Charakter-Animation: Das Joint-Objekt – Teil 2 – Die Abnahme- und Symmetrie-Einstellungen

Tutorials 5. Dezember 2016 – 0 Kommentare

Die Abnahme-Einstellungen: Um diese Rubrik sinnvoll erläutern zu können, müssen wir etwas weiter ausholen, bzw. zusätzliche Objekte und Tags mit in unser Beispiel einbeziehen. Grundsätzlich funktioniert die Abnahme identisch zur Abnahme der MoGraph-Effektoren. Es wird also ein räumlicher Bereich beschrieben, in dem in diesem Fall ein Bone auf eine zugewiesene Geometrie wirkt. Ich möchte hier auf eine erneute Beschreibung aller Optionen und Formen für die Abnahme verzichten. Bitte lesen Sie ggf. im entsprechenden Abschnitt des MoGraph-Kapitels dazu nach. Wichtiger ist daher an dieser Stelle, wie wir die gewählte Abnahme benutzen können, um damit ein Objekt zu deformieren. Stellen wir uns daher folgende Szene vor: Sie haben drei Joints nebeneinander platziert und zwischen diesen hierarchische Beziehungen im Objekt-Manager geschaffen. Der zweite Joint wurde unter dem ersten eingruppiert und der dritte Joint unter dem zweiten. Auf diese Weise erhalten wir zwei Bones. Nun rufen Sie z. B. ein Zylinder-Grundobjekt auf und legen dies parallel zu den Bones. Skalieren Sie den Zylinder so, dass die gesamte Strecke zwischen dem ersten und dem letzten Joint abgedeckt wird. Sorgen Sie zudem dafür, dass am Zylinder genügend Segmente vorhanden sind, damit dieser deformiert werden kann.

Animation in Cinema 4D - Die Darstellungsmodi Achse, Kugel (Drahtgitter), Kreis und Kugel

Abbildung 6.6: Die Darstellungsmodi Achse, Kugel (Drahtgitter), Kreis und Kugel

Selektieren Sie das oberste Joint-Objekt und aktivieren Sie dort z. B. die Form Zylinder oder Form Kapsel für die Abnahme. Passen Sie die Größe, den Offset und ggf. den Abnahme-Wert so an, dass der erste Zylinder-Abschnitt, der über dem ersten Bone liegt, davon vollständig eingeschlossen wird. Verfahren Sie identisch mit dem zweiten Joint, dessen Abnahme dann für die zweite Hälfte am Zylinder zuständig ist. Ein mögliches Ergebnis ist in Abbildung 6.7 zu sehen. Damit das Zylinder-Grundobjekt von den Joints und deren Bones überhaupt verformt werden kann, muss am Zylinder ein Wichtung-Tag vorhanden sein. Dieses listet alle Joint-Objekte auf, die in Bezug zum Zylinder stehen sollen und merkt sich deren ursprüngliche Lage. Fügen Sie also zuerst dem Zylinder ein solches Wichtung-Tag hinzu. Sie finden es unter den Charakter Tags z. B. im Tags-Menü des Objekt-Managers. Selektieren Sie das Wichtung-Tag, damit dessen Einstellungen im Attribute-Manager zu sehen sind und lassen Sie den Attribute-Manager anschließend mit einem Klick auf dessen Bügelschloss-Symbol in der Titelzeile sperren.

Animation in Cinema 4D - Joint-Objekte mit Kapsel-Abnahme im Inneren eines Zylinders

Abbildung 6.7: Joint-Objekte mit Kapsel-Abnahme im Inneren eines Zylinders

So bleibt der Dialog des Wichtung-Tags auch dann noch zu sehen, wenn Sie im Objekt-Manager etwas anderes selektieren. Ziehen Sie daher nun die ersten beiden Joints, die auch die Bones bilden, in die Joints-Liste des Wichtung-Tags. Abschließend hierzu betätigen Sie die Ausgangspose festlegen-Schaltfläche des Wichtung-Tags und können dann das Bügelschloss des Attribute-Managers wieder öffnen. Durch Ausgangspose festlegen merkt sich das Wichtung-Tag die Lage der gelisteten Joint-Objekte und kann diese durch Betätigung von Ausgangspose wiederherstellen jederzeit wieder rekonstruieren. Dieser Arbeitsschritt ist sehr wichtig, damit bei Bedarf die neutrale Stellung der Joints wieder aufgerufen werden kann. Die neutrale Stellung ist in der Regel diejenige, bei der die Joints und deren Bones noch nichts an der Form des Objekts verändert haben.

