Лабораторная работа № 6. Связанные объекты. Анимация связанных объектов. Цель работы.

Знакомство с двумя способами создания анимированных персонажей.

Необходимые теоретические сведения.

В данной лабораторной работе рассматриваются два основных способа создания анимированных моделей.

Первый способ заключается в том, что сначала строится модель объекта, затем различные части этого объекта связываются определенным образом, что позволяет получить при анимации имитацию движения объекта в соответствии с физическими законами.

Второй способ основан на использовании скелетной анимации: сначала строится система костей - «скелет» объекта; затем задается анимация для «скелета»; после этого на скелет накладываются соответствующие формы, причем зачастую используются дополнительные плагины, входящие в состав 3dsmax, позволяющие нарастить на скелет мышцы, кожу, различные материалы.

Связанная конструкция строится из отдельных объектов, между которыми устанавливаются иерархические связи. В таких конструкциях при анимации изменение положение одного объекта вызывает аналогичные преобразования для связанных с ним объектов. Такие динамические отношения характерны для моделирования движения различных частей механизмов, животных, человека.

Отношения между различными объектами базируются на понятиях «родительского объекта» (объекта-предка) и «дочернего объекта» (объекта-потомка). Анимация создается двумя способами: в направлении от предка к потомкам (метод прямой кинематики) или в направлении от потомков к предкам (метод обратной кинематики).

Для того, чтобы при анимации цепочка не «рассыпалась», необходимо внимательно и аккуратно расставить опорные точки объектов, составляющих цепочку, а также связать объекты в правильной последовательности.

При выполнении работы необходимо использовать методы анимации, рассмотренные в ЛР4.

Задание 1. Создайте объект, состоящий из шарниров и рычагов, который должен быть анимирован по принципу иерархической цепочки (примером такого объекта может быть рука робота) – при изменении положения одного из звеньев изменяется форма всей цепочки.

Порядок выполнения задания.

Создание связанного объекта.

1. Создайте цепочку, состоящую из шаров и цилиндров (шары выполняют роль шарниров, а цилиндры - рычагов), таким образом, чтобы цепочка составляла единое целое («не рассыпалась»).

2. Сгруппируйте объекты попарно: в группу объединяются соседние шар и цилиндр.

3. Щелкните левой клавишей мыши на кнопке Select and Link(Выделить и связать) панели инструментов. Связывание производите последовательно, начиная от крайнего правого объекта (от дочерних объектов - к родительским).

4. Нажмите левую клавишу мыши на крайнем правом объекте (младшее звено цепочки) и, удерживая кнопку мыши, перетяните курсор до следующего в связке объекта. Этот объект в связке станет объектом-предком.

5. Отпустите кнопку мыши: оба объекта сначала выделятся белым цветом, а затем приобретут обычный вид. (Для того чтобы разорвать ошибочно созданную связь, выделите связанные объекты и щелкните левой клавишей мыши на кнопке Unlink Selection- Разорвать связи выделенных объектов).

6. Последовательно свяжите все объекты созданной вами конструкции.

Опорные точки связанных объектов.

1. Выделите средний рычаг и щелкните левой клавишей мыши на вкладке Hierarchy(Иерархия) панели команд.

2. Щелкните на кнопке Pivot(Опорная точка) панелиHierarchy.

3. В свитке Adjust Pivot(Настройка опорной точки) нажмите кнопкуAffect Pivot Only(Воздействовать только на опорную точку) группыMove/Rotate/Scale(Перемещение/Поворот/ Масштаб).

4. Используя инструменты перемещения, установите опорную точку так, чтобы она совпадала с шарниром рычага.

5. Выровняйте опорную точку в соответствии с мировой системой координат: для этого в группе Alignment(Выравнивание) нажмите кнопкуAlign to World(Выровнять глобально).

6. Установите опорные точки для каждого из рычагов.

Графическое отображение связей объектов.

1. Щелкните левой клавишей мыши на вкладке Display(Отображение) панели команд и выделите связанную конструкцию.

2. Раскройте список Link Display(Отображение связей), находящийся в нижней части панели команд.

3. Установите флажок Display Links(Отобразить связи) - включится режим отображения связей объектов конструкции.

4. Установите флажок Link Replaces Object(Связь заменяет объект) - в результате останутся видимыми только связи объектов конструкции. Восстановить видимость формы объекта можно, сняв указанный флажок.

Анимация связанных объектов методом обратной кинематики.

1. Для существующей конструкции постройте любой вспомогательный объект, который будет играть роль целевого при анимации конструкции. В качестве целевого объекта можно использовать вспомогательный объект-«пустышку». Для этого:

• на панели команд Create(Создание) нажмите кнопкуHelpers(Вспомогательные объекты);

• щелкните на кнопке Dummy(Пустышка);

• создайте объект-«пустышку» в рабочем окне (в виде прямоугольника).

2. Создайте анимацию для вспомогательного объекта. Можно воспользоваться методом анимации по траектории (см. ЛР4).

3. Выделите крайний правый объект, который является самым младшим потомком, перейдите на панель команд Hierarchyи щелкните левой клавишей мыши на кнопкеIK(Обратная кинематика). Появятся свитки параметров обратной кинематики.

4. Привяжите выделенный объект к целевому объекту. Для этого щелкните левой клавишей мыши на кнопке Bind(Привязать) в свиткеObject Parameters(Параметры объекта). Кнопка зафиксируется в нажатом положении.

5. Щелкните левой клавишей мыши на выделенном объекте и (не отпуская клавиши) перетащите курсор к целевому объекту (следующее звено цепочки).

6. Отпустите кнопку мыши, когда курсор окажется над целевым объектом и примет вид кнопки.

7. Настройте следующие параметры свитка Inverse Kinematics(Обратная кинематика):

• установите флажок Update Viewports(Обновление в видовых окнах) - установка данного флажка обеспечивает покадровое обновление изображений в окнах проекций по мере вычисленияIK-решений;

• задайте значения счетчиков Start(Начало) иEnd(Конец) - интервал анимации, для которого будет рассчитываться задача кинематики (например, от 1 до 100).

8. В свитке Object Parameters(Параметры объекта) установите значение счетчикаWeight(Вес), равное 2; нажмите кнопкуParent→Child(Предок→Потомок).

9. В свитке Auto Termination(Автоограничение) установите флажокInteractive IKAuto Termination(Интерактивный выбор ограничителяIK-решения), чтобыIKрешение ограничивалось автоматически.

10. После настройки параметров запустите процесс расчета динамики, щелкнув левой клавишей мыши на кнопке Apply IK(РассчитатьIK-решение) в свиткеInverseKinematics.

11. Воспроизведите анимацию, используя кнопку Playна навигационной панели анимации в нижней части рабочего окна программы.