数字人C4D学习笔录之九：动力学初探

刚体破碎和Xplode应用

【闲话】

       2015年，又涨了一岁。好长时间没有编写C4D技术文章了，不是“黔驴技穷”，而是最近把大量的业余时间用来研究中医了。这些日子，认真阅读了清黄元御编写的《四圣心源》（古文版）一书。读半，感觉太好了，他把《黄帝内经》、《伤寒》等几部医书理论统一起来了，建立了一个完整的天地人“左升右降”的理论模型，解开了我读《皇帝内经》里很多不明白的问题，这本书非常值得爱好中医养生者一读，等读完之后，我会编写几篇养生感悟与大家分享。虽然研究中医，但计算机也没闲着，翻看博客的“草稿箱”里面已经准备好的“动力学初探”半成品，都编到十五期了，而现在完成发布的的仅八期，后面的刚体破碎和布料还没有谈到；XFROG植物建模，仅写完两期，后边的树木和花草还未编写完成；答应吧友编写的室内外建模刚刚编写二期半成品；角色建模和骨骼绑定还没有着手编写。编写博客技术文章是我凭兴趣而写，题目和内容很是随意，但我坚信：有计划就必须完成这个道理。所以，我接下来要继续完成动力学这个系列，虽然现在对之已经不感兴趣了。

【目的】

1、研究物体”破碎“及插件Xplode1.3

2、研究刚体“激发”属性。

谈到刚体，除了以前研究过的物体相互碰撞，还有物体本身”破碎“问题。

一、手工破碎：我们知道动画里的模型实际上就是一个“壳”。点组成的线，线构成的面，面围成的体，模型里面是空的。计算机为了节约资源，看到的地方就渲染，看不到的就忽略，（法线便是标注面的朝向的矢量）。如果破碎模型物体，只用切刀，而不用特殊的插件，那么分裂开的也是“破碎的面”而已，还必须想办法把这些面，变成独立的体，非常麻烦。为了说明这个道理，下面我们手工制作一个物体“破碎”。

1、首先在场景中制作一个平面，设置如下，按C转换可编辑多边形。

2、选择“面模式”，按K 切刀，在平面乱切割。

3、你以为，这些面是分开的吗？选一个面试试，“在一起”。如何能把这些彼此联系的面分割开来。

4、添加--运动图形--多边形FX（这个对象的功能，在前边谈过），把这个对象放到平面下面，点击“多边形FX”，在属性--变换，位置.X=1，让这些面错开一点。

5、点击平面对象--右键--浮动菜单--“当前状态转对象”。选择面模式，点选一个面，移动一点，发现，这些面是分开的。但是他们还是一个物体平面，只不过是由很多破碎的“面”组成的一个平面（虽然这些面是分离的，但总的来说还是一体的，如果是分开的，那么每个小面就会有一物体，一个名称，而现在他们是一个物体一个名字）。

6、选择所有面，按D，八面变成体。（这个物体是由一些独立的小物体组成的一个整体），如何把这些小物体拆分开来呢？

7、点击菜单-运动图形--分裂对象（这个对象能把一个物体的子物体分离控制），选择模式：分裂片段。为分裂物体添加刚体标签。再建立个地面，赋予碰撞体标签。

8、点击分裂的刚体标签，在下面属性--碰撞--设置如下（以前谈过）

9、点击动力学属性。

刚体和碰撞体之间相互碰撞，是否发生动力学动画效果，是由“激发”选项决定的。C4D系统默认为“立即”，那么，当点击播放模拟时，刚体物体会在“场”的作用下立即放生效果。为了解决动力学复杂问题，C4D设立激发选项，包括以下选项：1、立即；2、在峰速；3、开启碰撞；4、XPRESSO控制。这四种动力学启动方式非常方便制作复杂的动画。默认“立即”。

10、点击播放测试，发现这一个物体，在分裂对象的作用下，按照切刀切割生成的子物体，与地面碰撞散开了。这就是手工制作碰撞的方法之一，虽然麻烦，但是你能明白不只是动力学的问题吧？

11、手工制作的物体破碎还是太假。如何把一个物体很自然地破碎开来，再配合动力学制作出漂亮的动画呢？

只能靠第三方插件来完成。

【补充】

其实不用这么麻烦，在上面第5步，我们可以这样：

1、既然这个面是由彼此独立的子物体构成，那么我们用到一个命令，就可以把它们拆分为多个物体。

2、这个命令在--菜单--网格-转换-多边形组到对象。父物体-平面为原来的物体，下面的平面1-平面30为拆开的子物体，把这些都选出来，删掉原来的“平面”父物体。

3、选择所有面，按D，挤压成体。再选择“对象”模式，任选一个物体，延Z拖出看看，不错吧。

（这又是处理多边形的一种方法，都是基本功，多边形建模实际上就是灵活地对点、线、面的“摆弄”。）

二、破碎插件：

目前在C4D上应用的破碎插件按照功能排序有：

Xplode1.3 、Thrausi 1.36 、NtriBlast 1.02 这些破碎插件功能一个比一个强大，我会结合研究刚体动力学的同时，分别介绍这些插件的应用。这次，首先谈谈Xplode 1.3。这个插件可以在网上查到，下载复制到:

