В рабочем файле "PSD_C4D_R12_Dyn_SoftBodies_Start.c4d" вы найдете подготовленную сцену, состоящую из спиральной горки и трех разноцветных кубических объектов, которых мы хотим пустить по горке.
Структура сцены
В стартовой сцене еще не видно динамического. Чтобы лучше понять структуру этой стартовой формации, давайте кратко рассмотрим элементы и их структуру в менеджере объектов. Сначала бросается в глаза, что параметрические кубические объекты расположены в группе в клетке HyperNURBS.
Если мы на короткое время отключим разбиение, созданное клеткой HyperNURBS, и рассмотрим свойства объектов, мы увидим, что сегментация, а также закругление куба довольно минималистичны.
С одной стороны это позволит уменьшить вычислительную нагрузку для моделирования "мягких тел"…
… с другой стороны, благодаря толерантной клетке HyperNURBS, уменьшается риск появления артефактов или неэстетично искаженных поверхностей мягкого тела. Достаточно установить разбиение 1 для клетки HyperNURBS, чтобы объект достаточно гладко округлился.
Горка реализуется с помощью генератора Sweep-NURBS. В качестве контурного сплайна используется u-образный объект-сплайн, чьи края слегка скруглены инструментом фаска.
Поскольку объект-Sweep-NURBS ведет контурный сплайн вдоль своей ось Z, производопадающая ось контурного сплайна соответствует плоскости XY.
Трехмерную форму контурного сплайна получают, если он ведется вдоль сплайна-дорожки. Этим занимается параметрический объект спирали из палитры основных объектов сплайнов. Внешний вид спирали горки можно изменить в любое время, редактируя параметры, связанные с спиральным сплайном.
После выполнения предыдущего шага, когда вам стала ясна высокая разбивка спирального сплайна, вы поймёте причину. Если недостаточно разбиений, спираль горки будет не округлой, а крайне угловатой. В диалоговом окне настроек гребенчатого-объекта-Sweep важно отключить опцию Параллельного сдвига.
На лицевой стороне объекта Sweep-NURBS находится лицевая площадь с легким скруглением; контур не обязательно должен быть сохранен. Эти параметры, особенно на верхнем конце горки с сильным изгибом, помогают избежать нежелательных искажений.
Строение системы динамики с объектами коллизий
Конечно, в этом учебном пособии мы не работаем исключительно с мягкими телами. Хотя мягкие тела кубов также столкнутся друг с другом, всё же особенно горка и объект земли должны участвовать в симуляции как объекты коллизий.
Давайте начнем с объекта земли, выделим его и присвоим ему тег тело динамики в качестве объекта коллизии через команду создать объект коллизии в меню Симуляции>Динамика.
В окне настроек тега тела динамики нам нужно только немного скорректировать упругость и трение. Высокая упругость на 80% позволяет кубам после удара о землю немного подпрыгнуть, а значение трения на 80%, напротив, удерживает кубы в основном на месте, ведь они не должны просто скатываться.
Также горке необходим тег тела динамики в качестве объекта коллизии, если мы хотим, чтобы кубики ударялись о нее и спирально скользили вниз. Поскольку объект коллизии не обладает собственными динамическими свойствами, которые учитываются в симуляции, горка может свободно висеть в сцене, где угодно.
В окне настроек тега тела динамики для горки сначала определяем форму горки для столкновения. Чтобы поверхности и края горки были точно учтены при расчете коллизий, выберем статическую сетку как форму. Этот параметр требует вычислений, но иначе коллизии горки не будут реализованы как формы коллизий.
Значения упругости и трения в принципе могут оставаться на стандартных значениях. Тем, кто хочет дать горке большую скользкость, рекомендуется уменьшить значение трения.
Определение мягкого тела-куба
Теперь нам остаются только объекты-кубы, чтобы завершить участников симуляции. Чтобы предоставить объекту в Dynamics мягкие и упругие свойства, нам нужно придать ему тег Dynamics Body как мягкое тело. Соответствующую команду мы снова найдем в меню «Симуляция>Динамика».
Чтобы каждому из трех кубов был назначен такой тег, мы просто выбираем все три объекта-куба в менеджере объектов.
После того как все три объекта-куба имеют тег Dynamics Body в качестве мягкого тела, мы можем выбрать три тега в менеджере объектов и определить общие идентичные параметры для всех трех кубов через диалоговое окно настройки.
Здесь мы быстро замечаем, что мягкие тела в основном отличаются от твердых тел собственным разделом «Мягкое тело». Здесь находятся специальные свойства, благодаря которым объект становится мягким телом.
