En este tutorial veremos cómo configurar algunos Rigid Bodies y una restricción Hinge para crear la animación del péndulo de Newton.
Transcripción del video
En este tutorial veremos cómo configurar algunos Rigid Bodies y una restricción Hinge para crear la animación del péndulo de Newton. El tutorial fue realizado con la versión 3.6 de Blender.
Para comenzar, estoy utilizando un modelo 3D ya preparado que incluye la estructura básica y una cantidad considerable de esferas con sus respectivos soportes.
En este modelo 3D, las esferas y los soportes tienen sus orígenes correctamente colocados a lo largo de lo que será el eje de rotación, pero todos están parentados a la estructura.
Esto es innecesario y, de hecho, podría causar problemas en la simulación física.
Por lo tanto, como primer paso, los selecciono todos y elimino el parentesco usando el atajo ALT P. Después, elijo la opción "Clear Parent and Keep Transformation" en el menú Separate que aparece en pantalla.
En realidad, necesito realizar operaciones que se repetirán para todas las esferas, así que puedo eliminar todas excepto una. De esta manera, puedo realizar las operaciones en la esfera restante y obtener copias ya configuradas.
Ahora tenemos dos objetos: la base y la primera esfera con sus soportes.
Podemos ignorar la base, ya que no formará parte de la simulación física.
La esfera tiene su origen en la parte superior, a lo largo del eje de rotación.
Esto es muy útil porque justo en ese punto, sobre el eje vertical de la esfera, necesitamos añadir un objeto auxiliar necesario para utilizar la restricción Hinge.
Cuando añadimos un nuevo objeto a la escena, se posiciona con su origen donde se encuentra el 3D Cursor. Por lo tanto, coloco el 3D Cursor en el origen de la esfera usando el atajo SHIFT S y luego elijo la opción "Cursor to Selected".
Ahora necesitamos un objeto auxiliar para aplicar la restricción Hinge. Cualquier objeto sirve, así que añado un cubo simple y cambio su tamaño para verlo mejor.
Después de redimensionarlo, aplico las transformaciones de escala usando el atajo CTRL A. Esta operación podría ser innecesaria en este contexto, pero es un buen hábito reforzarla.
Con el cubo seleccionado, abre la pestaña Physics en la ventana Properties y añade un componente Rigid Body, configurándolo específicamente como Passive.
Este objeto participará en la simulación de Rigid Body, pero no reaccionará a las fuerzas. Como se mencionó antes, servirá como restricción para la rotación de la esfera.
A continuación, añadamos un Rigid Body a la esfera, pero cambiando su tipo a Active, ya que la esfera debe moverse según la gravedad y otras fuerzas. El valor de masa predeterminado es demasiado bajo, así que lo establezco en 100 gramos.
Otra modificación importante se refiere a la Collision Shape de la esfera. Este parámetro está configurado por defecto como Convex Hull, pero la forma generada podría causar algunos problemas durante la interacción con otras esferas.
Por lo tanto, cambio el modo a Mesh. Esta opción requiere más cálculos, pero proporcionará un resultado más preciso.
El tooltip del parámetro Margin sugiere dejar un valor mayor que 0. Sin embargo, mediante pruebas descubrí que en este contexto es mejor configurarlo en 0 para evitar que la simulación física detecte colisiones entre objetos aunque estén quietos pero muy próximos al inicio de la simulación.
Además, debemos establecer un valor muy alto, como 0.9, para el parámetro Bounciness. Esto asegura que las esferas reboten mucho, con colisiones casi perfectamente elásticas.
En la sección Dynamics encontrarás otros parámetros relacionados con el Damping, que controla la pérdida de velocidad o momento angular con el tiempo. Volveremos a estos parámetros más adelante cuando hagamos pruebas con todas las esferas.
Antes de continuar, guardemos la escena en un nuevo archivo.
Durante el tutorial te recomendaré guardar el proyecto antes de presionar Play o iniciar un Bake, ya que Blender se ha cerrado varias veces con esta simulación en particular cuando presioné Play sin guardar los cambios antes.
Si iniciamos la animación en este punto, la esfera caerá al vacío.
Este es, de hecho, el comportamiento correcto porque todavía no hemos creado una restricción Hinge para vincular la esfera al cubo que añadimos anteriormente.
Antes de eso, sin embargo, necesitamos realizar otra modificación: debemos mover el centro de masa de la esfera justo dentro de su geometría. Esto se puede hacer colocando el 3D Cursor en el centro de la esfera con SHIFT S en Edit Mode y luego eligiendo "Origin to 3D Cursor" con el botón derecho del ratón en Object Mode.
Ahora la esfera y el cubo están perfectamente alineados verticalmente.
Antes del render, podremos ocultar el cubo, pero por ahora es útil mantenerlo visible. Selecciónalo y procedamos a crear la restricción Hinge.
La restricción Rigid Body Constraint debe añadirse, igual que el componente Rigid Body, desde la pestaña Physics del editor Properties.
