Blender-Stoffsimulation: Einstellungen für Druck, Nähen und Pin-Gruppen

Was erfahren Sie in diesem Leitfaden?

Blenders Stoffphysik beschränkt sich nicht darauf, ein Stück Stoff zu simulieren, das zu Boden fällt. Mit Pin-Gruppen lassen sich Bereiche fixieren, Nähfedern können Teile zusammenziehen, interne Federn ermöglichen voluminöse Formen und mit Druck lassen sich Objekte mit weicher Hülle gestalten. In diesem Leitfaden erklären wir Schritt für Schritt, wozu die Einstellungen dienen und wie sie sich in Beispielen aus der Architekturvisualisierung einsetzen lassen – etwa für Vorhänge, Decken oder weiche dekorative Formen.

Die Einstellungen werden in der Dokumentation im Zusammenhang mit Blenders Stoffphysik beschrieben. Da in den Dokumentationstiteln keine bestimmte Blender-Version genannt wird, bezieht sich diese Erläuterung auf keine konkrete Versionsnummer. Auch zu Konto-, Add-on- oder Hardwareanforderungen finden sich in den Quellen keine Angaben.

Voraussetzungen und erste Einstellungen

Für die Arbeit mit der Stoffphysik in Blender wird ein Mesh benötigt. In der Dokumentation zu den Physikeinstellungen ist der Menüpfad mit „Physics > Cloth“ angegeben; die Formeinstellungen werden unter „Physics > Cloth > Shape“ beschrieben. Da die Quellen weder Installationsschritte noch die genaue Anordnung der Benutzeroberfläche oder eine empfohlene Simulationsauflösung nennen, konzentrieren wir uns hier auf die dokumentierten Funktionen.

Überlegen Sie zunächst, wie der Stoff auf Widerstand reagieren und wie das Objekt gehalten oder sein Volumen bewahrt werden soll. Die Reaktionen auf Dehnung, Kompression, Scherung und Biegung lassen sich separat einstellen. Wenn Sie anfangs nur eine Variable ändern und das Ergebnis beobachten, können Sie die Auswirkungen der jeweiligen Einstellungen leichter unterscheiden.

1. Das grundlegende Verhalten des Stoffes festlegen

In den Cloth-Einstellungen bestimmen Vertex Mass und Air Viscosity die Masse des Stoffmaterials beziehungsweise den Einfluss der Luft, der fallende Objekte abbremst. Im Bereich Bending Model stehen zwei Optionen zur Verfügung: Linear ist das ältere Modell mit linearen Biegefedern, Angular verwendet dagegen Winkelbiegefedern.

Betrachten Sie die Werte im Bereich Stiffness entsprechend den jeweiligen Widerstandsarten:

• Tension: Widerstand gegen Dehnung.

• Compression: Widerstand gegen Kompression.

• Shear: Widerstand gegen Scherung.

• Bending: Faltenfaktor; höhere Werte erzeugen größere Falten.

• Structural: Allgemeine Steifigkeit, die nur beim Bending Model Linear verwendet wird.

Die entsprechenden Werte im Bereich Damping steuern die Dämpfung von Dehnung, Kompression, Scherung und Biegung. Structural damping gilt ebenfalls nur für das Modell Linear. Untersuchen Sie bei einem Vorhang beispielsweise zuerst die Eigenschaften für Dehnung und Biegung getrennt. Wenn Sie viele Werte gleichzeitig ändern, lässt sich schwerer erkennen, welche Einstellung das Faltenbild beeinflusst.

2. Festlegen, wo der Stoff gehalten wird

Mit Pin Group im Bereich Shape lässt sich eine Vertex-Gruppe verwenden, um den Stoff zu fixieren. Die Gewichte in der Gruppe bestimmen, wie stark jeder Punkt fixiert wird. Als Beispiel für die Zuweisung dieser Gewichte nennt die Quelle Weight Painting.

Wenn Sie einen Vorhang an der oberen Kante befestigen oder einen bestimmten Bereich einer Decke fixieren möchten, nehmen Sie die entsprechenden Punkte in die Gruppe auf und prüfen Sie die Wirkung der Gewichte. Pinning hält Stoffpunkte an Ort und Stelle oder bindet sie an ein anderes Objekt. Achten Sie deshalb darauf, Bereiche, die sich in der Simulation frei bewegen sollen, nicht im selben Maß zu fixieren.

3. Nähfedern für Kanten verwenden, die sich annähern sollen

Sewing ist eine andere Methode zur Einschränkung als Pinning. Nähfedern ziehen Punkte aus einem Abschnitt eines Stoff-Meshes zu Punkten in einem anderen Abschnitt. Sie müssen die Punkte dabei nicht an einer festen Position halten. Die offizielle Dokumentation führt als Beispiel eine Brosche an, die die Ecken eines Umhangs zusammenzieht und ihn so am Hals hält. Dieser Ansatz kann dem Stoff erlauben, sich im Bereich von Hals und Schultern zu bewegen.

Nähfedern werden mithilfe zusätzlicher Kanten erzeugt, die nicht Teil der Oberfläche sind. Verbinden Sie damit die Ecken, die zueinander gezogen werden sollen. Der Wert Max Sewing Force begrenzt die maximale Kraft, die die Federn ausüben können. Bei einem Wert von null gibt es keine Obergrenze für die Kraft. Wenn die Endpunkte zu Beginn der Simulation weit voneinander entfernt sind, können plötzliche Zugbewegungen entstehen. Daher ist ein geeigneter Kraftgrenzwert ein stabilerer Ausgangspunkt. Shrinking Factor ist der Schrumpffaktor des Stoffes; negative Werte steuern, wie stark sich der Stoff ausdehnt.

