Dynamics: Die Dynamics-Voreinstellungen

Innerhalb des Thinking Particles-Systems haben wir bereits einige dynamische Effekte kennengelernt. Dazu gehört z. B. die Gravitation, die dafür sorgt, dass Objekte automatisch zu Boden fallen. Das Dynamics-System von Cinema 4D bietet derartige Funktionen auch außerhalb einer XPresso-Schaltung an. Zudem lassen sich darüber auch andere physikalische Phänomene, wie die Massenträgheit oder gar Auftrieb simulieren. Kollisionserkennung wird ebenso geboten, wie Federkräfte und Motor-Antriebe. Objekte können sich dabei starr, oder wie ein elastischer Körper verhalten. Werfen wir jedoch zuerst einen Blick auf die grundsätzlichen Voreinstellungen von Dynamics.

4.1 Die Dynamics-Voreinstellungen

Wenn Sie über das Bearbeiten-Menü von Cinema 4D die Projekt-Voreinstellungen öffnen, finden Sie dort auch einen Reiter für Dynamics. Dort sind grundsätzliche Vorgaben zu finden, die einerseits für die Rechengenauigkeit wichtig sind und andererseits Umgebungsparameter, wie Gravitation, Materialdichte und Luftdichte beschreiben. Gehen wir diese Einstellungen gemeinsam der Reihe nach durch (siehe auch folgende Abbildung 4.1).

Animation in Cinema 4D - Allgemein- und Cache-Voreinstellungen für Dynamics

Abbildung 4.1: Allgemein- und Cache-Voreinstellungen für Dynamics

4.1.1 Allgemein-Einstellungen

Die Aktivieren-Option dient als globaler Schalter für alle dynamischen Berechnungen. Ist diese Option ausgeschaltet, bleiben dann z. B. alle dynamischen Objekte einfach unbeweglich, obwohl sie normalerweise mit anderen Objekten kollidieren, sich verformen oder zu Boden fallen würden. Grundsätzlich funktioniert die dynamische Berechnung so, dass aufbauend auf dem aktuellen Zustand eines Objekts dessen Bewegung und Position für das nachfolgende Animationsbild berechnet werden. Dies ist nicht immer korrekt möglich, wenn sprunghaft in der Animation navigiert wird. Nur beim normalen Abspielen oder bildweisem Vorrücken in der Zeit kann eine dynamische Animation ohne weitere Vorkehrungen richtig widergegeben werden. Wenn Sie beim Animieren oft in der Zeit hin und her springen müssen, ist das dynamische System daher oft gezwungen, alle Zustände eines dynamischen Objekts seit dem ersten Bild einer Animation nochmals zu berechnen, um den korrekten Zustand der Objekte anzeigen zu können. Diese Neuberechnung kostet natürlich viel Zeit. Können Sie während des Animierens anderer Objekte auf die korrekte Darstellung dynamischer Objekte verzichten, lassen Sie die Option für Bei zeitlichem Sprung deaktivieren angeschaltet. Später beim Berechnen der Animation für das Rendering erfolgt die Berechnung in der Regel sowieso wieder bildweise. Die Dynamics werden dann also wieder korrekt wiedergegeben. Anders ist es jedoch, wenn Sie eine dynamische Animation per Team Render über ein Netzwerk von Rechnern verteilt berechnen lassen. In solchen Fällen müssen dynamische Animationen vor dem Rendern gebacken werden. Wir kommen darauf gleich noch zurück. Die folgenden Einstellungen dieser Dialogseite betreffen äußere Parameter, die in die Berechnungen einfließen. Der Zeitmaßstab ist ein typischer Effektwert, mit dem Sie den Verlauf der Zeit künstlich verlangsamen oder beschleunigen können. Seien Sie hiermit etwas vorsichtig, denn der Verlauf der dynamischen Berechnung kann sich durch das Strecken oder Stauchen der Zeit verändern.

