Dynamics: Das Dynamics Body-Tag – Teil 5 – Die Soft Body-Rubrik

Bislang beschrieben alle Einstellungen ein Rigid Body, also ein festes Objekt, das sich durch die wirkenden Kräfte selbst nicht verformen ließ. Um z. B. einen springenden Fall oder ein sich verformende Bauteil simulieren zu können müssen wir anders vorgehen, indem wir das Objekt als Soft Body deklarieren. Sie können dies entweder direkt durch die Zuweisung eines Soft Body-Tags oder das Umschalten des Soft Body-Menüs in der Soft Body-Rubrik eines Rigid Body-Tags erreichen (siehe Abbildung 4.32).

Animation in Cinema 4D - Die Soft Body-Einstellungen eines Dynamics Body-Tags

Abbildung 4.32: Die Soft Body-Einstellungen eines Dynamics Body-Tags

Wir hatten ja bereits angesprochen, dass auch das Umschalten zwischen Rigid Body und Soft Body jederzeit möglich ist, indem dieses Menü animiert wird. In der Eistellung Soft Body Aus verhält sich das Objekt wie ein Rigid Body oder ein Kollisionsobjekt. In der Einstellung Polygone/Linien hingegen wird die Oberfläche selbst zu einem dynamischen Bestandteil der Simulation. Wie die Begriffe Polygone und Linien schon andeuten, spielt dabei die Struktur des Objekts eine große Rolle. Wie bei allen verformenden Verfahren funktioniert auch diesmal der Effekt am besten, wenn die Oberfläche möglichst gleichmäßig unterteilt ist.

Je feiner und weicher sich ein Objekt verformen soll, desto mehr Unterteilungen, also Punkte, Kanten und Polygone werden benötigt. Dieser Modus kann aber auch mit Splines verwendet werden. Der dritte Soft Body-Modus Klone ist speziell für die Kombination mit MoGraph-Klonen gedacht.

Dabei verformen sich nicht die einzelnen Objekte, sondern die Anordnung der Klone wird zu einer Art Stoff. Stellen Sie sich z. B. ein Kettenhemd vor. Die einzelnen Metallringe darin verformen sich natürlich nicht, aber dennoch verhält sich das gesamte Objekt weich und kann sich verformen. Wir kommen auf diesen speziellen Modus im Kapitel zu MoGraph noch einmal kurz zurück. Die Prinzipien bleiben jedoch auch dort die gleichen, wie bei einem Soft Body aus Polygonen und Linien.

Die Soft Body-Einstellungen

Beginnen wir mit den oberen Optionen der Soft Body-Einstellungsseite. Damit wir dazu auch gleich ein Beispiel nutzen können, erstellen Sie eine neue Szene und fügen Sie dieser einen Würfel hinzu, der jeweils zehn Segmente in allen Richtungen benutzt. Geben Sie dem Würfel ein Soft Body-Tag und stellen Sie dort in den Kräfte-Einstellungen Position folgen auf 100, damit der Würfel nicht gleich automatisch nach unten fällt. Normalerweise merkt sich das Tag automatisch, wie das Objekt am Anfang der Animation aussieht. Dies ist also vergleichbar mit dem Startzustand, nur dass sich ein Soft Body eben zusätzlich noch die Lage aller Punkte am Objekt merkt. Es kann jedoch auch reizvoll sein, die Lage der Punkte am Objekt noch individuell verändern zu können. Denken Sie z. B. an typisches Morphing der Form oder an die Verformung durch einen Deformator. Exakt dafür ist das Feld für den Ruhezustand gedacht. Sie verwenden dort in der Regel eine Kopie Ihres Objekts, die Sie dann beliebig mit Deformatoren oder durch das Morphen von Punkten animieren können. Wichtig ist in jedem Fall, dass dieses Objekt die gleiche Anzahl und Reihenfolge von Punkten benutzt, wie das Soft Body-Objekt. Da das Soft Body intern mit simulierten Federn zwischen den Punkten der Oberfläche arbeitet, werden dann diese Veränderungen des Ruhezustands nicht unbedingt sofort und auch nicht immer präzise übernommen. Darin liegt genau der Reiz, denn diese Schwingungen beim Wechsel der Form können bereits ein spannender Effekt sein. Um dies auszuprobieren erstellen Sie einen zweiten Würfel, geben diesem ebenfalls wieder zehn Segmente in jeder Richtung und ergänzen ihn zusätzlich mit einem Kugel-Deformator. Wenn Sie beim Aufruf des Deformators gleichzeitig die Shift-Taste halten, wird dieser automatisch untergeordnet und passt sich auch gleich der Größe des Würfels an. Haben Sie dies versäumt, müssen Sie den Deformator selbst im Objekt-Manager unter dem Würfel eingruppieren und danach im Deformator die Schaltfläche für An Überobjekt anpassen betätigen. Setzen Sie die Stärke im Deformator vorerst auf 0%, damit der neue Würfel vorerst unverändert bleibt. Der neue Würfel sollte dann auch für den Editor und das Rendering unsichtbar geschaltet werden. Die nachfolgende Funktion beeinflusst dies nicht. Ebenso könnte der deformierte Würfel auch an einer ganz anderen Stelle im Raum liegen. Wichtig für die Soft Body-Berechnung sind nur die Punktkoordinaten innerhalb des Ruhezustand-Objekts.