4. Interne Federn und Druck für voluminöse Objekte prüfen

Oberflächenfedern wirken nur auf Punkte an der Oberfläche des Meshes und werden auf 2D-Oberflächen angewendet. Für ein voluminöseres, weichkörperähnliches Verhalten können Internal Springs verwendet werden. Nach dem Aktivieren dieser Funktion begrenzen Werte wie Max Spring Creation Length und Max Creation Diversion, zwischen welchen Punkten interne Federn erzeugt werden. Wird die Längenbegrenzung auf null gesetzt, entfällt sie. Check Surface Normals erfordert, dass die zu verbindenden Punkte entgegengesetzte Normalenrichtungen haben.

Bei internen Federn bestimmen Tension und Compression den Widerstand gegen Dehnung und Kompression. Über Vertex Group lassen sich die Bereiche festlegen, auf die interne Federn angewendet werden, oder die Federkraft steuern. Max Tension und Max Compression sind die Obergrenzen für die jeweiligen Steifigkeitswerte.

Pressure kann für Objekte mit weicher Hülle wie Ballons oder Bälle eingesetzt werden. Nach dem Aktivieren des Druckbereichs legt Pressure den kontinuierlich auf das Mesh ausgeübten Druck fest. Negative Werte können nach innen gerichteten Druck und damit ein implosionsähnliches Verhalten darstellen. Wenn Custom Volume aktiviert ist, wird das Ausgangsvolumen nicht anhand des Meshes berechnet, sondern über den Wert Target Volume festgelegt. Ist Target Volume null, wirken sich Volumenänderungen des Objekts nicht auf den Druck aus.

Pressure Scale ist die Umgebungsdruck-Skalierung, die festlegt, wie sich innerer und äußerer Druck beim Zielvolumen ausgleichen. Eine Erhöhung dieses Werts steigert den Widerstand gegen Volumenänderungen. Fluid Density erzeugt abhängig von der Dichte des eingeschlossenen Fluids einen hydrostatischen Druckgradienten; das Fluid selbst wird jedoch nicht simuliert. Die Einstellung liefert daher keine realistische Fluiddynamik. Sind Löcher im Mesh vorhanden, kann Druck entweichen und es können Widerstands- oder Schubkräfte entstehen. Laut Quelldokumentation lassen sich diese Bereiche möglicherweise mithilfe von Vertex Group vom Druck ausschließen.

Was bringt das im Workflow der Architekturvisualisierung?

Pin-Gruppen können für Visualisierungskünstler hilfreich sein, die den oberen Rand eines Vorhangs, eine Ecke einer Decke oder andere Bereiche kontrollieren möchten, die fixiert bleiben sollen. Nähfedern bieten sich für Entwürfe an, bei denen sich zwei Stoffabschnitte annähern sollen, anstatt ein Stoffteil an Ort und Stelle zu halten. Interne Federn und Druck können für dekorative Formen mit weicher Hülle oder voluminöse, stoffähnliche Objekte infrage kommen.

Die Quellen enthalten keine Angaben zu bestimmter Hardware, Lizenzkosten oder zur Kompatibilität mit anderer Software. Wenn Sie die Einstellungen in einem realen Projekt nutzen möchten, sollten Sie daher separat prüfen, ob sie in der vorgesehenen Blender-Version verfügbar sind, ob die Simulation mit den übrigen Szenenelementen funktioniert und welche Lizenzbedingungen für den Produktionsprozess gelten. Besonders bei Modellen mit Druck sollten Sie auf Öffnungen im Mesh achten.

Häufige Fehler und nächste Schritte

• Alle Punkte fixieren: Die Gewichte von Pin Group bestimmen die Stärke der Fixierung. Wenn Sie auch Bereiche, die sich frei bewegen sollen, stark fixieren, kann das die gewünschte Bewegung einschränken.

• Bei Nähfedern unbegrenzte Kraft verwenden: Ein Max Sewing Force von null bedeutet, dass keine Grenze gilt. Wenn die Punkte anfangs weit auseinanderliegen, können plötzliche Zugbewegungen zu Instabilität führen.

• Löcher in einem Mesh mit Druck übersehen: Bei nicht-manifold Meshes kann Druck durch Öffnungen entweichen. Prüfen Sie, ob Sie die betroffenen Bereiche mithilfe von Vertex Group eingrenzen können.

• Fluid Density für eine Fluidsimulation halten: Diese Funktion hilft dabei, einen hydrostatischen Druckgradienten zu erzeugen; die Bewegung des Fluids wird nicht simuliert.

• Mehrere Einstellungen gleichzeitig ändern: Ändern Sie zunächst nur eine Gruppe von Werten und vergleichen Sie das Ergebnis. Anschließend können Sie weitere Einstellungen der Reihe nach prüfen.

Probieren Sie im nächsten Schritt Pinning und Nähfedern separat am selben Stoff-Mesh aus. Wenn Sie eine voluminöse Form benötigen, testen Sie interne Federn; für das Verhalten einer weichen Hülle prüfen Sie die Druckeinstellungen. Wenn das Volumen erhalten bleiben soll, kontrollieren Sie das Zusammenspiel von Pressure Scale und Target Volume. Bei Druckverlusten sollten Sie die Öffnungen im Mesh und den Umfang der Vertex Group prüfen.

Quelle und Lizenz

Dieser Leitfaden wurde anhand der Seiten „Physical Properties“ und „Shape“ im offiziellen Blender-Handbuch ins Türkische übertragen. Beide Quellen stehen unter der Lizenz CC BY-SA 4.0.