Besonders interessant dürfte jedoch die Reduzierung des Zeitmaßstabs auf 0% sein, durch den Sie im Extremfall eine dynamische Animation komplett einfrieren können. Stellen Sie sich fallende Würfel vor, die plötzlich in der Luft stehen bleiben. Sie könnten nun eine Kamerafahrt durch oder um die Würfel anlegen und deren Fallbewegung durch ein Zurückstellen des Zeitmaßstabs auf 100% jederzeit wieder fortsetzen. Dieser Effekt ist u. a. durch Kinofilme, wie Matrix bekannt geworden, wo Gewehrkugeln abschnittweise in der Luft zu schweben scheinen, während sich andere Objekte weiterhin bewegen. Seien Sie sich jedoch auch bewusst, dass die Veränderung des Zeitmaßstabs auch zu Ungenauigkeiten in der Berechnung führen kann. Besonders wenn Werte weit über 100% verwendet werden, die zu einer Beschleunigung der Effekte führen, müssen in immer kürzeren Zeitabschnitten viele Bewegungen simuliert werden. Ist dies unbedingt nötig, sollten Sie die Zwischenschritte der Berechnungen erhöhen, um die Präzision wieder zu steigern. Darauf kommen wir gleich noch zurück.

Gravitation kennen Sie bereits aus den Partikelsystemen. Sie entspricht der Anziehungskraft, die die Masse unseres Planeten auf andere Massen ausübt. Im Mittel entspricht dieser Wert 9.81 m/s2 auf der Erde und kann mit 10 m/s2 angenähert werden. Aus diesen 10 Metern werden 1000 cm, die Sie als Voreinstellung für die Gravitation vorfinden. Es gibt jedoch noch andere Optionen, Gravitation in Ihrer Szene individuell und auch mit Abnahme-Bereichen einzusetzen. Sie können daher diese Gravitation auch auf den Wert 0 setzen, wenn Sie keine globale Gravitation benutzen möchten. Denken Sie z. B. an eine Weltraumszene, in der die Objekte mehr oder minder nur im Raum umhertrudeln sollen, ohne nach unten zu fallen. Positive Gravitation-Werte führen zu einer senkrechten Beschleunigung nach unten, entlang der negativen Welt Y-Achse. Sie können aber auch ein negatives Vorzeichen benutzen, wenn z. B. ein mit Helium gefüllter Luftballon simuliert werden soll, der nach oben in den Himmel fliegt.

Der Wert für die Dichte betrifft das Material, aus dem Ihre Objekte bestehen sollen. Wie Sie vielleicht wissen, ergibt sich die Masse eines Objekts aus seinem Volumen und seiner Dichte. Ein großes Objekt kann u. U. trotzdem leicht sein, wenn es nur eine geringe Dichte hat (Styroporplatte). Ebenso kann ein kleines, aber dichtes Objekts bereits sehr schwer sein (Goldbarren).
Die Masse eines Objekts spielt für die dynamische Berechnung eine große Rolle, denn daraus ergibt sich die Energie des Objekts, wenn es bewegt wird. Rollt eine schwere Kugel auf eine gleich große, aber leichtere Kugel, wird sie dadurch kaum abgebremst werden. Kollidiert jedoch eine sehr leichte Kugel mit einer schweren, wird sich die schwere Kugel davon kaum beeindrucken lassen. Eben weil diese Masse für das Verhalten der dynamischen Objekte so wichtig ist, können wir später diesen Wert auch noch einmal pro Objekt variieren. Die Dichte ist daher nur ein globaler Wert, der die Basis für dynamisches Verhalten schafft. Objekte ohne Dichte hätten keine Masse und könnten daher auch nicht auf Kräfte reagieren.

Ähnlich verhält es sich mit der Luftdichte. Natürlich haben wir nicht wirklich Luft in unserem 3D-Raum, aber wir können damit zumindest einige aerodynamische Effekte simulieren. So lässt die Luftdichte z. B. ein fallendes Blatt Papier in schaukelnden Bewegungen zu Boden fallen. Ebenso ermöglicht uns Dynamics, Windeffekte zu verwenden, um z. B. Objekte in einem Luftstrom zu animieren. Denken sie an einen Flugzeugflügel, der durch den Unterdruck auf seiner Oberseite nach oben gezogen wird. Mit zunehmender Luftdichte nimmt der Widerstand der Luft zu. Objekte können dadurch abgebremst werden oder sich wie durch Sirup fallend verhalten. Dies betrifft aber später nur Objekte, die aerodynamisches Verhalten benutzen.

