W pliku roboczym "PSD_C4D_R12_Dyn_SoftBodies_Start.c4d" znajdziesz przygotowany scenariusz składający się z spiralnej zjeżdżalni i trzech kolorowych obiektów kostki, które chcemy puścić po zjeżdżalni.
Budowa sceny
W scenie startowej nie ma jeszcze żadnych Dynamics. Aby lepiej zrozumieć strukturę tej sceny początkowej, zerknijmy krótko na elementy i ich strukturę w Menadżerze obiektów. Po pierwsze, zauważmy, że parametryczne obiekty kostki są zawarte w grupie w Hypernurbs-cage.
Jeśli wyłączymy na chwilę podział generowany przez Hypernurbs-cage i przyjrzymy się cechom obiektów, zauważymy, że segmentacja oraz zaokrąglenie kostki są dość minimalistyczne.
Dzięki temu, z jednej strony, zmniejszamy obciążenie obliczeniowe symulacji ciał miękkich…
…z drugiej strony, poprzez tolerancyjny Hypernurbs-cage, redukujemy ryzyko artefaktów lub nieestetycznie zniekształconych powierzchni ciał miękkich. Podział 1 dla Hypernurbs-cage jest wystarczający, aby obiekt został odpowiednio wygładzony i zaokrąglony.
Zjeżdżalnia jest realizowana za pomocą generatora Sweep-NURBS. Jako konturowy spline służy ukształtowany w literę "u" obiekt spline, którego krawędzie zostały lekko zaokrąglone za pomocą narzędzia fazowania.
Ponieważ obiekt Sweep-NURBS prowadzi konturowy spline wzdłuż swojej osi Z, orientacja osi konturu spline'u znajduje się odpowiednio w plaszczyźnie XY.
Trójwymiarowy kształt konturowego spline'u jest kształtowany poprzez prowadzenie go wzdłuż obiektu splaje prowadniczego (Railspline). Za tę czynność odpowiedzialny jest parametryczny obiekt heliksowy, który znajduje się w paletce obiektów podstawowych spline. Wygląd spirali zjeżdżalni można dowolnie modyfikować poprzez parametry przylegające do splinu heliksa.
Jeśli w poprzednim kroku zauważyłeś wysoką liczbę podziałów splinu heliksa, tutaj znajdziesz powód tego dużej liczby. Gdy nie ma wystarczającej liczby podziałów, spirala zjeżdżalni nie będzie okrągła, lecz wyraźnie kanciasta. W ustawieniach obiektu Sweep-NURBS ważne jest wyłączenie opcji równoległe przesuwanie.
Na stronie płaszczyzny górnej obiektu Sweep-NURBS znajduje się płaszczyzna z lekkim zaokrągleniem; nie jest konieczne utrzymywanie konturu. Te parametry zwłaszcza przy górnym końcu zjeżdżalni z silnym zaokrągleniem pomagają unikać niepożądanych zniekształceń.
Budowa systemu Dynamics z obiektami kolizyjnymi
Oczywiście w tym samouczku nie pracujemy wyłącznie z obiektami ciała miękkiego. Choć kostki ciała miękkiego będą kolidować ze sobą, to szczególnie zjeżdżalnia i obiekt podłogi muszą być traktowane jako obiekty kolizyjne w symulacji.
Zacznijmy od obiektu podłogi, wybierając go i przypisując mu za pomocą polecenia Tworzenie obiektu kolizyjnego z menu Simulation>Dynamics należność taga ciała Dynamics jako obiektu kolizyjnego.
W ustawieniach tagu ciała dynamics musimy tylko trochę dostroić sprężystość i tarcie. Wysoka sprężystość wynosząca 80% sprawia, że kostki opadające po uderzeniu o podłogę odskakują nieco w górę, a wartość tarcia 80% z kolei sprawia, że kostki są w dużej mierze utrzymane na swoim miejscu, ponieważ nie powinny po prostu wysunąć się na bok.
Również zjeżdżalnia wymaga tagu ciała dynamics jako obiektu kolizyjnego, jeśli chcemy, aby kostki uderzały w nią i zjeżdżały na spirali w dół. Ponieważ obiekt kolizyjny nie ma własnych dynamicznych właściwości, które miałyby wpływ na symulację, zjeżdżalnia może wisić swobodnie w scenie, gdziekolwiek ją umieścimy.
W ustawieniach tagu ciała dynamics dla zjeżdżalni definiujemy najpierw formę zjeżdżalni do kolizji. Aby powierzchnie i krawędzie zjeżdżalni były dokładnie brane pod uwagę podczas obliczeń kolidowania, wybieramy jako formę siatka statyczna. Ustawienie to jest dość obciążające obliczeniowo, ale innej opcji na stworzenie zjeżdżalni jako formy kolizyjnej nie ma.
Wartości sprężystości i tarcia mogą pozostać na wartościach standardowych. Jeśli chcesz sprawić, aby zjeżdżalnia była bardziej śliska, ustaw wartość tarcia nieco niższą.
Definicja kostki Soft Body
Teraz potrzebujemy tylko obiektów kostki, aby kompletnie uczestniczyć w symulacji. Aby nadac obiektowi w Dynamics miękkie i elastyczne właściwości, musimy przypisać mu znacznik Ciało Dynamics jako Soft Body. Odpowiednią komendę znajdziemy ponownie w menu Simulation>Dynamics.
Dlatego wybieramy wszystkie trzy kostki za pomocą selektora obiektów w kierowniku obiektów, aby każda z nich otrzymała taki znacznik.
Po przypisaniu wszystkim trzem obiektom kostki znacznika Dynamics Body jako Soft Body, możemy wybrać trzy znaczniki wspólnie w kierowniku obiektów, a następnie zdefiniować te same parametry globalnie dla wszystkich trzech kostek w oknie dialogowym ustawień.
