Charakter-Animation: Inverse Kinematik – Das IK-Tag – Teil 2

Die Weitergehendes-Rubrik

In diesen Einstellungen des IK-Tags finden Sie einige hilfreiche Optionen, die z. B. den Wechsel zwischen den Modi IK und FK vereinfachen können. Die Abbildung 6.27 stellt die entsprechende Rubrik unseres IK-Tags am Hüfte-Joint dar. Wir beginnen hier mit der Option für Ziel mitführen. Diese Option beginnt dann zu wirken, wenn Sie den IK/FK-Regler unter 100% absenken und ggf. die FK-Stellung der Joints durch manuelles Rotieren oder mit Keyframes editieren. Das Ziel-Objekt, das normalerweise nur für die IK-Berechnung verwendet wird, wandert mit dieser Option an die Position des Ende-Objekts in der FK-Pose. Die folgende Bildsequenz sollte dies deutlicher machen.

Animation in Cinema 4D - Einstellungen der Weitergehendes-Rubrik eine IK-Tags

Abbildung 6.27: Einstellungen der Weitergehendes-Rubrik eine IK-Tags

Links in Abbildung 6.28 erkennen Sie, wie dort die Stellung des Beins wie gewohnt über das Ziel-Objekt verändert wird. Der IK/FK-Regler steht also auf 0%. Es ergibt sich dann vielleicht eine Situation, in der Sie diese Stellung gezielt editieren möchten. Sie aktivieren daher Ziel mitführen und erhöhen IK/FK auf 100%. Über normale Rotationen der Joints bringen Sie das Bein in die gewünschte Stellung, so wie es das mittlere Bilderpaar andeutet. Ziel mitführen sorgt dabei automatisch dafür, dass das Ziel-Objekt an der Position des Ende-Joints bleibt. Anschließend möchten Sie eventuell mit inverser Kinematik weiter animieren. Sie reduzieren IK/FK also wieder auf 0%. Dabei bleibt nun die FK-Stellung praktisch erhalten, und Sie können durch Verschiebung des Ziels direkt weiter arbeiten (siehe rechtes Bilderpaar in Abbildung 6.28).

Animation in Cinema 4D - Nachführung des IK-Ziels beim Wechsel in den FK-Modus

Abbildung 6.28: Nachführung des IK-Ziels beim Wechsel in den FK-Modus

Diese Funktion beinhaltet, dass Sie das Ziel-Objekt auch mit IK/FK auf 0% nicht weiter von den Joints entfernen können als die gesamte Joint-Kette lang ist. Insofern enthält diese Option bereits die Funktion, die mit dem nachfolgend beschriebenen Ziel-Constraint aktiviert werden kann.

Die Option für Ziel-Constraint verhindert, dass Sie das Ziel-Objekt weiter vom Root-Joint entfernen können, als die Joint-Kette lang ist. Das Ende-Objekt wird also immer das Ziel-Objekt erreichen. Doch Vorsicht: Hierbei ist dann natürlich keine Dehnung der Joints mehr möglich!

Die Option IK nur mit Ziel aktualisieren führt dazu, dass die inverse Kinematik nur dann aktualisiert wird, wenn das Ziel-Objekt tatsächlich verschoben oder animiert wurde. Dies hat jedoch einen Pferdefuß, denn bei der Bewegung des Root-Joints, also des Joint-Objekts, welches das IK-Tag trägt, bleibt das Ziel-Objekt ja im Raum stehen. Die Joints richten sich dann also nicht mehr automatisch auf das Ziel aus. Erst wenn anschließend das Ziel ebenfalls bewegt wird springen die Joints wieder in die korrekte Stellung.

Die Option für Ziel ausrichten ist recht praktisch, denn dadurch übernimmt das Ziel-Objekt automatisch die Ausrichtung des Ende-Joints. Das wirkt dann so, als wäre das Ziel dem Ende-Joint direkt untergeordnet. Die Abbildung 6.29 stellt so eine Konstellation dar. Ganz links sehen Sie dort exemplarisch die Ausrichtung des Schienbein-Joints, die sich identisch am Ende-Joint wiederholt. Rechts daneben wurde das Ziel-Objekt selektiert. Es hat exakt die gleiche Ausrichtung übernommen. Dies kann z. B. hilfreich sein, wenn dem Ziel-Objekt andere Objekte untergeordnet wurden, die der Bewegung der Figur folgen, aber nicht deformiert werden sollen. Denken Sie z. B. an eine Armbanduhr am Handgelenk oder eine Mütze auf dem Kopf. Dann darf sich aber natürlich auch das Ziel nicht weiter von den Joints entfernen, als deren Grundlänge es zulässt. Wir haben in diesem Zusammenhang bereits die Optionen Ziel-Constraint und auch Ziel mitführen besprochen.

