Dieses Tutorial zeigt wie die Physik-Engine Realflow 3 zusammen mit Cinema 4D genutzt werden kann.
Dieser Artikel richtet sich hauptsächlich an Anfänger mit RealFlow bzw. an diejenigen, die an bestimmten Stellen nicht wissen wie eine Funktion funktioniert. Man sollte mit den Grundzügen von Cinema 4D vertraut sein und wissen wie man in RF Projekte erzeugt und speichert. Dieses Tutorial ist selbstverständlich kein Ersatz für das Handbuch, sondern soll lediglich einen Einblick in das Arbeiten mit RF zeigen und als Starthilfe dienen.
Das Tutorial ist folgendermaßen eingeteilt:
1. Einführung in die Programme
2. Tipps zu allgemeinen Nutzung
3. Nutzung der Physik-Engine: Rigid Bodys
4. Nutzung der Physik-Engine: Soft Bodys
5. Nutzung der Physik-Engine: Constraints und Impulse
1. Einführung in die Programme
Cinema 4D:
Ist ein aus meiner Sicht sehr gutes 3D-Animations Programm mit hervorragenden Modeling-Tools.
Durch den modularen Aufbau eignet es sich auch für Privatpersonen, da so die Kosten eingeschränkt werden können. Die Render-Engine leistet ausgezeichnete Arbeit und kann in der Leistungsfähigkeit eigentlich kaum voll ausgenutzt werden. Die Render-Geschwindigkeit ist sehr gut. Das Programm ist sehr stabil, verliert aber bei Plugins von Drittanbietern schnell diesen Vorteil. Einzige Ausnahme ist Sketch and Toon, das ab und zu einmal das Programm zu Absturz bringt.
Realflow 3:
Wenn man es hat, fragt man sich wie man jemals ohne es ausgekommen ist. Das Programm ist teuer und für private Nutzung „nur so zum Spaß“ ungeeignet. Die Physik-Engine ist irre schnell und Präzise, für die Partikel-Engine kenne ich kein vergleichbares Programm mit dieser Qualität, jedoch zieht man bei unachtsamem Einstellen der Parameter den Rechner schnell in die Knie. RealWave ist im Prinzip sehr gut, aber etwas schwierig zu justieren. Das größte Manko an Realflow 3 ist sicherlich die Instabilität. Es benötigt viel Erfahrung zu wissen worauf man achten sollte und selbst dann stürzt das Programm des Öfteren ab. Umbedingt Updates nutzen.
2. Tipps zu allgemeiner Nutzung
Realflow 3:
Da die Instabilität von RF die Laune schnell verderben kann, habe ich hier einmal ein paar Tipps niedergeschrieben, die einem User viel Leid ersparen können:
1. Speichern, Speichern, Speichern. Und immer den Autosave nutzen.
2. Niemals Parametrische Objekte aus Cinema 4D exportieren. Auch möglichst auf Gruppierung in Null-Objekten verzichten, jedenfalls beim Export.
3. Alle Objekte triangulieren. Wenn man das vergisst stürzen beide Programme beim Dynamics-Import ab.
4. Möglichst darauf verzichten per Hand die Zeitleiste nach Links oder Rechts zu verschieben.
5. Der Flowtracer ist absolute Performancebremse, instabil und liefert meiner Meinung seltsame Ergebnisse. Nur wenn unbedingt nötig.
3. Nutzung der Physik-Engine: Rigid Bodys
So ab jetzt kommt das, was eigentlich ein Tutorial ausmacht und es kommen auch mehr Bilder.
Rigid Bodys sind Körper, die ihre Form nicht verändern. Ein herunterfallendes Klavier währe z.B. ein Fall für die Berechnung eines Rigid Bodys. Auch ein umfallendes Kartenhaus ist damit zu berechnen. Der Begriff Rigid Body kommt in RealFlow nahezu gar nicht auf, ist aber international gültig und ich habe es nur der Vollständigkeit halber erwähnt.
Im folgenden Tutorial wird eine Rampe erstellt, an der ein Ball herunter rollt und einen Block umwirft (benötigt wird nur Cinema 4D, die entsprechenden Plugins und RealFlow).
Ich gebe keine genauen Werte an, weil diese für das Tutorial unwichtig sind. Im Zweifelsfall sollte man in RF mit den Parametern herumspielen.
Als erstes erstellen wir eine Ebene und ziehen diese etwas in die Länge, damit der Ball nachher nicht ins Bodenlose stürzt.
Darauf kommt ein in die Länge gezogener Würfel schräg aufgesetzt. Er kann auch in die Ebene hineinstehen, weil er hinterher nicht bewegt wird.