Lo primero que debemos hacer es cambiar el tipo de Constraint de Fixed a Hinge.
En la sección Objects encontrarás dos campos donde se especifican dos objetos de la escena. La restricción funciona conectando el objeto llamado Second, que será el que se moverá, al objeto llamado First, que permanecerá inmóvil.
En nuestro caso, podemos establecer el Cube como First y la esfera como Second.
Todavía no hemos terminado porque, con la restricción Hinge, la rotación ocurre alrededor del eje local Z del objeto Rigid Body pasivo.
En esencia, Hinge es similar a la restricción Point, pero limita la oscilación a este eje. Como en este proyecto la rotación debe producirse alrededor del eje global X de la escena, que actualmente corresponde al eje local X del cubo, necesitamos rotar el cubo 90 grados alrededor del eje Y. Para mostrar los ejes locales, cambié la Transform Orientation de la vista 3D a Local.
Realicemos esta rotación presionando R Y 90.
Guardando el proyecto e iniciando la simulación ahora... ¡no ocurrirá nada!
El centro de masa de la esfera está correctamente colocado en el interior, pero la esfera y la restricción están perfectamente alineadas verticalmente, en equilibrio.
Por lo tanto, necesitamos proporcionar una rotación inicial a la esfera y luego la física se encargará del resto.
Ahora que el Origin de la esfera está justo dentro de ella, sería útil poder rotar la esfera y sus soportes alrededor del punto donde se encuentra el cubo.
Por esta razón, añado un objeto Empty a la escena y lo renombro inmediatamente como ROTATION. Luego selecciono la esfera y también el Empty ROTATION, realizando una multiselección en este orden. Finalmente, presiono CTRL P para crear la relación padre-hijo, haciendo que la esfera sea hija del Empty ROTATION.
De esta manera podemos proporcionar la rotación inicial a la primera esfera rotando el Empty de control. Guarda el proyecto ahora e inicia la simulación. Esta vez, la esfera se moverá exactamente como queremos.
Crear las demás esferas es bastante sencillo porque podemos hacer copias de la primera esfera y del cubo que contiene la restricción Rigid Body Constraint.
Volvamos a colocar el Empty ROTATION en posición vertical, seleccionemos tanto el cubo como la esfera mediante multiselección y hagamos una primera duplicación con desplazamiento usando SHIFT D Y y el movimiento del ratón, colocando la segunda esfera justo al lado de la primera.
Especifiqué SHIFT D Y, con la restricción de mover la copia a lo largo del eje Y, para realizar el desplazamiento de la copia junto con la duplicación. En otras palabras, Blender considera estas dos operaciones como una sola operación.
Esto nos permite crear las demás copias, ya perfectamente posicionadas, presionando SHIFT R, que es el atajo para repetir la última operación.
Si hemos colocado correctamente las copias, guardando el proyecto e iniciando la simulación, las esferas permanecerán perfectamente quietas en sus posiciones.
Esto indica que el simulador de Rigid Body no está detectando falsas colisiones entre los objetos.
El único inconveniente es que todas las copias estarán parentadas al Empty ROTATION, que proporciona la orientación inicial para la primera esfera.
Sin embargo, podemos resolver esto rápidamente seleccionando todas las copias, separándolas del Empty con el atajo ALT P y luego eligiendo Clear Parent and Keep Transformation.
Rota el Empty que controla la primera esfera, guarda el proyecto e inicia la simulación para examinar el resultado obtenido.
Si el resultado es satisfactorio, el siguiente paso es ocultar los cubos con Rigid Body Constraints tanto en la escena como en el render final para proceder al renderizado.
En caso de que las esferas centrales se muevan demasiado, intenta reposicionarlas para que estén más cerca unas de otras en la configuración inicial. Recuerda mover las esferas junto con los cubos que contienen las restricciones; de lo contrario, las esferas comenzarán con una rotación inicial propia.
Para acelerar la simulación o hacer que las esferas oscilen más, podemos ajustar un par de parámetros. Para modificar un paráetro en todas las esferas seleccionadas al mismo tiempo, mantén presionada la tecla ALT mientras haces clic con el ratón sobre el parámetro que deseas cambiar.
En cuanto a las esferas, sugiero aumentar el valor de Bounciness y reducir considerablemente los dos valores de Damping, tanto para los movimientos lineales como para las rotaciones, en la sección Dynamics de la pestaña Rigid Body.
Sin embargo, no recomiendo reducir el valor de Friction, ya que esto podría generar movimientos no deseados en las esferas que deberían permanecer inmóviles.
En la pestaña Scene del editor Properties encontrarás el parámetro Speed, que permite acelerar toda la simulación física.
En la misma pestaña también encontrarás los parámetros Substeps y Solver Iterations.
Recomiendo aumentarlos solo si notas errores en la simulación física.
Estos parámetros indican a Blender que realice más cálculos, obteniendo una simulación más precisa, aunque a costa de aumentar el tiempo de simulación.
Bueno, ¡eso es todo! ¡Espero que te haya gustado este tutorial! ¡Hasta pronto!