Blender Dokumentation: Partikel

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Partikelbewegung kontrollieren


Diese Seite bezieht sich auf
Blender v2.46
Archiv-Version(en) verfügbar für:
2.41, 2.37a
Abbildung 1: Etwas Fell aus Partikeln

Partikel sind kleine Teilchen, die von Meshobjekten erzeugt werden können. Diese Teilchen können vielfältigen Einflüssen unterliegen, wobei die folgende Aufzählung nur eine Auswahl darstellt:

  • Bewegung basierend auf der Ausrichtung der erzeugenden Flächen, der "Schwerkraft" oder von "Luftwiderstand".
  • Einfluss von Kraftfeldern wie Wind, Wirbeln oder geführt entlang einer Kurve.
  • Interaktion mit anderen Objekten, z.B. Zurückprallen oder Beenden der Bewegung (denken Sie an eine Schneeflocke).
  • Als teilintelligente Mitglieder eines Schwarms, die auf andere Schwarmmitglieder und Angreifer oder Zielobjekte reagieren.
  • Als Softbody.

Die Partikel können:

  • direkt als Halos gerendert werden (Feuer, Rauch).
  • als Träger anderer Objekte dienen (bspw. Fische, Bienen, ...).
  • zur Erzeugung von Haaren/Fell/Gras usw. genutzt werden; dabei wird der gesamte Weg eines Partikels durch einen "Strand" [Strang, Haar] nachgezeichnet. Diese "Haare" können im 3D-Fenster gekämmt, gekürzt, hinzugefügt usw. werden.

Jedes Objekt kann bis zu XXX (ziemlich viele, jedenfalls mehr als 100) Partikelsysteme tragen, jedes Partikelsystem kann bis zu 100.000 Partikel enthalten. Jedes Partikelsystem kann bis zu 10.000 Children (untergeordnete und mitbewegte Partikel) enthalten. Die Größe des Hauptspeichers und ihre Geduld setzen Ihnen hier praktische Grenzen. Auf Fragen nach der Performance des Partikelsytems werden wir auf den folgenden Seiten eingehen.

Wir werden einige Anmerkungen einflechten, die sich auf Unterschiede zu dem bisherigen Partikelsystem (bis zu Version 2.45) beziehen. Dieses wird dann "altes" Partikelsystem genannt. Es funktionieren nun viele Dinge, die mit dem alten System unmöglich gewesen wären, allerdings gibt es eine Einschränkung gegenüber früher. Es ist nicht mehr möglich, verzweigte Partikelsysteme z.B. für verzweigtes Gras oder einfaches Gebüsch zu erzeugen. Das neue System ist inkompatibel gegenüber dem alten, obwohl versucht wird alte Systeme möglichst schonend zu importieren.

Erzeugen von Partikelsystemen[Bearbeiten]

Abbildung 2: Ein Partikelsystem hinzufügen.

Wählen Sie das Objekt aus, das ein Partikelsystem erzeugen soll. Wechseln Sie in die Particle-Buttons (F7->F7). Klicken Sie auf dem Particle System-Panel auf Add New. Sie können auf diesem Panel auch:

  • ein bereits vorhandenes Partikelsystem zuweisen. Dazu wählen Sie ein Paritkelsystem aus der Drop-Down-Liste neben dem Add New-Button aus.
  • zwischen bereits zugewiesenen Partikelsystemen wechseln (X Part Y). Dabei gibt die erste Zahl das aktuelle bearbeitete Partikelsystem an, die zweite Zahl die Anzahl an Partikelsystemen, die dem Objekt zugewiesen sind.

Das Prinzip ist genauso wie z.B. bei der Auswahl von Materialien.

Nachdem Sie ein Partikelsystem erstellt haben, füllt sich das Fenster mit Panels und Buttons. Don't Panic! Es gibt drei verschiedene Typen von Partikelsystemen, zwischen diesen wechseln Sie mit der Type-Dropdown-Box.

Typen von Partikelsystemen[Bearbeiten]

Abbildung 3: Typen von Partikelsystemen.
Emitter
Dies entspricht am ehesten dem alten Partikelsystem. Einzelne Partikel werden von einem Objekt emittiert und haben eine bestimmte Lebensdauer. Allerdings können Sie auch diese Partikel unter bestimmten Bedingungen als Strand rendern lassen.
Reactor
Dieses System erzeugt Partikel in Abhängigkeit von anderen Partikelsystemen, bspw. können Partikel erzeugt werden, wenn ein anderes Partikel "stirbt" oder in die Nähe kommt. Hiermit können die Effekte erzeugt werden, für die man im alten System die Children benutzt hätte.
Hair
Dieses System hat eine besondere Eigenschaft - es kann im 3D-Fenster in Echtzeit bearbeitet werden. Dazu stehen Werkzeuge wie Comb [Kämmen], Add [Hinzufügen] und Cut [Schneiden] zur Verfügung.

