Pokud chcete postupovat tímto tutoriálem ve stejném projektu krok za krokem, najdete v balíčku se pracovními soubory dokument "PSD_C4D_R14_Aerodynamik_start.c4d", který slouží jako náš společný výchozí bod.
List papíru je jednoduchý parametrický objekt plochy, který má dostatečnou segmentaci pro deformace dynamikou. Aby bylo možné dobře rozpoznat boční polohu a scéna byla ještě trochu barevnější, je papír barevně dvoubarevně texturován.
Uzavírací mřížka se skládá z dvou Atomových mříží na základě dvou plošných objektů. Také abychom mohli přesněji počítat s kolizemi, pracujeme zde se dvěma různými objekty. Dno není definováno jako objekt dna, ale je provedeno jako polygonový objekt, aby bylo možné vytvořit díru v zemi pro šachtu, která je také polygonový objekt.
Výbava dynamickými vlastnostmi
Začněme s uzavírací mřížkou větrací šachty. Jak již bylo zmíněno, řídíme kolize papíru s mřížkou zde s dvěma různými objekty a také Dynamics Body Tagy. K tomu vybereme obě Atomové mříže v Objektovém manažeru a přidělíme jim přes kontextové menu s pravým tlačítkem myši nebo přes menu Tags>Simulační tagy v Objektovém manažeru Dynamics Body Tag jako kolizní objekt.
V Objektovém manažeru vybereme oba Dynamics Body Tagy, abychom mohli nastavit nastavení pro oba tagy najednou. Na Dynamics stránce dialogu nastavení ponecháme výchozí hodnoty.
Na kolizní stránce dialogu nastavení je možné ponechat tvar kolize na Automatik, protože pro mřížku používáme dva oddělené objekty. Zvýšíme hodnotu tření na 80% pro to, aby papírové listy při nárazu jen málo klouzaly.
Pokračujeme s dnem. Také polygonový objekt dno dostane přes kontextové menu s pravým tlačítkem myši nebo přes menu Tags>Simulační tagy v Objektovém manažeru Dynamics Body Tag jako kolizní objekt.
I pro Dynamics Body Tag dno můžeme převzít výchozí hodnoty na Dynamics stránce dialogu nastavení bez úprav.
Na kolizní stránce dialogu nastavení je nutné pouze přizpůsobit tření naše potřebám. Zvýšíme hodnotu tření na 150%, aby padající papírové listy neklouzaly příliš daleko.
Nakonec se dostaneme k papírovému listu, který později necháme pomocí částicového systému mnohokrát padat shora dolů. Nejprve se tedy postaráme o jeho dynamické vlastnosti. Přidělíme mu tedy přes kontextové menu s pravým tlačítkem myši nebo přes menu Tags>Simulační tagy v Objektovém manažeru Dynamics Body Tag jako měkké tělo.
Výběrem Soft Body Tagu jsou již nastaveny hlavní parametry na Dynamics stránce dialogu nastavení. Dále zvýšíme lineární prahovou rychlost, aby papírové listy na zemi po určité době klidu dosáhly.
Na kolizní stránce dialogu nastavení zvolíme jako tvar kolize pohyblivou síť. Tím je zajištěno přesné výpočet kolize.
Elasticitu snížíme na 5%; papír by neměl po dopadu na zem ani na mřížku skákat. Tření 50% je dobrým doplňkem již existujících hodnot tření na mřížce nebo na zemi.
Pomocí Hustoty na hmotové stránce dialogu nastavení určíme hmotnost papírového listu, který později mnohokrát padá na zem pomocí částicového systému. Aby simulaci sdělil, že se jedná o velmi lehký letový objekt, přepneme na Vlastní hustotua přiřadíme malou hodnotu 2.
Na straně síly dialogu s nastavením konečně dospějeme k některým rozhodujícím parametrům pro tento průvodce - k aerodynamice. Protože naše papírové listy nemají v letu a při působení větru okolí mnoho co nabídnout, nastavíme hodnotu odporu vzduchu na nízkých 5%.
Naproti tomu chceme, aby se listy vzaly a začaly se zvedat již při slabém větru; zde je pro zvedání vhodná podpůrná hodnota kolem 70%. Možnost oboustranný zajistí, že nejen horní část papíru, ale i spodní část je rozpoznána a ošetřena jako útočná plocha.