Da die Joint-Objekte selbst keine Deformatoren sind, müssen diese auch nicht unter dem zu verformenden Objekt gruppiert werden. Tatsächlich ist deren Lage im Objekt-Manager egal. Es können sogar mehrere Objekte durch die gleichen Joints verformt werden, denn nur Wichtung-Tags stellen die Verbindung zwischen Joints und zu verformendem Objekt her. Wie Sie bereits an dem Begriff Wichtung erkennen können, speichert das Wichtung-Tag normalerweise nicht nur die Joints und deren Ausgangspose, sondern kann auch den prozentualen Einfluss jedes Joints auf jeden einzelnen Punkt am zu verformenden Objekt speichern. Im Fall der Nutzung einer Abnahme an den Joints ist dies jedoch nicht nötig. Wir kommen dennoch etwas später noch auf diese Wichtungen zurück, denn diese ermöglichen uns noch individuellere Abstufungen in der Verformung und auch nicht zusammenhängende Verformungsbereiche.

Im Charakter-Menü von Cinema 4D finden Sie nun noch das Skin-Objekt. Das ist der eigentliche Deformator und wird daher unter dem Zylinder eingruppiert. Nun können die Joints im Wichtung-Tag tatsächlich den Zylinder verformen.

Animation in Cinema 4D - Wichtung-Tag und Skin-Objekt

Abbildung 6.8: Wichtung-Tag und Skin-Objekt

Die Abbildung 6.8 stellt noch einmal die letzten Arbeitsschritte dar. Auf der linken Hälfte der Abbildung erkennen Sie die Hierarchie der Joints und den Zylinder mit dem Wichtung-Tag. Die obersten beiden Joint-Objekte haben eine aktive Kapsel-Abnahme, so wie es bereits in Abbildung 6.7 zu sehen war. Nach dem Anklicken der Ausgangspose festlegen-Schaltfläche wird der Szene das Skin-Objekt hinzugefügt und dieses unter dem Zylinder eingruppiert. Wird nun der erste oder zweite Joint rotiert, sollten Sie den Zylinder damit verformen bzw. bewegen können, so wie es die rechte Hälfte von Abbildung 6.9 zeigt.

Animation in Cinema 4D - Umrechnung von Abnahmen in Wichtungen

Abbildung 6.9: Umrechnung von Abnahmen in Wichtungen

Der Wichtung-Regler im Wichtung-Tag hat erst dann eine Funktion, wenn mehrere Wichtung-Tags an einem Objekt genutzt werden. Dann lässt sich die individuelle Wirkung der Tags noch untereinander abmischen. Die Abnahmebereiche unserer Joints können zudem auch in reguläre Wichtungen umgerechnet werden. Dazu betätigen Sie zuerst die Schaltfläche für Ausgangspose wiederherstellen am Wichtung-Tag und gehen dann erneut in das Charakter-Menü von Cinema 4D. Wählen Sie dort Manager > Wichtungs-Manager aus. Wir werden diesen Dialog noch ausführlich besprechen. Generell eignet sich dieser Manager für die Kontrolle der schon zugewiesenen Wichtungen, enthält aber auch Funktionen, um diese automatisch zu vergeben.

Unter dem Tab für die Joints sollten Sie dort einen Eintrag für den Zylinder mit den beiden zugewiesenen Joint-Objekten sehen. Selektieren Sie dort den Zylinder und klicken Sie dann auf die Schaltfläche für Effektoren backen, die Sie in der Funktionen-Gruppe auf der gleichen Dialogseite des Wichtungs-Managers finden können. Die Abnahme der Joints wird dadurch in Prozentwerte zwischen 0% und 100% für jeden Punkt der Oberfläche umgerechnet. Da auch einige Punkte im Einflussbereich beider Bones und Abnahmen liegen können, werden diese Prozentwerte standardmäßig so aufeinander abgestimmt, dass jeder Punkt der Oberfläche in Summe exakt auf 100% Wichtung kommt. Dies können Sie auch in der Liste überprüfen, die Sie auf der Wichtungen-Seite des Wichtungs-Managers einsehen können.

Diese automatische Umrechnung und Begrenzung der Wichtungen nennt sich Normalisierung und ist sehr wichtig, damit später auch alle Punkte korrekt auf die Bewegung der Joints reagieren. Wäre z. B. ein Punkt der Oberfläche nur mit 90% gewichtet, könnte die Verschiebung der gesamten Joint-Hierarchie dazu führen, dass dieser Punkt zurückbleibt. Würden sich die Wichtungen zu einem Prozentwert über 100% addieren, wird sich dagegen dieser Punkt stärker bewegen als die Joints.