Die Einstellungen auf dem Particle System-Panel unterscheiden sich je nach Systemtyp, in Abb. 3 sind die Einstellungsmöglichkeiten für den Typ Emitter gezeigt. Mit diesen wollen wir jetzt auch anfangen.

Emitter[Bearbeiten]

  • Die beiden Buttons neben dem Typ-Feld aktivieren das Rendern bzw. die Anzeige des Partikelsystems im 3D-Fenster.
  • Amount: Die Anzahl an Partikeln. Bei Haaren arbeitet man mit vielen Children, halten Sie für Haare die Anzahl der Partikel hier klein (höchstens wenige tausend).
  • Sta: Der Anfangsframe der Partikelemission. Versionshinweis: Seit Version 2.48 ist es möglich, dort auch mit negativen Werten zu arbeiten. Die Partikelanimation kann also bereits vor dem eigentlichen Rendern beginnen.
  • End: Der Endframe der Partikelemission.
  • Life: Die Lebensdauer der Partikel.
  • Rand: Variiert die Lebensdauer der Partikel. Die mögliche Lebensdauer kann dann von Life bis Life*(1.0-Rand) dauern, sie wird also immer verkürzt. Werte über 1.0 sind zwar möglich, ich kann aber zu deren Berechnung nichts mitteilen.
  • Emit From: Hier wird festgelegt, von welchen Teilen des Objektes und wie die Partikel emittiert werden. Die Einschränkungen mit Hilfe von Vertex-Gruppen stellt man nicht hier, sondern auf dem Extras-Panel ein.
    • Faces: Die Partikel werden von den Faces emittiert, und zwar von einem Face nach dem anderen.
    • Verts: Die Partikel werden von den Vertices emittiert.
    • Volume: Die Partikel werden vom Volumen des Objektes emittiert.
    • Random: Statt von einem Face/Vertex nach dem anderen, werden die Partikel zufällig von den Emittern ausgestoßen.
    • Even-Button: Der Ausstoß von Partikeln wird unabhängig von der Größe der Flächen. Sonst emittieren kleine Flächen relativ zu ihrer Größe mehr Partikel als große Flächen.
Die Verteilung kann darüber hinaus mit den Auswahlwerten der Dropdownbox neben dem Even-Button weiter gesteuert werden:
* Jittered: Partikel werden an variierenden Abständen auf dem Emitter erzeugt. Amount stellt ein, wie stark die Schwankungen sind.
* P/F: maximale Anzahl von Partikeln pro Face für die Jittered-Verteilung. 0 benutzt die Voreinstellungen.
* Random: Partikel werden zufällig auf dem Emitter verteilt.
* Grid: Die Partikel werden (ausgehend von Vertices, Faces oder dem Volume) aus einem regelmäßigen Gitter emittiert. Die Auflösung des Gitters können Sie mit dem Feld Resol einstellen, das bei Auswahl von Grid anstelle des Feldes Amount eingeblendet wird.

Reactor[Bearbeiten]

Dieses Partikelsystem reagiert auf Partikel eines anderen, oder des gleichen Objektes. Dieses System wird als Target bezeichnet. Damit überhaupt etwas passiert, benötigt man also zumindest ein weiteres Partikelsystem. Am einfachsten benutzt man ein weiteres Partikelsystem des gleichen Objektes. Besondere Bedeutung hat dieses Partikelsystem wenn es von den Particles emittiert wird, und auf den "Tod" der Partikel des anderen Partikelsystems reagiert. So können aufeinander aufbauende Partikelsysteme erzeugt werden.

Abbildung 4: Einstellungen für ein Reactor-Partikelsystem

Normalerweise bestimmt die Größe (Size auf dem Extra-Panel) der Target-Partikel ihren Einflussbereich (außer bei Emit from Particles). Das Target-System muss im gleichen Objekt vor dem Reactor-System sein, damit es als erstes aktualisiert wird. Vermeiden Sie Kreisbezüge zwischen den Target-Systemen, da dann die Aktualisierung nicht mehr funktionieren kann.