Setzen Sie nun ein Keyframe für die Stärke 0% des Deformators auf Bild 15 der Zeitleiste. In Bild 20 setzen Sie ein weiteres Keyframe, das die Stärke auf 100% setzt. Ziehen Sie abschließend den Würfel in das Feld für Ruhezustand am Soft Body-Tag und lassen Sie die Animation laufen. Die Simulation startet mit dem eckigen Würfel, der sich dann aber Bild 15 mehr oder minder organisch wölbt und verformt. Dabei wird die Kugelform unseres deformierten Würfel-Duplikats nicht ganz erreicht. Woran liegt das? Die nachfolgende Abbildung 4.33 gibt einige Phasen der Simulation wieder.

Animation in Cinema 4D - Animation des Ruhezustands eines Soft Body-Würfels

Abbildung 4.33: Animation des Ruhezustands eines Soft Body-Würfels

Die Verformung der Oberfläche hat etwas mit den Parametern im Federn-Abschnitt zu tun. Dort werden praktisch virtuelle Federn definiert, die zwischen den Punkten der Oberfläche verspannt werden. Die ursprüngliche Länge und Dehnfähigkeit dieser Federn legt fest, wie flexibel sich die Oberfläche verformen kann. Gerade in der Mitte der ehemaligen Würfelflächen ist die Entfernung zu dem rund deformierten Würfel natürlich besonders weit. Daher entstehen dort die größten Fehler. Die Federn müssten in diesem Fall also mehr Freiheit bekommen. Versuchen wir es einmal mit einer Reduzierung des Struktur-Werts auf 50. Dieser ist für die Federkraft entlang der Polygonkanten benachbarter Punkte zuständig. Zusätzlich setzen Sie alle Dämpfung-Werte für Struktur, Scherung und Biegung auf 0% und starten dann die Animation erneut. Einige Eindrücke dieser neuen Simulation sind in Abbildung 4.34 zu sehen.

Animation in Cinema 4D - Animation des Ruhezustands mit angepassten Feder-Parametern

Abbildung 4.34: Animation des Ruhezustands mit angepassten Feder-Parametern
Der Würfel verhält sich nun viel weicher und schwabbelt schön hin und her, bis am Ende die neue Kugelform zu sehen ist. Der obere Teil hat es dabei natürlich besonders schwer, denn er muss sich zusätzlich gegen die auch auf Soft Bodies wirkende Gravitation stemmen. Dies bringt uns dann auch gleich zum folgenden Feld für die Massen-Map. Anders als bei einem Rigid Body wird bei einem Soft Body die Gesamtmasse des Objekts gleichmäßig auf seine Punkte aufgeteilt. Jeder Punkt hat daher eine gewisse Masse. Wenn Sie diese gleichmäßige Verteilung beeinflussen möchten, können Sie aber auch selbst definieren, welche Punkte leichter und welche schwerer sein sollen. Beachten Sie nur, dass Punkte, die keine Masse haben, auch nicht an der Simulation teilnehmen können. Diese Punkte bleiben dann einfach starr, was natürlich auch interessant sein kann.

