C4D 通过python导入外部.txt文件数据驱动物体
2022年3月26日 草哥的草
未经作者授权，禁止转载最近做了一个粒子动画，需要把关键帧数据导入C4D中去渲染。国内不好找这方面的资源，有点资源也收费，希望这个工作对相关人员有帮助。根据C4D官方网发布的SDK案例
URL:https://github.com/PluginCafe/cinema4d_py_sdk/tree/
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参照其中有一个做了一个导入关键帧动画数据，用python脚本导入非常方便。该案例如下图1所示：
#Boids for Py4D by smart-page.net import c4d import math import random #environment minx = -2000 maxx = 2000 miny = 1000 maxy = 3000 minz = -2000 maxz = 2000 #boids params boids_number = 100 target_maxspeed = 60 boid_maxspeed = 50 boid_distance = 200 frame = None rand = None target = c4d.Vector() targetvec = c4d.Vector(0) bpos = None bvel = None def main(): global tp global doc global frame global bpos global bvel frame = doc.GetTime().GetFrame(doc.GetFps()) if frame==0: tp.FreeAllParticles() tp.AllocParticles(boids_number) lt = c4d.BaseTime(1000) bpos = [] bvel = [] for i in tp.GetParticles(): tp.SetLife(i, lt) bpos.append(tp.Position(i)) bvel.append(tp.Velocity(i)) moveboids(i) set_target() movetarget() def set_target(): v = c4d.Vector() for x in bpos: v +=x v = v / len(tp.GetParticles()) op[c4d.ID_USERDATA, 1].SetRelPos(v) def moveboids(c): bvel[c] += rule1(c) + rule2(c) + rule3(c) + rule4(c) bvel[c] = limitspeed(bvel[c], boid_maxspeed) tp.SetVelocity(c, bvel[c]) vel=bvel[c].GetNormalized() side = c4d.Vector(c4d.Vector(0,1,0).Cross(vel)).GetNormalized() up = vel.Cross(side) m = c4d.Matrix(c4d.Vector(0), side, up, vel) tp.SetAlignment(c, m) tp.SetPosition(c, bpos[c] + bvel[c]) def rule1(c): v = c4d.Vector() for i, b_pos in enumerate(bpos): boid_pos = bpos[c] if b_pos == boid_pos: continue v += boid_pos - b_pos v /= len(tp.GetParticles()) return (bvel[c] -v) / 100 def rule2(c): d = 0 k = 0 for i, b_pos in enumerate(bpos): if (b_pos - bpos[c]).GetLength() < boid_distance: k += 1 pos = bpos[c] dif = (pos - b_pos) if dif.GetLength() >= 0: dif = math.sqrt(boid_distance) - dif elif dif.GetLength() < 0: dif = -math.sqrt(boid_distance) - dif d += dif if k == 0: return return bvel[c] - d / 4 def rule3(c): v = c4d.Vector() for i in bpos: v += bvel[c] v /= len(tp.GetParticles()) return bvel[c] + v / 30 def rule4(c): return (target - bpos[c]) / 100 def movetarget(): global target global targetvec rand = random.Random(1) rand.seed(frame) if target.x < minx or target.y < miny or target.z < minz: targetvec.x += rand.random() * target_maxspeed targetvec.y += rand.random() * target_maxspeed targetvec.z += rand.random() * target_maxspeed if target.x > maxx or target.y > maxy or target.z > maxz: targetvec.x -= rand.random() * target_maxspeed targetvec.y -= rand.random() * target_maxspeed targetvec.z -= rand.random() * target_maxspeed targetvec = limitspeed(targetvec, target_maxspeed) target += targetvec def limitspeed(v, speed): if v.GetLength() > speed: v = v*(speed / v.GetLength()) return v
当然我不需要这些函数，粒子的位置与方向数据从外部txt文件导入。我的数据已经通过opengl计算好，记录成文本文件。文件格式内容示例如下图3所示：
图3 外部数据
图3中每一帧中有多行数据，每一帧的第一行是提示文字用来表示第几帧，后续每一行数据赋给一个粒子。一行数据有6个，前3个为坐标、后3个为方向。现在只需将文件导入，并分析出每一帧中的数据，将每一帧中每一行数据分别赋给粒子。将案例中的代码修改，并得到下面的示例代码Code2：
code 2:
# Boids for Py4D by smart-page.net import c4d import math import random # boids params boids_number = 100 #粒子数量 currentframe = None #当前动画帧 frame_step = boids_number+1 #导入的文件中每一帧的数据，+1是把"frameX"这一行也算上 frame_total = 0 def main(): global tp global doc global currentframe currentframe = doc.GetTime().GetFrame(doc.GetFps()) #获取当前帧 if currentframe == 0: tp.FreeAllParticles() tp.AllocParticles(boids_number) #生成粒子 lt = c4d.BaseTime(1000) #粒子的生命 filename = op[c4d.ID_USERDATA, 2] #读入的数据，本文后面解释如何添加该数据 with open(filename, 'r') as fn: # 分析打开的外部文件 lines = fn.readlines() frame_total = int(len(lines) / frame_step) frame = 0 i=1 for frame in range(frame_total): if frame == currentframe: t_lines = lines[frame * frame_step:frame * frame_step + frame_step - 1] #以frame_step为步长提取每一帧的数据。或许还有更好的方法，暂时没去优化。 if i == tp.GetParticles(): i=1 for line in t_lines: if line == t_lines[0]: #将每一帧的第一行提示文字过滤掉。 print(line) continue else: x, y, z, dx, dy, dz = line.split() #print(x, y, z, dx, dy, dz) pos = c4d.Vector(float(x), float(y) , float(z)) #粒子的坐标 vol = c4d.Vector(float(dx) , float(dy), float(dz) ) #粒子的方向 tp.SetLife(i, lt) # set life time for particle i vel = vol.GetNormalized() #下面几行是将方向向量作用到粒子 side = c4d.Vector(c4d.Vector(0, 1, 0).Cross(vel)).GetNormalized() up = vel.Cross(side) m = c4d.Matrix(c4d.Vector(0), side, up, vel) tp.SetAlignment(i, m) tp.SetPosition(i,pos) # set postion(x,y,z) #tp.SetVelocity(i,vol) i=i+1 c4d.EventAdd() if __name__=='__main__': main()
文件导入时只需在C4D中添加文件，如下图4：
2）然后，进入用户数据管理器，如下图所示。
3）接着，增加一个data，如下图所示。
4）在数据类型（Data Type）中选择“Filename”，如下图所示。
5）保存。然后，去选择电脑上txt文件。如下图所示。
6）最关键一步，鼠标左键按住托动data到python脚本中，将数据赋给一个变量。如下图中所示，外部数据源赋给了变量filename。
7）最后，渲染的结果展示。
用昆虫构成快速奔跑的马：
昆虫构成猛犸象：
昆虫构成鲨鱼
终于发表了论文（欢迎引用，谢谢）：
Chen Q, Luo G, Tong Y, et al. Shape‐constrained flying insects animation[J]. Computer Animation and Virtual Worlds, 2019: e1902.
论文DEMO：https://www.youtube.com/watch?v=4SfVb3ZEQAw
C4D 开发人员支持文档URL（Python: https://developers.maxon.net/docs/Cinema4DPythonSDK/html/index.html）。
TP particle 开发文档参见：
https://public.niklasrosenstein.com/
cinema4d/docs/python/R13.058/modules/
c4d.modules/thinkingparticles/TP_MasterSystem/index.html。
That’s all. 希望对相关人员有帮助。
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