Charakter-Animation: Das Muskel-Objekt – Zustände und Deformationen definieren

Im oberen Teil der Objekt-Einstellungen eines Muskels finden Sie drei Zustände, die getrennt voneinander definiert werden können. Der Entspannt-Zustand stellt dabei die Basis dar und sollte mit entsprechender Sorgfalt angelegt werden. Klicken Sie also auf den Entspannt-Reiter und aktivieren Sie den Punkte bearbeiten-Modus von Cinema 4D. Selektieren Sie alle Punkte an dem Muskel und skalieren Sie diese erst einmal so entlang der X- und Y-Achse des Muskels, dass eine einigermaßen zur Länge des Muskels und der Größe der Figur passende Muskelform entsteht. Anschließend können Sie durch das Verschieben einzelner Punkte oder die Arbeit z. B. mit dem Magnet- oder Pinsel-Werkzeug des Mesh-Menüs die Form weiter verfeinern.

Animation in Cinema 4D - Anpassung der entspannten Muskelform

Abbildung 6.159: Anpassung der entspannten Muskelform

Ziel sollte sein, dass der Muskel eine möglichst natürliche Form erhält und dabei vollständig unter der Haut der Figur verschwindet. Dies ist auch in der Bildfolge von Abbildung 6.159 dokumentiert. Die Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass sich die Joints der Figur ebenfalls in einer Stellung befinden, die wir für den entsprechenden Muskel als entspannt ansehen können. Dies dürfte jedoch in der typischen T-Stellung eines Rigs durchaus gegeben sein, solange es nicht um die Schultermuskulatur geht.

Sind Sie mit der entspannten Form des Muskels zufrieden, klicken Sie auf die Setzen-Schaltfläche, die Sie hinter dem Länge-Wert finden können. Dadurch wird die aktuelle Entfernung zwischen den Anker-Objekten ausgerechnet und als Länge eingetragen. Dies ist sehr wichtig, denn nur über die Veränderung dieser Länge kann später der Muskel feststellen, ob er sich anspannen oder entspannt darstellen soll. Wenn Sie das kleine Dreieck vor den Zustand-Reitern anklicken, zeigt sich unterhalb des Länge-Werts eine zusätzliche Form-Kurve. Auch über diese kann die Form des Muskels beeinflusst werden. Der linke Rand der Kurve stellt den Querschnitt des Muskels am Achsensystem des Muskel-Objekts dar. Der rechte Rand der Kurve steht folglich für das andere Ende des Muskels. Der Bogen in der Mitte der Kurve stellt die standardmäßige Wölbung des Muskels auf halber Länge dar. Durch die Verschiebung der Punkte auf dieser Form-Kurve können Sie also ebenfalls Einfluss auf die Form des Muskels nehmen.

Animation in Cinema 4D - Die Standardkurve für den Querschnitt eines Muskels

Abbildung 6.160: Die Standardkurve für den Querschnitt eines Muskels

Wechseln Sie anschließend in den Zustand Angespannt und bringen Sie dann den Unterarm-Joint durch Rotation in eine passende Stellung, damit ungefähr ein Winkel von 90° zwischen Ober- und Unterarm entsteht. Bringen Sie nun erneut den Muskel z. B. durch Verformung mit dem Pinsel-Werkzeug in eine passende Form. Diesmal darf und sollte die Muskelform durchaus die Haut der Figur durchstoßen. Der Muskel soll später schließlich für eine Wölbung dieses Bereichs sorgen. Sollten sich bei Ihnen plötzlich die Punkte des Muskels bzw. seiner Hülle nicht mehr bewegen lassen, ziehen Sie das Muskel-Objekt kurzzeitig aus der Hierarchie der Joint-Objekte heraus. Ich habe bei mir jedenfalls so einen Effekt beobachten können und konnte dies auf diesem Wege vermeiden. Später können Sie den Muskel dann ja wieder in die Hierarchie verschieben. Die Abbildung 6.161 zeigt Ihnen die Pose der Joints und die Form des angespannten Bizeps-Muskels.