Eine Massen-Map kann z. B. eine einfache Punkt-Selektion sein, die Sie über Selektieren > Selektion einfrieren als Punkt Auswahl-Tag gespeichert haben. In unserem Fall müsste dafür der Soft Body-Würfel jedoch zuerst zu einem Polygon-Objekt konvertiert werden. Anschließend könnten Sie z. B. alle Punkte auswählen, die nicht Bestandteil der äußeren Würfelkante sind und diese Selektion dann einfrieren lassen. Das hierdurch entstandene Punkt Auswahl-Tag ziehen Sie in das Massen-Map-Feld des Soft Body-Tags. Die Animation sieht nun wie in Abbildung 4.35 aus.

Animation in Cinema 4D - Eine Punkt-Selektion als Massen-Map

Abbildung 4.35: Eine Punkt-Selektion als Massen-Map

Die nicht in der Auswahl gespeicherten Punkte bleiben stur stehen, während sich die anderen Punkte in Richtung der Vorgabe des Ruhezustands strecken müssen. Diese Technik ermöglicht Ihnen jedoch nur zwei Massen zu vergeben, nämlich entweder den ursprünglich berechneten Wert pro Punkt oder eine Null-Masse. Flexibler sind Sie bei der Nutzung von Vertex-Maps. Diese können Sie z. B. mit der Live-Selektion oder mit dem Pinsel-Werkzeug (Mesh > Verformen) direkt aufmalen.

Am Pinsel-Werkzeug können Sie den Modus Malen benutzen, um die gewählte Stärke des Pinsels auf die Punkte zu malen. Dabei entstehen am Rand des Pinsels automatisch Abstufungen entsprechend der gewählten Abnahme. Zudem kann auch der Pinsel-Modus Weichzeichnen benutzt werden, um die aufgemalten Werte zu überblenden und zu glätten. Das durch das Malen entstehende Vertex Map-Tag verwenden Sie wieder im Feld für die Massen-Map (siehe Abbildung 4.36). So können stufenlos Massen zwischen 0% und 100% erzeugt werden.

Animation in Cinema 4D - Eine Vertex-Map als Massen-Map

Abbildung 4.36: Eine Vertex-Map als Massen-Map

Schließlich finden wir in diesem Abschnitt des Soft Body-Dialogs noch die Option für Akkuraten Solver. Diese Option sorgt für eine zusätzliche Dämpfung, da besonders Soft Bodies aufgrund der vielen voneinander abhängigen Federkräfte zum Aufschaukeln neigen. Dies benötigt zusätzliche Rechenzeit. Probieren Sie daher ruhig aus, ob nicht auch eine ausgeschaltete Option eventuell ein vergleichbares Resultat in kürzerer Zeit bringt.

Die Federn-Einstellungen

Wir hatten bereits kurz angesprochen, dass Soft Bodies simulierte Federkräfte zwischen den Punkten der Oberfläche benutzen. Diese Federn laufen entlang verschiedener Richtungen und werden daher in drei Kategorien unterteilt: Struktur, Scherung und Biegung. Die Struktur-Federn orientieren sich am Verlauf der Kanten, verbinden also jeweils zwei Punkte miteinander, zwischen denen auch eine Kante verläuft. Diese Federn kontrollieren somit den Abstand zwischen den benachbarten Punkten. Die Scherung-Federn verbinden Punkte über Kreuz, entsprechend bei einem viereckigen Polygon also den Diagonalen über die Fläche. Diese Federn können das Verscheren einer Fläche verhindern, sorgen also dafür, dass eine Fläche nicht windschief wird. Der dritte Federntyp entspricht einer Biegungsfeder und nicht einer linearen Feder, wie die beiden Typen zuvor. Die Biegung-Federn versuchen die Winkel zwischen den an einem Punkt zusammenlaufenden Kanten zu stabilisieren. Abbildung 4.37 stellt die Wirkrichtung der drei Federarten noch einmal gegenüber.