Die letzte Option betrifft interne Berechnungsvorgänge. Ist IK an FK aktualisieren aktiv, wird immer die zuletzt gespeicherte FK-Stellung der Joints als Basis für die inverse Kinematik-Berechnung verwendet. Dies sorgt in der Regel für eine robustere Berechnung und ist daher auch standardmäßig aktiv. Die Einstellung für Max Iterationen gibt die maximale Anzahl an Rechenschritten an, die für die inverse Kinematik dieser Joint-Kette verwendet werden. Die relativ hohe Standardeinstellung von 9999 Iterationen wird jedoch in der Regel nicht erreicht werden. Es existieren nämlich intern noch Abbruchkriterien, um die Berechnung beim Erreichen einer vorgegebenen Genauigkeit automatisch abzukürzen. Dies wird vor allem bei Joint-Ketten aus nur wenigen Joints schnell der Fall sein.

Animation in Cinema 4D - Ausrichten des Ziels auf den Ende-Joint

Abbildung 6.29: Ausrichten des Ziels auf den Ende-Joint

Immer wenn viele Joints vorhanden sind und auch Limits für die Beweglichkeit der Joints benutzt werden, kann die Anzahl der Iterationen jedoch ansteigen und somit die Aktualisierung der IK-Posen verlangsamen. Wenn es Ihnen nicht auf perfekte Präzision ankommt, können Sie in solchen Fällen auch die Anzahl für Max Iterationen absenken oder mit dem Schwellwert arbeiten. Dieser gibt die maximale Distanz zwischen Ende-Joint und Ziel-Objekt vor, die noch zum Weiterrechnen des IK-Tags führt. Nähern sich Ende-Joint und Ziel als mehr an als hier angegeben, endet die Berechnung automatisch. Generell lassen sich zudem IK-Lösungen 2D schneller berechnen als die 3D-Variante.

Dynamics

Ja, Sie haben richtig gelesen, auch Joints und deren inverse Kinematik-Berechnung können durch Trägheit und z. B. Gravitation beeinflusst werden, sofern Sie Aktivieren in der Dynamics-Rubrik des IK-Tags einschalten. Zusätzlich kann das Ziel-Objekt benutzt werden, um die Joint-Kette manuell zu animieren. Alternativ hierzu kann das Ziel-Objekt aber auch ganz weggelassen werden, so wie es auch in Abbildung 6.30 zu sehen ist. Dann wird das gesamt Verhalten der Joints von den Dynamics gesteuert. Beachten Sie, dass in jedem Fall der Root-Joint, also das Joint-Objekt mit dem IK-Tag, nicht durch die Dynamics beeinflusst wird. Es bleibt also starr. Soll die gesamte Kette durch Dynamics beeinflusst werden, müssten Sie also die Hierarchie z. B. mit einem Joint-Objekt mit der Bone-Einstellung Null beginnen. Das zweite Joint-Objekt sollte dann an der exakt gleichen Position liegen. So ein Aufbau ist ebenfalls in Abbildung 6.30 zu erkennen und würde sich z. B. für einen Dinosaurierschwanz oder andere längliche Strukturen eignen, die sich unter dem Einfluss von Gravitation krümmen und bei Bewegungen des Root-Joints nachwippen sollen. Kommen wir nun also zu den Einstellungen der Dynamics. Besonders interessant dürften dabei die Dämpfung und Winkel halten sein.

