Schwarm
Über diesen Wert regulieren Sie die Gesamtstärke des Modifikators mit all seinen Effekten, die über die nachfolgenden Parameter gesteuert werden.
Durch die Simulation von Anziehungs- und Abstoßungskräften kommt es auch zu Veränderungen an den individuellen Geschwindigkeiten der Partikel. Über diese Einstellung kann ein maximaler Geschwindigkeitsbetrag vorgegeben werden, der nicht überschritten werden kann.
Hier wird festgelegt, welche Genauigkeit und welches Verfahren für die Ermittlung der unmittelbaren Nachbarn jedes Partikels herangezogen wird. Besonders bei Simulationen mit sehr vielen Partikeln spielt diese Einstellung eine Rolle. Auch die Ausgaben bei Nächste Partikel-ID und Nachbaranzahl werden dadurch beeinflusst.
Der in diesem Zusammenhang verwendete Begriff der 'Partikel-Nachbarn' ist abhängig von den Radien, die Sie in den Schwarm-Einstellungen des Modifikators finden. Dabei wird generell der betragsmäßig größte eingestellte Wert der Parameter Kohäsionsradius, Trennungsradius und Geschwindigkeit Ausrichtungsradius verwendet. Alle Partikel, die innerhalb dieser Entfernung von dem aktuell betrachteten Partikel liegen, werden für die nachfolgend beschriebenen Modi ausgewertet:
- Fest: Dieses Verfahren wurde standardmäßig in C4D-Versionen vor 2025.2 verwendet. Es kann zwar schnell berechnet werden, ist jedoch bei Simulationen mit vielen Partikeln nicht sehr präzise. Das liegt daran, dass hierbei eine intern festgelegte Obergrenze für die Suche nach benachbarter Partikel existiert. Diese feste Grenze liegt bei ca. 3500 benachbarten Partikeln. Müssen mehr Partikel in unmittelbarer Nähe überprüft werden, als es dieses Limit zulässt, werden diese überzähligen Partikel einfach ignoriert. Es kommt daher zu einer Begrenzung des ausgegebenen Werts. Für Simulationen, bei denen die Zahl benachbarter Partikel nicht höher als dieses Limit ist, kann dieses Verfahren dennoch genau genug sein. Ansonsten bietet die Einstellung Dynamisch eine höhere Präzision für Simulationen mit sehr vielen Partikeln.
- Dynamisch: Dieser Modus stellt eine Verbesserung gegenüber dem Fest-Modus dar, denn hierbei lässt sich über den Wert für Maximale Überprüfungen selbst eine Obergrenze für die Suche nach Nachbar-Partikeln vorgeben. Sie finden diese Einstellung, wenn Sie das kleine Dreieck links neben Nachbarschaftssuche aufklappen.
Wenn Sie Maximale Überprüfungen individuell so wählen, dass die gefundene Anzahl an Nachbar-Partikeln geringer als diese Obergrenze ist, wird immer ein präzises Ergebnis erzielt. Zusätzlich zu dieser Einstellmöglichkeit unterscheidet sich aber auch das Verfahren, durch das Nachbar-Partikel gesucht werden. Dieses ist flexibler und effizienter im Vergleich zum Fest-Modus. - Vollständig: Dieser Modus funktioniert wie Dynamisch, nur dass hierbei nicht selbst eine Obergrenze für die Anzahl benachbarter Partikel vorgegeben werden muss. Die Zählung der Nachbar-Partikel erfolgt immer vollständig und daher zu 100% präzise. Allerdings ist dies auch das aufwändigste und daher langsamste Verfahren, da es durch die fehlende Obergrenze kein Abbruchkriterium für die Suche nach Nachbar-Partikeln gibt. Es werden immer alle Partikel durchlaufen und überprüft, ob sie innerhalb der maximal zulässigen Entfernung liegen.
