Dynamics: Das Kraft-Objekt

Wir haben bereits eine Kraft kennengelernt, die Einfluss auf die Bewegungen der dynamischen Objekte hat: die Gravitation. Diese wirkt jedoch für alle Objekte einheitlich, also z. B. im Welt-Koordinatensystem von Cinema 4D nach unten. Mithilfe des separaten Kraft-Objekts können jedoch auch zwischen den Objekten Kräfte aufgebaut werden, so als wären dies Magnete mit positiver oder negativer Anziehungskraft. Sie finden das Kraft-Objekt unter Simulieren > Dynamics. Dieses Objekt wirkt standardmäßig auf alle Objekte, die aktive dynamische Eigenschaften über Dynamics Body-Tags besitzen. Sie können die Wirkung jedoch auch pro Dynamics Body-Tag aus- oder einschließen, wenn Sie dafür die Kräfteliste in der Kräfte-Rubrik der Tags benutzen. Dort können also nicht nur Partikel-Modifikatoren, sondern eben auch die Dynamics Kraft-Objekte benutzt werden.

Um die Wirkung dieser Kraft einmal selbst auszuprobieren, erstellen Sie eine einfache Szene, die z. B. ein Planetensystem darstellen soll. Eine Kugel stellt dabei das Zentralgestirn dar. Eine weitere, kleinere Kugel wird seitlich davon platziert und soll als Planet herhalten. Beide Objekte erhalten Rigid Body-Tags. Das Starten der Animation führt somit erst einmal dazu, dass beide Kugeln durch die globale Gravitation nach unten gezogen werden. Dies können wir unterbinden, indem wir unter Bearbeiten > Projekt-Voreinstellungen und deren Dynamics-Einstellungen die Gravitation auf 0 reduzieren. Dies ist auf der linken Seite von Abbildung 4.74 zu erkennen. Im zweiten Schritt geben wir der kleinen Kugel einen Startimpuls, indem wir die Option für Eigene Startgeschwindigkeit in deren Tag aktivieren und dort z. B. der Vektor 0, 0, 200 für die Startgeschwindigkeit nutzen (siehe rechte Seite von Abbildung 4.74).

Animation in Cinema 4D - Vorbereitungen zur Anwendung des Kraft-Objekts

Abbildung 4.74: Vorbereitungen zur Anwendung des Kraft-Objekts

Beim Abspielen der Animation bleiben die Kugeln nun auf ihrer ursprünglichen Höhe im Raum und die kleine Kugel entfernt sich geradlinig entlang ihrer Z-Achse. Nun kommt ein Kraft-Objekt ins Spiel, das Sie bekanntlich unter Simulieren > Dynamics finden können. Dessen Effekt wird hauptsächlich über die Stärke in Verbindung mit der Abnahme-Einstellung bestimmt. Die Abnahme ermöglicht uns, den Effekt der Kraft räumlich zu begrenzen. Diese räumliche Abnahme folgt verschiedenen mathematischen Standardformeln.

Alle Objekte, die sich in einem Abstand befinden, der kleiner oder gleich dem Innenradius-Wert ist, werden exakt mit der eingetragenen Stärke des Kraft-Objekts angezogen oder abgestoßen. Ebenso gilt, dass alles, was sich weiter als der Außenradius entfernt hat, nicht von dem Kraft-Objekt beeinflusst wird. Das Bezugssystem ist jeweils der Massenschwerpunkt, bzw. das Objektachsensystem der von der Kraft beeinflussten Objekte. Es wird also nicht von der Oberfläche der Objekte aus gemessen, wie weit andere Objekte entfernt sind. Daraus ergibt sich auch, dass die Kraftfelder immer kugelförmig sind und wir nur deren Größe und Abnahme im Randbereich vorgeben können.

Die bereits erwähnte Abnahme-Einstellung betrifft nur das Nachlassen der Kraft zwischen dem Innen- und dem Außenradius. Die Einstellung Schritt ist dabei der einzige Modus, durch den die Kraft bis zum Außenradius konstant bleibt und dann abrupt auf den Wert 0 reduziert wird. Mit Invers quadratisch ahmen Sie die reale Abnahme eines Gravitationsfelds nach. Die übrigen Modi beschleunigen oder reduzieren die Kraftabnahme zwischen den beiden Radien.

Mit Masse berücksichtigen lässt sich die Stärke individuell an die Masse der beteiligten Objekte knüpfen. In der Regel sind große Objekte schwerer und ziehen daher kleinere Objekte stärker an als umgekehrt. Ohne diese Option ist die abstoßende oder anziehende Kraft zwischen den Objekten unabhängig von deren Masse bzw. Größe. Schließlich führt die Dämpfung dazu, dass das Kraft-Objekt den beteiligten Objekten zusätzlich Bewegungsenergie entzieht. Um eine Sonne kreisende Planeten verringern dadurch also z. B. permanent Ihren Abstand zum Zentralgestirn. Es entstehen spiralförmige Flugbahnen und keine perfekten Kreisbahnen.

Wie sich Kräfte zwischen unterschiedlich großen Objekten auswirken können, lässt sich in Abbildung 4.75 erkennen.

Animation in Cinema 4D - Konfiguration und Wirkung des Kraft-Objekts

Abbildung 4.75: Konfiguration und Wirkung des Kraft-Objekts

Sie sehen dort die bereits beschriebenen Kugeln, von denen die kleinere von beiden mit einer Startgeschwindigkeit in Z-Richtung startet. Da die globale Gravitation ausgeschaltet ist, bewirkt das Kraft-Objekt eine kreisende Bewegung der kleinen um die große Kugel. Dabei wird jedoch auch die große Kugel mitgezogen, da diese nur etwas größer und somit schwerer als die kleine Kugel ist. Die resultierenden Bewegungsbahnen beider Kugeln sind in der Abbildung farbig nachgezeichnet worden. Die nachfolgende Abbildung 4.76 stellt noch einmal graphisch die wichtigsten Abnahmekurven gegenüber. Sie sehen dort von oben nach unten die Kurven für Linear, Invers, Invers quadratisch und Invers kubisch.

Animation in Cinema 4D - Symbolhafte Darstellung einiger Abnahmekurven eines Kraft-Objekts

Abbildung 4.76: Symbolhafte Darstellung einiger Abnahmekurven eines Kraft-Objekts.

Abschließend zu dem Kraft-Objekt noch ein kleiner Tipp: Wenn Sie möchten, dass ein Objekt Anziehungs- oder Abstoßungskräfte auf andere Objekte ausübt, dabei jedoch selbst nicht in Bewegung gerät, erhöhen Sie einfach dessen Position folgen-Wert in der Kräfte-Rubrik des Dynamics Body-Tags. Mithilfe dieses Kunstgriffs müssen Sie nicht die Masse des Objekts erhöhen, um es gegenüber äußeren Kräften stabiler zu machen.

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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