Om du vill följa den här handledningen steg för steg för samma projekt, hittar du i paketet med arbetsfiler dokumentet "PSD_C4D_R14_Aerodynamik_start.c4d", som kommer att vara vår gemensamma utgångspunkt.
Pappersarket är en enkel parametrisk plan-objekt, som har tillräcklig segmentering för deformation per Dynamics. För att sidoläget ska synas tydligt och scenen ska vara lite mer färgstark, har pappret en tvåfärgad textur.
Nätöverdraget består av två Atom-Array baserat på två plan-objekt. För att kunna beräkna kollisioner noggrant arbetar vi här med två olika objekt. Botten är inte som ett bottenobjekt, utan är utfört som ett polygonobjekt för att en hålighet i marken för skorstenen, också ett polygonobjekt, skulle kunna skapas.
Utrustning med dynamiska egenskaper
Vi börjar med nätöverdraget på ventilationsschakten. Som tidigare nämnt, styr vi kollisionerna mellan pappret och nätet här med två olika objekt och också Dynamics Body Tags. Vi väljer de två Atom Arrays i Objekthanteraren och tilldelar dem med hjälp av kontextmenyn med högerklick eller via menyn Tags>Simulerings-Tags i Objekt-hanteraren ett Dynamics Body Tag som kollisionsobjekt.
Vi väljer båda Dynamics Body Tags i Objekt-hanteraren, för att kunna ställa in inställningarna på en gång för båda taggarna. På Dynamics-sidan av inställningsdialogen behåller vi standardinställningarna.
På kollisionsdelen av inställningsdialogen kan vi lämna Formen av kollisionen på Automatisk, eftersom vi använder två separata objekt för nätet. Vi ökar friktionen till 80% för att bara låta pappersbladen glida lite när de träffar.
Nu går vi vidare med botten. också Polygonobjektet för botten får via kontextmenyn med högerklick eller via menyn Tags>Simulerings-Tags i Objekt-hanteraren ett Dynamics Body Tag som kollisionsobjekt tilldelat.
Också för Dynamics Body Tag av golvet kan vi behålla standardinställningarna på Dynamics-sidan utan justeringar.
På kollisionsdelen av inställningsdialogen behöver vi bara anpassa friktionen efter våra behov. För att förhindra att pappersbladen glider för långt när de faller på golvet, ökar vi friktionsvärdet till 150%.
Nu kommer vi äntligen till pappersarket, som vi senare ska låta falla ner många gånger från ovan genom ett partikelsystem. Först tar vi hand om dess dynamiska egenskaper. Därför tilldelar vi det genom att använda kontextmenyn med högerklick eller via menyn Tags>Simulerings-Tags i Objekt-hanteraren ett Dynamics Body Tag som Soft Body.
Genom att välja Soft Body Tag är de viktigaste parametrarna redan inställda på Dynamics-sidan av inställningsdialogen. Dessutom höjer vi linjär hastighetströskeln lite så att pappersbladen på marken kommer till vila efter en viss tid.
På kollisionssidan av inställningsdialogen väljer vi formen av kollisionen som rörligt mesh. Detta säkerställer en exakt kollisionsberäkning.
Vi minskar elasticiteten till 5%; pappret ska inte heller hoppa upp efter att det har landat på marken eller nätet. En friktion på 50% passar bra ihop med friktionsvärdena som redan finns på nätet eller golvet.
Genom densiteten bestämmer vi massan av pappersarket på mass-sidan av inställningsdialogen som senare faller till marken många gånger genom ett partikelsystem. För att informera simuleringen om att det är ett väldigt lätt flygobjekt ställer vi in på egen densitet och tilldelar en liten värde på 2.
På Kraft-sidan av inställningsdialogen når vi äntligen några avgörande parametrar för denna handledning - Aerodynamik. Eftersom våra pappersblad har lite motstånd under flygning och påverkas av omgivande vindar, sätter vi luftmotståndet till låga 5%.
För att bladen ska kunna resa sig och lyfta även vid svag vind, bör ett stödjande värde på ca 70% anges för Upplyftning. Alternativet tvåsidig säkerställer att inte bara pappersbladets översida utan också undersidan uppfattas och behandlas som angreppsyta.
För att pappersbladet ska kunna bete sig som papper har vi skapat det som en Soft Body-objekt, det vill säga en elastisk, böjbar kropp. På Soft Body-sidan av inställningsdialogen bestämmer vi de närmare egenskaperna.
För att inte öka beräkningstiden mer än nödvändigt inaktiverar vi först den exakta lösningsmetoden i Soft Body-området. Om felaktiga beräkningar uppstår kan vi alltid justera här.