Animation in Cinema 4D - Auswirkungen der Dynamics bei Joint-Objekten

Abbildung 6.30: Auswirkungen der Dynamics bei Joint-Objekten

Über Winkel halten geben Sie vor, wie steif die Joint-Kette sein soll. Bei hohen Werten wird sich die Form der Joint-Kette kaum noch durch die Dynamics verändern lassen. Unsere Kette aus der Abbildung 6.30 verhält sich dann z. B. eher wie ein Draht. Kleinere Werte machen die Joints flexibler. Die Struktur kann dann wie eine Tentakel oder ein Haar wirken. Natürlich profitiert dieser Effekt davon, dass Sie mehrere Joint-Objekte ursprünglich auf einer horizontalen Linie angelegt haben. Dann kann die Gravitation am besten wirken und der charakteristische Bogen eines flexiblen Objekts erscheint. Sie sehen diesen Effekt auf der linken Seite von Abbildung 6.30, wobei dort unterschiedliche Winkel halten-Einstellungen verwendet wurden. Wundern Sie sich nicht, wenn die Veränderung von Winkel halten nicht sofort sichtbar wird. Dynamics sind, wen wundert es, Effekte, die auf die Animation abzielen und daher teilweise auch eine gewisse Zeit benötigen, um sich zu zeigen. Betätigen Sie daher beim Spielen mit den Werten die Vorwärts abspielen-Schaltfläche für die Animation in der Zeitleiste unterhalb der Editoransichten. Nach dem Durchlaufen des Vorschaubereichs der Animation wird die Lage der Joints in Bild 0 der Animation dann kurzzeitig wieder in die FK-Stellung der Joints springen. Dies ist also auch für die Dynamics die Ausgangspose der Berechnung.

Automatisches Redraw

Gerade beim Ausprobieren verschiedener Dynamics-Einstellungen kann das Ablaufen lassen der Animation jedoch auch ungünstig sein, wenn es nur um die Beurteilung der Joint-Beweglichkeit geht. Es existiert daher auch ein spezieller Manager, mit dessen Hilfe sich derartige dynamische Effekte direkt anzeigen lassen, ohne die Animation abspielen zu müssen. Sie finden dazu im Charakter-Menü von Cinema 4D unter dem Eintrag Manager den Befehl Automatisches Redraw. Dieser öffnet einen kleinen Dialog, in dem Sie mit der Redraw-Option eine fortlaufende Aktualisierung der IK-Tags und auch der Dynamics aktivieren können. Der Standardwert von 50 Millisekunden aktualisiert alle IK-Tags der Szene 20 Mal pro Sekunde.

Grundfunktionen der Dynamics

Sie haben bereits in Abbildung 6.30 beobachten können, wie die Reduzierung von Winkel halten dazu führt, wie die Rotation der Joints immer stärker durch die Gravitation beeinflusst wird. Wie schnell die Joints dabei auf derartige Kräfte reagieren sollen regeln Sie über die Dämpfung. Eine große Dämpfung lässt die Joints wie durch Sirup nach unten fallen, während eine kleine Dämpfung sofort eine Wirkung an den Joints sichtbar macht. Dieser Parameter simuliert also einerseits die Umgebung, in der sich die Joints bewegen und andererseits die Trägheit des Objekts, das später durch die Joints verformt werden soll.

Zusätzlich zu der Biegsamkeit einer Joint-Kette, die über Winkel halten definiert wird, kann auch die Position der Joints manipuliert werden. Bei Position halten-Einstellungen unterhalb von 100% kann es dazu kommen, dass sich die Abstände zwischen den Joints und somit die Längen der Bones verändern, selbst wenn Stauchen und Dehnen deaktiviert wurden. Hier ist also Vorsicht geboten. Sind Sie meinem Rat gefolgt, die IK-Kette mit einem Null-Bone zu starten, damit sich Winkel halten bereits auf den ersten verformenden Bone auswirkt, kann ein geringer Position halten-Wert dazu führen, dass die gesamte Joint-Kette haltlos nach unten fällt. Hier hat dann also wieder der Aufbau mit einem normalen Joint-Objekt als Root-Joint Vorteile.

Alle diese Effekte können über den Stärke-Regler noch einmal global abgemischt werden. Eine Stärke unterhalb von 100% reduziert also sowohl die Wirkungen von Position halten und Winkel halten, also auch die Dämpfung. Da also alle Einstellungen irgendwie mit der Stärke zusammenhängen, wird wahrscheinlich die Konfiguration der Dynamics einfacher, wenn Sie Stärke generell auf 100% belassen und die gewünschte Flexibilität der Joints nur mit Dämpfung und z. B. Winkel halten einstellen. Die Stärke kann dann anschließend z. B. animiert werden, um generell den Einfluss der äußeren Kräfte auf Ihre Joints zu verändern.