Die folgende Abbildung stellt die praktischen Unterschiede dieser Verfahren deutlich gegenüber. Dort handelt es sich jeweils um die gleiche Simulation, bei der drei Millionen Partikel emittiert werden. Diese Partikel reagieren auf einen Schwarm-Modifikator, der auch die Anzahl der Nachbar-Partikel in eine Benutzer-Eigenschaft speichert (siehe Ausgabe-Einstellungen am Modifikator) . Diese Anzahl wird schließlich über einen Farbmapper sichtbar gemacht, indem Partikel mit vielen Nachbarn weiß und mit wenigen Nachbarn bläulich gefärbt werden. Dazu wird am Farbmapper eine Unten-Vorgabe von 0 Nachbarn mit Blau und eine Oben-Vorgabe von 5000 Nachbar-Partikeln für Weiß verwendet.
Die folgende Abbildung zeigt links das Ergebnis im Fest-Modus. Da dort ein für sehr hohe Partikel-Anzahlen wenig optimiertes und auch mit einer Obergrenze versehenes Verfahren zum Einsatz kommt, erreicht kein Bereich der Simulation eine perfekt weiße Färbung..
In der Mitte ist der Dynamisch-Modus zu erkennen, bei dem der Standardwert 6912 für Maximale Überprüfungen verwendet wird. Wir kennen dabei zwar erst einmal nicht die tatsächliche Anzahl der benachbarten Partikel, aber ermöglichen durch diesen hohen Wert zumindest, dass wir präziser als bei Fest sein können. Entsprechend größer werden die hellen Bereiche angezeigt, die dort auch perfektes Weiß erreichen.
Schließlich zeigt das Ergebnis ganz rechts in der Abbildung die Nutzung des Voll-Modus, bei dem immer die präzise Anzahl der Nachbar-Partikel ausgegeben wird. Erkauft wird dies durch eine entsprechend längere Berechnungszeit, vor allem bei Simulationen mit sehr vielen Partikeln.
Hier ist jeweils das gleiche Bild einer Simulation mit 5 Millionen Partikeln zu sehen, die entsprechend der ermittelten Anzahl an Nachbar-Partikeln eingefärbt wird. Links wurde der Fest-, in der Mitte der Dynamisch- und rechts der Voll-Modus verwendet.
Maximale Überprüfungen[1..2147483647]
Diese Einstellung ist nur für die Nachbarschaftssuche Dynamisch verfügbar und setzt dafür die Obergrenze für die Suche nach benachbarten Partikeln fest. Dieser Wert muss daher eventuell für sehr dichte und mit sehr vielen Partikeln arbeitende Simulationen weiter erhöht werden. Das Ziel sollte dabei sein, dass die Anzahl der ermittelten Nachbar-Partikel immer geringer als Maximale Überprüfungen sein sollte. Nur so ist gewährleistet, dass die tatsächliche Anzahl an Nachbarn für jedes Partikel ermittelt werden kann.
Bei einem zu kleinen Wert kann es ansonsten zum gleichen Problem wie bei Nachbarschaftssuche Fest kommen, bei der eine unveränderliche Obergrenze für die Suche nach benachbarten Partikeln verwendet wird.
Der Vorteil gegenüber der Voll-Einstellung für die Nachbarschaftssuche liegt darin, dass ein individuell angepasster Wert für Maximale Überprüfungen die Berechnung automatisch abbricht, wenn alle Nachbarn gefunden wurden und somit unnötige Überprüfungen von weiter entfernten Partikeln übersprungen werden.
Dies steuert die Intensität, mit der sich benachbarte Partikel anziehen. Der Umkreis, in dem diese Anziehungskraft wirkt, wird über den folgenden Kohäsionsradius-Parameter gesteuert.
Dies ist der maximale Abstand von einem Partikel, in dem noch eine Kohäsionskraft auf benachbarte Partikel wirkt.
Dies ist die Intensität, mit der sich benachbarte Partikel abstoßen. Der Umkreis, in dem die Abstoßungskraft wirkt, wird über den folgenden Trennungsradius-Parameter gesteuert.
Dies ist der maximale Abstand von einem Partikel, in dem noch eine Trennungsstärke auf benachbarte Partikel wirkt.
Geschwindigkeit Ausrichtungsstärke[0.00..+∞]
Hiermit lassen sich die Flugrichtungen benachbarter Partikel synchronisieren. Dies betrifft also deren Flugrichtung und deren Fluggeschwindigkeit.
Geschwindigkeit Ausrichtungsradius[0..+∞m]
Dies ist der maximale Abstand von einem Partikel, in dem noch eine Angleichung der Geschwindigkeiten stattfindet.
