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Metaballs sind volumetrische Objekte, die eine besondere Eigenschaft besitzen: Wenn sie sich einander nähern, verschmelzen ihre Oberflächen nahtlos miteinander. Sie basieren auf mathematischen Feldern, die durch eine Isosurface dargestellt werden, und eignen sich hervorragend für organische Formen wie Flüssigkeitstropfen, Zellen oder weiche, verschmelzende Strukturen.

Technische Grundlage

Metaballs werden durch implizite Funktionen definiert, die ein dreidimensionales Feld erzeugen. Der Wert dieser Funktion bestimmt, ob ein Punkt im Raum Teil der Oberfläche ist oder nicht.

• Feldstärke (SDF – Signed Distance Field): Jeder Metaball hat ein eigenes Kraftfeld. Dieses Feld nimmt mit der Entfernung von der Mitte des Metaballs ab. Wenn sich Felder von zwei oder mehr Metaballs überschneiden, summieren sich ihre Feldstärken.
• Isosurfaces: Blender erzeugt eine sichtbare Oberfläche an den Stellen, wo die Summe der Feldstärken einen bestimmten Schwellenwert erreicht (den sogenannten Threshold).
• Mathematische Darstellung: Ein Metaball kann z. B. durch die Funktion $ f(x, y, z) $ beschrieben werden: $f(x, y, z) = \frac{1}{r^2 + d^2}$ wobei $ r $ der Radius des Metaballs und $ d $ die Distanz vom Mittelpunkt ist. Sobald $ f(x, y, z) $ den Schwellenwert erreicht, wird dieser Punkt Teil der Oberfläche.

Einsatzmöglichkeiten

1. Flüssigkeiten:

2. Organische Formen:

3. Animation:

4. Effekte:

Literatur:

• Müllenmeister, C. C. (2012). Simulation of Water Droplets using Metaballs on mobile phones (Master’s thesis).

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