Kollisionen berechnen

Die Joint-Dynamics können auch Abstände zwischen den Bones und Polygon-Objekten berechnen. Dazu Aktivieren Sie die Kollisionen-Option und ziehen die Objekte, mit denen die Joints während der Animation kollidieren sollen, in die Objekte-Liste unterhalb der Kollisionsobjekte-Rubrik. Die Abbildung 6.31 zeigt den entsprechenden Effekt an. Die Joints würden dort normalerweise tiefer nach unten durchhängen, bleiben nun jedoch auf der Kugel liegen. Die zugewiesenen Kollisionsobjekte sollten allesamt Polygon-Objekte sein. Grundobjekte müssen also zuvor konvertiert werden (Mesh > Konvertieren > Grundobjekt konvertieren). Die in der online Hilfe von Cinema 4D versprochene Unterstützung von Haar Kollision-Tags funktioniert übrigens nicht. Sie müssen also auf jeden Fall die Objekte direkt im IK-Tag als Kollisionsobjekte angeben. Beachten Sie zudem, dass keine Kollisionen zwischen Joint-Objekten oder deren Bones überprüft werden. Auch die durch die Joints verformte Geometrie spielt für diese Kollisionsberechnung keine Rolle. Stattdessen geben Sie über den Radius-Wert eine Distanz um die Bones und Joints an, die als Abstand zu den gelisteten Kollisionsobjekten mindestens einzuhalten ist. Wird eine Kollision erkannt, kommen Reibung und Elastizität ins Spiel. Die Reibung beschreibt die Haftung der Joints auf den Kollisionsobjekten, also immer dann, wenn schon ein Kontakt zwischen Joints und einer Oberfläche der Kollisionsobjekte erkannt wurde. Bei kleinen Werten rutschen die Joints leichter von einer gekrümmten Oberfläche ab. Die Elastizität wird dann sichtbar, wenn die Joints z. B. aus einer größeren Höhe auf ein Kollisionsobjekt fallen. Diese kinetische Energie der Joints kann dann bei Verwendung großer Elastizität dazu führen, dass die Joints wieder von diesem Objekt abprallen.

Animation in Cinema 4D - Kollision von Joints mit einem Polygon-Objekt

Abbildung 6.31: Kollision von Joints mit einem Polygon-Objekt

Eine kleine Elastizität verschluckt diese Energie. Die Joints werden dann ohne erkennbares Abprallen einfach von einem Animationsbild zum nächsten abgebremst und reglos auf dem Kollisionsobjekt liegen bleiben.

Winkel halten und Position halten anpassen

Wir haben bereits besprochen, wie sich Winkel halten und Position halten auf die Verschiebung und Drehung der Joints z. B. unter Einfluss von Gravitation auswirken. Normalerweise ist die Beeinflussung aller Joints innerhalb der IK-Kette gleich groß. Nur das Root-Joint, also das Joint-Objekt, welches das IK-Tag trägt, ist von der Beeinflussung ausgenommen. Mit den Funktionsgraphen in der Kurven-Gruppe der Dynamics-Einstellungen können wir jedoch die Beeinflussung der Joints manuell anpassen. Dabei stehen zwei separate Kurven für Position und Winkel zur Verfügung. Deren Bedienung entspricht den Funktionsgraphen in anderen Dialogen von Cinema 4D, wie z. B. am Sweep-Objekt oder bei der Spline-Abnahme von MoGraph-Effektoren. Ich möchte daher darauf nicht weiter eingehen, bzw. möchte Sie auf die entsprechenden Abschnitte in anderen Kapiteln verweisen.

Wichtig ist für Sie daher nur, dass der linke Rand der Kurve mit dem ersten Joint gleichzusetzen ist, der von den Dynamics beeinflusst wird. Folglich steht der rechte Rand für das Ende der IK-Kette. Der Wert der Kurve wird als Multiplikator für Position halten und Winkel halten benutzt, je nachdem ob Sie die Position- oder die Winkel-Kurve verändern. Verläuft die Kurve am oberen Rand bedeutet dies, dass hier der volle Wert für Position halten oder Winkel halten verwendet wird, so wie er in den Dynamics-Einstellungen eingetragen ist. Sinkt die Kurve nach unten ab, erhalten die Joints an der entsprechenden Stelle der Hierarchie reduzierte Werte. Wie Sie am Beispiel der Abbildung 6.32 erkennen können, müssen Sie dabei eventuell etwas mit der horizontalen Position der Punkte auf den Kurven spielen. Je nach Anzahl der Joint-Objekte passen die Kurven und deren Beeinflussung der Joints nicht immer deckungsgleich übereinander. Der gewünschte Effekt lässt sich jedoch in jedem Fall gut in der Abbildung 6.32 erkennen. Dort wurde gezielt die Biegsamkeit des letzten Joints erhöht, indem die Winkel-Kurve schlagartig nach unten geführt wird.

