Charakter-Animation: Das Constraint-Tag – Das Überobjekt-Constraint

Tutorials 29. Dezember 2016 – 0 Kommentare

Wenn Sie die Option für Überobjekt in den Basis-Eigenschaften eines Constraint-Tags aktivieren, kann sich dadurch Ihr Objekt verhalten, als wäre es direkt einem Ziel-Objekt untergeordnet, obwohl natürlich keine echte hierarchische Beziehung zwischen den Objekten besteht. Dies wird häufig verwendet, um zeitweise Objekte mit einem anderen Objekt mit zu bewegen. Der klassische Fall wäre sicherlich ein Jongleur, der die Kugeln auch nur über eine gewisse Zeit in der Hand hält und dann wirft. In der Luft soll sich die Kugel dann wieder unabhängig von der Hand bewegen können. Aber auch im technischen Bereich können wir eine derartige Funktion gut brauchen, z. B. wenn ein Einzelteil im Herstellungsprozess einer Maschine durch einen Greifer umgesetzt oder neu platziert werden soll.

Wie Sie bereits an Abbildung 6.47 erkennen können, tauchen hier auch wieder einige Elemente auf, die wir bereits vom PGW-Constraint kennen. Die interne Berechnung ist hier jedoch etwas komplizierter. Aus diesem Grund kann es auch zu Problemen kommen, wenn in der Animationszeit hin und her gesprungen wird. Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn die Animation jeweils ab Bild 0 abgespielt wird und es dabei auch nicht zum Überspringen von Bildern kommt. Dies hat damit zu tun, dass das Tag die Position, Größe und den Winkel des Objekts im vorherigen Animationsbild kennen muss, um den aktuellen Zustand berechnen zu können. Zum Ausprobieren der Funktion erzeugen Sie einfach einmal zwei Zahnrad-Splines, die Sie bei den Spline-Grundobjekten finden können. Die Darstellung der Zähne am Außenradius benötigen wir dabei nicht. Schalten Sie daher das Typ-Menü in der Zähne-Rubrik auf Flach und belassen Sie es bei dem Kopfkreisradius von 220 cm. Zur Verdeutlichung der Rotation spendieren wir beiden Zahnrädern dann noch als Einlage den Typ Speichen. Stellen Sie ein Zahnrad auf die X-Position -440 cm, das andere auf +440 cm auf der Welt X-Achse. In Bild 0 der Animation geben Sie beiden Zahnrädern ein Keyframe für die B-Rotation, die somit dort 0° beträgt. In Bild 100 Ihrer Animation geben Sie dem einen Zahnrad eine B-Rotation von -360°, dem anderen +360°. Fixieren Sie beide Rotation mit einem neuen Keyframe. Beide Zahnräder drehen sich dadurch synchron und gegenläufig, als würden die Außenradien aufeinander abrollen. Rufen Sie nun ein Kugel-Grundobjekt ab und platzieren dies auf der Position -440 cm, 0, 0 und springen zum Animationsbild 0.

Animation in Cinema 4D - Dialog eines Überobjekt-Constraints

Abbildung 6.47: Dialog eines Überobjekt-Constraints

Diese Kugel soll nun erst durch die Rotation der linken Rads und dann beim Erreichen der Berührpunkts zwischen den Rädern, vom zweiten Rad mitgenommen werden. Dafür geben wir der Kugel ein Constraint-Tag und aktivieren daran die Überobjekt-Option. Ziehen Sie anschließend den linken Zahnrad-Spline in das Ziel-Feld des Tags, so wie es auch auf der linken Seite von Abbildung 6.48 zu erkennen ist. Da die Option Autom. zurücksetzen standardmäßig aktiv ist, merkt sich das Tag nun automatisch die Position unserer Kugel relativ zum linken Rad. Klicken Sie auf die Schaltfläche links neben dem Ziel-Feld, um ein Keyframe aufzunehmen, das sich das linke Rad als Ziel merkt.