Es kann manchmal hilfreich sein, die Bewegungen einer Partikel-Gruppe auf die Partikel anderer Gruppen zu übertragen, bzw. deren Verhalten zu synchronisieren. Für diese Fälle können Sie hier die Partikel verlinken, deren Verhalten nicht verändert werden soll. Dennoch werden die Positionen und Geschwindigkeiten dieser Partikel ausgewertet, um alle übrigen Partikel, auf die der Modifikator Zugriff hat, zu beeinflussen. Das folgende Video zeigt ein Beispiel dazu. Die grünen Partikel werden dabei von einem Kreis-Spline erzeugt und über eine Rotationskraft in Bewegung gesetzt. Die bunten Partikel werden seitlich davon erzeugt und dann ausschließlich über einen Schwarm-Modifikator gesteuert. Innerhalb dieses Modifikators wurde die Gruppe mit den grünen Partikeln ausgeschlossen, weshalb diese unbeeinflusst bleiben.
Über diese Schaltfläche kann eine neue Partikel-Gruppe erstellt werden, die automatisch als Ausgeschlossene Gruppe(n) verwendet wird.
Hierüber lassen sich Zufälligkeiten in die Anwendung der Schwarm-Modifikation einbauen.
Hiermit steuern Sie den Einfluss, den die Noise-Struktur auf die Anwendung der berechneten An- und Abstoßungskräfte hat. Gerade bei Nutzung starker Anziehungs- oder Abstoßungskräfte kann der Noise für eine Auflockerung der Partikelbewegungen führen.
Der Noise verwendet eine dreidimensionale Struktur, deren Größe hiermit angepasst werden kann. Eine größere Struktur resultiert darin, dass benachbarte Partikel mit ähnlichen Noise-Werten beeinflusst werden. Bei einem kleinen Noise steigt die Wahrscheinlichkeit dafür, dass alle Partikel individuelle Noise-Werte verwenden.
Die Noise-Struktur kann sich zeitlich verändern. Dieser Wert steuert die Geschwindigkeit, mit der sich diese Veränderung vollzieht.
Die über die obigen Parameter gesteuerten Beziehungen zwischen den Partikeln sind allesamt von den Abständen zwischen den Partikel abhängig. Über diese Einstellungen können Sie die Berechnung dieses Radius beeinflussen und z. B. auf einen Bereich in Flugrichtung der Partikel beschränken. Beachten Sie dabei, dass diese Einschränkung nicht für die Trennung der Partikel verwendet wird.
Die folgenden Winkelangaben benötigen eine Referenzrichtung von der aus diese Winkel aufgetragen werden. Diese Referenzrichtung wählen Sie hier aus:
- Geschwindigkeit: Die Referenzrichtung für die Partikel wird durch deren individuelle Flugrichtung definiert.
- Ausrichtung vorwärts: Die positive Z-Achse der Partikel wird als Referenzrichtung verwendet
Dies regelt die Größe des Öffnungswinkels um die gewählte Blickrichtung herum. Jedes Partikel reagiert nur innerhalb dieses Öffnungswinkels auf seine Nachbarn (in Abhängigkeit zu den verschiedenen Radius-Einstellungen). Bei der Voreinstellung 360° spielt die Blickrichtung-Einstellung keine Rolle mehr, denn jedes Partikel überprüft rundherum alle anderen Partikel, unabhängig von eigener Flugrichtung und Ausrichtung. Beachten Sie dabei, dass die trennenden Kräfte an den Partikel nicht von dem Gesichtsfeld eingeschränkt werden können.
Hierüber können Sie den Einfluss anderer Partikel, die innerhalb der Blickrichtung und innerhalb der Radius-Einstellungen liegen steuern. Je größer die Abnahme ist, desto schwächer wird die Wirkung von Partikeln in Abhängigkeit zu deren Abstand. Für den vollen Effekt müssen Partikel dann sehr nahe beisammen sein. Bei einer Abnahme von 0% spielt es keine Rolle mehr in welcher Entfernung die Partikel voneinander sind, sofern sie nur innerhalb der Radius-Distanzen liegen. Beachten Sie dabei, dass die trennenden Kräfte an den Partikel nicht von dem Gesichtsfeld eingeschränkt werden können.