На странице Dynamics мы в первую очередь гарантируем, что запуск динамической симуляции начнется немедленно, и нам не нужно изменять остальные параметры.
Мы можем также установить коллизии и массовые параметры для всех трех объектов-кубов сразу. Это позволяет нам лучше оценить последствия различных свойств мягкого тела позже. Для коллизии достаточно автоматического обнаружения формы коллизии с стандартными значениями для упругости и трения.
Поскольку в нашей симуляции нет столкновения тел с разными массами, нам хватит стандартного значения для плотности мира для расчета массы.
Как уже упоминалось, параметры, отвечающие за мягкие и упругие свойства мягких тел, собраны на странице мягкого тела. Общим для всех объектов-кубов является установка полигонов/линий, поскольку здесь мы имеем дело с параметрическими объектами, и мы не хотим снаряжать объектные структуры из клонов как мягкие тела.
Как показано по скрытым параметрам, в этом уроке мы в основном занимаемся параметрами для пружин и сохранения формы. Дальнейшие эксперименты с картами, различными демпфированиями и давлением, разумеется, возможны.
Начнем с первого из трех кубов. Этот куб с высоким значением структуры сильно старается сохранить свою форму. Даже складывание куба предотвращается высоким значением сдвига. Установив параметр изгиба 60, мы позволяем кубу лучше всего упруго изгибаться. Через параметр жесткости в разделе сохранения формы мы задаем степень сопротивления куба к деформации.
На нижнем изображении показан оранжевый куб после непосредственного удара о пол.
Фиолетовый куб, напротив, должен вести себя очень мягко и упруго. Структурные, сдвиговые и изогнутые значения соответственно низкие. Особенно низкое значение изгиба сделает куб почти пудингоподобным. Чтобы куб всегда возвращался к первоначальной форме, даем ему хотя бы низкую жесткость в 5.
На нижнем изображении показан искаженный фиолетовый куб после удара о красный куб.
Мягкие свойства красного куба находятся примерно посередине двух других кубов. Он будет действовать достаточно упруго, но из-за большой общей жесткости быстро вернется в исходное состояние. К этому также способствует увеличенное значение демпфирования. Чем выше этот показатель, тем быстрее стремится исходное состояние.
На нижнем изображении показан красный куб после непосредственного удара о пол ...
... и это изображение, несколько фотографий ниже, показывает, насколько быстро куб вернулся к исходной форме.
Тестирование мягкого тела
В стартовой сцене, предоставленной в качестве рабочего файла, я разместил три объекта-куба на расстоянии примерно в один кубик друг от друга, чтобы у мягких тел-кубов была возможность столкнуться друг с другом.
Кто захочет, может использовать большие или меньшие расстояния и наблюдать, что происходит.
Прежде чем нажать на кнопку воспроизведения, давайте еще раз взглянем на настройки динамики в разделе предварительные настройки документа в CINEMA 4D. Размер объектов-кубов довольно хорошо соответствует установленному коэффициенту масштабирования и толерантности к столкновениям, поэтому здесь нет необходимости вносить изменения.
Сразу после старта симуляции сталкиваются два из кубов. Фиолетовый куб практически раздавливается желтым кубом из-за его низкой жесткости пружины. Красный куб благодаря более высокой сохранению формы и демпфированию быстро восстанавливается после удара.
Тем не менее все три куба выдерживают деформацию от удара или столкновения без повреждений.
При столкновении с фиолетовым кубом, желтый куб теряет мало энергии из-за демпфирования и трения, и переходит на уровень ниже по дорожке.
Пока цветные кубы скатываются вниз и катятся, свойства изгиба и среза мягких тел-объектов можно оценить хорошо. Например, фиолетовому кубу относительно легко катиться вниз из-за его высокой гибкости.
Более упругий красный куб движется хотя и более "угловато", но при этом проходит путь в более короткие сроки и тесно следует за желтым кубом, который в начале сократил преимущество.
Высокое значение коэффициента трения объектив-устройства обеспечивает то, что вновь появившиеся объекты-кубы не удаляются слишком далеко, а остаются поблизости, чтобы продолжать сталкиваться друг с другом.
Это было краткое введение в динамику мягкого тела в CINEMA 4D Release 12. В заключение, я приглашаю вас экспериментировать с этой базой для изучения воздействия различных типов пружин и их жёсткости, а также параметров сохранения формы и демпфирования, а также влияния давления и массы.