Animation in Cinema 4D - Mitnahme einer Kugel durch rotierende Räder

Abbildung 6.48: Mitnahme einer Kugel durch rotierende Räder

Wenn Sie jetzt die Animation bildweise durchklicken sollten Sie bereits beobachten können, wie die Kugel der Drehung des linken Rads folgt. Wenn die Kugel die Berührstelle zwischen beiden Rädern erreicht, ziehen Sie das rechte Zahnrad in das Ziel-Feld des Tags und setzen erneut ein Keyframe für dieses Ziel-Objekt. Das war es bereits. Springen Sie zurück zum Anfang der Animation und lassen Sie diese normal ablaufen. Die Bewegungsbahn der Kugel könnte dann wie in der Ghosting-Darstellung von Abbildung 6.48 aussehen. Sagt Ihnen der Begriff Ghosting nichts, lesen Sie bitte im ersten Kapitel zum Thema Darstellung-Tag nach, wie auf diesem Wege die Bewegungen von Objekten einfacher visualisiert werden können.

Der wichtigste Moment bei dem hier beschriebenen Beispiel ist die Zuweisung des Ziels in Bild 0 der Animation. Nur zu diesem Zeitpunkt funktioniert die automatische Sicherung der aktuellen Position, Größe und Ausrichtung des Objekts, die durch die Autom. zurücksetzen-Option dann jeweils nach dem Durchlaufen der Animation wieder rekonstruiert wird. Keyframes existieren schließlich nicht für das Objekt. Doch auch das ist möglich, wie eine Abwandlung unserer Szene zeigt.

Navigieren Sie erneut zum Bild 0 unserer Animation und setzen Sie dort für die Kugel ein Keyframe für P.X in der Koordinaten-Rubrik der Kugel. Bewegen Sie sich dann vorwärts in der Zeit, bis zu dem Zeitpunkt, da die Übergabe an das rechts Rad nur noch ein Bild entfernt liegt. Verändern Sie P.X für die Kugel auf -220 cm und setzen Sie für diesen Wert erneut ein Keyframe. Die Kugel wandert dadurch vom Außenkreis des Rads in dessen Mitte, bevor die Übergabe erfolgt.

Animation in Cinema 4D - Animation der Kugel mit dem Constraint-Tag

Abbildung 6.49: Animation der Kugel mit dem Constraint-Tag

Das Ergebnis ist wieder in Abbildung 6.49 festgehalten. Möglich wird diese Flexibilität bei der Positionierung der Kugel durch die aktive Option Eingefr. verw. am Constraint-Tag. Dies soll eingefrorene verwenden bedeuten und zielt ab auf die eingefrorenen Transformationen unserer Kugel. Wie Sie auf der linken Seite der Abbildung 6.49 erkennen können, spielt sich dort nämlich nun merkwürdiges ab. In der oberen Hälfte können wir auch während der Animation die ursprüngliche Position der Kugel, bzw. nun die recht einfache Animation des P.X-Parameters ablesen. Die untere Hälfte mit den eingefrorenen Transformationen enthält jedoch die Veränderungen, die durch die Übernahme von Bewegungen durch die Ziel-Objekte zustande kommt. Diese Zweiteilung ermöglicht uns daher eine separate Animation des Objekts. Ohne Eingefr. verw. wäre dies nicht möglich und unsere Kugel-Animation würde recht chaotisch verlaufen, da dann alle Werte nur im oberen Teil der Koordinaten-Rubrik zusammengerechnet werden und durch die Animation eine Verfälschung eintritt.