Animation in Cinema 4D - Anlegen des angespannten Muskelzustands

Abbildung 6.161: Anlegen des angespannten Muskelzustands

Damit das Muskel-Objekt feststellen kann, wann welche Form des Muskels anzuzeigen ist, kann ein Automatismus genutzt werden. Dieser wird durch die Auto-Volumen-Option aktiviert. Dadurch schätzt der Muskel selbst ab, ab welcher Verkürzung seiner Länge vom entspannten in den angespannten Modus gewechselt wird. Wollen Sie auf Nummer Sicher gehen, deaktivieren Sie diese Option und betätigen wieder die Setzen-Schaltfläche neben dem Länge-Wert der Angespannt-Rubrik (siehe rechte Seite der Abbildung 6.161). Der dann angezeigte Länge-Wert muss in jedem Fall kleiner sein als der, den Sie auf der Entspannt-Seite verwendet haben. Ist dies nicht der Fall, müssten Sie die Position Ihrer Anker-Objekte anpassen, damit sich z. B. beim Anwinkeln des Arms tatsächlich auch eine Verkürzung des Abstands zwischen den Ankern ergibt. Damit sind wir eigentlich bereits fertig. In Einzelfällen mag noch das Anlegen einer Muskelform für den Ausgestreckt-Zustand sinnvoll sein. Dabei muss dann eine Länge zwischen den Ankern resultieren, die noch größer als im entspannten Zustand ist. Da dieser Zustand jedoch ohne unser Zutun automatisch den entspannten Zustand des Muskels übernimmt, dürfte diese Form oft bereits genügen. Sie können dies überprüfen, indem Sie einfach vom Angespannt-Zustand in den Ausgestreckt-Zustand wechseln. Die Muskelform sollte anschließend wie im entspannten Zustand aussehen. Ist dies nicht der Fall, aktivieren Sie zuerst den Entspannt-Zustand und halten dann beim Umschalten in den Ausgestreckt-Zustand die Shift-Taste gedrückt. Auf diese Weise lässt sich die entspannte Muskelform auf den anderen Zustand übertragen. Wollen Sie den Ausgestreckt-Zustand nicht benutzen, lassen Sie dort also einfach alles unangetastet.

Auch die Auto-Volumen-Option kann dann angeschaltet bleiben. Bei einer Überstreckung des Arms bleibt dann die entspannte Muskelpose erhalten. Ist dies alles geschafft, selektieren Sie die Entspannt-Pose und bringen Ihr Rig wieder in die ursprüngliche Stellung mit dem seitlich ausgestreckten Arm zurück. Da diese Armbewegung in unserem Rig über den Hand-Anfasser realisiert wurde, können Sie recht einfach die Position des Hand-Anfassers auf der anderen Seite des Körpers als Referenz benutzen, um wieder die ursprünglich symmetrische Stellung der Figur zu rekonstruieren. Schalten Sie anschließend den Muskel vom Bearbeiten- in den Animieren-Modus um. Sie kennen dieses Prinzip bereits vom Pose Morph-Tag oder dem Visual Selector. Wenn Sie nun den Hand-Anfasser verschieben, sollten Sie bereits am Muskel beobachten können, wie sich dessen Form in Abhängigkeit zur Beugung des Unterarms verändert. Die Übergang-Kurve (siehe rechte Seite von Abbildung 6.162) definiert die Umrechnung der Längenveränderung in die Formveränderung des Muskels. Standardmäßig wird hier eine Easy out / Easy in-Kurve verwendet, die für weich interpolierte Formübergänge z. B. zwischen der entspannten und der angespannten Muskelform sorgt. sorgt. Damit aus der Veränderung der Muskelform auch tatsächlich eine Verformung am Oberarm resultiert, müssen wir noch einen speziellen Deformator unter unserer Figur hinzufügen.

Animation in Cinema 4D - Einstellungen zur Deformation von Muskeln

Abbildung 6.162: Einstellungen zur Deformation von Muskeln

Dieses MSkin-Objekt finden Sie ebenfalls im Charakter-Menü. Ordnen Sie dies direkt unter dem Objekt ein, das von Muskeln verformt werden soll. Trägt dieses Objekt bereits ein Skin-Objekt, sortieren Sie das MSkin-Objekt nach dem Skin-Objekt ein. Dadurch findet auch die Deformation durch Muskeln erst nach der Deformation durch die Joint-Objekte statt, was oft zu besseren Ergebnissen führt. Links oben in Abbildung 6.162 erkennen Sie eine entsprechende Einordnung des MSkin-Objekts unter unserer Figur. Damit das Muskel-Objekt vom MSkin-Deformator erkennt wird, ziehen Sie den Muskel in die Objekte-Liste des MSkin-Objekts, die Sie unter dem Muskeln-Reiter finden können. Dies ist mittig in Abbildung 6.162 zu sehen. Sie finden nun sowohl am MSkin- als auch am Muskel-Objekt noch Einstellungen, mit denen Sie die Berechnung der Deformation beeinflussen können. Diese Parameter sind ebenfalls für beide Objekttypen bereits in Abbildung 6.162 zu erkennen. Beginnen wir mit den Einstellungen am Muskel-Objekt.

