CINEMA 4D R14, nové funkce (09) – Aerodynamika - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

10. října 2012, 09.43 | Létat. Úplně se vidím, čtrnáct až šestnáct let, letiště v Broumově, týden co týden a já jako závaží. Bylo to úžasné. Blaník, akrobatický Blaník, Čmelák, Vivat (ani nebudu říkat, jak jsme mu říkali) a traktor pro závěs. Naviják z trabantu a jedna vlečná. Do toho Poláci s Puchatky a dokonalý zmatek na hranicích. Úžasné. Vzduch byl moje moře, jen si člověk musí dát pozor na lešení (rogalisty, nejsou vidět).

Nejsem až tak zkušený letec, ale hodin jsem měl nalétáno za týden doletné docela dost (tak 10), jenže v té době to ještě šlo a nikdo se moc neptal. Prostě každý musel mít hodiny, i instruktor, a pak je jedno, jestli tam sedí sám, nebo ne. A ten, se kterým jsem většinou léta, byl akrobat. Bylo mi v termice špatně, chtěl se předvést, co „23“ umí, ale bylo to skvělé. Všichni dělali hlouposti, mladí kluci skákali z Blaníku s padákem a nikomu se naštěstí nic nestalo. Jen jsme sem tam přeletěli hranice, anebo vlétli do vojenského koridoru. Pamatuji jednoho motorizovaného lešenáře, který u nás večer přistál, že potřebuje trochu paliva. Pásy měl z polotovaru obalů na mléko. To se ještě čerstvé mléko prodávalo v pytlících, mělo chuť (ono, čerstvé mléko je vždy lepší, to je jasná věc), jen se rychle kazilo. Byl jednoduše přivázán! Nekonečně dlouhými plastovými pásy se stále se opakujícím nápisem „Mléko polotučné“ a cenovkou tuším koruna padesát. To už si ale přesně nepamatuji. Kde ten chytrák vzal snad kilometr dlouhý rukáv, nechápu dodnes. No, letěl. A já mu závidím. 

Tak jsem vděčný, že MAXON alespoň trochu splnil mé staré sny. Sny o létání. Dnes už asi nemám nárok. Doba je jiná, za pár peněz už se nelétá. Peníze snad ani nejsou problém, ale čas. Čas nějak utekl. To je ale pláč nad rozlitým mlékem a to je jaksi zbytečné...

Takže MAXON mne zachránil. V rámci Studia (sice částečně i v Broadcast, ale tam ne tak vybavené) nám připravil ucelený systém na simulaci aerodynamických simulací, a to do té míry, že můžeme i létat. Pravda, letoun je trochu složitější na zpracování, ale jak uvidíte na mém příkladě, funguje to. V čem je problém?

V prvé řadě v tom, že dynamika CINEMY 4D je „bullet“, tedy simulovaná. Nejde o fyzikální simulaci, ale engine, který je velmi blízký počítačovým hrám. A v tom je problém i v případě tohoto leteckého simulátoru. 

Zamysleme se: Co je takový trup letounu? Je to vlastně dutá skořepina (větroně) s poměrně malou hmotností, nesoucí jen pilota, druhého pilota, kolečko a pár táhel. Samotná konstrukce není nikterak těžká, celý Blaník má tuším něco okolo 300 kg celkové váhy (bez lidí). Pak křídla. Platí to samé. Žebra, potah z tenkého plechu (mimochodem, když létali Poláci na Blanících, měli zvyk řvát do mikrofonu tak, že jsme je slyšeli na zemi i bez mikrofonu, tedy při relativním bezvětří, když nasazovali na okruh) a to je všechno. A trochu plátna. Tedy nic, co by mělo být těžké. Jenže, zkusme simulovat něco podobného v CINEMĚ 4D. Model letounu by teoreticky musel být velmi přesný, aby fungoval víceméně fyzikálně, protože pokud uděláme model, jak jsme zvyklí, tak trup jako takový je brutálně nejhmotnější část letounu, jelikož má největší objem. 

A to je problém. Tedy, že se snažíme nepřesnou simulací reálně animovat nepřesný model mající, při dobré snaze, relativně přesné vnější rozměry...  

Navíc, podívejme se na parametry (k tomu se ještě dostaneme). Co to je, hmotnost objektu, kde nejsou jednotky. Jaká je hustota vzduchu, kde nejsou jednotky? Jaká je síla větru, kde nejsou jednotky?

Tím vším chci říci: Simulátor může fungovat poměrně výkonně, ale je to pouze přibližná simulace zpracovávající naprosto nepřesná vstupní data. 

Kde najdeme simulaci aerodynamiky

V prvé řadě v nastavení projektu, ve kterém je nastavení hustoty vzduchu. Dané nastavení zobrazíme pomocí Ctrl+D, v záložce Dynamika. 

Další podstatné nastavení najdeme na některých modifikátorech částic, které se mohou na simulaci také podílet. Klasickým zástupcem takových modifikátorů je Vítr. U nich je možnost využít aerodynamický režim, při kterém jsou zpracovávany také informace o vstupující geometrii a tím pádem i vlastnostech tvaru letounu. Jaký je rozdíl proti například akceleraci? Značný. V případě, že bude vítr simulovat například stoupání termiky, bude v režimu akcelerace letoun stoupat bez ohledu na to, jaké bude vertikální směřování letounu. Tedy i když bude letoun směřovat nosem k zemi a měl by i přes stoupající proudy klesat, bude stoupat, protože jej jednoduše unáší vítr neberoucí v potaz jeho geometrii a fyzikální vlastnosti. 

Další parametry aerodynamiky najdeme v nastavení dynamiky na objektech, respektive vlastnostech dynamiky jako takových. Tedy v místě, kde bychom to asi čekali. V tomto smyslu jsou k dispozici následující parametry: Primární jsou nastavení v záložkách Síla a také Hmotnost. V Síle můžeme nastavit parametr Vlečení a Nadnášení, případně také aktivaci oboustranné „kolize“. Jinak je vhodné používat víceméně uzavřené tvary. 

Vlečení je parametr pro vlečení šatů větrem, zatímco nadnášení je vlastně schopnost létat. Další podstatný parametr vstupující do systému je nastavení hmotnosti stroje, protože hmotnost je podstatná pro získání rychlosti (například větroně). V tomto případě je také důležité vyvážení stroje. Pokud se pamatuji, vyvážení bylo podstatnou součástí vzletu a letové kontroly větroně (střed při letu, na čumák při startu), a podobně je vhodné při letu kontrolovat parametr těžiště letounu. Od toho máme k dispozici parametr Těžiště v nastavení hmotnosti, který můžeme, jako v mém případě, navázat na ovládací XPresso.

Letí. Co jsme si neřekli? Že aerodynamika pracuje i s měkkými tělesy/kolizemi, ale tento až typický příklad je podle mého dostačující proto, abychom plně docenili možnosti. Já nevím jak vy, ale já už mám padák, pásy, zaklápím kabinu, naviják navíjí lano...

Zde je link na video.

Pavel Zoch, Ph.D.