Alternativ zu der direkten Animation des mitgeführten Objekts können Sie aber auch die Offset-Werte im Constraint-Tag benutzen, die Sie nach dem Aktivieren von Original beibehalten erreichen können. Dieser Weg ist jedoch etwas umständlich, wenn Sie das Objekt zwischen mehreren Zielen hin und her reichen. Die bei Original beibehalten eingetragenen Werte beziehen sich nämlich immer auf das gerade aktuelle Ziel-Objekt und zudem relativ zu der Position, die das Objekt zum Zeitpunkt der Übergabe hatte. Ein kleines Beispiel dazu: Löschen Sie das rechte Zahnrad und verschieben Sie das verbleibende Rad auf die X-Position 0. Die Winkel-Keyframes können Sie unverändert lassen. Löschen Sie jedoch die Position-Animation der Kugel und dann am besten auch das Constraint-Tag, damit wir mit einer frischen Szene starten können. Platzieren Sie die Kugel auf der Position -220, 0, 0 und somit wieder exakt auf dem linken Rand des Rads. Fügen Sie der Kugel nun das Constraint-Tag hinzu und aktivieren Sie daran den Modus für Überobjekt. Bevor Sie das Zahnrad als Ziel zuweisen, schalten Sie die Option für Autom. zurücksetzen aus und Original beibehalten an. Setzen Sie dort für den Offset von P.X im Animationsbild 0 ein Keyframe mit dem Wert 0 cm. Dieser Wert bezieht sich auf die aktuelle Position des Objekts. Ziehen Sie dann das Zahnrad in das Ziel-Feld des Tags und lassen Sie die Animation ablaufen. Die Kugel folgt der Drehung des Rads. Lassen Sie die Animation bis zum Ende der Animation durchlaufen und stoppen Sie dort die Wiedergabe. Im letzten Animationsbild verändern Sie P.X für den Offset auf 220 cm und setzen dafür ein neues Keyframe.

Animation in Cinema 4D - Animierter Offset der Kugel auf dem sich drehenden Rad

Abbildung 6.50: Animierter Offset der Kugel auf dem sich drehenden Rad

Wenn sie nun die Animation erneut abspielen lassen, läuft die Kugel während der Drehung des Rads wie in einem Strudel auf das Zentrum zu (siehe Abbildung 6.50). Bei erneutem Start der Animation springt die Kugel auch hier wieder an die richtige Stelle am Rand des Rads, obwohl Autom. zurücksetzen ausgeschaltet ist. Auch der Zustand von Eingefr. verw. hat keinen Einfluss auf das Ergebnis. Sie können sich hier also beliebig entscheiden, ob Sie die absoluten Werte der Kugel immer zusammengerechnet in der Koordinaten-Rubrik der Kugel sehen wollen, oder die Veränderungen durch die Mitnahme der Kugel durch das Rad nur in den eingefrorenen Transformationen sichtbar sind. Wie gesagt funktioniert diese Art des Offsets prächtig, solange Sie das Ziel-Objekt zwischendurch nicht wechseln. Dann wird die Geschichte haariger und etwas unübersichtlich.

Ein weiteres typisches Beispiel möchte ich zum Abschluss bringen. Stellen Sie sich ein manuell animiertes Objekt vor, das nur über einen begrenzten Zeitraum einem Objekt folgen soll. Löschen Sie dazu wieder einmal das Constraint-Tag von der Kugel um alle Keyframes und eventuell dort gespeicherten Startzustände los zu werden und platzieren Sie dann die Kugel links von dem rotierenden Rad mit einer größeren Lücke zum Außenradius des Rads. Setzen Sie für diese Startposition der Kugel Position- und Winkel-Keyframes, und zwar sowohl für die absoluten als auch die eingefrorenen Parameter in der Koordinaten-Rubrik der Kugel. Wandern Sie dann durch die Zeit z. B. zu Bild 20 Ihrer Animation und verschieben Sie dort die Kugel horizontal so weit an den Außenradius des Zahnrad-Splines, dass sich Kugel und Zahnrad-Kreis berühren. Setzen Sie erneut Keyframes für die genannten Parameter. Erzeugen Sie für die Kugel ein Constraint-Tag und aktivieren Sie daran die Option für Überobjekt. Gehen Sie in der Zeit drei Bilder zurück, also z. B. auf Bild 17 und schalten Sie dort das Constraint-Tag in dessen Basis-Eigenschaften über die Aktivieren-Option aus. Setzen Sie für diesen Zustand ein Keyframe. In Bild 18 aktivieren Sie dann das Tag und setzen folglich ebenfalls ein Keyframe für diese Aktivierung. Das Constraint-Tag fängt dadurch erst ab Bild 18 an zu arbeiten und lässt unsere Kugel vorher in Ruhe. Am Constraint-Tag und in dessen Überobjekt-Rubrik schalten Sie Autom. zurücksetzen aus und weisen unser Zahnrad als Ziel zu. Wenn Sie die Animation nun abspielen lassen, läuft die Kugel zuerst auf das Zahnrad zu und wird dann von diesem mitgenommen. Beim Anschalten eines Überobjekt-Constraints scheint es einen kleinen Zeitversatz zu geben, bis dieses tatsächlich wirkt. Aus diesem Grund schalten wir das Constraint-Tag bereits zwei Animationsbilder früher an, als die Kugel ihre Endstellung erreicht.