Die Deformieren-Rubrik des Muskels startet mit einem Unterteilung-Wert. Dieser ist vergleichbar mit den Anzahl-Einstellungen für die Geometrie des Muskels, wirkt sich jedoch nicht auf die Form aus. Hier geht es nur um die Präzision, mit der die Form des Muskels für dessen Deformation ausgewertet wird. Haben Sie eine sehr komplexe Muskelform, kann eine Erhöhung dieses Werts Sinn machen.

Allerdings verlangsamt sich dadurch auch die Berechnung dieser Muskel-Verformungen. Da sich dieser Wert jederzeit anpassen lässt, sollten Sie zuerst mit kleinen Werten experimentieren und diese dann versuchsweise leicht erhöhen. Stellen Sie nur noch geringe oder gar keine Veränderungen im Bereich der Muskel-Deformation mehr fest, kann dann auch mit einem kleineren Wert gearbeitet werden. In meinem Fall konnte ich z. B. bereits beim Umschalten zwischen den Werten 1 und 2 keinen Unterschied mehr am Oberarm wahrnehmen.

Das Richtung-Menü gibt vor, in welche Richtung die Haut weggedrückt werden soll, wenn der Muskel derart an Volumen zunimmt, dass er die Polygonhaut der Figur normalerweise durchdringen würde. Bei der Einstellung Radial erfolgt die Verschiebung senkrecht zur Achse des Muskels. Mit Normale werden bei der Verschiebung die Oberflächennormalen der Figur berücksichtigt. Die Flächen am Oberarm werden dann also in Richtung Ihrer Normalen verschoben. Schließlich können wir bei Richtung Up-Vektor ein separates Objekt angeben. Die Flächen werden dann auf die Position dieses Objekts zu verschoben. Dies dürfte die Handhabung oft verkomplizieren, da dieses Objekt ja auch irgendwie im Rig gruppiert und mitgeführt werden muss. Einzig die Option, dieses Objekt ebenfalls separat animieren zu können, dürfte einen Zusatznutzen gegenüber den anderen Verfahren bringen.

Der Parameter Fett-Offset vergrößert die Form des Muskels gleichmäßig um den hier angegebenen Betrag. Damit können Sie dann die Figur zusätzlich im Bereich der Muskeln aufblasen bzw. verdicken. Hier ist etwas Vorsicht geboten, damit die ursprünglich modellierte Grundform der Figur nicht zu stark verändert wird. Dieser Parameter kann sowohl individuell pro Muskel vorgegeben werden als auch pauschal im MSkin-Objekt für alle dort aufgeführten Muskeln. Der Fett-Offset im MSkin-Objekt wird dabei auf eventuell bereits an den Muskeln eingetragene Fett-Offset-Werte aufaddiert. Kommen wir nun zu den Einstellungen, die nur am MSkin-Objekt zu finden sind.

Den Gleiten-Wert können wir uns als Stärke der Muskel-Deformation vorstellen. Bei Gleiten 0% findet also gar keine Verformung mehr statt. Ebenso können aber auch Werte über 100% verwendet werden, um die Verformung durch die Muskeln zusätzlich zu verstärken. Muskeln können jedoch die darüber liegende Haut nicht nur wegdrücken sondern auch mitziehen. Beim Anwinkeln des Unterarms würde dann nicht nur der Oberarm dicker, sondern die Haut könnte auch zusätzlich komprimiert oder etwas in Richtung des Schultergelenks verschoben werden. Für derartige Effekte muss jedoch eine Initialisierung, also die Speicherung eines neutralen Zustands erfolgen. Dazu bringen Sie zuerst den Unterarm wieder in die entspannte Stellung und wählen dann einen Ziehmodus in der Ziehen-Rubrik aus. Der Relativ-Modus überträgt Veränderungen der Muskelform auf die Punkte des Oberarms, die Längenveränderung des Muskels beim Anspannen bleibt dabei unberücksichtigt. Im Absolut-Modus fließt auch diese Komponente mit in die Verschiebung der Oberflächenpunkte an der Figur mit ein.