4.1.2 Cache-Einstellungen

Ich hatte bereits kurz angesprochen, dass Dynamics auf eine bildweise Berechnung und eine lineare Wiedergabe der Animation angewiesen sind. Es kann ansonsten zu Berechnungsfehlern kommen. Besonders, wenn Sie beliebig in der Animation navigieren wollen oder aber die Animation mittels Team Render in einem Netzwerk berechnen möchten, sollten Sie vorher die Simulation fixieren lassen. Dabei wird der Zustand jedes dynamischen Objekts in jedem Animationsbild in eine Cache-Datei gespeichert. Sie lösen diese Berechnung durch einen Klick auf die Backen-Schaltfläche aus. Je nach Länge und Komplexität Ihrer Szene und Anzahl an animierten dynamischen Objekten kann dieser Vorgang etwas dauern. Ein Fortschrittsbalken zeigt an, welcher Bereich der Animation bereits gebacken wurde. Am Ende dieses Prozesses können Sie den für die Datei benötigten Speicher ablesen und diesen ggf. über Cache löschen auch wieder freigeben.

Das Backen einer Simulation macht natürlich nur dann Sinn, wenn Sie bereits mit dem Verhalten der simulierten Objekte zufrieden sind. Veränderungen dynamischer Parameter haben beim Verwenden eines Cache keinen Einfluss mehr auf die Simulation. Positiv macht sich jedoch bemerkbar, dass Sie bei der Verwendung eines Caches in der Regel viel flüssiger durch die Animation navigieren können und natürlich dennoch in jedem Bild den präzisen Zustand der simulierten Objekte angezeigt bekommen. Trotz eines vorhandenen Cache können Sie diesen jederzeit über die Option für Cachedaten verwenden auch wieder ausschalten. Die normale Simulation der Objekte setzt dann wieder ein.

Wie wir später noch sehen werden, lassen sich Cache-Dateien auch individuell nur für einzelne dynamische Objekte erstellen. In solchen Fällen sorgt die Option Cache-Objekte für Simulation ignorieren dafür, dass diese gebackenen Objekte von den übrigen dynamischen Objekten nicht länger gesehen werden. Andere Objekte können dann z. B. mit diesen gebackenen Objekten nicht mehr interagieren. Sehr spannend kann auch die Verwendung gebackener Dynamics-Animationen mit einer individuellen Abspielzeit sein.

Da die Cache-Datei jedes Bild der Animation enthält, kann das Auslesen dieser Datei auch von der realen Zeit Ihrer Animation entkoppelt werden. Schalten Sie hierzu die Aktivieren-Option an und benutzen Sie die Abspielzeit, um sich das gewünschte Bild aus der Cache-Datei anzusehen. Wenn sie die Abspielzeit über Keyframes animieren, können Sie auf diese Weise eine dynamische Animation in beliebiger Geschwindigkeit wiedergeben lassen. Denkbar ist auch das Einfrieren eines Zustands, indem die Abspielzeit über einen Zeitraum hinweg konstant gehalten wird. Oder wie wäre es mit einer Umkehrung der Animation? Lassen Sie die Abspielzeit dann einfach rückwärts laufen. Ein bereits zusammengestürztes Kartenhaus setzt sich dann wieder zusammen.

Wenn Sie das Animieren der Abspielzeit selbst einmal versuchen, werden Sie feststellen, dass diese Animationsspur nur die Interpolationen Stufe und Linear zulässt. In der Regel sollte dies aber kein Problem darstellen, da die Zeit normalerweise linear abläuft. Wenn Sie dennoch eine individuelle Interpolationskurve wünschen, müssen Sie sich mit XPresso behelfen. Da die Dynamics-Voreinstellungen nicht als Standard-Node im XPresso-Editor abrufbar sind, behelfen wir uns mit einem Trick. Führen Sie z. B. auf die Option Cachedaten verwenden einen Rechtsklick aus und wählen Sie im Kontextmenü XPressions > Anführer setzen. Danach folgt ein Rechtsklick z. B. auf die Aktivieren-Funktion vor dem Abspielzeit-Parameter. Diesmal wählen Sie XPressions > Verfolger setzen. Dabei ist es egal ob sie relativ oder absolut wählen.