Animation in Cinema 4D - Visualisierung der verschiedenen Federtypen

Abbildung 4.37: Visualisierung der verschiedenen Federtypen

Links sehen Sie dort den Verlauf der Struktur-Federn, in der Mitte die Scherung-Federn und rechts die Biegung-Federn, die jedoch wie gesagt keine linearen Federn sind, sondern praktisch in jedem Punkt der Oberfläche selbst wirken. Generell führen härtere Federn zu unbeweglicheren Objekten. Im Extremfall kann dann ein Soft Body fast wie ein Rigid Body wirken. Die Härte jeder Feder wird über den Zahlenwert neben den Begriffen Struktur, Scherung und Biegung angegeben. Kleine Werte führen also zu eher weichen Federn, die der ursprünglichen Objektform nicht mehr so viel Unterstützung geben können. Wenn Sie schon einmal an einer Metallfeder gezogen haben, dann wissen Sie, dass sich diese nur bis zu einem gewissen Grad ziehen lässt und dann auch wieder in ihre ursprüngliche Größe zurückfindet. Wird eine gewisse Grenze überschritten, bleibt zumindest ein Teil der Verformung permanent. Sie können dies z. B. gut an den kleinen Federn beobachten, die in Kugelschreibern verwendet werden. Diese Grenze wird Elastische Grenze genannt und hier im Dialog der Struktur-Federn in Prozent der ursprünglichen Federlänge angegeben. Eine Elastische Grenze von 1000% bedeutet also, dass eine Feder um das Zehnfache gestreckt werden kann und danach immer noch in ihre ursprüngliche Länge zurückfindet.

Dies ist natürlich ein extrem hoher Wert, der in den meisten Fällen jede plastische, also bleibende Verformung unterbinden wird. Im Fall der Biegung-Federn kann nicht mit einer Verlängerung als Grenze bearbeitet werden, da diese Federn ja gedreht werden. Dort wird daher als Elastische Grenze ein Winkelwert angegeben. Werden die in einem Punkt zusammenlaufenden Kanten um einen Winkel verdreht der größer als die Elastische Grenze ist, finden die Kanten nicht wieder in ihre ursprüngliche Richtung zurück. Die Einstellungen für die Elastische Grenze werden immer dann interessant, wenn Sie ein Objekt z. B. durch eine Kollision bleibend verformen möchten. Sie kennen dieses Prinzip eventuell schon vom Kollision-Deformator. Lassen Sie uns dies mit unserem Soft Body-Würfel einmal ausprobieren.

Löschen Sie zunächst die Einträge für Ruhezustand und Massen-Map aus dem Soft Body-Tag und reduzieren Sie dann die Elastische Grenze für die Struktur auf 101% und für die Biegung auf 1°. Dadurch werden bereits sehr kleine Verformungen der Federn zu bleibenden Federformen führen. Die Stärke der Struktur habe ich wieder auf den Standardwert von 100 erhöht, um dem Objekt mehr Stabilität zu geben. Zudem habe ich alle Dämpfungen wieder auf den Standardwert 20% zurückgestellt. In den Kräfte-Einstellungen setzen wir zudem Rotation folgen auf 100, damit sich der Würfel durch den kommenden Aufprall nicht verdrehen kann (siehe Abbildung 4.38).

