lichtquelle und dem gemessenen Punkt liegt kümmert dies den P Licht-Node nicht. Es wird also nicht wirklich die Helligkeit durch Schattierung einer Oberfläche berechnet, sondern rein mathematisch vorgegangen. Dabei spielt also nur die Intensität der Lichtquelle und der Einfallswinkel auf die Position eine Rolle. Was jedoch ausgewertet wird ist die Abnahme der Lichtleistung, so wie Sie in den Details der Lichtquelle eingestellt werden kann.

Sollte es Ihnen nicht nur um die Helligkeit der Lichtquelle gehen, sondern auch noch um deren Lichtfarbe, aktivieren Sie die Option für Farbe An am Node. Diese schaltet ein Farbe-Feld frei, das Sie zum Editieren über das kleine schwarze Dreieck aufklappen können. Alternativ hierzu reicht aber auch bereits ein Mausklick in das Farbfeld aus, um über diverse Farbregler einen eigenen Farbwert auswählen zu können. Der P Licht-Node liefert jetzt nur noch dann ein TRUE-Signal, wenn sowohl die Lichtfarbe mit Ihrem Farbwert übereinstimmt, als auch die Helligkeit an dem gemessenen Punkt über dem Schwellwert des Nodes liegt. Der Prozentwert für Farb-Variation erweitert den zulässigen Farbbereich für das Licht. Die Lichtfarbe muss dann also nicht mehr exakt Ihrer Vorgabe entsprechen, sondern darf prozentual auch entsprechend abweichen.

Neben dem errechneten An-Signal am Ausgang, also entweder TRUE oder FALSE, je nachdem, ob die Lichtquelle die angegebenen Position ausreichend beleuchtet, bzw. die Lichtfarbe innerhalb der Toleranz liegt, stehen Ihnen noch weitere Ausgänge am Node zur Verfügung. Bei Intensität liegt die gemessene Helligkeit der Lichtquelle an der Position an. Ein Intensität-Wert von 0.85 entspräche dann also einer Licht-Intensität von 85%. Dieser Port wird auch dann berechnet, wenn der Schwellwert ein positives An-Signal verhindert und kann daher generell zur Beleuchtungsmessung an der Position benutzt werden. Ähnlich funktioniert der Farbe-Ausgang. Dieser gibt die Farbe des Lichts multipliziert mit der Intensität an der gemessenen Position wieder. Eine knallrote Lampe mit RGB=1, 0, 0 kann dann also auch zu einem Farbwert von 0.85, 0, 0 führen, wenn das Licht nur mit 85% Intensität an der Position gemessen wird.

Schließlich finden Sie auch noch einen Richtung-Vektor im Normale-Datenformat als Ausgang am Node, wobei dessen Nutzen begrenzt sein dürfte. Diese Richtung entspricht dem Vektor, der auch durch Subtraktion der gemessenen Position von der Position der Lichtquelle berechnet werden kann. Im Beispiel der Abbildung 3.33 habe ich dennoch dieses Vektors bedient, um darüber eine Matrix zu konstruieren, die den kleinen Kegel am Messpunkt der Beleuchtung auf die Lichtquelle ausrichtet. Die Richtung zeigt also immer vom Messpunkt in Richtung der Lichtquelle. Alle genannten Parameter stehen auch als Eingänge am Node zur Verfügung. Hinzu kommt der bereits von zahlreichen anderen Nodes her bekannte Animations-Zeit-Port. Dieser kann mit einer eigenen Zeit bestückt werden, um die Auswertung animierter Parameter am Node zu beeinflussen. Wenn Sie keine Parameter über Keyframes animieren ist dieser Port jedoch unnötig. Der Node benutzt dann automatisch die normale Animationszeit.

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium zur Animation von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette C4D-Kompendium mit über 950 Seiten Know-how als Download (PDF) gibt es hier: CINEMA 4D-Kompendium – Die Animation.

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