Charakter-Animation: Das Muskel-Objekt – Einleitung

Tutorials 9. Februar 2017 – 0 Kommentare

Bei den bisher vorgestellten Werkzeugen, Objekten und Methoden werden die virtuellen Knochen bewegt, um die Figur zu verformen. In der Realität sind es jedoch Muskeln, Sehnen und Bänder, die zu einer Bewegung der Knochen führen. Dieser feine Unterschied spielt vor allem dort eine Rolle, wo sich durch die Bewegung Querschnitte an der Figur verändern. Ein typisches Beispiel dürfte der Bizeps-Muskel am Oberarm sein, der den Unterarm anhebt. Dies erreicht er durch eine Verkürzung, die mit einer Verdickung einhergeht. Derartige Verformungen entlang eines Bones (hier z B. entlang des Oberarm-Bones) berücksichtigen wir aktuell noch nicht, sondern haben uns nur auf die Verformung in den Gelenken konzentriert. Theoretisch sind solche Verformungen natürlich auch z. B. über Pose Morph oder Cluster-Deformationen möglich, praktischer wäre jedoch sicherlich, wenn wir direkt die Muskeln simulieren können. Diese haben schließlich auch eine Masse und somit eine Trägheit, die z. B. zum Nachschwingen führen können. Dies dürfte vor allem bei sehr großen Muskeln wie z. B. am Beinbizeps zu beobachten sein. Tatsächlich bietet uns auch Cinema 4D ein Muskel-Objekt an, das wir zur Simulation derartiger Effekte benutzen können. Muskel-Objekte werden generell zusätzlich zu Joint-Objekt benutzt, denn Muskeln müssen am Anfang und am Ende je irgendwo festgemacht werden. Zuerst bauen Sie also wie gehabt Ihr Joint-Rig samt aller Constraints, IK-Tags und Schaltungen auf und binden dies auch bereits an die Geometrie Ihrer Figur. Rufen Sie dann das Muskel-Objekt aus dem Charakter-Menü auf. Dies ist das Objekt mit dem grünen Icon. Das gleichnamige Objekt mit dem blauen Icon wird später für die Deformation benötigt und hat eine ähnliche Funktion wie das Skin-Objekt. Wir kommen noch darauf zurück.

Das Muskel-Objekt ist zuerst erst einmal eine Geometrie, kann von uns also auch mit einem beliebigen Material belegt und auch gerendert werden. Wenn Sie Muskeln nur für die Verformung benutzen möchten, sollten Sie diese Objekte also für den Renderer unsichtbar schalten (Sichtbar beim Rendern Aus in den Basis-Eigenschaften des Muskel-Objekts).

Die Abbildung 6.156 zeigt Ihnen, wie ein noch unbearbeitetes Muskel-Objekt aussieht. Wie auf der rechten Seite der Abbildung zu erkennen, unterscheidet es sich auch je nach Betriebsmodus von Cinema 4D. Im Modell bearbeiten-Modus können die Positionen der Endpunkte des Muskels verschoben werden. Am besten gehen Sie dazu so vor, dass Sie zuerst den gesamten Muskel so verschieben und drehen, dass dessen Achsensystem an einem der gewünschten Ansatzpunkte des Muskels am Skelett liegt. Danach können Sie mit der Maus den gelben Kreis am gegenüberliegenden Ende des Muskel dahin verschieben, wo das andere Ende des Muskels befestigt werden soll. Beachten Sie unbedingt, dass zumindest ein Ende des Muskels nicht direkt an der Position eines Joints liegen sollte. Ich möchte dies am Beispiel des Bizeps-Muskels an unserem Rig vorführen.

Animation in Cinema 4D - Darstellung und Einstellungen eines Muskel-Objekts

Abbildung 6.156: Darstellung und Einstellungen eines Muskel-Objekts

Dazu rufe ich ein Muskel-Objekt auf und schalte dies vorerst für den Editor unsichtbar. Dadurch bleiben im Modell bearbeiten-Modus nur die gelblichen Scheiben sichtbar, was die präzise Platzierung erleichtern sollte. Wir verschieben den Muskel so, dass sein Achsensystem vor dem Schultergelenk liegt und drehen den Muskel dann so, dass seine Z-Achse parallel zum Oberarmknochen verläuft.

Danach wir die Position des zweiten Endpunkts entlang der Z-Achse des Muskels in Richtung der Armbeuge verschoben. Der Endpunkt sollte dabei noch über dem Anfang des Unterarm-Joints liegen, so wie es auch in Abbildung 6.157 zu sehen ist.

Animation in Cinema 4D - Platzierung der Endpunkte eines Muskel-Objekts

Abbildung 6.157: Platzierung der Endpunkte eines Muskel-Objekts

Der Hintergedanke dabei ist folgender: Wenn der Unterarm gebeugt wird und sich dabei der dort liegende Endpunkt des Muskels entsprechend mitbewegt, muss daraus eine Reduzierung der Muskellänge resultieren. Dies ist schließlich in der Realität auch der Fall. Damit sich die Enden des Muskels tatsächlich mit den Joints mitbewegen können, brauchen wir Hilfsobjekte. Dazu eignen sich in der Regel Null-Objekte, da diese sowieso nicht beim Rendern stören. Sie finden dazu bereits zwei Zuweisungsfelder in der Anker-Rubrik innerhalb der Objekt-Einstellungen eines Muskels. Damit direkt zu den aktuellen Enden des Muskel passende Objekte erstellt und verlinkt werden, klicken Sie einfach auf die Erstellen-Schaltflächen, die Sie jeweils unterhalb der Anker-Felder finden können. Es entstehen zwei neue Null-Objekte, die Sie direkt im Objekt-Manager unter den Joint-Objekten eingruppieren sollten, die das entsprechende Ende des Muskels festhalten bzw. bewegen sollen. Auch das Muskel-Objekt selbst sollten Sie direkt in der Joint-Hierarchie unterbringen, damit alles übersichtlich bleibt. Die Abbildung 6.158 stellt dies dar. Dort habe ich die neuen Null-Objekte zusätzlich gelblich gefärbt und mit einer Stern-Darstellung im Editor versehen. Der Muskel_Anker_0 liegt zusammen mit dem Muskel-Objekt unter dem Oberarm-Joint eingruppiert, der Muskel_Anker_1 wird unter dem Unterarm-Joint gruppiert.

