In het werkbestand "PSD_C4D_R12_Dyn_SoftBodies_Start.c4d" vind je de voorbereide scène, bestaande uit een spiraalvormige glijbaan en drie kleurrijke dobbelsteenobjecten die we op de glijbaan willen laten vallen.
Opbouw van de scène
Van de Dynamics is nog niets te zien in de startsituatie. Om de opbouw van deze startsituatie echter beter te begrijpen, bekijken we kort de elementen en hun opbouw in de Objectmanager. Allereerst valt op dat de parametrische dobbelsteenobjecten als groep zijn geplaatst in een HyperNURBS-kooi.
Als we de door het HyperNURBS-kooi gegenereerde onderverdeling kort uitschakelen en de objecteigenschappen van de dobbelsteenobjecten bekijken, zien we dat de segmentering en afgeronde hoeken van de kubus vrij minimalistisch zijn.
Door deze lage complexiteit wordt de rekensnelheid voor de Soft Body-simulatie lager gehouden…
…en we verminderen tevens het risico van artefacten of lelijk vervormde Soft Body-oppervlakken door middel van de vergevingsgezinde HyperNURBS-kooi. Een onderverdeling van 1 voor de HyperNURBS-kooi is al voldoende om het object voldoende glad te maken.
De glijbaan wordt gerealiseerd met behulp van een Sweep-NURBS-generator. Als contourspline wordt een U-vormig lineaal-object gebruikt, waarvan de randen voor de afronding met het Afschuininggereedschap licht zijn afgeschuind.
Omdat het Sweep-NURBS-object de contourspline langs zijn Z-as volgt, ligt de asrichting van de contouren in het XY-vlak.
De driedimensionale vorm van de contourspline wordt verkregen door deze langs een railspline te leiden. Deze taak wordt overgenomen door een parametrisch helix-object uit de set van Spline-basisobjecten. Het uiterlijk van de spiraal van de glijbaan kan dus te allen tijde worden aangepast via de parameters die bij de Helix-spline horen.
Als in de vorige stap de hoge onderverdeling van de Helix-spline is opgevallen, wordt hieronder de reden voor het hoge aantal vermeld. Als er niet genoeg onderverdelingen beschikbaar zijn, zal de glijbaanspiraal er hoekig in plaats van rond uitzien. In het instellingendialoog van het Sweep-NURBS-object is het belangrijk dat de optie Parallelle verschuiving is gedeactiveerd.
Aan de Opbouwvlakzijde van het Sweep-NURBS-object bevindt zich een opbouwvlak met lichte ronde afwerking; de contour hoeft niet behouden te blijven. Vooral bij het bovenste uiteinde van de glijbaan met de sterke kromming helpen deze parameters ongewenste vervormingen te voorkomen.
Opbouw van het Dynamica-systeem met de botsingsobjecten
Natuurlijk werken we in deze tutorial niet alleen met Soft Body-objecten. De Soft Body-dobbelstenen zullen weliswaar ook met elkaar botsen, maar vooral de glijbaan en het Vloerobject moeten als botsingsobjecten deelnemen aan de simulatie.
Laten we beginnen met het Vloerobject door het te selecteren en er via de opdracht Botsingsobject maken in het menu Simulatie>Dynamics een Dynamica Body-Tag als botsingsobject aan toe te kennen.
In het instellingendialoog van de Dynamica Body-Tag moeten we alleen de Elasticiteit en Wrijving iets aanpassen. De hoge elasticiteit van 80% zorgt ervoor dat de vallende dobbelstenen na de botsing met de vloer nog wat omhoog springen, de wrijvingswaarde van 80% houdt de dobbelstenen grotendeels op hun plaats, ze moeten immers niet zomaar wegglijden.
Ook de glijbaan heeft een Dynamica Body-Tag nodig als botsingsobject, als we willen dat de dobbelstenen daar tegenaan botsen en spiraalvormig naar beneden glijden. Omdat een botsingsobject geen eigen dynamische eigenschappen heeft die in de simulatie worden toegepast, kan de glijbaan zonder verdere bevestiging zweven waar we deze maar willen plaatsen in de scène.
In het instellingendialog van de Dynamica Body-Tag voor de glijbaan definiëren we eerst de vorm van de glijbaan voor de botsing. Om ervoor te zorgen dat de oppervlakken en randen van de glijbaan nauwkeurig worden meegenomen in de botsingsberekening, kiezen we de statische mesh als vorm. Deze instelling is vrij rekenintensief, maar de glijbaan kan niet anders als botsingsvorm worden gerealiseerd.
De elasticiteits- en wrijvingswaarden kunnen in principe op de standaardwaarden blijven. Als de baan gladder moet zijn, kan de wrijvingswaarde iets lager worden ingesteld.
Definitie van de zachte body-worpen
We hebben nu alleen nog maar de worpobjecten nodig om de deelnemers aan de simulatie compleet te maken. Om een object in Dynamics te voorzien van zachte en elastische eigenschappen, moeten we het toewijzen aan een Dynamics Body-tag als Soft Body. De bijbehorende opdracht kunnen we opnieuw vinden in het menu Simulatie>Dynamics.
Om alle drie de worpen dit tag te geven, selecteren we gewoon eerst alle drie de worpobjecten in de Objectmanager.
Nadat alle drie de worpobjecten zijn voorzien van het Dynamics Body-tag als Soft Body, kunnen we de drie tags in de Objectmanager selecteren en dezelfde parameters voor alle drie de worpen instellen via het instellingsvenster.