Animation in Cinema 4D - Anpassungen im Soft Body-Tag

Abbildung 4.38: Anpassungen im Soft Body-Tag

Ergänzen Sie jetzt eine Kugel und platzieren Sie diese so über dem Würfel, dass die Kugel beim Fallen etwas abseits der Mitte auf den Würfel trifft. Geben Sie der Kugel ein Rigid Body-Tag, damit diese von der Gravitation nach unten gezogen und mit dem Würfel kollidieren kann. Wenn Sie die Animation nun ablaufen lassen, sollten Sie beobachten können, wie die Kugel zuerst etwas in den Würfel einsinkt, dann seitlich abgleitet und dabei eine Verformung am Würfel hinterlässt, die auch lange nach der Kollision noch erhalten bleibt. Diese Simulation ist in einigen Standbildern der Abbildung 4.39 festgehalten.

Animation in Cinema 4D - Bleibende Verformung durch Kollision bei niedriger Elastischer Grenze

Abbildung 4.39: Bleibende Verformung durch Kollision bei niedriger Elastischer Grenze

Je geringer also die Elastische Grenze in Bezug auf die ursprüngliche Feder ist, desto einfacher ist ein Objekt z. B. durch Kollisionen aus der Form zu bringen. Die Federn werden das Objekt anschließend nicht mehr in die ursprüngliche Form zurückziehen können.

Um bei dem Bild einer in die Länge gezogenen Feder zu bleiben, so können Sie sich beim Loslassen der Feder vorstellen, dass diese nicht einfach wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt, bzw. beim Überschreiten der Elastischen Grenze teilweise verformt bleibt, sondern die Feder wird noch gehörig nachschwingen, bevor sie wieder zur Ruhe kommt. Um diese Schwingungen kontrollieren zu können, stehen Dämpfungen zur Verfügung. Je stärker die Feder-Dämpfungen sind, desto träger werden die Schwingungen der Federn, desto langsamer kehren Sie nach der Entlastung aber auch wieder zu ihrer ursprünglichen Lange und Lage zurück.

Zudem können Sie mit starken Dämpfungen auch die Ausbreitung einer Verformung begrenzen. So können Sie z. B. in Abbildung 4.40 schön vergleichen, wie sich die Dämpfung bei unserer Kollision auswirkt. Links sehen Sie den Würfel mit 100% Dämpfung auf allen Federn, rechts daneben ganz ohne Dämpfung. Alle übrigen Parameter sind identisch geblieben. Die Elastischen Grenzen wurden hierfür wieder auf 1000% bzw. auf 180° zurückgestellt.

Animation in Cinema 4D - Auswirkung der Dämpfung auf die Verformung

Abbildung 4.40: Auswirkung der Dämpfung auf die Verformung

Der Parameter für die Ruhelänge gibt indirekt die Kraft der Federn bei der Ruhelage des Objekts an. Normalerweise haben dort alle Federn exakt die Längen, die den Punktabständen entsprechen, bzw. genau die Drehlage, die sich aus den Kanten im Startzustand des Objekts ergibt. Die Federn sind daher vorerst alle frei von Kräften und beeinflussen die Form nicht. Dies ist mit einer Ruhelänge von 100% gemeint und in der Regel so auch sinnvoll eingestellt.

Es kann jedoch sicherlich auch reizvoll sein, die Federn gewissermaßen vorzuspannen oder bereits am Anfang einer Simulation zu stauchen oder zu dehnen. Eine Ruhelänge über 100% führt somit gleich am Anfang der Simulation zu einer Vergrößerung des Objekts. Entsprechend werden Ruhelängen unter 100% das Objekt zusammenziehen und kleiner erscheinen lassen. Richtig interessant wird dieser Parameter jedoch erst dadurch, dass die Ruhelängen individuell für die Punkte des Objekts eingestellt werden können. Sie kennen dieses Prinzip bereits von der Massen-Map her. Sie können daher in jedem Map-Feld ein eigenes Punkt Auswahl- oder Vertex Map-Tag zuweisen. Die obige Abbildung 4.41 zeigt auf der linken Seite eine Punkt-Auswahl, die alle Punkte außer einem horizontalen Band in der Mitte des Würfels enthält.

