Hvis du ønsker å følge dette opplæringsprogrammet steg for steg i det samme prosjektet, finner du i pakken med arbeidsfiler dokumentet "PSD_C4D_R14_Aerodynamik_start.c4d", som vil være utgangspunktet vårt.
Papirarket er en enkel parametrisk flat-objekt, med tilstrekkelig segmentering for deformasjon ved dynamikk. For å tydeliggjøre sideways posisjon og gjøre scenen litt mer fargerik, har papiret en tofarget tekstur.
Gitterdekselet består av to atom-arrays basert på to flate-objekter. For å kunne beregne kollisjoner mer nøyaktig, jobber vi her med to forskjellige objekter. Gulvet er ikke en gulvobjekt, men gjennomført som et polygonobjekt, slik at et hull i gulvet for sjakten, som også er et polygonobjekt, kunne opprettes.
Legge til dynamiske egenskaper
La oss begynne med gitterdekselet for ventilasjonssjakten. Som nevnt tidligere, styrer vi kollisjonene mellom papiret og gitteret her med to forskjellige objekter og også Dynamics Body Tags. For dette velger vi de to Atom Arrays i Object Manager og tildeler dem en Dynamics Body Tag som kollisjonsobjekt via kontekstmeny med høyreklikk eller via menyen Tags>Simulations-Tags i Object Manager.
Vi velger begge Dynamics Body Tags i Object Manager, slik at vi kan angi innstillinger på en gang for begge etiketter. På Dynamics-siden av innstillingsdialogen beholder vi standardinnstillingene.
På kollisjonssiden av innstillingsdialogen kan vi la Formen for kollisjonen stå som Automatisk, siden vi bruker to separate objekter for gitteret. Vi øker friksjonsverdien til 80% for å unngå at papirene sklir for langt.
Nå går vi videre til gulvet. Også polygonobjektet av gulvet tildeles en Dynamics Body Tag som kollisjonsobjekt via kontekstmeny med høyreklikk eller via menyen Tags>Simulations-Tags i Object Manager.
Også for Dynamics Body Tag av gulvet kan vi beholde standardinnstillingene på Dynamics-siden uten endringer.
På kollisjonssiden av innstillingsdialogen må vi bare justere friksjonen etter våre behov. For at papirarket som faller på gulvet ikke skal gli for langt, øker vi friksjonsverdien til 150%.
Endelig kommer vi til papiret som senere vil falle ned i store mengder fra oven gjennom et partikelsystem. Først tar vi oss av dets dynamiske egenskaper. Vi tilordner derfor en Dynamics Body Tag som Soft Body via kontekstmeny med høyreklikk eller via menyen Tags>Simulations-Tags i Object Manager.
Ved å velge Soft Body Tag er de viktigste parameterne allerede satt på Dynamics-siden av innstillingsdialogen. I tillegg øker vi lineær hastighetsterskelverdien litt, slik at papirene som ligger på gulvet til slutt kommer til ro etter en passende tid.
På kollisjonssiden av innstillingsdialogen velger vi Formen som bevegende mesh. Dette sikrer en nøyaktig kollisjonsberegning.
Vi reduserer elastisiteten til 5%; papiret skal ikke sprette oppover etter å ha landet på gulvet eller gitteret. En friksjon på 50% passer godt med friksjonsverdiene som allerede er tilstede på gitteret og gulvet.
Via tetthet på masse-siden av innstillingsdialogen bestemmer vi massen av papirarket som senere vil falle ned i store mengder via partikelsystemet. For å fortelle simuleringen at dette er et veldig lett flyobjekt, bytter vi til Egen tetthet og gir en liten verdi på 2.
På kraftsiden av innstillingsdialogen kommer vi endelig til noen avgjørende parametere for denne opplæringen - aerodynamikken. Siden våre papirark har lite motstand under flygning og påvirkning fra vinden i omgivelsene, setter vi luftmotstanden til lav 5%.
Omvendt ønsker vi at arkene skal kunne rette seg opp og løftes allerede ved lav vind; her er en støttende verdi på ca. 70% passende for løfting. Alternativet dobbeltsidig sikrer at ikke bare papirets overside, men også undersiden blir anerkjent og behandlet som et angrepsområde.
For at papirarket vårt skal oppføre seg som papir, har vi konfigurert det som et Soft Body-objekt, altså som en elastisk, bøyelig kropp. På Soft Body-siden av innstillingsdialogen bestemmer vi de nærmere egenskapene.
For å ikke øke beregningstiden mer enn nødvendig, deaktiverer vi først den nøyaktige regneren på Soft Body-området. Hvis det oppstår feilberegninger, kan vi alltid justere her senere.