We zien snel dat de Soft Bodies zich voornamelijk onderscheiden van de Rigid Bodies door hun eigen gebied genaamd "Soft Body". Hier bevinden zich dus de speciale eigenschappen waardoor het object een Soft Body-object wordt.
Aan de zijde van de Dynamiek zorgen we er voornamelijk voor dat de activering van de dynamische simulatie onmiddellijk begint, de overige parameters hoeven we niet te veranderen.
Ook kunnen we de botsings- en massa-instellingen gezamenlijk instellen voor alle drie de worpobjecten. Dit heeft als voordeel dat we de effecten van de verschillende Soft Body-eigenschappen later beter kunnen beoordelen. Voor de botsing is de automatische detectie van de botsingsvorm voldoende, met standaardwaarden voor elasticiteit en wrijving.
Aangezien onze simulatie geen lichamen met verschillende massa's laat botsen, is de standaardinstelling van de wereldmassa voldoende voor de massaberekening.
Zoals al vermeld, bevinden de parameters die verantwoordelijk zijn voor de zachte of elastische eigenschappen van de Soft Bodies zich op de Soft Body-pagina. Alle worpobjecten hebben gemeenschappelijk de instelling Polygonen/Lijnen, aangezien we te maken hebben met parametrische objecten en geen objecten die bestaan uit klonen willen voorzien van een Soft Body.
Zoals te zien is aan de verborgen parameters, richten we ons in deze tutorial voornamelijk op de parameters voor Veerkrachten en Vormbehoud. Verdere experimenten met Maps, verschillende dempingen en druk zijn natuurlijk ook mogelijk.
Laten we beginnen met de eerste van de drie worpen. Deze worp zal zich dankzij de hoge structuurwaarde sterk inspannen om zijn vorm te behouden. Ook het inklappen van de worp wordt voorkomen door de hoge schuifwaarde. Met een buigwaarde van 60 laten we toe dat de worp wellicht het meest elastisch kan buigen.
Met de hardheidswaarde in het gedeelte Vormbehoud geven we de worp de eigenschap mee hoe sterk hij zich verzet tegen vervorming.
De onderstaande afbeelding toont de zojuist gedefinieerde oranje worp bij directe impact op de grond.
De paarse worp daarentegen moet zich zeer zacht en elastisch gedragen. De structuur-, schuif- en buigwaarden zijn dienovereenkomstig laag. Met name de lage buigwaarde zal ervoor zorgen dat de worp bijna puddingachtig lijkt. Om ervoor te zorgen dat de worp toch telkens weer zijn oorspronkelijke vorm terugvindt, geven we hem in ieder geval een lage hardheidswaarde van 5.
De onderstaande afbeelding toont de vervormde paarse worp na het stuiten van de rode worp.
De Soft Body-eigenschappen van de rode worp liggen ongeveer tussen die van de andere twee worpen in. Hij zal dus zeker elastisch reageren, maar dankzij de grotere algemene hardheid heel snel terugkeren naar zijn oorspronkelijke staat. Dit wordt ook bevorderd door de verhoogde waarde voor de demping. Hoe hoger deze waarde is, hoe sneller de oorspronkelijke staat wordt nagestreefd.
De onderstaande afbeelding toont de rode worp bij directe impact op de grond …
… en deze afbeelding, een paar beelden verder, laat zien hoe snel de worp zijn oorspronkelijke vorm terugvindt.
Testen van de Soft Body-simulatie
In de startscene die is meegeleverd als werkmateriaal, heb ik de drie kubusobjecten met elk ongeveer één kubusafstand van elkaar geplaatst, zodat de Soft Body-kubussen ook meteen de kans hebben om met elkaar te botsen.
Wie wil, kan natuurlijk ook grotere of kleinere afstanden gebruiken en observeren wat er gebeurt.
Voordat we op de afspeelknop drukken, nog even kijken naar de Dynamiek-instellingen onder de Documentinstellingen van CINEMA 4D. De grootte van de kubusobjecten past vrij goed bij de ingestelde schaalwaarde en de botsingstolerantie, dus het is hier niet noodzakelijk om wijzigingen aan te brengen.
Direct na het starten van de simulatie botsen twee van de kubussen met elkaar. De paarse kubus wordt bijna tot pulp verpletterd door de gele kubus vanwege zijn lage veersterktes. De rode kubus heeft zich dankzij de hogere vormbehoud en -demping snel na de botsing weer hersteld.
Toch doorstaan alle drie de kubussen de vervorming door impact of botsing ongeschonden.
Bij de botsing met de paarse kubus heeft de gele kubus weinig energie verloren door demping of wrijving en springt hij een niveau lager op het parcours.
Terwijl de kleurrijke kubussen naar beneden glijden en zo goed mogelijk rollen, kunnen de buig- en scheureigenschappen van de Soft Body-objecten goed worden beoordeeld. Zo vindt de paarse kubus het bijvoorbeeld relatief gemakkelijk om naar beneden te rollen vanwege de hoge buigzaamheid.
De strakkere rode kubus beweegt weliswaar aanzienlijk "hoekiger", maar hij legt de afstand toch sneller af en blijft dicht op de hielen van de gele kubus, die aanvankelijk een beetje had afgesneden.
De hoge wrijvingswaarde van het bodemobject zorgt ervoor dat de opkomende kubusobjecten niet te ver wegspringen, maar in de buurt blijven om nog met elkaar te kunnen botsen.
Dit was een korte introductie in de Soft Body-Dynamics van CINEMA 4D Release 12. Tot slot nodig ik iedereen uit om te experimenteren met deze basis om de effecten van de verschillende veertypen en -hardheden of vormbehoud- en dempingsparameters of zelfs de invloed van druk en massa te leren kennen.