  • Sta/End: Partikel werden normalerweise nur dann erzeugt, wenn das gewählte Ereignis stattfindet. Aktivieren Sie Sta/End, werden zwei weitere Eingabefelder sichtbar, mit denen Sie den Zeitraum einstellen können, in dem alle Partikel irgendwann emittiert werden.
  • React on: Welches Ereignis die Erzeugung der Partikel auslöst.
  • Multi React: Auch bereits erzeugte Partikel reagieren auf das Ereignis. Sonst reagieren nur noch nicht geborene Partikel.
  • Shape: Die Form, wie die Einflussstärke der Target-Partikel nach außen abnimmt.
  • Emit From: Für Reactor-Systeme gibt es hier zusätzlich die Option Particles. Neue Partikel werden von reagierenden Partikeln erzeugt.
  • Target: Das Target-System, auf das reagiert wird.
    • Ob: Tragen Sie hier das Objekt ein, das als Target dienen soll. Ist das gleiche Objekt Target, können Sie das Feld freilassen.
    • PSys: Die Nummer des Partikelsystems. Wenn das Feld Rot ist, fehlt noch ein gültiger Eintrag.


Abbildung 5: Beispiel für Reactor-Partikel (rot), die auf "Near" Target-Partikel (gelb) reagieren.

React on:

  • Death: Partikel werden erzeugt, wenn das Target-Partikel stirbt. Zwei Beispiele für den Einsatz:
    • Feuerwerk: Target-Partikel werden aufwärts emittiert (z.B. in Richtung der Flächennormale), und unter Einfluss der Gravitation. Das Reactor-System reagiert auf den Tod der Targets mit einer zufällig gewählten Anfangsgeschwindigkeit (Random), ebenfalls unter dem Einfluss von Gravitation.
    • Minenfeld: Die Reactor-Partikel werden aus einem großen Volumen emittiert. Target-Partikel die in diesem Volumen sterben erzeugen "Explosionen".
  • Collision: Partikel werden erzeugt, wenn die Target-Partikel mit etwas kollidieren. Beispiele:
    • Regentropfen: Reactor-Partikel auf dem Boden mit Reactor- und Normal-Geschwindigkeit. Target-Partikel fallen herunter und kollidieren mit dem Boden.
    • Eine Kugel trifft auf ein Objekt und zerstört es (mit dem Explode-Modifier).
  • Near: Partikel werden erzeugt, wenn die Target-Partikel in deren Nähe kommen. Beispiele:
    • Schleppe: Die Reactor-Partikel werden von den Partikeln mit zufälliger Geschwindigkeit emittiert. Jetzt werden die Reactor-Partikel stets neben den Target-Partikeln erzeugt, diese ziehen eine Partikelspur hinter sich her (Abgase).
    • Staubfahnen: Reactor-Partikel werden vom Boden mit negativer Reactor-Geschwindigkeit emittiert. Wenn die Target-Partikel über den Boden fliegen, erheben sich die Reactor-Partikel.

Hair[Bearbeiten]

Abbildung 6: Einstellungen für ein Hair-Partikelsystem.

Dieses Partikelsystem erzeugt nur statische Partikel, die im wesentlichen für Haare, Fell, Gras usw. benutzt werden können. Insbesondere kann nur dieses Partikelsystem im 3D-Fenster im Particle-Modus interaktiv bearbeitet werden, nur dieses System kann als Softbody animiert werden.

Bei statischen Partikelsystemen wird der gesamte Weg des Partikels im Voraus berechnet. Es gibt hier nur wenige Dinge einzustellen:

  • Set Editable: Das Haarsystem wird interaktiv bearbeitbar. Dazu schalten Sie in den Particle Mode im 3D-Fenster, mit N rufen Sie dort das Fenster mit den Bearbeitungswerkzeugen für die Haare auf. Sie können dann aber weder die Anzahl der Partikel ändern, noch die Partikelphysik. Sollten Sie diese Dinge im Anschluss noch ändern müssen, gehen alle ihre Änderungen im Partikelmodus verloren. Nehmen Sie daher im Partikelmodus zunächst nur wenige grobe Änderungen vor, machen einige Testrender und entscheiden sich dann endgültig für die notwendige Partikelanzahl, Auflösung usw.
  • Amount: Hier genügen in der Regel relativ wenige Partikel. Wollen Sie insbesondere mit Softbodys arbeiten, benutzen Sie so wenig Partikel wie möglich (einige 100), um die Reaktionszeiten des Systems kurz zu halten. Um das Haar vernünftig im 3D-Fenster bearbeiten zu können, brauchen Sie etwas mehr Partikel, für eine normale Frisur wenige 1000 Partikel. Wenn man zu wenige Partikel benutzt, hat man zu wenig Kontrolle über das Haar. Das Volumen kommt später mit den Children.
  • Segments: Die Anzahl der Segmente, aus denen das Haar besteht. Bei 2 Segmenten hat das Haar drei Stützpunkte. Zwischen diesen Punkten wird automatisch interpoliert. Je geringer die Anzahl der Segmente, desto weniger Speicher ist erforderlich. Die Zahl der Segmente ist insbesondere für das interaktive Bearbeiten wichtig. Bei 3 Stützpunkten kann man im 3D-Fenster das Haar auch nur an drei Stellen bewegen (bzw. an zwei, da die Haarwurzel fest mit dem Objekt verbunden bleibt). 10 Segmente sind auch für längere Haare vermutlich ausreichend, bei kurzen Haare sollten weniger Segmente genügen.