Vi fortsetter med egenskapene til papiret. Strukturfjærene gir materialets stivhet, derfor tildeles vi en relativ høy verdi på 300, med 50% dempning. Den nye muligheten for deformasjon etter overbelastning i versjon 14, elastisk grense, setter vi til 800% sent.
Dette sikrer at ikke hvert papir som treffer bakken umiddelbart legger seg krøllete. For at papiret ikke skal brette seg enkelt, øker vi verdien for bøyefjærer til 100.
Papir har naturligvis ikke mye å stille mot bøyning, derfor er denne verdien relativt lav. Her bruker vi også elastisk grense, men noe lavere, slik at det er tillatt å krølle litt.
Gjennom formbevaring bestemmer vi hvor mye det deformerte Soft Body-objektet skal prøve å gå tilbake til originaltilstanden. En veldig lav verdi for hardhet er tilstrekkelig, da det ikke er mye motstand å forvente fra papiret her.
Den elastiske grensen setter vi igjen høyere, slik at papiret, når den først har passert denne grensen, også kan bli liggende deformert.
Oppbyggingen av partikkelsystemet for de fallende papirarkene
Etter dette parametermaratonet har alle relevante objekter blitt utstyrt med dynamiske egenskaper. Vi tar oss nå av partikelsystemet som produserer papirarkene og lar dem drysse ned på bakken.
For dette henter vi en emitter fra menyen Simulere>Partikelsystem inn i scenen.
For at papirarket skal fungere som partikkel, legger vi det til som et underobjekt i emitteren. Ved å bruke Y-koordinatverdien setter vi partikkelemitteren omtrent 300 cm oppover; posisjonen direkte over luftesjakten er allerede passende.
I innstillingsdialogen for emitterobjektet styrer vi partikkelutslippet gjennom partikkel-siden. Ikke bruk for høye fødselsrater her, fordi det dreier seg om Soft Body-objekter, er beregningen virkelig krevende. Men ikke bekymre deg, selv med antatt små fødselsrater (som mine 10) kan det hoper seg opp med papir.
For at animasjonen skal ende på bilde 500 og hvert ark skal ligge på bakken innen da, lar vi partikkelproduksjonen avslutte på bilde 400.
Ved å variere hastigheten og en ekstra rotasjon på opptil 180°, blir partikkelutslippet naturlig. Alternativet vis objekter garanterer at vi virkelig ser papirarkene falle i redigeringsvisningen og ved rendering.
På emitter-siden av innstillingsdialogen regulerer vi størrelsen på emitteren. Den angitte størrelsen er tilstrekkelig til å fylle scenen og luftesjakten tilstrekkelig med papir.
Vi tester nå endelig dette ved å klikke på avspillingsknappen og igjen zoome litt inn på luftesjakten i redigeringsvisningen. Papirarkene faller nedover og kolliderer som ønsket med gitterdekselet og bakken.
Inkludering av luftstrøm fra luftesjakten
Så langt har det ikke vært mye å se av en aerodynamisk effekt; dette endrer seg imidlertid straks vi inkluderer en luftstrøm som strømmer ut av luftesjakten inn i simuleringen. Vi henter partikkel-modifikatoren vind fra menyen Simulere>Partikelsystem inn i scenen vår.
Siden luftstrømmen skal komme ut av luftesjakten, er posisjonen på utgangspunktet allerede korrekt. Imidlertid må vi fortsatt dreie vinden ved å rotere pitching-vinkelen W.P med 90°, slik at luftstrømmen peker oppover i Y-retning.
I innstillingsdialogen til vindobjektet finner vi på objektsiden parametrene for vindstyrke og for turbulens. Vi vil snart la tilfeldighetene styre vindhastigheten, derfor setter vi foreløpig 50 m for første tester her. Virvlende bevegelser forårsaket av turbulens er absolutt ønsket (tross alt strømmer vinden gjennom gitteret), men det er spesielt viktig at vi aktiverer den aerodynamiske vindmodus som kan påvirke de aerodynamiske egenskapene til papirlappene våre.
På aksjonsiden velger vi formen kule som aksjonsform. Denne formen fyller kanskje ikke helt opp i hjørnene, men det er også i tråd med hensikten vår, da det er nærmere den virkelige situasjonen og gir litt plass for papiret å bre seg ut på gitteret.
Den runde kuleformen bidrar også til at de sterkt virvlende lappene ikke blir liggende på en kant av modifikatoren og henger likegyldig. Aksjonen er satt til 10% og vi velger alternativet Inv. kvadratisk for aksjonsfunksjonen.
Et klikk på avspillingsknappen viser hvordan den strømmende vinden nå påvirker de fallende papirlappene. Imidlertid er luftstrømmen for øyeblikket for jevn.