Vi fortsätter sedan med pappersens egenskaper. Struktur-fjädrar bidrar till styvheten hos materialet, därför tilldelar vi en relativt hög nivå på 300 med 50% Dämpning. Den nya möjligheten att deformera efter överbelastning i version 14, den elastiska gränsen, sätts till 800% sent.
Detta ser till att varje papper som slår ner på marken inte omedelbart blir skrynkligt. För att förhindra att pappret helt enkelt viks ihop, ökar vi värdet på skjuvfjädrarna till 100.
Papper har naturligtvis inte mycket motstånd mot Stämpling, så detta värde är relativt lågt. Här använder vi också den elastiska gränsen, dock något lägre så att veckning är tillåtet.
Genom Formbevaring bestämmer vi hur mycket det deformerade Soft Body-objektet strävar efter att återgå till sitt ursprungliga tillstånd. Ett mycket lågt värde för hårdhet räcker, eftersom det inte förväntas mycket motstånd från papperet här.
Den elastiska gränsen sätts igen högre för att pappret, när det har passerat denna gräns, enkelt kan förbli deformerat.
Partikelsystemets uppbyggnad för fallande pappersblad
Efter denna parameter-maraton är alla relevanta objekt försedda med dynamiska egenskaper. Vi fokuserar nu på Partikelsystemet, som producerar pappersbladen och låter dem falla till marken.
För detta hämtar vi en Emitter från menyn Simulera>Partikelsystem till scenen.
För att pappersbladet ska fungera som Partikel, lägger vi till det som en underobjekt i Emittorn. Genom att ange värdet för Y-koordinaten på ca 300 cm högt omvandlar vi Partikelutsläpparen; positionen direkt ovanför ventilationskåpan är redan tillräcklig.
I inställningsdialogen för Emitter-objektet styr vi Partikel-sidan del av Partikelemissionen. Använd inte för höga födelsefrekvenser här, eftersom beräkningen är verkligen beräkningsintensiv på grund av Soft Body-objekten. Men oroa dig inte, även med små födelsefrekvenser (som min 10) kan mycket papper samlas på högen.
För att animeringen ska sluta vid bild 500 och för att alla blad ska ligga på marken vid det tillfället, avslutar vi partikelproduktionen vid bild 400.
Genom variationen av hastigheten och en extra rotation på upp till 180° ser partikelutsprutet mer naturligt ut. Alternativet Representera objekt garanterar att vi verkligen ser papperbladen falla i redigeraren och vid renderingen.
På Emitter-sidan av inställningsdialogen reglerar vi emittorns storlek. Den angivna storleken är tillräcklig för att fylla scenen och ventilationskåpan tillräckligt med papper.
Vi kan äntligen testa genom att klicka på Spelaknappen, och zooma sedan in något på ventilationskåpan i redigeraren. Pappersbladen faller ner från ovan och kolliderar som önskat med nätav täckning och marken.
Incorporating airflow from the ventilation duct
Hittills har inte mycket av en aerodynamisk effekt varit synlig; detta ändras dock snart när vi integrerar en luftström som kommer ut från ventilationskanalen i simuleringen. För detta hämtar vi partikelmodifikatorn Vind från menyn Simulera>Partikelsystem till vår scen.
Eftersom luftströmmen ska komma ut från ventilationskanalen är Positionen vid Ursprunget redan korrekt. Dock behöver vi rotera vinden över Yaw-vinkeln W.P med 90° så att luftströmmen pekar uppåt i Y-riktningen.
I inställningsdialogen för Vind-objektet hittar vi på Objekt-sidan parametrarna för Vindstyrka och för Turbulens. Vi kommer snart att låta slumpen styra Vindhastigheten, så för tillfället ställer vi in den till 50 m för första testerna. Virvlar orsakade av Turbulens är önskvärda (slutligen strömmar vinden genom gallret), men det är särskilt viktigt att vi aktiverar den aerodynamiska vinden som kan påverka aerodynamiska egenskaper hos våra pappersblad.
På Dämpning-sidan väljer vi formen Kula som dämpningsform. Denna form fyller inte helt ut hörnen, vilket dock är i enlighet med våra syften eftersom det är närmare den verkliga situationen och ger lite plats för papperet att sprida ut sig på gallret.
Den runda kulaformen gör också att de högt uppvirvlade bladen inte stannar på en kant av modifikatorn utan snarare svävar likgiltigt. Vi ställer Dämpning på 10% och väljer alternativet Inv. kvadratisk för Dämpningsfunktionen.