Die Wichtungen der Joints können auch durch Farbverläufe symbolisiert werden. Die dabei verwendeten Farben für jeden aktiven Joint können Sie ebenfalls bereits auf der Wichtungen-Seite des Wichtungs-Managers sehen. Wenn Sie einen Doppelklick auf das Wichtung-Tag hinter dem Zylinder ausführen, wechselt dieses in eine Art Malmodus für Wichtungen und zeigt Ihnen diese Farbverläufe direkt im Editor an. Dies ist auch unten links in Abbildung 6.9 zu erkennen. Nach der Umrechnung der Abnahmen in echte Wichtungen schalten die Joint-Objekte ihre Abnahme automatisch zurück auf Form Keine. Das Wichtung-Tag des Zylinders enthält nun alle Informationen darüber, welche Bereiche des Zylinders von welchem Joint-Objekt beeinflusst werden. Verstehen Sie dies nur als kleinen Ausflug in die Welt der Wichtungen, des Wichtungs-Managers und des Skin-Objekts. Wir kommen auf diese Elemente noch ausführlicher zurück. Zumindest die Einstellungen des Wichtung-Tags haben wir in diesem Beispiel aber bereits vollständig besprechen können. Dieses Tag wird auch später in jedem Fall benötigt, wenn ein Objekt durch Joints bewegt werden soll.

Damit sind die Einstellungen der Abnahme-Rubrik am Joint-Objekt erschöpfend behandelt worden. Es folgt die Kategorie Kinematik, die jedoch nur mit dem Verhalten der Joints unter dem Einfluss inverser Kinematik zu tun hat. Ich komme auf diese Einstellungen daher bei der Besprechung der IK-Tags zurück.

Die Symmetrie-Einstellungen

Wie auch bei der Modellierung, so ist natürlich auch eine Symmetrie bei der Platzierung von Joint-Objekten sehr hilfreich. So bräuchten wir dann z. B. nur die Joints des linken Arms oder Beins exakt innerhalb der Polygone einer Figur zu platzieren und die gegenüberliegende Körperhälfte würde automatisch symmetrisch passende Joints erhalten. Anders als beim Symmetrie-Objekt für Polygon-Objekte, müssen wir für die Symmetrie der Joints jedoch selbst dafür sorgen, dass bereits die Joint-Objekte für die andere Körperhälfte vorhanden sind. Am besten Sie gehen vor, wie in Abbildung 6.10 festgehalten. Rechts oben sehen Sie dort bereits drei Joint-Objekte, die z. B. aus der Editoransicht Oben platziert wurden, um die Knochen eines menschlichen Arms darzustellen. Sorgen Sie direkt dafür, dass diese Objekte sinnhaft benannt werden, also z. B. Linker Oberarm, Linker Unterarm und Linkes Handgelenk. Wir hätten nun gerne exakt die gleiche Anordnung an Joints für den anderen Arm. Duplizieren Sie daher die vorhandenen drei Joints z. B. durch Ctrl-Drag&Drop des obersten Joint-Objekts im Objekt-Manager und benennen Sie diese neuen Joints direkt um, z. B. zu Rechter Oberarm, Rechter Unterarm und Rechtes Handgelenk.

Animation in Cinema 4D - Symmetrische Übertragung von Positionen und Drehungen

Abbildung 6.10: Symmetrische Übertragung von Positionen und Drehungen

Am rechten Oberarm-Joint schalten Sie nun die Aktivieren-Option im Reiter Symmetrie an und wählen bei Ursprung Welt aus. Dies definiert das Bezugssystem für die folgende Auswahl der Symmetrie-Ebene. In meinem Fall, wobei ich die Joints entlang der Welt-X-Achse angeordnet habe, ist Ebene Welt-YZ die richtige Wahl. Die Ebene zwischen der Y- und der Z-Achse des Weltsystems wird somit zum Spiegel für den Oberarm-Joint. Verfahren Sie nach dem gleichen Prinzip für den rechten Unterarm und das rechte Handgelenk und ziehen Sie jeweils das passende Joint-Objekt der linken Körperseite in das Feld für Spiegeln. Sie werden bemerken, dass dadurch die rechten Joint-Objekte automatisch auf die andere Körperseite springen und dabei eine rötliche Färbung annehmen. Dies ist der Farbe-Einstellung geschuldet, die natürlich z. B. durch Aufklappen des kleinen Dreiecks neben dem Farbe-Parameter beliebig editiert werden kann. Die Deckkraft dieser Farbe kann separat gewählt werden, wobei dies alles natürlich nur ein optischer Effekt ohne Wirkung auf die spätere Verformung ist. Die Abbildung 6.10 zeigt unten rechts das Ergebnis an.