Animation in Cinema 4D - Beeinflussung der Ruhelänge über Punkt-Auswahl und Vertex Map

Abbildung 4.41: Beeinflussung der Ruhelänge über Punkt-Auswahl und Vertex Map

Wird diese Selektion gespeichert und das entsprechende Auswahl-Tag als Map für die Ruhelänge verwendet, schnürt sich der Würfel in diesem Bereich ein. Die rechte Hälfte der Abbildung zeigt den gleichen Würfel, diesmal mit einer aufgemalten Vertex Map. Hierfür kann wieder das Pinsel-Werkzeug benutzt werden. Da eine Vertex Map auch feine Abstufungen zwischen den Extremen 0% und 100% enthalten kann, sind damit noch weichere Übergänge möglich. Dieses Prinzip kann auch mit allen Federn, Dämpfungen und Elastischen Grenzen genutzt werden, um z. B. gezielt die Flexibilität und Härte einer Oberfläche zu variieren. Da sich Vertex Maps auch morphen oder über XPresso editieren lassen, ergeben sich dadurch zusätzliche Optionen der Animation. Wir kommen auf das Thema Morphing dann noch ausführlicher im Kapitel zur Charakteranimation zurück.

Die Rubrik der Federn kann noch einige Parameter mehr enthalten, wenn im Soft Body-Menü Klone ausgewählt wurden. Diese zusätzlichen Optionen ermöglichen z. B. das Auftrennen und Zerreißen von Federn, wenn bestimmte Zerreißlängen übertreten werden. Wir werden dies später im Zusammenspiel mit dem MoGraph-Funktionen besprechen, denn nur dort können diese Funktionen genutzt werden.

Die Formbewahrung-Einstellungen

Gerade wenn das Objekt vielen Kollisionen oder anderen Kräften ausgesetzt wird, kann es nur mithilfe der Federkräfte schwierig sein, die eigentliche Form eines Objekts beizubehalten. Nicht immer handelt es sich schließlich um ein Stück Stoff, das simuliert werden soll. Die folgenden Parameter helfen uns dabei, unabhängig von den wirkenden Federkräften das Volumen und die ursprüngliche Form zu bewahren.

Los geht es dabei mit der Härte. Dies ist im Prinzip schon die wichtigste Stellschraube, mit der Sie zwischen der ursprünglichen Form und der durch Federn verzerrten Soft Body-Form mischen können. Eine große Härte führt also dazu, dass sich das Objekt fast wie ein Rigid Body verhält und auch so aussieht. Diese Unterstützung des Soft Bodys ist oft hilfreich, da die Federn nur die unmittelbar benachbarten Punkte miteinander verbinden. Selbst große Stärken dieser Federn werden also nicht immer verhindern können, dass sich das Volumen des Objekts und somit dessen Form verändern. Die Bildserie der Abbildung 4.42 stellt Ihnen die Wirkung der Härte vor. Ganz links sehen Sie dort wieder unseren Würfel mit den je zehn Unterteilungen entlang aller Raumachsen. Dieser benutzt Bewegtes Mesh als Form für seine Kollisionsberechnung. Unter dem Würfel liegt eine Ebene die Statisches Mesh als Kollisionsform aktiviert hat. Beim Abspielen der Simulation werden Sie eventuell bemerken, dass der Würfel trotz der guten Kollisionsformen teilweise durch die Ebene dringt. Erhöhen Sie in diesem Fall die Anzahl für die Zwischenschritte in den Dynamics-Einstellungen der Projekt-Voreinstellungen, um die Rechengenauigkeit zu erhöhen.

Ist dies gemeistert, können Sie ein Ergebnis wie in der zweiten Einblendung von links in Abbildung 4.42 erwarten. Der Würfel kollabiert beim Abprall auf die Ebene vollständig. Das Bild rechts daneben zeigt schon einen deutlichen Unterschied dazu. Hier wurde die Härte in den Formbewahrung-Einstellungen auf 1 erhöht. der Würfel gibt zwar etwas nach, bleibt jedoch als Würfel weiterhin erkennbar. Das letzte Bild in der Serie zeigt das Resultat bei einer Härte von 10. Der Würfel wippt nur kurz nach und bleibt ansonsten fast unbeeindruckt von der Kollision. Die Resultate können bei Ihnen natürlich etwas anders ausfallen. Dies hängt ja auch noch von der Größe des Würfels, also seiner Masse und von der Fallhöhe ab.