Es wird ein neues Null-Objekt in Ihrer Szene erstellt, hinter dem die XPresso-Schaltung angelegt wurde. Wenn Sie das entsprechende XPresso-Tag doppelt anklicken öffnet sich der bekannte XPresso-Editor, in dem Sie nun zwei Dynamics-Nodes finden. Löschen Sie einen der beiden Nodes. Über den verbleibenden Node haben Sie nun Zugriff auf alle Parameter der Dynamics-Voreinstellungen und somit auch auf die Abspielzeit. Diese lässt sich jetzt bequem z. B. mit einem Benutzerdaten-Regler verknüpfen, den Sie dann auch über Spline-Interpolation animieren können. Wie das geht haben wir in den vergangenen Kapiteln bereits besprochen.

4.1.3 Experte-Einstellungen

Hier geht es etwas an Eingemachte, bzw. an die Rechengenauigkeit, mit der Dynamics zu Werke geht. Dynamische Berechnungen können sehr komplex werden. Denken Sie nur an mehrere Objekte, die gleichzeitig miteinander kollidieren sollen. Welches Objekt wird welches andere wie stark wegdrücken, und ist dies überhaupt möglich? Vielleicht umgibt die Objekte ein Boden oder Raum, die ein weiteres Ausweichen verhindert. Viele Berechnungen müssen sich daher iterativ, also durch mehrmaliges Durchrechnen aller beteiligten Parameter einem Zustand annähern, welcher der Realität möglichst nahe kommt. Da wir jedoch andererseits gerne möglichst schnell Ergebnisse sehen möchten, sind gewisse Ungenauigkeiten oftmals zu verschmerzen. Cinema 4D nutzt intern die so genannte Bullet-Engine für dynamische Berechnungen. Dies ist eine Simulationsumgebung, die oft auch in Computerspielen verwendet wird und daher besonders auf Geschwindigkeit optimiert wurde. Geht es jedoch um besonders präzises Verhalten, können wir auch höhere Genauigkeiten erzwingen, indem wir einfach engere Grenzwerte setzen und mehr Rechenschritte zulassen. Exakt darum drehen sich hautsächlich die folgenden Parameter, die auch in Abbildung 4.2 zu sehen sind.

Animation in Cinema 4D - Experte-Einstellungen für Dynamics

Abbildung 4.2: Experte-Einstellungen für Dynamics

Um die Kollision zwischen Objekten abzufragen, müssten theoretisch immer alle Flächen der Objekte überprüft werden. Enthalten die Objekte viele Polygone, kann dies sehr lange dauern. Oftmals behilft man sich daher mit vereinfachten Kollisionsformen, wie z. B. Kugeln oder Würfeln. Es gibt aber auch Formen, die sich noch stärker an die eigentliche Form anpassen können. Dynamics nennt eine dieser abstrahierten Formen Konvexe Hülle. Dabei werden feine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche übergangen. Nur die Grundform des Objekts wird auf Kollision überprüft. Die Steigerungen dazu nennen sich Bewegtes Mesh bzw. Statisches Mesh. Hierbei kommt es tatsächlich zu der Überprüfung jedes einzelnen Polygons. Bewegtes Mesh unterscheidet sich nur dadurch von Statisches Mesh, dass sich ein Objekt mit der Kollisionsform Bewegtes Mesh auch selbst bewegen darf. Statisches Mesh würde sich also z. B. für einen unbeweglichen Fußboden oder eine Wand eignen. Der Parameter für die Kollisionstoleranz kommt immer zum Einsatz, wenn sich Objekte mit den Kollisionsformen Konvexe Hülle, Bewegtes Mesh oder Statisches Mesh begegnen. Bei anderen angebotenen Kollisionsformen, wie z. B. Ellipsoid oder Quader spielt dieser Wert keine Rolle. Je größer die Kollisionstoleranz ist, desto abgerundeter werden die Kollisionsformen, ohne dadurch fühlbar an Größe zu verlieren. Die Kollisionen können dadurch ggf. besser erkannt werden. Die benötigte Rechenzeit nimmt jedoch zu. Eine Reduzierung der Kollisionstoleranz führt folglich zu einer Beschleunigung der Berechnung, die jedoch auch Fehler mit sich bringen kann. In der Regel muss an diesem Parameter nichts verändert werden, sofern Sie die Objekte in einem realistischen Maßstab modelliert haben. Dies ist generell anzuraten, um ein natürliches, dynamisches Verhalten der Objekte zu erhalten. Die bereits besprochenen Vorgaben beziehen sich schließlich auch auf realistische Größenordnungen, z. B. bezüglich der Gravitation.