Dabei ist dies kein statischer Zustand, denn Sie können sowohl die linken, wie auch die rechten Joints weiterhin beliebig drehen oder verschieben. die jeweils andere Körperseite wird sich identisch, nur eben an der gewählten Ebene gespiegelt verändern. Achten Sie nur beim Verschieben der Joint-Objekte darauf, dass dabei nicht auch die Achsenausrichtung angepasst wird. Betätigen Sie daher nach einer Verschiebung zur Sicherheit immer die Ausrichten-Schaltfläche im Objekt-Bereich der Joint-Einstellungen, um z. B. deren Z-Achse wieder auf das nachfolgende Joint auszurichten. Die andere Körperhälfte wird diese Ausrichtung automatisch gespiegelt übernehmen. Die Ausrichtung muss folglich immer nur für eine Seite des Rigs erfolgen. So praktisch die Symmetrie für das Aufbauen einer symmetrischen Joint-Hierarchie ist, so unnütz ist sie in der Regel für die spätere Animation. Nachdem die Joints alle wie gewünscht platziert und ausgerichtet wurden, sollten Sie daher nicht vergessen, die Aktivieren-Option für die Symmetrie wieder ausschalten. Werfen wir noch einen Blick auf die übrigen Symmetrie-Optionen, bevor wir zum nächsten Thema übergehen.

Die Option Drehpunkt bewirkt alleine noch nichts. Sie markiert nur dieses Joint-Objekt entsprechend. Andere Joint-Objekte können sich dann an diesem Drehpunkt-Joint orientieren, sofern in deren Ursprung-Menüs Drehpunkt ausgewählt wurde. Dabei können durchaus auch mehrere Joint-Objekte einer Figur-Hierarchie als Drehpunkte für die Symmetrie fungieren. Es wird jeweils der Drehpunkt verwendet, der für ein Joint-Objekt mit Ursprung Drehpunkt in der übergeordneten Hierarchie am nächsten liegt. Beachten Sie, dass die Symmetrie nicht nur die Ausrichtung der Joints, sondern auch dessen Position beeinflussen kann. Die Drehpunkt-Symmetrie kann daher nur dann sinnvoll verwendet werden, wenn sich die symmetrischen Joints an ihrer Wurzel treffen sollen. Die Abbildung 6.11 gibt dazu ei Beispiel. Unsere Szene wurde dabei durch ein Joint-Objekt erweitert, das als Brust eingesetzt wurde. Unter diesem Brust-Joint sind dann gleichberechtigt die Joint-Hierarchien der beiden Arme eingruppiert worden. Das Brust Joint-Objekt hat eine aktive Drehpunkt-Option in den Symmetrie-Einstellungen. Die Arm-Joints der rechten Seite verweisen darauf, indem dort jeweils als Ursprung Drehpunkt ausgewählt wurde. Die Ebene kann in diesem Fall Welt-YZ bleiben. Ansonsten könnte aber auch der Brust-Joint selbst mit seinem Achsensystem für die Ebene herangezogen werden. Dazu wählen Sie einfach im Ebene-Menü Lokal-YZ aus. Dadurch wird die YZ-Ebene des Drehpunkt-Objekts, also des Brust-Joints, für die Symmetrie benutzt.

Animation in Cinema 4D - Symmetrie mit Drehpunkt-Objekt

Abbildung 6.11: Symmetrie mit Drehpunkt-Objekt

In diesem Modus ließe sich z. B. der Brust-Joint auch frei rotieren und die Symmetrie der Arme würde automatisch nachfolgen. Einen vergleichbaren Effekt erhalten wir, wenn wir Ursprung Objekt auswählen und dann in das Objekt-Feld des Joint-Objekts z. B. den neuen Brust-Joint ziehen. Bei dieser Kombination würden wir die Drehpunkt-Funktion nicht länger benötigen. Der Hauptunterschied zu Ursprung Drehpunkt ist, dass bei Ursprung Objekt ein beliebiges Objekt benutzt werden kann. Es muss sich also nicht um ein Joint-Objekt handeln.

Schließlich steht noch Ursprung Root zur Verfügung. Mit dem Root-Objekt ist in diesem Zusammenhang das oberste Joint-Objekt einer Hierarchie gemeint. In der Regel wird dies der Becken- oder Bauch-Joint sein, da sich von dort alle anderen Bones in einem menschlichen Körper verzweigen lassen. Damit hätten wir es vorerst geschafft, uns alle Eistellungen der Joint-Objekte anzusehen. Die noch fehlende Kategorie Kinematik macht erst bei Nutzung zusammen mit IK-Tags Sinn. Lassen Sie uns daher nun diese Inverse Kinematik und das dazu passende IK-Tag näher betrachten.

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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