Bevor Sie die Speicherung mit der Initialisieren-Schaltfläche auslösen, sollten Sie unbedingt noch den Abstand-Wert überprüfen. Dieser gibt den Radius um die Muskel-Punkte herum an, in dem Figur-Punkte gespeichert werden. Der Standardwert von 100 cm dürfte für Figuren im realistischen Maßstab viel zu groß gewählt sein. Besonders im Absolut-Modus können Sie ansonsten erwarten, dass sich die gesamte Figur verformt wenn der Bizeps angespannt wird. Nach dem Initialisieren können Sie die Stärke des Ziehen-Effekts über den dann freigeschalteten Ziehen-Prozentwert regeln. Ansonsten steht Ihnen auch eine Abnahmekurve zur Verfügung, die nach einem Klick auf das Dreieck neben dem Ziehmodus angezeigt wird.

Diese Kurve stellt bezogen auf den gewählten Abstand-Wert die Intensität des Ziehens von Oberflächenpunkten dar. Die linke Seite der Kurve stellt die Punkte im Nahbereich des Muskels dar und sollte daher generell am oberen Rand des Funktionsgraphen beginnen, wo 100% Wirkung liegen. Merken Sie nach der Initialisierung, dass Sie den Ziehen-Effekt doch nicht benötigen, betätigen Sie die Löschen-Schaltfläche um den damit belegten Speicher wieder frei zu geben.

Die Einstellungen der Dehnen-Rubrik sorgen für eine Glättung der verformten Oberflächenpunkte über den Muskeln. Ist die Dehnen-Option aktiv, entspricht der Effekt z. B. dem des Glätten-Werkzeugs, das Sie unter Mesh > Verformen finden können. Harte Kanten und Sprünge in der Geometrie werden reduziert. Sie können die Wirkung gut beurteilen, wenn Sie den Stärke-Regler der Dehnen-Rubrik zwischen 0% und 100% bewegen, wobei die Dehnen-Option natürlich aktiv sein muss. Der Iterationen-Wert stellt die Komplexität der Glättung dar. Höhere Werte glätten stärker und beeinflussen damit auch größere Bereiche an Ihrer Figur. Dadurch verlangsamt sich aber auch die Deformationsberechnung Ihrer Muskel-Objekte. Der Härte-Wert kann benutzt werden, um trotz der Glättung noch markante Details erhalten zu können. Eine kleine Härte glättet nahezu ohne Unterschied alle Bereiche der Muskel-Deformation, hohe Härte-Werte konzentrieren die Glättung auf Polygone mit extremen Winkeln. Bei zu höhen Härte-Einstellungen kann die Glättung dann also auch ganz verloren gehen, so dass kein Unterschied mehr zu einer Verformung mit oder ohne Dehnen besteht. Generell gilt für die Glättung, dass hierdurch das Volumen verformter Bereiche verkleinert wird. Der angespannte Bizeps unseres Beispiels wird durch die Glättung also wieder kleiner. Dieser Effekt ist daher eher für Figuren gedacht, die bereits viele Polygone aufweisen. Das Dehnen kann dann Knicke und Falten aus der verformten Haut ausbügeln.

Der Einflussbereich eines MSkin-Objekts kann zwar über Abnahme-Einstellungen eingeschränkt werden, dies dürfte jedoch in den meisten Fällen nicht sinnvoll sein. Sie finden in dieser Rubrik die bereits u. a von MoGraph-Effektoren bekannten Formen und Optionen, um eine räumliche Abnahme zu definieren. Muskeln, die zwar auf der Muskeln-Dialogseite aufgeführt wurden, aber außerhalb dieser Abnahme liegen, können dann nicht mehr, bzw. nur in reduzierter Stärke, auf die Figur wirken. Lesen Sie bitte bei Bedarf z. B. im Kapitel zu MoGraph nach, welche Optionen die Abnahme bietet. Die gleichen Einstellungen finden wir auch noch einmal an jedem Muskel-Objekt. Hier macht die Abnahme dann schon etwas mehr Sinn, denn wir können so die Wirkung der Muskeln noch gezielter einschränken. Nur die Figurpunkte, die innerhalb der gewählten Abnahmeform liegen, können dann noch vom Muskel beeinflusst werden. Da sich die Verformung der Figur jedoch in den meisten Fällen auf die Bereiche beschränkt, bei denen angespannte Muskeln normalerweise die Hautoberfläche durchdringen, lässt sich die Wirkung der Muskeln auch ohne eine solche Abnahme gut im Zaum halten.

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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