Cinema 4D 场景节点体素网格生成器与生长解算器工程文件程序化建模与动画特效案例分享Voxel Mesher with Cinema 4D Scene Nodes

Cinema 4D 场景节点体素网格生成器与生长解算器工程，旨在深入探讨如何在Cinema 4D 2024.5.1版本中使用场景节点（Scene Nodes）构建一个功能强大的体素网格生成器，并在此基础上实现一个独特的生长解算器效果。通过本工程，你将了解如何运用节点编程的思维来创建复杂的几何图形，并探索Cinema 4D在程序化建模方面的无限可能性。体素网格生成器体素网格，顾名思义，是由许多小的立方体（体素）组成的网格结构。在计算机图形学中，体素网格常被用于表示三维体积数据，例如医学扫描数据、流体模拟结果等。而在艺术创作中，体素网格可以带来独特的复古像素化视觉风格。使用Cinema 4D场景节点构建体素网格生成器的核心思路是：1.定义体素网格的空间范围和分辨率: 这决定了整个网格的大小以及体素的数量。2.创建基础体素几何体: 通常使用立方体作为基础体素，但也可以根据需求选择其他形状。3.在网格空间内实例化体素: 根据空间范围和分辨率，在特定位置复制和放置体素。4.对体素进行变形或着色: 根据特定算法或规则，对体素的位置、大小、旋转、颜色等进行调整，创建复杂的效果。1.1 节点设置：场景节点对象：首先，需要在Cinema 4D中创建一个空的场景节点对象，所有的节点逻辑都将在此对象内进行配置。坐标系节点：创建一个坐标系网格（Coordinate System Grid）节点，该节点将定义体素网格的基础坐标系统。通过调整网格的尺寸和分段数（即分辨率），控制体素网格的大小和体素的数量。例如，将x、y、z轴的分段数都设置为50。迭代节点：使用循环节点（For Loop Node），将坐标系网格节点输出的坐标信息作为输入。循环节点将会逐个遍历网格中的每个坐标点，并在此基础上执行后续的节点逻辑。实例化节点：在循环节点内部，添加实例节点（Instance Node）。实例节点会将预定义的几何体（基础体素）复制并放置到循环提供的每个坐标点上。几何体节点：之前提到基础体素的几何体，需要使用基础几何体节点（Primitive Geometry Node）来创建一个立方体作为基础体素。可以调整立方体的尺寸，例如x,y,z轴都设置为1个单位长度，从而形成一个单位立方体，并将这个立方体连线到实例节点。通过以上步骤，你已经构建了一个简单的体素网格生成器。此时，你应该可以在视图中看到一个由立方体组成的规则网格。1.2 体素的变形与着色：为了使体素网格更具表现力，我们需要对体素进行变形和着色。位置偏移: 在循环节点内部的实例节点之前，添加位置偏移节点（Position Offset Node）。该节点允许你根据特定算法调整每个体素的位置，例如，可以使用噪声函数，根据体素在空间中的位置生成不同的偏移量，实现不规则的网格形变效果。例如，在噪声函数节点中，连接当前坐标信息，并调整噪声函数的参数（如频率、比例、偏移等）来控制形变的强度和特征。可以将噪声函数的输出与某个常量相乘来控制变形的程度。你可以使用一个简单的表达式节点（Expression Node）来编写一个基于循环索引值（循环节点输出）的偏移函数。通过修改表达式的算法，你可以实现各种不同的变形效果。比如，简单的表达式如下：Vector(0, sin(index*0.1)*2, 0)可以控制体素沿y轴的波动。颜色变化：在实例节点之后，添加颜色节点（Color Node）。该节点可以根据特定算法，为每个体素设置不同的颜色。你可以使用坡度节点（Gradient Node）来创建一个颜色渐变，然后根据体素在空间中的位置，映射到坡度的不同颜色。例如，将体素的y坐标值作为坡度的输入值，可以实现一个从下到上的颜色渐变效果。或者，你也可以使用随机颜色节点（Random Color Node）为每个体素随机指定颜色，或者基于索引值或噪声值等其他因素生成颜色。属性节点（Attribute Node）可以帮助你传递体素的信息，比如索引，位置，噪声值等等，这些信息能作为坡度或颜色节点的输入。通过以上的变形和着色操作，你的体素网格将不再是单调的立方体阵列，而是具有独特视觉效果的复杂结构。二、生长解算器在体素网格生成器的基础上，我们可以进一步构建一个体素生长解算器，模拟体素从初始状态逐渐生长或扩散的效果。这需要引入迭代更新的概念，即每一帧都根据一定的规则更新体素的状态。2.1 核心思路1.定义生长规则: 例如，只有周围有已存在的体素时，新的体素才有可能出现。2.维护体素状态：使用一个数据容器来存储每个体素的当前状态（例如，是否已生长）。3.迭代更新：每一帧都根据生长规则更新体素的状态，并实时更新体素网格的显示。4.生长条件: 考虑生长方向、速度和初始生长区域，使得生长动画更可控。2.2 节点配置体素状态数据: 我们需要一个数据容器节点（Data Container Node）来存储每个体素的状态信息，例如使用一个布尔数组来表示体素是否已生长。这个数组需要初始化，所有元素都为假（false），表示初始状态没有生长。使用数组节点（Array Node）可以创建对应体素数量的布尔值数据。