Sollte Ihr Projekt jedoch keine natürlichen Größenverhältnisse benutzen, könnten Sie versuchen, dies über den Wert für Skalierung zu kompensieren. Die Vorgabe von 100 cm bzw. 1 Meter dient hier als Standard, wie er auch intern in der Bullet-Engine verwendet wird. Sind Ihre Gegenstände z. B. generell 10-fach größer als normal, könnten Sie hier eine Skalierung von 1000 cm verwenden, um dies auszugleichen. In der Regel würde ich jedoch eher dazu raten, Ihr Projekt vor Benutzung von Dynamics z. B. mittels Bearbeiten > Projekt skalieren auf ein natürliches Größenverhältnis zu bringen. Dies hat auch später Vorteile bei der Arbeit mit Materialien oder einer physikalischen Kamera.

Stellen Sie sich z. B. eine Kugel vor, die auf einer Ebene liegt. Die Gravitation wirkt fortlaufend auf die Kugel und zieht diese in Richtung des Bodens. Gleichzeitig verhindert aber die Kollisionserkennung eine Durchdringung der Kugel mit dem Boden. Um dieses Hin und Her der Kräfte zu vereinfachen, werden intern kleine Kräfte zwischen den Objekten erzeugt, die sich bereits berühren. Dieses aktive Wegdrücken soll eine durch zu ungenaue Kollisionserkennung resultierende Durchdringung zusätzlich verhindern helfen. Sie können diese kleine Hilfskraft aber auch nach einer bestimmten Zeit abschalten, wenn sich keines der Objekte nach dieser Berührzeit mehr bewegen soll. Dies ist mit Zeitspanne für Ruhekontakt gemeint. Beachten Sie, dass nach Ablauf dieser Zeitspanne keine weitere, aktive Kollision mehr zwischen den ruhenden Objekten möglich ist. Dabei muss es sich jedoch um bewegte Objekte handeln, ein statischer Boden, der nur als Kollisionsobjekt dient, reicht also nicht aus. In der Praxis ist dieser Zustand des völlig regungslosen Berührens gar nicht so häufig, der Wert für Zeitspanne für Ruhekontakt daher auch nicht so kritisch. Sollten sie einmal so einen Fall beobachten, bei dem sich ein ruhendes Objekt nicht mehr von seinem vorher ebenfalls ruhenden Nachbarn wegschieben lässt, können Sie sich wieder an diesen Parameter erinnern und ihn ggf. erhöhen.

Den Startwert kennen Sie bereits von zahlreichen Nodes und auch Objekten, die eine gewisse Zufälligkeit benutzen. Das gleiche Prinzip greift auch bei Dynamics, denn trotz der physikalisch basierten Berechnung sind noch genügend Varianzen enthalten, die z. B. dafür sorgen, dass hunderte von Kugeln, die auf eine Ebene fallen, nicht alle völlig identisch von dieser zurückprallen. So kann es oft auch einfach einer Zufallsberechnung geschuldet sein, zu welcher Seite ein anfangs auf der Spitze balancierter Kegel umfällt. Gefällt Ihnen also die Abprallrichtung oder Endlage kollidierender Objekte nicht, versuchen Sie es einmal mit einem anderen Startwert, um ggf. zu einer anderen dynamischen Lösung zu kommen.