Bake und Cache[Bearbeiten]

Abbildung 7: Bake und Cache für Partikelsysteme

Partikel-, Softbody- und Cloth-Simulation verwenden das gleiche, einheitliche System für Bake und Cache. Beim Cache werden die Berechnungsschritte einer Simulation automatisch zwischengespeichert wenn man die Animation im 3D-Fenster abspielen lässt oder rendert. Beim Bake wird die Simulation - vom Anwender angestoßen - im Voraus berechnet.

  • Cache: Jedes Physiksystem schreibt seinen Zustand Frame für Frame auf die Festplatte, und zwar für den Zeitraum zwischen den Start- und End-Frames. Diese Dateien werden in einem Unterordner des Verzeichnisses gespeichert, in dem sich die Blend-Datei befindet. Der Ordner trägt den Namen "blendcache_filename".
    • Damit der Cache überhaupt gefüllt bzw. die Simulation berechnet wird, muss man die Animation vor oder im Startframe anfangen.
    • Ist das Schreiben in den Unterordner nicht möglich, wird nicht gecacht. Entzieht man sich selbst die Schreibrechte in diesem Ordner und löscht die Cache-Dateien, muss man den Cache nicht dauernd löschen, wenn man z.B. mit Kraftfeldern arbeitet.
    • Der Cache wird bei Änderungen am Partikelsystem automatisch gelöscht, man kann ihn aber auch über Free Cache explizit löschen. Das ist z.B. dann notwendig wenn sich Kraftfelder ändern, weil sich deren Änderung nicht automatisch auf das Partikelsystem auswirkt.
    • Der Cache kann mit Strg-B für alle ausgewählten Objekt gelöscht werden.
  • Bake: Das Partikelsystem wird nach dem "backen" vor Veränderungen geschützt.
    • Auch das Bake-Ergebnis kann mit Strg-B auf allen ausgewählten Objekten gelöscht, bzw. mit Free Bake für das Physiksystem entfernt werden.
    • Ändert sich das Mesh, wird die Simulation nicht neu berechnet.
    • Leider gibt es für Partikel noch keine Bake Editing-Option wie für Softbodys und Cloth.

Um mit Physiksystemen zu arbeiten verwendet man sinnvollerweise die Timeline. In ihr kann man in der Zeit hin- und herspringen, die Anzeige des Partikelsystems wird immer aktualisiert. Die Option Continue Physics im Playback-Menü bewirkt, dass die Simulation ungeachtet des momentanen Frames weiterberechnet wird. Dadurch wird es möglich mit dem Physiksystem zu interagieren, während die Simulation läuft, indem man beispielsweise Kollisionsobjekte bewegt, ein Softbodyobjekt schüttelt, etc.

Blender3D FreeDifficulty.gif

Wenn ich die Animation mit Alt-A ablaufen lassen, funktioniert Continue Physics gar nicht!

Stimmt. Das funktioniert nur, wenn Sie die Animation über den Play Timeline-Button des Timeline-Fensters starten.



Noch zwei Anmerkungen:

  • Verwendet man eine Renderfarm ist es sinnvoll alle Physiksysteme zu baken und den Blendcache-Ordner zur Renderfarm zu kopieren.
  • Ein Physiksystem sollte nicht hinter einem Modifier kommen, der die Anzahl der Vertices beim Rendern ändert (z.B. SubSurf mit unterschiedlich eingestellten SubSurf-Levels).

Weiter geht es nun mit der Partikelphysik, also der Kontrolle der Bewegungen der Partikel.


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