邻域检测:为了判断一个体素是否可以生长，我们需要检测其周围的体素状态。可以使用坐标偏移节点（Coordinate Offset Node）来获取邻近的坐标信息。例如，上下左右前后6个方向的坐标偏移。然后用取值节点（Get Value Node）根据偏移坐标，从体素状态数据中读取临近位置的状态信息。生长规则计算: 使用逻辑节点（Logic Node）来实现生长规则的计算。例如：与（AND）节点：用于判断一个体素的周围是否有已生长的体素，并且该体素本身当前还未生长。或（OR）节点：可以用于多个生长条件。条件节点（Condition Node）：可以根据条件判断来选择不同的输出结果。数据更新: 如果生长规则满足，需要将该体素的状态更新为已生长。可以通过设置值节点（Set Value Node）更新数据容器中的状态数据。时间驱动: 使用时间节点（Time Node）来触发每一帧的生长计算，使得生长动画可以实时呈现。循环连接: 将更新后的数据容器反馈给下一帧的计算，形成一个循环，不断更新体素状态。实例显示: 基于更新后的体素状态，使用实例节点再次生成体素网格。只有状态为已生长的体素才会显示。可以使用选择节点（Select Node）基于布尔值来控制是否显示体素。2.3 高级生长控制初始生长区域：可以通过修改体素初始状态数据来定义初始生长区域，例如手动将某些体素设置为已生长。生长概率：可以添加一个随机概率来控制每个体素的生长，使得生长过程更加自然。例如，使用随机数节点（Random Number Node）生成一个随机值，然后与一个生长概率阈值进行比较，决定是否进行生长。生长速度：可以通过调整每一帧更新的体素数量来控制生长速度。例如，可以引入一个计数器，并根据时间进行累加，当计数器达到某个阈值时，才更新下一批体素。生长方向：可以根据特定方向偏移相邻体素的判断，实现定向生长。例如，可以限制只检测y轴正方向相邻的体素，实现向上生长。体素衰减：可以加入体素衰减机制，在生长一段时间后，体素会逐渐消失，形成更复杂的效果。例如，可以使用计数器来记录体素的生长时间，当计数器达到某个阈值时，将体素的状态设置为未生长。三、图像解析现在让我们回到文章开头的图像，根据我们所学的知识来分析图像中的体素网格结构。三个环状体素结构：图像中显示了三个不同颜色和形态的环状体素网格结构，从上到下依次呈现，这符合上述使用环形几何体初始化体素网格的思路。色彩渐变：每个环状体素结构的颜色都呈现出渐变效果，表明使用了颜色映射或梯度节点。色彩从暖色调过渡到冷色调，可以推断使用了渐变节点来控制体素的颜色，并映射了体素在空间中的位置或噪声值等属性。体素的变形：环形结构并不是规则的圆形，而是有一些凹凸不平的起伏，这表明使用了位置偏移节点对体素进行了变形。这种不规则的形变，可能是基于噪声函数或其他类似的算法实现的。最下层的网格线框：最下层的环形结构只显示了体素的轮廓线框，而不是实体的立方体。这可以通过控制实例的渲染方式实现，或者通过修改节点的逻辑，使其仅显示线框。生长效果的体现：尽管静态图片无法直接显示生长效果，但从体素的密度和分布来看，可以推测，中间的蓝色环状结构和上面的彩色环状结构可能经过了生长解算器的处理。比如，上面的环状结构，体素的分布更密集，可能是经历了多次迭代的生长。四、总结与展望通过本工程，你已经了解了如何使用Cinema 4D场景节点构建体素网格生成器和生长解算器。这不仅是一个强大的工具，更是一种全新的程序化思维方式的体现。程序化建模: 场景节点提供了一种直观的节点式编程界面，允许你通过连接不同的节点来创建复杂的几何图形，摆脱了传统的建模流程的束缚。无限的可能性: 体素网格生成和生长解算器只是一个例子，你可以使用相同的原理来创建各种不同的效果，例如：基于体素的粒子系统模拟程序化地形生成自定义材质和纹理生成抽象艺术动画创作进一步探索: 你可以进一步探索Cinema 4D场景节点的更多功能和特性，例如：使用更多高级节点，例如场（Fields）和体积（Volumes）创建更复杂的生长规则，例如基于物理或化学模拟的生长与其他模块进行交互，例如动力学或渲染自定义节点开发本工程旨在抛砖引玉，希望能够激发你对Cinema 4D场景节点的热情和创造力。通过不断尝试和探索，你将能够在程序化建模的道路上走得更远。 Cinema 4D的节点系统打开了一个全新的创意空间，值得深入研究。希望这份详尽的介绍能够帮助你理解和掌握体素网格生成和生长解算器的核心原理。通过不断的练习和实验，你可以创造出更加惊艳的作品。
Voxel Mesher with Cinema 4D Scene Nodes
The tutorial files on how to build a Voxel Mesher with Cinema 4D Scene Nodes.
And a grow-solver special at the end
Cinema 4d 2024.5.1+Redshift

      Download(C8D)

渲染器:	Redshift
工程格式:	C4D
工程动画:	动画工程

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