Rechengenauigkeit

Die folgenden drei Parameter betreffen die Rechengenauigkeit der dynamischen Effekte und haben somit direkten Einfluss auf die benötigte Rechenzeit pro Animationsbild und die erzielbare Präzision, z. B. bei Kollisionen zwischen sich schnell bewegenden Objekten. Wir hatten dabei bereits darüber gesprochen, dass die Berechnung bildweise arbeitet und dabei immer den vorherigen Zustand eines dynamischen Objekts als Basis nutzt. Das funktioniert bei langsamen Objekten sicherlich noch gut genug, was jedoch bei fallenden oder schnell durch den Raum fliegenden Modellen? Hier werden selbst in der kurzen Zeitspanne zwischen den Animationsbildern bereits so große Distanzen überwunden, dass auch diese Abschnitte noch feiner unterteilt werden müssten, um z. B. Kollisionen rechtzeitig erkennen zu können. Stellen Sie sich z. B. eine von links nach rechts fliegende Kugel vor. In Bild 10 ist sie links von einer senkrechten Ebene, in Bild 11 bereits vollständig auf der rechten Seite dieser Ebene. Wie sollte bei dieser groben Zeiteinteilung die Kollision mit der Ebene erkannt werden? Dynamics behilft sich für solche Fälle mit Zwischenschritten. Die Zeit wird also noch feiner eingeteilt, als die Bilderrate des Projekts dies vorgibt. Generell führen mehr Zwischenschritte also immer zu präziseren Ergebnissen, aber eben auch zu längeren Berechnungszeiten.

Innerhalb jedes Zwischenschritts kommt es dann nicht nur zu einer einzelnen Berechnung aller Objekte, sondern wir hatten ja bereits über die komplexen Zusammenhänge gesprochen, die beim Aufeinandertreffen mehrerer animierter Objekte zu berücksichtigen sind.

Ein Objekt kann ein anderes verschieben, das dann wiederum andere Objekte berührt. Es gilt daher in einem iterativen Prozess möglichst alle Parameter dieser komplexen Gleichung einfließen zu lassen und zu berücksichtigen. Diese Rechenschritte verbergen sich hinter Maximale Iterationen pro Schritt. Nach jeder Iteration wird deren Ergebnis mit vorangegangenen Iterationen verglichen. Fallen die Unterschiede so klein aus, dass sie unterhalb des Fehlerschwellwerts landen, kann Cinema 4D die Iteration auch schon vor dem Erreichen der maximalen Iterationen abbrechen. Dies verkürzt natürlich die benötigte Berechnungszeit. Sind Sie trotz bereits angehobener Zwischenschritt-Anzahl mit den Resultaten nicht zufrieden, versuchen Sie daher zuerst, den Fehlerschwellwert abzusenken. Cinema 4D wird dadurch ggf. gezwungen, die angegebene Anzahl an Iterationen tatsächlich auszuschöpfen. Wie bei vielen Voreinstellungen gilt jedoch auch hier, dass die Grundwerte in der Regel bereits passen sollten. Bei extremen Geschwindigkeiten Ihrer Objekte oder wenn besondere Präzision bei Kollisionen gefordert ist, können Sie jedoch an eine Erhöhung denken.

Eine weitere Option zeigt sich nur, wenn ein dazu passender Prozessor bei Ihrem System verbaut wurde. Die AVX-Option aktiviert die direkte Berechnung von Kollisionsroutinen auf der CPU, was dann natürlich schneller vonstatten geht, als wenn dies nur über die Software erfolgt. Hiervon profitieren Benutzer von CPUs mit Sandy Bridge- oder Ivy Bridge-Architektur, bzw AMDs Bulldozer. Beachten Sie beim Öffnen älterer Cinema 4D-Szenen, dass dort trotz passender CPU die Option deaktiviert sein kann. Die AVX-Berechnung kann nämlich zu etwas anderen Ergebnissen führen.

