Particle Systems
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Partikelsysteme in Blender sind ein leistungsstarkes Werkzeug zur Simulation einer Vielzahl kleiner, voneinander unabhängiger Objekte, wie Staub, Funken, Regen oder Schwärme. Anders als Rigid-Body- oder Soft-Body-Systeme sind Partikelsysteme darauf ausgelegt, das Verhalten vieler kleiner Einheiten effizient zu berechnen, wobei die physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Partikeln oft vereinfacht oder vernachlässigt werden.
Technische Grundlage
Ein Partikel ist ein punktförmiges Objekt mit folgenden Eigenschaften:
- Position $x$: Der Ort im Raum, an dem sich das Partikel befindet.
- Geschwindigkeit $v$: Gibt die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit an.
- Lebensdauer $t_{life}$: Wie lange das Partikel existiert.
- Weitere Attribute: Masse, Farbe, Größe, Rotation etc.
Ein Partikel kann als masseloser Punkt idealisiert werden, bei dem Drehmoment und interne Kräfte ignoriert werden. Die Bewegung der Partikel wird durch Kräfte beeinflusst, die in der Regel aus einer vereinfachten physikalischen Simulation resultieren:
$F_{total} = F_{gravity} + F_{wind} + F_{drag} + F_{custom}$
- Gravitationskraft: $F_{gravity} = m â‹… g$ (Anziehungskraft der Erde).
- Windkraft: Simuliert externe EinflĂĽsse wie Luftbewegungen.
- Luftwiderstand (Drag): Proportional zur Geschwindigkeit:
$F_{drag} = -c â‹… v$
Die Bewegung der Partikel folgt der Newtonschen Bewegungsgleichung. Die Geschwindigkeit und Position der Partikel werden durch numerische Integration berechnet (z. B. explizites Euler-Verfahren). Die Simulation iteriert über die Partikel und berechnet ihre neuen Zustände:
- Kraftberechnung: Die Summe aller Kräfte $F_{total}$ auf ein Partikel.
- Geschwindigkeitsupdate: $v_{t + Δt} = v_t + (F_{total} / m) ⋅ Δt$
- Positionsupdate: $x_{t + Δt} = x_t + v_{t + Δt} ⋅ Δt$
Jedes Partikel besitzt eine Lebensdauer $t_{life}$, nach deren Ablauf es verschwindet. In Blender können am Ende Effekte wie „Zerfallen“ oder „Transformieren“ auf das Partikel angewandt werden.
Haar- und FlĂĽssigkeitssysteme:
- Haarpartikel: Blender erweitert das Partikelsystem für statische Simulationen wie Haare oder Gräser.
- Flüssigkeit: Für Flüssigkeitssimulationen können Partikel als Repräsentanten eines Volumens verwendet werden (z. B. SPH, Smoothed Particle Hydrodynamics).
Benutzerdefinierte Kräfte:
Blender integriert komplexe Kraftfelder $F_{custom}$ wie Magnetismus, Turbulenz oder Wirbel, um die Partikelbewegung zu beeinflussen.
Literatur:
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