Ett klick på spelningsknappen visar hur den utströmmande vinden nu påverkar de fallande pappersbladen. Luftströmmen är dock för närvarande alltför jämn.
Styrning av luftströmmen via XPresso
Med en liten XPresso-krets hjälper vi luftkanalen att få plötsliga stötvisa vindbyar utan att behöva animera några parametrar samtidigt.
För detta behöver vi en XPresso-uttryck, som vi lämpligtvis tilldelar Vind-objektet som Bärare. Vi hittar uttrycket antingen genom att högerklicka på Kontextmenyn under CINEMA 4D-taggar eller även i menyn Taggar>CINEMA 4D-taggar av Objektshanteraren.
Vi öppnar XPresso-redigeraren genom att dubbelklicka på ikonen för XPresso-uttrycket i Objektshanteraren för att bygga vår lilla krets där. För att kunna nå Vind-objektet i XPresso-redigeraren drar vi helt enkelt det från Objektshanteraren till XPresso-redigeraren med Drag&Drop.
På den blåa ingångsportsknappen för Vind-noden väljer vi parametern för Vindhastighet i menyn Objektegenskaper för att göra den tillgänglig som ingångsport.
Den genererade Vindhastigheten ska å ena sidan befinna sig i ett fördefinierat värdeområde, å andra sidan inte visa några ovärdiga värdehopp, utan stiga och falla regelbundet. För dessa krav är Noise-noden utmärkt lämplig, vilken vi hämtar till XPresso-redigeraren genom att högerklicka med musen.
Som utgångsport på Noise-noden har vi redan Noise-porten till hands. Genom att dra med musen kopplar vi samman Noise-porten med ingångsporten Vindhastigheten för Vind-objektnoden.
Parametern Vindhastigheten styrs nu av en Noise-textur. Denna textur och dess bearbetning kan regleras via inställningsdialogen för Noise-noden.
Vi väljer den vågformade turbulensen och genom att inaktivera alternativet Absoluta värden tillåter vi även negativa värden. Genom parametern Storlek skalas ljudet för att skapa mjuka övergångar. Genom Frekvens styr vi hur ofta ljudändringarna sker över tiden.
Ett relativt lågt värde av 0,5 säkerställer att vindstötarna inte inträffar för snabbt efter varandra. Amplituden multiplicerar Noise-resultatet med lämnat värde. Här ser vi till att det blir tydliga utslag med 150 enheter. En Startvärde på 0 låter vår vindmaskin börja med vindstilla.
Steuerung der Windgeschwindigkeit per XPresso visar sig i inställningsdialogen för Vind-objektet genom att en modifierad parameterruta visas. När vi klickar på spelningsknappen kan vi tydligt se hur Vindhastighetsvärdet förändras över tiden - och även i redigeraren ser vi rotorrotationen baserad på noise för Vind-modifikatorn.
Bildstyrd aktivering av Vind-objektet
För att ge papperbladen möjlighet att slå sig ner och samla sig på gallret, aktiverar vi Vind-objektet först vid bild 150. Detta åstadkommer vi genom en liten parametrisk animation.
Därför ställer vi Tidskontrollen på bild 0 eller 1, stänger av Vind-objektet via parametern Aktivera på Bas-sidan och klickar med hållen Ctrl- eller Strg-tangenten på parameterringen för att spara en Nyckelbild för detta värde.
Därefter ställer vi in tidsreglaget på bild 150 och tar en nyckelbild för aktiveringsparametern med den påslagna vindobjektet.
Det är inte mer att göra med denna lilla parameteranimation. Rotorn på vindobjektet är stilla fram till bild 149 och börjar sedan röra sig från och med bild 150.
Kontrollera dynamikförinställningarna
Om ni använt min startscen för att arbeta igenom denna handledning ska det inte behövas några ändringar här. I projektförinställningarna under Redigera-menyn hittar vi några parametrar på dynamsiksida som hjälper dynamics-solvern att undvika fel.
I vanliga inställningar i dynamskförinställningarna behöver vi bara se till att gravitation och densitet råder globalt. För den aerodynamiska simuleringen är parametern luftdensitet viktig.
I expertområdet kan vi hjälpa dynamics-solvern genom att sänka skalningen. Vi har främst att göra med pappersblad på 20 cm x 30 cm som deformeras och ska kollidera ganska exakt. En värde på 5 cm ger en bättre uppfattning om storleken för dynamikmotorn.
Nu kan vi låta den färdiga simuleringen köra i sin helhet och rendera den. I flera vindstötar virvlar pappersbladen som samlats på gittret uppåt tack vare aerodynamiken...
... och kan slutligen enbart hålla sig kvar på gittret i skyddade vindsäkra områden.