4.1.4 Visualisierung-Einstellungen

Wir haben bereits angesprochen, dass Cinema 4D für dynamische Effekte auch auf vereinfachte Objektformen z. B. für die Kollisionsberechnung zurückgreifen kann. Derartige Hilfsformen bleiben in der Regel vor uns verborgen und werden nur intern für die Berechnung herangezogen. Dennoch kann es interessant und für die Analyse von Fehlverhalten nützlich sein, diese Formen tatsächlich auch im Ansichtsfenster sehen zu können. Für diesen Zweck finden Sie Optionen in der Visualisierung-Rubrik der Dynamics-Voreinstellungen. Diese Rubrik hat ansonsten nichts mit der Berechnung oder dem Verhalten der Objekte während der Simulation zu tun.

Um überhaupt einen Effekt zu bemerken, müssen natürlich dynamische Objekte erst einmal in Ihrer Szene vorhanden sein. Dies können normale Objekte sein, die über spezielle Simulations-Tags verfügen oder auch Spezialobjekte, wie z. B. Federn und Gelenke. Wir kommen gleich im Anschluss darauf zurück. Die folgende Abbildung 4.3 zeigt beispielhaft so eine Szene, in der eine Kugel von oben auf eine Ebene gefallen ist. Dabei werden für die beteiligten Objekte entweder automatische oder manuell zugewiesene Kollisionsformen verwendet. In diesem Beispiel wurde für die Kugel z. B. ein Quader als Kollisionsform gewählt. Technisch macht dies wenig Sinn, aber dafür fällt es an diesem Beispiel einfacher, die Visualisierung-Optionen zu erläutern.

Animation in Cinema 4D - Einige der optionalen Dynamics-Hilfslinien

Abbildung 4.3: Einige der optionalen Dynamics-Hilfslinien

Voraussetzung für die Darstellung in den Ansichtsfenstern ist das Anschalten der Aktivieren-Option. Erst dann können Die folgenden Optionen benutzt werden (siehe auch Abbildung 4.3). Die Option für Kollisionsformen blendet die bereits beschrieben Kollisionskörper ein. Dies können z. B. einfache Ellipsoide oder Quader sein. In der Abbildung erkennen Sie diese Formen an der grünen Färbung. Deutlich erkennbar ist, dass die Kugel einen Würfel als Kollisionsform nutzt.

Den Begriff Bounding Box kennen Sie eventuell bereits aus XPresso. Damit ist ein Quader gemeint, der so skaliert wird, dass ein Objekt komplett darin Platz findet. In diesem speziellen Fall der Dynamics, schließt eine Bounding Box aber die Kollisionsform ein, und nicht unbedingt nur das eigentliche Objekt. Bei unserer Kugel und deren Quader-Kollisionsform erkennen Sie diese Bounding Box in Abbildung 4.3 als weißen Würfel.

Kollisionen zwischen den gewählten Kollisionsformen lassen sich als einzelne Punkte darstellen. Dafür ist die Option Kontaktpunkte zuständig. Der Berührpunkt zwischen der Bodenfläche und dem Quader-Kollisionsobjekt unserer Kugel ist daraufhin in Abbildung 4.3 als schwarzer Punkt zu erkennen.

Dynamics kennt neben den eigentlich zu animierenden Objekten auch noch Hilfsobjekte, um technische Standardbauteile, wie z. B. ein Scharnier oder eine Feder in die Simulation integrieren zu können. Die Abbildung 4.4 zeigt so eine Szene, bei der zwei Quader durch ein Scharnier miteinander verbunden wurden. Solche Gelenke lassen sich zusätzlich im Winkelbereich einschränken, was in diesem Fall genutzt wurde. Ist die Option für Konnektoren aktiv, werden Gelenke zusätzlich durch schwarze Linien angedeutet. Winkelbeschränkungen erhalten zusätzliche Hervorhebungen in roter und grüner Farbe.

Animation in Cinema 4D - Darstellung von Konnektoren am Beispiel eines Scharniers

Abbildung 4.4: Darstellung von Konnektoren am Beispiel eines Scharniers

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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