Лабораторная работа №3

Тема: «Имитация динамики в программе 3D Studio Max».

Цель работы: Изучить возможности программы 3D Studio Max по реализации динамических взаимодействий между объектами.

Теоретические сведения

В программе 3D Studio МАХ динамика имитируется путем придания объектам различных физических свойств, например упругости или трения. Для имитации динамики в 3D Studio МАХ служат также средства искривления пространства — Space Warps.

Динамика позволяет автоматизировать создание ключей анимации с помощью расчета позиции, вращения и столкновений объектов, описываемых физическими уравнениями [7, 8].

Определение динамических свойств материалов

При имитации динамики можно использовать любые объекты. С помощью окна Material Editor (Редактор материалов) этим объектам можно присвоить материалы, обладающие динамическими свойствами. Этими свойствами определяется поведение объектов при столкновениях в процессе имитации динамики. Для настройки этих свойств в диалоговом окне Material Editor нужно развернуть панель Dynamics Properties (Динамические свойства). По умолчанию в этой панели устанавливаются параметры, соответствующие свойствам стали.

В поле Bounce Coefficient (Коэффициент упругости) вводится значение коэффициента упругости. Этим значением определяется высота отскока объекта при ударе об пол. По умолчанию это значение равно 1.0, что соответствует абсолютно упругому соударению. Мячик с коэффициентом упругости большим единицы с каждым ударом об пол будет отскакивать выше. «Коэффициент трения покоя» определяется в поле Static Friction (Трение покоя). Этим коэффициентом определяется минимальная сила, которую нужно приложить к объекту, для того чтобы сдвинуть его с места. Чем больше это значение, тем большую силу нужно приложить. В поле Sliding Friction (Трение скольжения) устанавливается коэффициент трения скольжения, которым определяется сила, необходимая для перемещения объекта по поверхности с постоянной скоростью. Например, лед имеет небольшой коэффициент трения скольжения.

Использование динамических искривлений пространства

Некоторые объекты Space Warp разработаны специально для имитации динамики. С их помощью создаются глобальные эффекты, наподобие гравитации, которые применяются ко всем объектам сцены.

Для имитации динамики могут использоваться все объекты Space Warp подкатегорий Particles & Dynamics (Частицы и динамика) и Dynamics Interface (Интерфейс динамики), в частности Gravity (Гравитация), Wind (Ветер), Push (Толкание), Motor (Мотор), Bomb (Бомба), PDynaFlect и UDynaFlect.

Использование средства Dynamics

Имитация динамики настраивается и моделируется с помощью средства Dynamics. Для его активизации выберите вкладку Utilities (Утилиты) и щелкните на кнопке Dynamics. При этом во вкладке Utilities появятся две разворачивающиеся панели.

Использование разворачивающейся панели Dynamics

С помощью разворачивающейся панели можно создавать новые имитации динамики. Для этого нужно выбрать пункт меню New (Новый) и введсти имя имитации в поле Simulation Name (Имя имитации). Кнопка Remove (Удалить) служит для удаления из списка уже существующих имитаций, а при щелчке на кнопке Copy (Копировать) будет создана копия параметров текущей имитации.

Для того чтобы указать, какие объекты должны учитываться при динамических расчетах, нажмите на кнопку Edit Object List (Редактирование списка объектов). Появится одноименное диалоговое окно. В этом окне есть два списка: Objects in the SCENE (Объекты в сцене) и Objects in the SIMULATION (Объекты в имитации). Выделите нужные объекты в левом списке и щелкните на кнопке со стрелкой вправо. Выделенные объекты переместятся в правый список. Аналогичные диалоговые окна используются для выбора эффектов и объектов, участвующих в столкновениях. В диалоговом окне Edit Object List можно создавать группы выделений Selection Set. Выбрать предопределенную группу объектов можно из раскрывающегося списка Selection Sets. Для того чтобы отобразить или выделить поддерево, установите соответственно флажок Display Subtree (Отобразить поддерево) или Select Subtree (Выделить поддерево). Чтобы в именах объектов учитывался регистр, установите флажок Case Sensitive (Учитывать регистр). После выбора всех нужных объектов закройте диалоговое окно, щелкнув на кнопке ОК.

Свойства отдельных объектов, участвующих в имитации динамики, определяются в диалоговом окне Edit Object (Редактирование объекта). Чтобы отобразить это окно, щелкните на кнопке Edit Object.

Для выделения в окнах проекций всех определенных в окне Edit Object List объектов, являющихся частью имитации, щелкните на кнопке Select Objects in Sim (Выделить объекты, участвующие в имитации).

Динамические эффекты можно назначить каждому объекту отдельно в диалоговом окне Edit Object. Для того чтобы назначить всем объектам одни и те же эффекты, установите в разворачивающейся панели Dynamics переключатель Global Effects (Глобальные эффекты) и щелкните на кнопке Assign Global Effects (Назначить глобальные эффекты). Появится диалоговое окно Assign Global Effects. Выделите в левом списке этого окна все требуемые искривления пространства и щелкните на кнопке со стрелкой вправо. Закройте окно Assign Global Effects, щелкнув на кнопке ОК.

Подобно тому, как назначаются эффекты, выбираются столкновения объектов. Столкновения можно задавать как каждому объекту в отдельности, так и глобально. Чтобы назначить глобальные столкновения, щелкните на кнопке Assign Global Collisions (Назначить глобальные столкновения) Появится диалоговое окно Assign Global Collisions. В левом списке этого окна выделите все объекты, участвующие в столкновениях, и щелкните на кнопке со стрелкой вправо. Остальным объектам могут быть назначены другие динамические эффекты, однако при столкновениях объекты будут проходить сквозь них.

В нижней части разворачивающейся панели Dynamics находится кнопка Solve (Решить), при щелчке на которой создаются ключи анимации. Для того чтобы после расчета имитации соответственно обновлялись окна проекций, установите флажок Update Display w/Solve (Обновлять экран с решением).