Animation in Cinema 4D - Ein fallender Würfel mit unterschiedlichen Härte-Werten

Abbildung 4.42: Ein fallender Würfel mit unterschiedlichen Härte-Werten

Der nächste Parameter für das Volumen arbeitet Hand in Hand mit der Härte und trägt dazu bei, die Größe und eben das Volumen des Objekts konstant zu halten. Werte unter 100% können dazu führen, dass die Größe des Objekts pulsiert. Daher sollte die Standardeinstellung 100% in der Regel beibehalten werden. Da auch die Härte der Formbewahrung wie eine Art Feder auf die Punkte wirkt, kann es dabei zu Schwingungen kommen. Die Dämpfung hilft dabei, diese Schwingungen zu mildern und schneller zur Ruhe zu bringen. Schließlich bietet auch die Formbewahrung eine Elastische Grenze. Dieser Wert ist so zu verstehen, dass er die maximal erlaubte Abweichung zwischen dem verformten Objekt und der ursprünglichen Form angibt, bei der keine permanente Verformung stattfindet. Kleine Werte führen also schneller zu bleibenden Verformungen als große. Das Beispiel der folgenden Abbildung 4.43 zeigt einen Versuchsaufbau dazu.

Animation in Cinema 4D - Versuchsaufbau zum Testen der Formbewahrung

Abbildung 4.43: Versuchsaufbau zum Testen der Formbewahrung

Diese Testszene besteht aus einer etwas höher unterteilten Ebene und einem einfachen Würfel-Grundobjekt. Die Ebene wird zu einem Polygon-Objekt konvertiert. Mittels einer Loop-Selektion wird ein Randloop der Punkte erstellt, der dann invertiert wird. Anschließend werden die Punkte an einer Seite der Ebene wieder selektiert. Das Ergebnis ist auf der linken Seite von Abbildung 4.43 zu sehen. Die Ebene ist also nur noch auf drei Seiten von unselektierten Punkten begrenzt. Speichern Sie diese Punkt-Selektion als Punkt Auswahl-Tag.

Am Rand der selektierten Seite wird der Würfel platziert. Dieser erhält ein Kollisionsobjekt-Tag, in dem die Kollisionsform auf Bewegtes Mesh umgeschaltet wird. Die Ebene wird mit einem Soft Body-Tag versehen, in dem ebenfalls Bewegtes Mesh als Kollisionsform aktiviert wird. In den Soft Body-Einstellungen des Tags weisen Sie die vorhandene Punkt-Auswahl als Massen Map zu, damit die drei Ränder der Ebene im Raum fixiert werden und sich die Ebene dazwischen wie ein Sprungtuch verhalten kann. Die Formbewahrung der Ebene erhält eine Härte von 100, damit sie nicht zu sehr durchhängen kann. Setzen Sie nun Position-Keyframes für den Würfel, um diesen seitlich in die Ebene zu verschieben und anschließend wieder auf eine Position außerhalb der Ebene zu animieren. Dies sollte uns ermöglichen, die Wirkung der Elastischen Grenze in den Formbewahrung-Einstellungen der Ebene zu überprüfen. Beginnen Sie dort mit einem kleinen Wert, wie z. B. 1 cm und lassen Sie die Animation laufen. Sie sollten beobachten, können, wie die Ebene von dem Würfel weggedrückt wird. Beim Zurückfahren des Würfels sollte ein großer Teil der Verformung der Ebene bestehen bleiben.

Je höher Sie nun den Wert für Elastische Grenze setzen, desto geringer fällt die verbleibende Verformung aus. Die folgende Abbildung 4.44 stellt dazu meine Ergebnisse gegenüber. Sie sehen dort in der Bildfolge von links nach rechts die Resultate bei einer Elastischen Grenze von 1 cm, 10 cm und 50 cm. Auch diese Eigenschaft der Formbewahrung kann wie die Härte und Dämpfung für jeden Objektpunkt über eine Map definiert werden.