Davor stellen wir jetzt einen kleinen, flachen Quader. Er sollte mittig stehen. Nun muss darauf geachtet werden, dass er nicht die Ebene schneidet sondern minimal darüber steht.
Über die Rampe kommt jetzt nur noch eine kleine Kugel die den kleinen Quader beim Herunterrollen natürlich treffen sollte. Mit einen auffälligen Textur kann man später das Rollen besser verfolgen.
Soweit ist die Szene nun fertig. Als nächstes erhöhen wir die Segmentierung der Kugel, sonst sieht sie hinterher eckig aus. Bei der Ebene kann die Segmentierung auf 1X1 gesetzt werden. Jetzt werden alle Objekte umgewandelt und trianguliert (Funktionen -> Triangulieren).
Wenn man Ordnung auf seiner Platte halten möchte, sollte man jetzt RF starten und ein neues Projekt "TutorialDyna1" (oder ein ähnlicher Name) erstellen.
In Cinema gehen wir jetzt in "Plugin-Menü > Nextlimit > [NL] Scene Exporter 2.0".
Dort wählen wir "Save All" und "Vertex All" und bei "Outfile" den gewünschten Speicherort (idealerweise in den gerade angelegten Projektordner). Wichtig: Beim Dateiname den Zusatz ".sd" nicht vergessen, sonst geht in RF nichts. Dann kann man die C4D speichern und ins RF gehen.
Als erstes scheuchen wir unsere Maus nach "File > Import > Import SD Scene". Dann wählen wir unsere gerade gespeicherte Datei aus. Nun haben wir unsere Szene in RealFlow:
Nun gehen wir in das Objektmenü:
Dort stellen wir die Parameter der einzelnen Objekte folgendermaßen ein:
Mit den anderen Parametern wie Masse (mass) oder Luftwiderstand (airfriction) kann man experimentieren.
Dann wählt man im Deamonsmenü "Gravity" aus und weist ihn im "SCENE TREE" der Kugel und dem "Würfel.1" zu:
Nun muss nur noch festgelegt werden was gespeichert werden muss. In der "EXPORT CENTRAL" machen wir also ein Häkchen vor Dynamics, Würfel.1 und Kugel.
Jetzt können wir auf Action drücken und die Berechnung starten.
Danach kann das Projekt gespeichert und RF beendet werden. Anschließend laden wir wieder unser C4D-Projekt.
Hier wählen wir im Plugin-Menü unter Nextlimit "Dynamics-Import" aus.
Unter "SD InFile" sucht man den RF Projektordner und wählt im Ordner "Objects" die Datei "Dynamics" aus.
Wenn man alles richtig gemacht hat muss man nur noch auf "Process" klicken und schon hat man die Animation als Keyframing im Cinema 4D:
4. Nutzung der Physik-Engine: Soft Bodys
Jetzt kommen wir zu den Soft Bodys, also weiche Körper, die ihre Form verändern können. Dazu zählen zum Beispiel Tüten mit Wasser oder Gummibälle.
Im folgenden Tutorial wird ein Ball erstellt, der sich gut für eine Soft Body Simulation eignet und anschließend ein bisschen auf einem Block zum Hüpfen gebracht. Die Import Abläufe usw. werden nicht mehr erklärt.
Wir beginnen mit einem Ikosaeder aus einem platonischen Körper.
Der wird mit der Funktion Unterteilen (Funktionen > Unterteilen) mit HyperNurb 3-Fach unterteilt. Vorher muss er aber noch in ein polygonales Objekt umgewandelt werden.
Danach wird er ein Stück nach oben verschoben und darunter setzen wir einen platten Quader.
Außerdem kommt auf den Platonischen Körper, den wir in "Ball" umbenennen ein Phong-Tag.
Dazu klicken wir rechts auf im Objektmanager auf den Ball und suchen unter Cinema 4D Tags nach Phong.
Den Quader animieren wir nun per Keyframing so, dass er nach oben und unten hüpft. So, als ob er den Ball immer wieder hochschleudern würde. Hier einmal die Y-Koordinaten:
Dann werden der Würfel umgewandelt und alle Objekte trianguliert.
Jetzt exportieren wir die Szene als SD über das Plugin-Menü und speichern das Projekt.
In RF importieren wir als erstes unsere Szene:
Soft Bodys werden über Partikel gesteuert, d.h. das Objekt wird nicht über Dynamics gesteuert, sondern die Position eines Punktes wird jeweils über ein zugewiesenes Partikel beschrieben. Diese Partikel werden hinterher in Cinema 4D als Deformer benutzt. Es empfiehlt sich diesen Deformer dann mit dem Plugin "FreezeDeformer" in eine PLA umzuwandeln, weil das Programm so stabiler läuft und die Partikel-Dateien anschließend anderenorts archiviert werden können, denn sie nehmen viel Speicherplatz.