Animation in Cinema 4D - Individuelle Verteilung von Winkel halten und Position halten

Abbildung 6.32: Individuelle Verteilung von Winkel halten und Position halten

Die Kräfte-Einstellungen

Hier finden wir vor allem die Gravitation, die mit einem Wert von -9.81 cm (bei Verwendung der Maßeinheit Zentimeter in den Programm-Voreinstellungen von Cinema 4D) wohl den realen Mittelwert unserer Erde von 9.81 m/s2 zu simulieren versucht. Wahrscheinlich handelt es sich hier also intern um eine Umrechnung, da das Ergebnis in seiner Berechnung in Ordnung zu sein schein. Trotzen Sie daher der Versuchung, die Gravitation auf -981 cm umzuschalten. Sie wirkt dann viel zu stark. Da die Gravitation einfach nur ein lineares Kraftfeld ist, können Sie aber z. B. auch das Vorzeichen weglassen. Die Joints werden dann nach oben gezogen anstatt nach unten zu fallen. Oder aber Sie verzichten ganz auf diese Wirkung und geben einfach für Gravitation 0 ein. Wir können nämlich auch andere Objekte benutzen, um Kräfte auf die Joints wirken zu lassen. Dies bietet sich vor allem an, wenn animierte Kräfte verwendet werden sollen. So sehen Sie z. B. in Abbildung 6.33 wie ein Partikel-Attraktor (Simulieren > Partikelsystem > Attraktor) der Szene hinzugefügt und in den Kräfte-Bereich der Dynamics-Einstellungen am IK-Tag gezogen wurde. Die Joints lassen sich damit nun z. B. in eine bestimmte Richtung ziehen. Die Gravitation wurde hier auf den Wert 0 gesenkt, um den Effekt des Attraktors allein beurteilen zu können.

Auf gleiche Weise könnten Sie auch die Partikel-Modifikatoren für Gravitation, Rotation, Turbulenz und Wind mit den Joint-Dynamics kombinieren. Auch hier ist jedoch oft die Standard-Stärke dieser Modifikatoren zu reduzieren, damit die Beeinflussung der dynamische IK nicht zu intensiv ausfällt. Solange der Modus für die Kräfte auf Ausschließen steht, brauchen diese Modifikatoren nicht der Kräfte-Liste hinzugefügt zu werden. Es werden in diesem Modus alle Modifikatoren der Szene ausgewertet, sofern die Joints im Abnahmebereich dieser Objekte liegen. Nur wenn Sie gezielt nur einige Modifikatoren Ihrer Szene für die Beeinflussung der dynamisch Joint-IK verwenden möchten, aktivieren Sie den Modus Einschließen und ziehe die entsprechenden Objekte direkt in die Kräfte-Liste (siehe Abbildung 6.33).

Animation in Cinema 4D - Hinzufügen individueller Kräfte

Abbildung 6.33: Hinzufügen individueller Kräfte

Abschließend zu diesem Thema Kräfte und automatisierte Animation dynamischer Joint-Ketten möchte ich Ihnen noch den Tipp geben, dass sich gerade für Tentakel und Tierschwänze das Vibrieren-Tag von Cinema 4D gut eignen kann, um entweder regelmäßige oder zufällige „Wedler“ zu simulieren (Menü Tags > Cinema 4D Tags > Vibrieren im Objekt-Manager).

Weisen Sie dieses Tag dem Joint-Objekt zu, das auch das IK-Tag trägt. Damit die IK-Berechnung die Winkelanimation des Vibrieren-Tags auch „sehen“ kann, muss die Priorität des Vibrieren-Tags auf Animation abgesenkt werden, so wie es auch in Abbildung 6.34 zu sehen ist. Auf der rechten Seite dieser Abbildung erkennen Sie in einer Überlagerung, die aus der Ansicht von Oben auf die Joints erstellt wurde, wie sich durch die Rotation des ersten Joints eine schöne Wedel-Animation der nachfolgenden Joints simulieren lässt, ohne auch nur ein Keyframe setzen zu müssen. Die Überlagerung zeigt dabei nur einen Schwung der Vibration, um nicht zu unübersichtlich zu werden.