Animation in Cinema 4D - Auswirkung verschiedener Elastische Grenze-Vorgaben

Abbildung 4.44: Auswirkung verschiedener Elastische Grenze-Vorgaben

Die Druck-Einstellungen

Die letzten Einstellungen für Soft Bodies betreffen den Innendruck von Volumenkörpern. Sicherlich fällt uns dazu zuerst das Beispiel eines Luftballons ein, der mit Gas gefüllt wird, oder aber ein Autoreifen. Auch dazu wieder ein kleines Beispiel. Erstellen Sie eine Kugel und benutzen Sie dort den Typ Ikosaeder. Die daraus resultierende gleichmäßige Unterteilung mit Dreiecken ist besonders für Soft Bodies geeignet. Die Option Perfekte Kugel sollten Sie ausschalten, damit später beim Rendern auch tatsächlich die verformte Kugel zu sehen ist. Ein Sonderfall des Kugel-Grundobjekts. Ansonsten könnten Sie dem auch durch Konvertieren der Kugel zu einem Polygon-Objekt aus dem Weg gehen.

Stellen Sie die Kugel auf eine Ebene und stellen Sie ihr zusätzlich zwei Würfel zur Seite. Die Ebene markieren Sie als Kollisionsobjekt, die Würfel erhalten Rigid Body-Tags. Die Kugel bekommt natürlich ein Soft Body-Tag zugewiesen. Wenn Sie die Animation ablaufen lassen sollten Sie ein Ergebnis wie in den oberen Bildern der unteren Abbildung erhalten. Die Kugel sackt einfach nur in sich zusammen, als würde man die Luft herauslassen.

Animation in Cinema 4D - Druckeinstellungen

Setzen Sie nun ein Keyframe für den Druck mit dem Wert 0. Einige Bilder später erhöhen Sie den Druck z. B. auf 100 und setzen wieder ein Keyframe. Wenn Sie nun die Animation ablaufen lassen, sackt die Kugel erst zusammen, bläht sich dann aber zwischen den Druck-Keyframes wieder auf. Dabei kann sie problemlos größer werden als die ursprüngliche Kugel war und somit auch die seitlichen Würfel wegdrücken. Dies ist in den unteren Bildern des seitlichen Bilderstreifens eingefangen. Beachten Sie ebenfalls, dass der Druck auch negativ sein kann. Das Objekt zieht sich dann zusammen.

Wenn Sie verhindern wollen, dass sich die Objektgröße durch den Druck zu sehr von der ursprünglichen Größe des Objekts unterscheidet, müssen Sie den Parameter für die Volumenbewahrung erhöhen. Dies ist praktische eine Kraft, die dann dem Druck entgegenwirkt. Man könnte sich diesen Wert auch als eine Art Dehnfähigkeit der Oberfläche vorstellen. Mit steigender Volumenbewahrung nimmt die Dehnfähigkeit der Oberfläche ab. Da die Erhöhung des Drucks nicht sofort zu einer Formveränderung führt, sondern auch hier wieder ein Nachfedern möglich ist, können Sie über die Dämpfung Schwingungen durch Druckveränderungen in den Griff bekommen.

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.

Wir empfehlen:
Maxon BodyPaint 3D-Video-Training

Unsere Empfehlung für dich

Cinema 4D für Einsteiger – für R16/R17/R18

Cinema 4D für Einsteiger – für R16/R17/R18

Überschreite mit unserem neuen und sagenhaften Standardwerk für Cinema 4D die Grenzen der Wahrnehmung. Das Release 16 ist das beste Update, das Maxon je herausgebracht hat!

  • Neue Funktionen von R16, R17 und R18 im Detail erklärt
  • In über 15,5 Stunden Video-Training Cinema 4D von A bis Z ergründen
  • PLUS 850 PDF-Seiten und Arbeitsmaterialien
  • Maximales Kreativtraining: Nachbau des Covermotivs

Zum Training