Aby se naše papírový list mohl chovat jako papír, vytvořili jsme ho jako objekt Soft Body, tedy jako pružný, ohebný tělo. Na straně objekt Soft Body dialogu s nastavením určíme bližší vlastnosti.
Abychom nepatrně nezvýšili výpočetní čas, nejprve v oblasti objekt Soft Body deaktivujeme přesný řešitel. Pokud dojde k chybným výpočtům, můžeme zde stále upravit.
Tím se zajistí, že každý papír dopadající na zem nezůstane okamžitě pokrčený. Aby se papír nejednoduše složil, zvýšíme hodnotu smyčkových pružin na 100.
Elastický limit znovu nastavíme vyšší, aby papír, pokud tuto hranici překročí, mohl zůstat jednoduše deformovaný.
Struktura částicového systému pro padající papírové listy
Po tomto maratonu parametrů jsou všechny relevantní objekty vybaveny dynamickými vlastnostmi. Nyní se podíváme na částicový systém, který produkuje papírové listy a nechává je padat na zem.
Aby mohl papírový list fungovat jako částice, vytvoříme ho jako podobjekt v emitentu. Přes hodnotu Y-souřadnice posuneme emitent částic přibližně o 300 cm nahoru; pozice přímo nad větracím šachtou je již v pořádku.
V dialogovém okně objektu emitenta ovládáme přes stránku částic emise částic. Nevyužívejte zde příliš vysokých rychlostí narození, jelikož se jedná o objekty Soft Body, výpočet je opravdu náročný. Ale nemusíte se obávat, i při zdánlivě malých rychlostech narození (jako moje 10), se nabere velké množství papírů.
Nyní to vyzkoušíme také tím, že klikneme na tlačítko přehrávání a opět se v editoru přiblížíme k větrací šachtě. Papírové listy padají shora a srážejí se, jak je požadováno, s mřížkovým krytem a zemí.
Integrace proudu vzduchu ze větracího kanálu
Zatím není moc vidět aerodynamický efekt; to se ale brzy změní, jakmile do simulace začleníme proud vzduchu vystupující z větracího kanálu. K tomu si z nabídky Simulace>Částicový systém přidáme částicový modifikátor Vítr do naší scény.
Jelikož vzduch má vystupovat z větracího šachty, je pozice na úvodním bodě již správná. Avšak vítr ještě musíme přes natočení úhlu náklonu W.P o 90°, aby proud vzduchu směřoval ve směru Y nahoru.
V dialogovém okně nastavení Objektu větru na stránce Objektu najdeme parametry pro Sílu větru a pro Turbulence. Brzy necháme sílu větru ovládat náhoda, takže zatím nastavíme 50 m pro první testy. Víření způsobené Turbulence je vítáno (koneckonců, vítr proudí skrz mříže), ale nejdůležitější je, že aktivujeme režim aerodynamického větru, který může ovlivnit aerodynamické vlastnosti našich papírových listů.
Na stránce Snímek vybereme tvar Koule jako tvar snímku. Tento tvar sice nedoplní úplně rohy, což je však v našem zájmu, protože se blíží reálné situaci a poskytuje papíru místo k rozprostření na mřížce.
Kulatý tvar koule také zabraňuje tomu, aby se vysoko-zvednuté listy nezůstaly "ležet" na hraně modifikátoru a pasivně visely. Snímek nastavíme na 10% a pro funkci snímku vybereme možnost Inv. kvadratický.
Přehrávač nám ukáže, jak odtékající vítr ovlivňuje padající papírové listy. Nicméně proud vzduchu je momentálně příliš jednotvárný.
Ovládání proudu vzduchu pomocí XPresso
S malým XPresso obvodem pomůžeme větrací šachtě k náhlým prudkým větrným poryvům, aniž bychom museli animovat nějaké parametry.
K tomu potřebujeme XPresso výraz, který logicky přiřadíme Objektu větru jako Nosný prvek. Výraz nalezneme buď v kontextovém menu pravým tlačítkem myši pod CINEMA 4D značkami nebo také v menu Značky>CINEMA 4D značky v Objektovém manažeru.
