I arbejdsfilen "PSD_C4D_R12_Dyn_SoftBodies_Start.c4d" finder I den forberedte scene bestående af en spiralformet rutschebane og tre farverige tærnings-objekter, som vi vil slippe løs på rutschebanen.
Sceneopsætning
Der er endnu ikke synlig dynamik i startscenen. For bedre at kunne forstå opbygningen af denne startformation, vil vi kort se på elementerne og deres opbygning i Objekt-Manageren. Først bemærker vi, at de parametriske tærnings-objekter ligger som en gruppe i et HyperNURBS-bur.
Når vi midlertidigt slår Undertyperingen fra, som er genereret af HyperNURBS-buret, og ser på objektegenskaberne for tærnings-objekterne, kan vi se, at segmenteringen samt afrundering af tærningen er ret minimalistisk.
På den ene side holder vi derved beregningsarbejdet lavere for soft body-simulationen…
… på den anden side reducerer vi risikoen for artefakter eller grimme forvrængede soft body-overflader med det tolerante HyperNURBS-bur. En opdeling på 1 for HyperNURBS-buret er tilstrækkeligt for at lade objektet være tilstrækkeligt glat rundet.
Rutschebanen er realiseret ved hjælp af en Sweep-NURBS-generator. Som konturspline fungerer en U-formet spline-objekt, hvis kanter er afrundet med fas-værktøjet.
Da Sweep-NURBS-objektet fører kontursplinen langs sin Z-akse, er aksejusteringen af kontursplinen i XY-planen.
Den tredimensionelle form tilføres kontursplinen, idet den føres langs en skinnespline. Denne opgave varetages af en parametrisk spiral-objekt fra grundobjektpaletten for spline-objekter. Udseendet af spiralrutschen kan derfor altid ændres efterfølgende gennem parametrene, der er tilknyttet spiral-splinen.
Hvis man bemærkede den høje opdeling af spiral-splinen i det foregående trin, får man her grundlaget for det høje antal. Hvis der ikke er tilstrækkelige opdelinger til rådighed, vil spiralrutschen ikke være rund, men ekstremt kantet. I indstillingsdialogen for Sweep-NURBS-objektet er det vigtigt, at indstillingen for parallel forskydning er deaktiveret.
På overfladesiden af Sweep-NURBS-objektet ligger en overflade med let afrundering; konturen behøver ikke opretholdes. Især ved den øverste ende af rutschebanen med den store krøvning hjælper disse parametre med at undgå uønskede forvrængninger.
Opbygning af Dynamik-systemet med kollisionsobjekterne
Naturligvis arbejder vi i denne tutorial ikke kun med soft body-objekter. Soft body-tærningerne vil kollidere med hinanden, men især rutschebanen og grund-objektet skal deltage i simuleringen som kollisionsobjekter.
Lad os begynde med grund-objektet ved at vælge det og tilknytte det et dynamik body-tag som et kollisionsobjekt via kommandoen opret kollisionsobjekt under Simulation>Dynamics-menuen.
I indstillingsdialogen for dynamik body-tagget skal vi kun justere lidt på elasticitet og friktion. Den høje elasticitet på 80% får de faldende tærninger til at hoppe lidt op efter de rammer gulvet, mens værdien for friktion på 80% holder tærningerne for det meste på plads, da de ikke bare må glide væk.
Også rutschebanen har brug for et dynamik body-tag som kollisonsobjekt, hvis vi vil have tærningerne til at ramme og glide spiralfomret nedad der. Da et kollisionsobjekt ikke har sine egne dynamiske egenskaber, som kommer i spil i simulationen, kan rutschebanen svæve frit i scenen, hvor vi ønsker at placere den.
I indstillingsdialogen for dynamik body-tagget for rutschebanen definerer vi først formen af rutschebanen nærmere for kollisionen. For at sikre, at overfladerne og kanterne på rutschebanen også bliver taget i betragtning af kollisionsberegningen, vælger vi static mesh som form. Denne indstilling er ret krævende i beregningerne, men ellers kan rutschebanen ikke realiseres som kollisionsform.
Elasticitets- og friktionsværdierne kan i princippet forblive på standardværdierne. Hvis man vil gøre banen mere glat, kan man reducere friktionsværdien lidt.
Definition af Soft Body-terning
Nu mangler vi kun terning-objekterne for at have alle deltagerne i simuleringen fulde. For at tildele et Dynamics-objekt bløde og elastiske egenskaber, skal vi tildele det en Dynamics Body-Tag som Soft Body. Vi finder den tilhørende kommando igen i menuen Simulation>Dynamics.
For at tildele dette Tag til alle tre terninger på én gang, markerer vi simpelthen alle tre terning-objekter i Objekt-Manageren.
Når alle tre terning-objekter har Dynamics Body-Tag som Soft Body, kan vi vælge de tre Tags i Objekt-Manageren og definere de fælles identiske parametre for alle tre terninger gennem dialogen for indstillinger.
Her opdager vi hurtigt, at forskellen mellem Soft Bodys og Rigid Bodys i bund og grund ligger i det specifikke område kaldet "Soft Body". Her ligger de specielle egenskaber, som gør objektet til et Soft Body-objekt.