Der Ball wurde so umständlich erstellt, da das Mesh so um einiges sauberer ist und bei Krafteinwirkung sich realistischer verzieht. Bei einer Standard-Kugel sind die Polygone horizontal und oben sehr eng angeordnet was hinterher wie eine geknotete Mülltüte aussehen würde.
Wir erstellen nun im Partikel-Menü einen Fill-Deform-Emitter:
In dessen Einstellungsmenü wählen wir als Objekt den Ball aus.
Anschließend weisen wir dem Emitter die Punkte zu, die kontrolliert werden müssen. Dazu klicken wir auf "select Vertex" und ziehen einen Rahmen um den ganzen Ball, damit alles markiert wird.
Nun erstellen wir einen Gravity-Deamon und weisen ihn im "SCENE TREE" dem Emitter zu. Außerdem weisen wir dem Emitter noch den Würfel zu, weil schließlich jetzt die Partikel mit dem Würfel kollidieren und nicht der Ball:
Jetzt kommt ein bisschen Feintuning im Einstellungs-Menü des Emitters. Die Parameter Spring und Damping müssen so justiert werden, dass der Ball sich wie gewünscht verhält. Dazu also auf Action und Reset einhämmern.
"Damping" gibt die Zähheit des Körpers ein, niedrige Werte lassen den Körper schnell zurück in seine Ausgangsform gehen. Dieser Wert bestimmt auch wie stark eine Körper zum "Wabbeln" anfängt.
"Spring" gibt an wie hart der Körper ist.
Ich habe die Maße der Körper nicht verändert und die Wert für einen Flummi folgendermaßen eingestellt: Spring: 3 Mio.; Damping: 3
Wenn man den Körper weicher haben will, muss man die Spring runterstellen (10000 o.ä.) und wenn er aus Plastilin sein soll, muss Damping hochgestellt werden (z. B. 20)
Wenn alles passt müssen alle Objekte und Emitter zum Export markiert werden (Export Central) und dann mit Action berechnet werden. Das dauert jetzt etwas, man kann die Berechnung aber bei 100 stoppen, außer man möchte die C4D auch länger machen.
Zurück bei Cinema laden wir als erstes unser Projekt und fügen einen Deformation Loader aus dem Plugin-Menü unter Nextlimit ein:
In dessen Menü suchen wir an entsprechender Stelle nach unserem RF-Projektordner und laden im Objects-Ordner die "Ball.sd".
Dann wird der Deformer dem Ball untergeordnet wie ein Standard-Deformer. Und schon sieht es relativ gut aus, mal davon abgesehen, dass der Ball sonst wo bei der Animation erscheint, nur nicht da wo er hin soll:
Das liegt einfach daran, dass sich die Partikel aus RF am "Globalen System" orientieren und ihren zugewiesenen Punkt an die berechnete Position verschieben und zwar von der Sicht des Objektes.
Dadurch, dass wir den Ball etwas nach oben geschoben haben, hat sich auch das Koordinatensystem verschoben.
Also verschieben wir den Ball ganz einfach auf den absoluten Nullpunkt im Globalen System und die Animation ist fertig.
Nun kann man den Ball noch in ein HyperNURB verschieben oder man unterteilt ihn vor RF stärker.
5. Nutzung der Physik-Engine: Soft Bodys
Jetzt kommen wir zum letzten Thema in der Physik-Engine in diesem Tutorial, welche die Nutzung von Constraints und Impulsen demonstriert. Es empfiehlt sich diese beiden Dinge in dem Tutorial zusammenzulegen.
Constraints sind Beschränkungen für Objekt um sie zum Beispiel an irgendein Objekt festzunageln, und erst ab einer bestimmten Krafteinwirkung freizugeben. Auch eine Türaufhängung kann man damit simulieren, ohne dass die Aufhängung aufwendig mit Kollision simuliert werden müsste.
In diesem Tutorial werden wir eine mehrgliedrige Kette erstellen, dessen Anfang wir im Raum fest anbinden und dessen Ende wir mit einem Raketenantrieb versehen.
Der Cinema 4D-Aufbau ist relativ einfach. Wir setzen einfach 5 Zylinder hintereinander (oder mehr/weniger, macht halt hinterher mehr Arbeit beim „zusammenschrauben“), bereiten sie für RF vor (triangulieren) und speichern die SD. Danach das Speichern nicht vergessen, denn eine Animation funktioniert nur bei der Original C4D-Datei.