Zauważamy, że Soft Body różni się od Ciał Sztywnych głównie poprzez obszar "Soft Body, gdzie znajdują się specjalne właściwości, które sprawiają, że obiekt staje się Soft Body-Objekt.
Na stronie Dynamics upewniamy się przede wszystkim, że uruchomienie dynamicznej symulacji rozpocznie się natychmiast, pozostałe parametry nie muszą być zmieniane.
Możemy również ustawić kolizje i masę dla wszystkich trzech obiektów kostki jako grupę. Dzięki temu łatwiej będzie ocenić skutki różnych właściwości Soft Body, które mają zostać zastosowane. Dla kolizji wystarczy automatyczne wykrywanie formy kolizji przy ustawieniach domyślnych dla sprężystości, i tarcia.
Jak już wspomniano, parametry odpowiedzialne za miękkie i elastyczne właściwości Soft Bodies można znaleźć na stronie Soft Body. Wspólnym ustawieniem dla wszystkich obiektów kostki jest Poligony/Linie, ponieważ mamy do czynienia z obiektami parametrycznymi, a nie chcemy wyposażyć w Soft Body obiecujące obiekty klonów.
resorów i zachowania kształtu. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie eksperymentowania z Mapami, różnymi tłumieniami, i ciśnieniem.
Zacznijmy od pierwszej z trzech kostek. Ta kostka będzie bardzo wysiłkowa w zachowaniu swojego kształtu ze względu na wysoką wartość Struktury. Składanie kostki jest uniemożliwione dzięki wysokiej wartości ścięcia. Umożliwiamy kostce wygięcie się bardziej elastycznie, ustawiając wartość gięcia na 60.
Poprzez wartość twardości w sekcji Zachowania kształtu nadajemy kostce cechy, jak silnie sprzeciwia się ona odkształceniu.
Poniższy obrazek pokazuje właśnie zdefiniowaną pomarańczową kostkę podczas bezpośredniego uderzenia w ziemię.
Fioletowa kostka będzie zachowywała się bardzo miękko i elastycznie. Odpowiednio niskie będą wartości Struktury, cięcia oraz gięcia. Szczególnie niski gięcia sprawi, że kostka będzie działać jak budynia. Aby kostka zawsze powracała do pierwotnego kształtu, ustawiamy przynajmniej niską wartość twardości na 5.
Poniższy obrazek pokazuje zniekształconą fioletową kostkę po odbiciu od czerwonej kostki.
Właściwości Soft Body czerwonej kostki znajdują się mniej więcej pośrodku w porównaniu do dwóch pozostałych kostek. Będzie ona zachowywać się elastycznie, ale dzięki większej ogólnej twardości, bardzo szybko powróci do swojego pierwotnego stanu dzięki zwiększonej dławieniu. Im wyższa wartość dławienia, tym szybciej zostanie osiągnięty pierwotny stan.
Poniższy obrazek pokazuje czerwona kostke podczas bezpośredniego uderzenia w ziemię …
… i ten obrazek, kilka zdjęć dalej, pokazuje, jak szybko kostka powróciła do swojego pierwotnego kształtu.
Testowanie symulacji ciał miękkich
W scenie startowej dostarczonej jako plik roboczy, umieściłem trzy obiekty kostek w pewnym odstępie od siebie, aby kostki ciała miękkiego miały szansę na zderzenie między sobą.
Kto chce, może oczywiście użyć większych lub mniejszych odstępów i obserwować, co się stanie.
Zanim klikniemy przycisk odtwarzania, szybki rzut oka na ustawienia dynamiki w ustawieniach dokumentu programu CINEMA 4D. Rozmiar obiektów kostek dobrze pasuje do ustawionej wartości skalowania oraz tolerancji kolizji, więc nie jest konieczne dokonywanie zmian.
Bezpośrednio po uruchomieniu symulacji dwie kostki zderzają się ze sobą. Fioletowa kostka zostaje prawie zgnieciona przez żółtą kostkę ze względu na jej niskie sprężystości. Czerwona kostka szybko po uderzeniu odzyskuje swoją pierwotną formę dzięki większej zachowawczości kształtu i tłumieniu.
Mimo to wszystkie trzy kostki pozostają nietknięte po deformacji spowodowanej uderzeniem lub kolizją.
Podczas zderzenia z fioletową kostką, żółta kostka nie traci dużo energii ze względu na tłumienie czy tarcie i spada o jedną poziom niżej na trasie.
Kiedy kolorowe kostki zjeżdżają w dół i starają się jak najlepiej toczyć, można dobrze ocenić cechy giętkości i twardej obiektów ciała miękkiego. Na przykład fioletowa kostka ma stosunkowo łatwe zadanie z toczącymi się w dół ruchami ze względu na jej wysoką elastyczność.
Ściślejsza czerwona kostka porusza się znacznie "bardziej kanciasto", ale jednak udaje jej się pokonać trasę w krótszym czasie i pozostaje blisko żółtej kostki, która początkowo miała trochę przewagi.
Wysoka wartość tarcia obiektu podłogowego sprawia, że pojawiające się obiekty kostek nie odbiegają zbyt daleko, lecz pozostają w pobliżu, aby nadal mogły ze sobą kolidować.
To jakieś wprowadzenie do dynamiki ciał miękkich w programie CINEMA 4D wersji 12. Na zakończenie zachęcam do eksperymentowania z tą podstawą, aby poznać skutki różnych typów sprężyn i twardości czy też parametrów zachowania kształtu i tłumienia, a także wpływu ciśnienia i masy.