MAXOM\CINEMA4D\PLUGINS\下面。在C4D菜单--插件--可以找到 XPLODE。

random seed  :随机种子，种子数不同，破碎的形状不一样。

no of parts：破碎数量。

power:   强度 能量   add:添加破碎点， clear :清除破碎点，scatter: 执行破碎

triangulate :三角面   inside Mat：  拖拉一种材质在此,允许指定一种材质应用于所创建破碎面。

四个图标为 空物体、克隆、分裂、矩阵 (破碎父物体是什么，你自己定）

part name:  破碎物体的名字。

下面通过几个练习，熟悉这个破碎插件：

第一练习：

1、在场景中复制出两个一样的立方体，选择：立方体1，设置xpolde 如下图所示，种子数为12347，分裂为10，父物体为：空物体；parts name: A。设置完后，先点击 ADD按钮，在立方体1上出现一些分裂点，点击SCATTER 进行分裂。

2、分裂完成。xplode trash 垃圾下为原来的物体，插件已经把它隐藏了。A目录下的为分裂的子物体碎块。

3、选择：立方体，设置xpolde 如下图所示，种子数为-1101，分裂为20，父物体为：分裂对象；parts name: B。设置完后，先点击 ADD按钮，在立方体上出现一些分裂点，点击SCATTER 进行分裂。

这是B破碎生成的物体。

4、为A\B两个父物体添加刚体标签，动力学--激发--立即。涉及到子物体，必须在：碰撞--设置如下：

5、为地面添加碰撞体。

6、把B物体移到远一点距离，点击播放测试。

7、这个碎片很真实，左侧B物体为20块，右侧A物体为10块。

8、发现物体会散开很远，如何能让物体散开范围小一点呢？增加摩擦力，减小反弹，这是个办法。但效果不明显。

9、点击B物体的刚体标签---力。提高线性阻尼和角度阻尼的数值，这两个选项能使阻碍物体的散开的距离和散开的旋转，好像在粘油里一样。

10、测试看看，B物体果然变成一堆了。

11、再提高一点，效果更明显。

第二练习：

左边的立方体勾选了 Triangulate ,右边的没有勾上。

第三个练习： 二次破碎。

1、建立一个立方体，首先破碎30块。选择工具，可以随机选择任意一块。

2、选择其中一块，xplode设置如下，点击scatter ,进行二次破碎。

3、生成为a的空物体，下面有50个子物体。

4、同理，选择几块物体，进行二次破碎，名称为b,c。

5、把a b c 父物体拖入 pieces物体中。点选 a父物体---右键（浮动菜单）--删除（不包含子集）命令。这个命令就把a 父物体下面的所有子物体释放出来， a被删除。

6、建立刚体标签。注意设置如下：

7、增大-力--阻尼设置，阻止碎块的扩散。

8、点击播放测试，哇！一堆石头啊。

第四个练习：控制破碎范围

1、在场景中建立一个立方体和一个小球。

2、点击小球，点击xplode插件的add, 添加破碎点。xpode是以球体的大小范围进行布点。

3、把小球半径增大，点击add 再增加破碎点。

4、把小球半径再增大，点击add 再增加破碎点。

5、现在删除小球，他的用途就是告诉破碎插件产生破碎点的范围。

6、点击立方体，再点击xplode 的破碎命令。

7、这些破碎点在立方体上生成了中间密集，外边稀疏的碎块。点击插件的clear，清除破碎点。

8、为破碎的物体添加刚体标签，做如下设置：

9、把破碎物体的动力学标签--动力学--激发--“开启碰撞”【新的知识点】，点击播放测试，物体一动不动。这个设置必须有物体碰撞触发它，他才会有作用。

10、添加地面（碰撞体)。

添加一个小球为刚体，用来冲击触发破碎的墙体。设置其初始线速度为2000CM,延Z轴方向，正对破碎物体。

11、点击播放，小球撞击破碎墙体，触发碰撞，墙体开始破碎，由于速度很大，整个墙体四分五裂。

12、如何控制墙体的破碎范围呢？

在激发--激发速度预置--300cm ,发现墙体不在四分五裂，而是撞开一个大洞。

13、在激发--激发速度预置--928cm ,，而是撞开一个小洞。你明白了吗？

继续增大，小球被弹回来，墙体中间碎了一点。

第五个练习：

在场景中制作一个立方体。制作两个材质一个是灰色的赋予给这个立方体，另一个红色材质的拖给xplode的内部材质（inside mat)，破碎数目为20，点击ADD添加，再点击破碎。xplode trash父对象下隐藏的原物体，a父对象下是20个破碎的物体。我们移动一个物体，发现红色的材质在里面。

xpolde插件生成的内外不同材质，是通过面选择集实现的。

第六个练习：

XPOLED插件支持C4D的TP粒子，组名为"XplodeGroup“。正在研究中........

【后记】

      上边讲解了xpolde插件的应用，同时进一步继续研究了动力学的其他控制参数。如何灵活应用是关键，好比老师教你各种公式，你必须用之去解决不同问题，这必须动脑。

【思考】

       通过这个xplode插件，我们可以制作一个玻璃酒杯破碎的动画：一个钢球击碎透明的玻璃酒杯。可是，如果我们先把酒杯破碎，虽然酒杯是完整的，但在渲染时，能看到没有被击破的酒杯裂纹，如何解决？如果我们制作动画的时候，钢球击碎酒杯的瞬间，如何能制作出慢动作效果呢？