In RF aktivieren wir zuerst für alle Zylinder DynMotion und Dynamics. Der Primitive stellen wir auf Mesh. Das hat allerdings nur Sinn, wenn man möchte, dass die Teile untereinander kollidieren. Wenn man das nicht möchte, deaktiviert man Collision.
Dann erstellen wir im Constraints-Menü vier Ball_sockets (wer mehr als 5 Zylinder hat braucht mehr Sockets) und ein Fixed. Dem Fixed weisen wir als Child den Zylinder (den ersten) zu. Als Parent wählen wir nichts, er soll ja absolut und nicht an einem anderen Objekt fixiert sein.
Bei den Ball_sockets handelt es sich um ein Kugelgelenk, wie bei einer Schulter. Die vier Sockets werden jetzt zwischen die Zylinder geschoben und mit den entsprechenden Zylinder verbunden.
Socket 1 wird also zwischen den Zylinder und den Zylinder.1 geschoben.
Dann wird als Child Zylinder.1 definiert, weil dieser das Objekt ist, das aufgehängt wird.
Als Parent wird Zylinder definiert, weil das der Körper ist, an dem aufgehängt wird. Das wird jetzt für alle Sockets gemacht.
Hinweis: Nachdem ein Parent definiert wurde, unterliegt der Socket einem neuen Koordinatensystem, weshalb die Position neu gesetzt werden muss. Seltsamerweise ist dann aber die grüne und die rote Koordinate vertauscht.
Man kann auch im Node eines Constraints die Abmessungen deutlich erhöhen (auf 100) dann ist der Constraint besser zu erkennen.
Zur Überprüfung kann ein Gravity-Deamon erzeugt werden, der jedem Zylinder zugewiesen wird (SCENE TREE). Wenn man alles richtig verbunden hat, wird die Kette sauber fallen.
So ist das noch etwas langweilig, also bauen wir noch etwas dazu, was dem Ganzen etwas Schwung verleiht.
Im Emitter-Menü erzeugen wir als erstes einen Emitter (Circle) und stellen dessen Type auf Dump, das ist ein Standard-Partikel-Strom ohne interne Physik wie Hitze oder Oberflächenspannung.
Im Node des Emitters stellen wir "Link to" auf Zylinder4. Damit wird der Emitter an dem Zylinder festgebunden und die Kräfte übertragen.
Jetzt müssen wir den Emitter nur noch seitlich an die Kette heran schieben.
Damit der Zylinder.4 aber auch auf den Emitter reagiert, muss in dessen Einstellungsmenü unter Particle Interaction der Parameter Impulse auch aktiviert werden.
Mit dem Parameter "Speed" des Emitters kann man jetzt die Ausströmgeschwindigkeit der Partikel festlegen, man sollte mit 12 anfangen.
Tipp: Um Rechenzeit zu sparen kann man die Resolution auf 0.2 stellen um die Partikelanzahl zu reduzieren. Macht natürlich nur Sinn, wenn man die Partikel nicht weiter verwendet.
Tiefer sollte man den Wert aber nicht stellen, sonst entsteht zu wenig Antrieb.
Die Animation kann jetzt in Cinema 4D exportiert werden:
1. In der EXPORT CENTRAL vor allen Objekten und vor Dynamics ein Häkchen
2. Action drücken
3. In Cinema mit dem Plugin „Dynamics Import“ die „Dynamics.sd“ aus dem Projektordner laden
In Kapitel 3 ist das genauer beschrieben.
Wie die Partikel mit Thinking Particles für Cinema importiert werden kann wird in Kapitel 8 (Teil 2) beschrieben.
Es ist natürlich auch ohne TP (eingeschränkt) möglich bestimmte Szenen nachzubilden. In der oberen CG habe ich einen normalen Emitter dem Zylinder.4 untergeordnet.
Objekte, die über Dynamics animiert werden, reagieren auf gelinkte Emitter, sofern Impuls aktiviert ist. Danach agieren die Partikel wieder komplett unabhängig. Wird ein Objekt von einem Partikelstrom erfasst wird auch Kraft ausgeübt, wenn er nicht Verbunden ist. So lässt sich beispielsweise ein Ball, der von Wasser weggespült wird, simulieren (Teil 2).
Noch ein Hinweis:
Constraints funktionieren nur, wenn bei allen angeschlossenen Objekten die DynMotion und die Dynamics aktiviert sind. Darum muss man feste Körper mit einem Fixed Constraint fixieren.
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