Animation in Cinema 4D - Beeinflussung einer Joint-Kette mit einem Vibrieren-Tag

Abbildung 6.34: Beeinflussung einer Joint-Kette mit einem Vibrieren-Tag

Weitergehende Einstellungen

Hier werden Sie oft kaum etwas verändern müssen. Die Option für Ständiges Aktualisieren führt zu einer Neuberechnung der Dynamics, wenn der Root-Joint oder auch ein eventuell vorhandenes Ziel-Objekt der Joint-Kette editiert werden. Zudem kann auch die Veränderung von Dynamics-Parametern, wie z. B. Dämpfung oder Winkel halten eine Neuberechnung auslösen. Da die Dynamics jedoch oft eine gewisse Zeitspanne benötigen, um voll sichtbar zu werden, ist eine präzise Wiedergabe der Dynamics immer nur beim Abspielen der Animation oder bei Nutzung des schon besprochenen Automatischen Redraws möglich. Ständiges Aktualisieren ist bei Nutzung von Automatisches Redraw oder beim Abspielen einer Animation nicht mehr nötig.

Die Einstellung für Schritte gibt die Rechengenauigkeit an und ist mit dem Parameter Zwischenschritte aus den Experte-Einstellungen der Dynamics-Rubrik der Projekt-Voreinstellungen vergleichbar. Hiermit ist also die Anzahl der Rechenschritte gemeint, die gleichmäßig verteilt während der Dauer eines Animationsbilds durchgeführt werden. Dies kann vor allem bei sich schnell bewegenden Joints hilfreich sein, wenn Sie die Kollisionserkennung verbessern möchten. In solchen Fällen sollten Sie Schritte leicht erhöhen.

Schließlich sorgt die Auto-Option dafür, dass die Dynamics, sofern deren Aktiviert-Option angeschaltet ist, über den gesamten Zeitraum Ihres Projekts und Ihrer Animation berechnet werden. Ist Auto ausgeschaltet, können Sie mit Start und Stopp die Animationsbilder angeben, zwischen denen die Berechnung der IK-Dynamics durchgeführt wird. Alternativ hierzu ist aber auch die Animation des Stärke-Werts denkbar, denn dieser reguliert ja ebenfalls den Einfluss der Dynamics auf die Joints.

Ein Sondermodus des IK-Tags

Ein spezieller Modus des IK-Tags ermöglicht es uns auch Punkt-Objekte und dort vorrangig Spline-Objekte zu animieren. Folgen Sie bei einmal dem Beispiel aus Abbildung 6.35. Dort habe ich einen Helix-Spline zu einem normalen Spline-Objekt konvertiert und dann diese Helix zusammen mit einem Kreis-Spline unter einem Sweep-Objekt gruppiert, um eine massive Feder zu modellieren. Nach dem Selektieren des konvertierten Helix-Splines werfen wir einen kurzen Blick in den Struktur-Manager, den Sie hinter dem Objekt-Manager finden können. Hier lässt sich bequem ablesen, welche Indexnummer der letzte Punkt dieses Splines hat. Dazu muss nur der Eintrag Punkte im Modus-Menü des Struktur-Managers ausgewählt sein. In meinem Fall trägt der letzte Punkt die Nummer 100. Wir benötigen diese Information gleich für die Konfiguration des IK-Tags.

Animation in Cinema 4D - Verzerrung einer Helix mit Punkt IK

Abbildung 6.35: Verzerrung einer Helix mit Punkt IK

Das neue IK-Tag legen wir diesmal direkt auf das konvertierte Helix-Objekt. Der Dialog des Tags schaltet dadurch einige neue Optionen frei (siehe nachfolgende Abbildung 6.36). Zuerst finden wir dort die Option für Punkt IK, die den neuen Modus aktiviert, bei dem die Punkte eines Objekts wie Joints einer Figur verwendet werden können. Die Reihenfolge der Punkte am Objekt wird dabei als Hierarchie interpretiert. Dabei muss nicht zwingend die gesamte Anzahl der Punkte am Objekt mit einbezogen werden. Über die Werte für Start und Ende können wir die Punktnummern eintragen, zwischen denen inverse Kinematik wirken soll. Über die Ziel hinzufügen-Schaltfläche kann folglich auch ein Null-Objekt generiert werden, was sich an der Position des Punkt platziert, dessen Nummer bei Ende eingetragen wurde. Obwohl im Dialog des IK-Tags verfügbar, verlieren mit Punkt IK jedoch auch viele IK-Einstellungen ihre Bedeutung.