Animation in Cinema 4D - Zeitlich beschränkte Nutzung des Überobjekt-Constraints

Abbildung 6.51: Zeitlich beschränkte Nutzung des Überobjekt-Constraints

Ungefähr nach 50 Bildern setze ich erneut ein Keyframe für die Aktivieren-Option des Constraint-Tags. Ein Bild darauf schalte ich diese Option aus und lege auch dafür ein Keyframe an. Die Kugel bleibt daher ab Bild 51 regungslos stehen, dort wo sie das Zahnrad zu diesem Zeitpunkt hin rotiert hat. Ab hier könnten wir daher wieder mit normalen Keyframes arbeiten, um die Kugel weiter manuell zu animieren. Die Abbildung 6.51 zeigt so ein Szenario. Die Kugel bewegt sich zum Zahnrad, wird mitgenommen und führt dann auf der rechten Seite ihre manuelle Keyframe-Animation fort. Rechts daneben sehen Sie meine Keyframes in der Zeitleiste.

Bedenken Sie beim Mischen von Keyframes und Überobjekt-Constraint-Animation, dass die Werte für die Position und die Winkel standardmäßig im eingefrorenen Bereich der Koordinaten verändert werden. Aus diesem Grund sollten Sie auch diese Werte am Anfang der Animation mit Keys belegen, damit Ihr Objekt am Anfang der Animation zuverlässig zur Startstellung zurückfindet. Die Option für Autom. zurücksetzen funktioniert ja nur, wenn das Tag in Bild 0 der Animation aktiv ist. Dies ist in unserem Fall nicht gegeben. Daher müssen wir selbst über Keyframes alle benötigten Parameter fixieren.

Möchten Sie auf diese Weise mehrere Abschnitte von Keyframe-Animationen mit Constraint-Animationen und ggf. unterschiedlichen Ziel-Objekten mischen, würde ich vorschlagen, pro Ziel-Objekt ein eigenes Constraint-Objekt hinter dem mitzuführenden Objekt zu verwenden. Das macht die Animation und die Verwaltung der Keyframes übersichtlicher. Zudem kann das Überobjekt-Constraint etwas zickig sein, wenn das Ziel-Objekt über Keyframes gewechselt wird und zudem noch das Tag mehrfach ein- und ausgeschaltet wird. So zumindest meine Erfahrung dazu.

Den Stärke-Regler im Überobjekt-Dialog kennen Sie ja bereits von der PGW-Option. Auch hier führen Stärke-Einstellungen unter 100% zu einem verzögerten Effekt. Dies kann sich bei den normalerweise übertragenen Drehbewegungen negativ bemerkbar machen. Es wird dann nur ein Teil der Rotation übertragen, was dem ursprünglichen Gedanken eines Überobjekts entgegensteht. Dennoch bleibt es Ihnen natürlich freigestellt auch damit zu experimentieren. Damit wäre dann auch dieser Modus besprochen. Sicherlich fallen Ihnen gewisse Parallelen zur PGW-Option auf. So wäre es z. B. auch denkbar gewesen, einfache Null-Objekte an den Zahnrädern unterzuordnen und deren Positionen dann mit unserer Kugel zu verknüpfen. Oftmals ist dies auch die robustere Variante, da nicht auf zeitlich frühere Zustände des Ziel-Objekts zugegriffen werden muss. Ein Großteil der Effekte im Überobjekt-Modus dürfte daher – wahrscheinlich sogar robuster in der Berechnung – auch mit PGW realisierbar sein.

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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