Otevřeme XPresso editor, dvakrát kliknutím na ikonu XPresso výrazu v Objektovém manažeru, abychom tam mohli sestavit náš malý obvod. Abychom mohli oslovit Objekt větru, potřebujeme jej ve XPresso editoru. Proto jej jednoduše přetáhneme z Objektového manažeru do XPresso editoru pomocí Tah a pusť.
Na modrém vstupním tlačítku Větrného uzlu vybereme parametr Windgeschwindigkeit v menu Vlastnosti objektu, abychom jej mohli nabídnout jako vstupní port.
Generovaná Windgeschwindigkeit by se měla nacházet v předdefinovaném rozsahu hodnot, ale zároveň by neměla mít neužitečné skoky hodnot, nýbrž by měla pravidelně stoupat a klesat. Pro tyto požadavky je skvělej Noise-uzel, který si přetáhneme pomocí kontextového menu pravým tlačítkem myši do XPresso editoru.
Jako výstupní port na Noise-uzlu máme již k dispozici Noise-Port. Tažením myší propojíme Noise-Port s vstupním portem Windgeschwindigkeit Uzlu Objektu větru.
Parametr Windgeschwindigkeit je nyní ovládán Noise texturou. Tuto texturu a její zpracování lze regulovat v dialogovém okně Noise-uzlu.
Vybereme vlnovitou turbulence a umožníme záporné hodnoty deaktivací možnosti Absolute hodnoty. Pomocí parametru Velikost škálujeme Noise, abychom vytvořili hladké přechody. Frekvencí řídíme četnost změn šumu v čase.
Relativně nízká hodnota 0,5 zajistí, že nárazy větru nebudou následovat příliš těsně za sebou. Amplituda vynásobí výsledek šumu hodnotou šumu, která je předána. Zde se postaráme o výrazné výkyvy s 150 jednotkami. Startovní hodnota 0 nechá naši větrnou turbínu začít s bezezvučím větru.
V dialogovém okně nastavení Objektu větru se ovládání rychlosti větru pomocí XPresso projeví změnou parametru v panelu s parametry. Kliknutím na tlačítko přehrávání si můžeme dobře všimnout, jak se Hodnota rychlosti větru mění časem - a také v editoru poznáme rotaci rotoru Větrného modifikátoru založenou na šumu.
Ovládání Objektu větru pomocí obrazového signálu
Aby měly papírové listy možnost usadit se a shromáždit se na mříži, zapneme Objekt větru až na snímku 150. To provedeme prostřednictvím malé animace parametrů.
K tomu nastavíme Časový posuvník na snímek 0 nebo 1, vypneme Objekt větru pomocí parametru Aktivovat na stránce Základ a s podrženým Ctrl- nebo Strg tlačítkem klepneme na kruhový parametr, abychom uložili klíčový snímek pro tuto hodnotu.
Následně nastavíme časovač na obrázek 150 a vytvoříme klíčový snímek pro parametr aktivace s zapnutým větrným objektem.
V této malé parametrické animaci není třeba nic dalšího provádět. Lopatky větrného objektu nyní zůstávají od obrázku 149 nepohyblivé a začnou se pohybovat až od obrázku 150.
Zkontrolujte výchozí nastavení dynamiky
Pokud jste použili mou výchozí scénu ke zpracování tohoto tutoriálu, nemělo by být žádné potřeby na změny. V nastavení projektu v menu Úpravy najdeme na stránce dynamika několik parametrů, které pomáhají dynamickému řešiči provádět úlohu a předcházet chybám.
V sekci Obecné v nastavení dynamiky se musíme jen ujistit, že gravitace a hustota působí globálně. Pro aerodynamickou simulaci je důležitý parametr hustota vzduchu.
V oblasti Expert můžeme pomoci dynamickému řešiči snížením měřítka. Hlavně pracujeme s papírovými listy o rozměru 20 cm x 30 cm, které se deformují a mají se přesně srazit. Hodnota 5 cm zde poskytuje lepší pochopení velikostí pro dynamický engine.
Nyní můžeme nechat proběhnout a vyrenderovat kompletní simulaci. Díky aerodynamice se papírové listy na mřížce neustále znovu víří nahoru v několika větrných poryvech …
… a nakonec se dokáží udržet pouze na místech chráněných před větrem na mřížce.