Styring av luftstrømmen via XPresso
Med en liten XPresso-krets gir vi luftskorsteinen plutselige vindkast, uten å måtte animere noen parametere.
For dette trenger vi et XPresso-uttrykk, som vi hensiktsmessig tildeler vindobjektet som bærer. Uttrykket finner vi enten via Kontekstmeny ved høyreklikk under CINEMA 4D Tags eller også i menyen Tags>CINEMA 4D Tags i Objektbehandleren.
Vi åpner XPresso-editoren, ved å dobbeltklikke på ikonet til XPresso-uttrykket i Objektbehandleren for å bygge opp kretsen vår der. For å kunne referere til vindobjektet i XPresso-editoren må vi ha det tilgjengelig der. Derfor drar vi det enkelt inn i XPresso-editoren fra Objektbehandleren ved å dra og slippe det.
På den blå inngangsportknappen til vindnoden velger vi parameteren vindhastighet i menyen for objektegenskaper for å gjøre den tilgjengelig som inngangsport.
Den genererte vindhastigheten bør ligge innenfor et forhåndsdefinert område, samtidig bør den ikke ha noen ubrukelige verdisprang, men heller øke og synke jevnlig. For disse kravene er Noise-noden utmerket, som vi henter med Kontekstmeny med høyreklikk i XPresso-editoren.
Som utgangsport på Noise-noden har vi allerede Noise-porten tilgjengelig. Ved å dra med musen kobler vi Noise-porten til inngangsporten vindhastigheten på vindobjektnoden.
Dermed blir parameteren vindhastigheten nå styrt av en Noise-tektur. Denne teksturen og dens prosessering kan reguleres gjennom innstillingsdialogen til Noise-noden.
Vi velger den bølget turbulensen og lar negative verdier være tillatt ved å deaktivere alternativet Absolutte verdier. Gjennom parameteren Størrelse skalerer vi støyen for å skape myke overganger. Gjennom Frekvensen styrer vi hyppigheten av støyendringer over tid.
En relativt lav verdi på 0,5 sørger for at vindkastene ikke skjer for tett på hverandre. Amplituden multipliserer støyresultatet med støynivået som blir overlevert. Her sørger vi for tydelige utslag med 150 enheter. Startverdien 0 får vår vindmaskin til å begynne stille.
I innstillingsdialogen til vindobjektet blir styringen av vindhastigheten via XPresso tydelig ved en endring i parameterboksen. Når vi klikker på avspillingsknappen, kan vi tydelig se hvordan vindhastighetsverdien endrer seg over tid - og også i editoren kan vi se rotasjonsbevegelsen til vindmodifikatoren basert på støyen.
Bildebasert aktivering av vindobjektet
For å gi papirlappene muligheten til å sette seg på gitteret og samle seg, slår vi på vindobjektet først på bilde 150. Dette gjøres ved hjelp av en liten parameteranimasjon.
Deretter setter vi tidskontrolleren til bilde 0 eller 1, deaktiverer vindobjektet via parameteren Aktiver på basissiden, og klikker mens Ctrl- eller Strg-tasten holdes nede på parameter-sirkelen for å lagre en Nøkkelramme for denne verdien.
Deretter setter vi tidsregulatoren på bilde 150 og tar en nøkkelframe for aktiviseringsparameteren med aktivert vindobjekt.
Det er ikke mer å gjøre med denne lille parameteranimasjonen. Vindobjektets rotorblader står stille frem til bildet 149 og begynner først å bevege seg fra bildet 150.
Sjekk dynamikkinnstillingene
Hvis du har brukt min startscene for å gjenskape denne opplæringen, bør det egentlig ikke være behov for endringer her. I prosjektinnstillingene under rediger-menyen finner vi noen parametere på dynamikksiden som hjelper dynamikkløseren med å unngå feil.
I generell del av dynamikkinnstillinger må vi bare sørge for at gravitasjonen og densiteten hersker globalt. For den aerodynamiske simuleringen er parameteren lufttetthet viktig.
I ekspertområdet kan vi hjelpe dynamikkløseren ved å redusere skaleringen. Vi har hovedsakelig å gjøre med 20 cm x 30 cm store papirark som deformeres og skal kollidere ganske nøyaktig. En verdi på 5 cm gir bedre forståelse for størrelser for dynamikkmaskinen.
Nå kan vi la den ferdige simuleringen kjøre i sin helhet og også rendere den. I flere vindkast virvles papirarket som er samlet på rutenettet stadig opp takket være aerodynamikk...
... og til slutt kan de bare holde seg til vindbeskyttede områder på rutenettet.