Animation in Cinema 4D - Erweiterter IK-Tag-Dialog bei Nutzung eines Spline-Objekts als Träger des Tags

Abbildung 6.36: Erweiterter IK-Tag-Dialog bei Nutzung eines Spline-Objekts als Träger des Tags

So haben Stauchung und Dehnung keine Funktion mehr, so wie auch alle Dynamics-Einstellungen. Die Kombination aus Punkt IK und der IK-Lösung 3D liefert aus meiner Sicht das bessere Ergebnis, da sich die Splinepunkte frei bewegen können und die Gesamtform daher eher z. B. wie ein Seil reagiert. Die Bewegung der Punkte kann wie bei einer Joint-Kette auch durch Verschiebung des Ziel-Objekts erfolgen oder durch Verschiebung des Spline-Objekts selbst.

Noch ein paar abschließende Worte zu diesem speziellen Modus: Sie sollten die Einstellungen für Start und Ende nach dem Anfassen des zugewiesenen Ziel-Objekts nicht mehr verändern. Die dann eventuell schon verzerrte Form des Splines findet ansonsten nicht mehr zu ihrer ursprünglichen Form zurück. Auch eignet sich der Spline-Typ Bézier nicht so gut für die Nutzung mit einem IK-Tag. Verwenden Sie besser B-Spline, oder wenn die Kurve durch die IK-Punkte verlaufen soll, Kubisch oder Akima. Zudem ist generell auch die Verbindung eines Polygon-Objekts mit einem IK-Tag im Punkt IK-Modus möglich. Da jedoch die Reihenfolge der Punkte am Objekt die Abhängigkeiten zwischen den Punktverschiebungen durch die IK vorgibt, ist die Arbeit mit Splines sehr viel vorhersehbarer und praktikabler.

Mechanische IK-Animationen

Das IK-Tag ist also keineswegs nur auf die Arbeit mit Joints beschränkt, sondern kann auch mit ganz normalen Objekten umgehen. Schauen Sie sich z. B. das Beispiel in Abbildung 6.37 an. Dort habe ich aus den Grundobjekten die Figur aufgerufen und diese konvertiert (Mesh > Konvertieren > Grundobjekt konvertieren). Wir erhalten dadurch eine bereits hierarchisch einigermaßen sinnvolle Gruppe einzelner Bauteile der Figur. Entfalten Sie diese Hierarchie im Objekt-Manager und legen Sie dort ein IK-Tag auf das Objekt Links Oberschenkel. Im IK-Tag wird zwar u. a auch die Option für Punkt IK angezeigt, aber diese möchten wir hier nicht verwenden. Vielmehr geht es darum, die Einzelteile der Figur so wie zuvor die Joints animieren zu können. Wir lassen Punkt IK also ausgeschaltet und ziehen stattdessen das Objekt Links Fuß in das Ende-Feld des IK-Tags. Betätigen Sie anschließend die Schaltfläche für Ziel hinzufügen. Nun ist alles bereit für die Animation des linken Beins. Bewegen Sie einfach das neue Null-Objekt, das sich Links Fuß.Ziel nennt. Falls Sie es wünschen, kann ebenfalls ein eigener Polvektor erstellt werden, um auch die Bewegungsebene des Beins durch ein externes Objekt vorgeben zu können.

Animation in Cinema 4D - Inverse Kinematik für eine Figur aus Einzelteilen

Abbildung 6.37: Inverse Kinematik für eine Figur aus Einzelteilen

An diesem simplen Beispiel wollte ich Ihnen nur demonstrieren, dass das IK-Tag durchaus auch für mechanische Animationen z. B. von Bauteilen etwas taugt, wenn also gar keine Deformation durch Bones benötigt wird. Benötigen Sie inverse Kinematik in einer nahezu linearen Anordnung von Objekten oder Joints, kann das IK-Tag jedoch etwas wenig Kontrolle bieten. Denken Sie z. B. an eine menschliche Wirbelsäule oder an den Schwanz eines Tiers. Auch dafür kennt Cinema 4D natürlich eine Lösung, das IK-Spline-Tag.

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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