På den Dynamics-side sikrer vi primært, at udløsningen af den dynamiske simulering begynder øjeblikkeligt, resten af parametrene behøver vi ikke at ændre.
Vi kan også indstille kollisions- og masseindstillingerne for alle tre terning-objekter samtidig. Dette har den fordel, at vi senere kan vurdere virkningerne af de forskellige Soft Body-egenskaber bedre. For kollision er det nok med automatisk registrering af kollisionsformen ved standardværdier for elasticitet og friktion.
Da vores simulering ikke involverer objekter med forskellige masser, er standardindstillingen af verdensdensiteten til beregning af massen tilstrækkelig.
Som nævnt tidligere er parametrene ansvarlige for de bløde og elastiske egenskaber ved Soft Bodys samlet på Soft Body-siden. Alle terning-objekter har fælles indstillingen Polygond/Linjer, da vi har med parametriske objekter at gøre, og heller ikke ønsker at udstyre objektstrukturer bestående af Kloner som Soft Body.
Vi beskæftiger os primært med parametrene for Fjedre og Formbevarelse, som det fremgår af de skjulte parametre. Yderligere eksperimenter med Maps, forskellige Dæmpninger, og Tryk er naturligvis også velkomne.
Lad os begynde med den første af de tre terninger. Denne terning vil på grund af den høje Strukturværdi stræbe hårdt efter at bevare sin form. Også sammenfoldning af terningen forhindres af den høje skæreværdi. Ved at sætte en bøjningsværdi på 60 tillader vi, at terningen nemmest kan bøjes elastisk.
Ved hastighedsværdien i afsnittet Formbevarelse giver vi terningen en egenskab for at modstå deformation.
Nedenstående billede viser den netop definerede orange terning ved direkte påvirkning fra gulvet.
Den lilla terning skal derimod opføre sig meget blødt og elastisk. Derfor er de lave værdier for struktur-, skævnings- og bøjningsværdier passende lave. Især den lave bøjningsværdi vil få terningen til at virke næsten puddingagtig. For at sikre at terningen altid vender tilbage til sin oprindelige form, giver vi den i det mindste en lav hårdhedsværdi på 5.
Nedenstående billede viser den forvrængede lilla terning efter at være sprunget af den røde terning.
De Soft Body-egenskaber for den røde terning ligger omtrent midt imellem de to andre terninger. Den vil således opføre sig elastisk, men takket være den større generelle hårdhed, vil den meget hurtigt vende tilbage til sin oprindelige tilstand. Dette skyldes også den øgede værdi for dæmpning. Jo højere denne værdi er, desto hurtigere vil den stræbe efter sin oprindelige tilstand.
Nedenstående billede viser den røde terning ved direkte påvirkning fra gulvet …
… og dette billede, et par billeder længere fremme, viser hvor hurtigt terningen er vendt tilbage til sin oprindelige form.
Test af Soft Body-simulering
I den startscene, der leveres som arbejdsfil, har jeg placeret de tre terningobjekter med en ternings afstand imellem dem, så Soft Body-terninger også har mulighed for at kollidere med hinanden.
Ønsker man, kan man naturligvis også bruge større eller mindre afstande og observere, hvad der sker.
Før vi trykker på afspilningsknappen, lad os lige se på Dynamikindstillingerne under Dokumentindstillingerne i CINEMA 4D. Størrelsen på terningobjekterne passer ganske godt til den indstillede Skalaværdi samt til Kollisionstolerance, så det er ikke nødvendigt at foretage ændringer her.
Straaks efter simulationens start kolliderer to af terningerne med hinanden. Den lilla terning bliver næsten mast af den gule terning på grund af sin lave Fjerstyrke. Den røde terning er takket være den højere Formbevarelse og dæmpning hurtigt opstået igen efter stødet.
Uanset dette overlever alle tre terninger deformationen fra sammenstød eller kollision uskadte.
Ved kollisionen med den lilla terning har den gule terning mistet lidt energi gennem dæmpning eller friktion og hopper en etage ned på banen.
Mens de farverige terninger glider nedad og gør deres bedste for at kugler sig, kan Bøjnings- og Skæreegenskaberne af Soft Body-objekterne vurderes godt. Den lilla terning for eksempel har relativ let ved at kugle nedad på grund af dens høje Bøjelighed.
Den strammere røde terning bevæger sig dog langt mere "kantede", men når alligevel frem på kortere tid og følger tæt efter den gule terning, som jo havde en lille fordel i starten.
Den høje friktionsværdi af bundobjektet sikrer, at de opstående terningobjekter ikke springer for langt væk, men forbliver i nærheden for stadig at kunne kollidere med hinanden.
Dette var en lille introduktion til Soft Body-Dynamikken i CINEMA 4D Release 12. Til sidst vil jeg opfordre dig til at eksperimentere med denne basis for at lære konsekvenserne af de forskellige Fjedretyper og -styrker samt Formbevarings- og dæmpningsparametre eller også for at lære virkningen af tryk og masse at kende.