Animation in Cinema 4D - Verknüpfung eines Muskels mit Null-Objekten im Joint-Rig

Abbildung 6.158: Verknüpfung eines Muskels mit Null-Objekten im Joint-Rig

Dies ist jedoch nur eine Funktion der Anker, denn diese können auch direkt mit den Punkten verknüpft werden, die für die Formung eines Muskels benutzt werden. Bei einem Muskel, der sich nur entlang einer Geraden zwischen seinen Enden verändert, ist dieser Aspekt nicht wichtig, aber es gibt z. B. auch lange Muskelstränge, die gebogen werden müssen. Denken Sie z. B. an die Rückstrecker, die seitlich der Wirbelsäule vom Becken bis zum Nacken verlaufen. Macht die Figur einen runden Rücken oder geht ins Hohlkreuz, ließe sich dieser Muskel nur über die Fixierung seiner Enden nicht natürlich mitbewegen. Aus diesem Grund können Sie auch mehr als nur zwei Anker-Objekte benutzen, wenn Sie die Hinzufügen-Schaltfläche im Anker-Teil des Muskel-Dialogs betätigen. Wird dabei ein Verknüpfungsfeld zu viel erzeugt, können Sie das jeweils unterste mit der Löschen-Schaltfläche auch wieder entfernen lassen.

Je nach Anzahl der Anker-Felder können dann im Modell bearbeiten-Modus weitere gelbe Scheiben in der Mitte des Muskels erscheinen. Generell können alle Anker nicht nur z. B. Null-Objekten zugewiesen werden, sondern es können auch Punkte am Muskel selbst mit diesen Ankern verbunden werden. Dazu wechseln Sie in den Punkte bearbeiten-Modus und selektieren das Muskel-Objekt. Sie sollten dann erkennen können, dass editierbare Punkte an der zylindrischen Umhüllung des roten Muskels existieren. Die Anzahl dieser Punkte können Sie über Anzahl: Segmente und Anzahl: Radial beeinflussen. Das Prinzip ist vergleichbar mit den Segmenteinstellungen eines Zylinder-Grundobjekts. Je komplexer die Form des Muskels z. B. während der Kontraktion oder der Entspannung sein soll, desto mehr Punkte werden benötigt. Der Unterteilung-Wert, den Sie ebenfalls unter Geometrie in den Objekt-Einstellungen des Muskels finden können, beeinflusst nur die Flächendichte am Muskel selbst. Dieser Wert funktioniert wie am Subdivision Surface-Objekt, macht den Muskel also bei höheren Werten immer runder. Dies spielt vor allem dann eine Rolle, wenn Sie die Muskeln selbst im Rendering sehen wollen. Ansonsten dürften Unterteilung-Werte zwischen 1 und 3 völlig ausreichend sein. Nachdem Sie dann eine Punktselektion am Muskel erstellt haben, betätigen Sie die Setzen-Schaltfläche an dem entsprechenden Anker-Objekt, das diese Punkte direkt beeinflussen soll. Über die Selektieren-Schaltflächen können Sie eine derart verknüpfte Punktselektion jederzeit wieder anzeigen lassen. Die Zurücksetzen-Schaltfläche selektiert ebenfalls die mit dem Anker verknüpften Punkte und verschiebt diese an die ursprüngliche Position zurück, die sie relativ zum Anker bei Betätigen der Setzen-Schaltfläche hatten. Anders verhält es sich, wenn Sie beim Anklicken von Zurücksetzen Strg bzw. Ctrl halten. Dann wird das verknüpfte Anker-Objekt in die Mitte der Punktselektion versetzt.

Die Drehen-Optionen sorgen dafür, dass sich eine Rotation der zugewiesenen Anker-Objekte ebenfalls auf die damit verknüpften Punktselektionen überträgt. Dies ist sinnvoll und daher bereits standardmäßig aktiv. Die Option für die Automatische Anordnung geht in eine vergleichbare Richtung. Damit werden ebenfalls die Punkte des Muskels passend zur Verschiebung und Drehung der Anker mitgedreht. Die funktioniert auch, wenn keine Punktselektionen an die Anker gebunden wurden. Damit haben wir bereits alle notwendigen Vorarbeiten abgeschlossen. Im Fall einfacher Muskeln reichen zwei Anker am Anfang und Ende des Muskels aus und auch die Standardwerte für die Geometrie der Muskelform sollten ausreichen. Individuelle Punktselektionen für die beiden Anker dürften ebenfalls oft unnötig sein. Die Punkte können nämlich zusätzlich über die drei Zustände Entspannt, Angespannt und Ausgestreckt gemorpht werden. Somit lassen sich insgesamt drei unterschiedliche Muskelformen definieren. Die Basis dafür bildet in jedem Fall die Entspannt-Pose des Muskels, mit der wir nun beginnen wollen.

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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