3D Studio MAX Зсередини
Biped є підключається додатком анімації персонажів, яка генерує реалістичне рух двоногих створінь. Перш ніж пильніше подивитися на його функціонування, слід врахувати, що ніхто не змушує вас робити за допомогою Biped живого руху. Можна створити сюрреалістичне або фантастичне рух або виконати анімацію танцюючих газових насосів або стрибаючих кредитних карток. Однак Biped особливо хороший для реалістичного руху, оскільки в нього вбудований інтелект, який бере до уваги динаміку руху, закони гравітації і т.п. Biped можна розглядати як програмне рішення проблеми анімації людського тіла в трьох вимірах. Існують і інші рішення даної проблеми, але вони мають тенденцію бути апаратними, що дорого, грубо і вимагає багато часу.
"Скелет" двоногій фігури зінверсної кінематикою і вбудованими біомеханічними законамиСпеціальним форматом файлу для зберігання і завантаження руху з однієї двоногій фігури в іншу
Читаючи решту глави, можна помітити, як ці три елементи працюють разом, але оскільки вони є досить важливими концепціями в Biped, ми витратимо трохи часу і розглянемо їх окремо.
Після установки підключається додатки Biped створення скелета або фігури є просто справою малювання коробки в будь-якому видовому вікні. Фігура, створювана Biped за замовчуванням, має людські характеристики, але структуру легко змінити для створення інших двоногих істот (див. Рис. 16.3). Двоноге за замовчуванням знаходиться праворуч, тоді як інша двонога фігура модифікована в каркасну модель кенгуру. На даній ілюстрації видно також параметри структури Biped так, як вони з'являються в 3DS МАХ на панелі Create. Ці параметри визначають кількість пальців на руках і ногах, висоту двоногого, наявність хвоста і т.п.
Двонога фігура володіє власною розвиненою системою інверсної кінематики, тому, наприклад, при натисканні і перетягуванні його руки або ноги за допомогою інструменту 3DS МАХ Select and Move буде рухатися вся рука або нога. Малюнок 16.4 показує двоногого, позиціонованого інструментом Select and Моvе. Для використання IK з Biped не слід включати інструмент 3DS МАХ Inverse Kinematics (IK). Система IK Biped насправді точніше, ніж використовувана в 3DS МАХ.Еслі взяти руку двоногого, перемістити її і повернути на колишнє місце, можна виявити, що вона повернулася точно на те ж місце, а не приблизно на те саме місце.
Легко помітити, що різні частини двоногого розфарбовані по-різному. Таке забарвлення не довільна, подібно до того, як 3DS МАХ використовує випадкові призначення квітів. Тут кольору мають певне значення: ліва сторона забарвлюється блакитним, а права - зеленим. Це співвідноситься з кроками двоногого, які, як описано в наступному розділі, мають ті ж самі колірні угоди.
Двоноге є кольорово-кодованому, суглобової арматурою, яку можна помістити в будь-яку позу. У різних кадрах можна встановити різні пози, і 3DS МАХ буде інтерполювати між ними, в точності так, як це буде робитися для будь-якої пожвавлюється ієрархічної структури. Однак двонога може робити набагато більше. Воно дійсно починає жити, коли ви генеруєте для нього кроки.
Поруч з деякими автобусними зупинками в Сіетлі знаходяться металеві підошви, удруковані в тротуар. Ці підошви відображають послідовність кроків з популярних танців, так що під час очікування автобуса ви можете наступати на підошви та вправлятися в танго або вальсі. Biped заснований на точно такому ж прінціпе.Ви розміщуєте перед двоногим подошви.Когда підошви активізуються. Biped слід за кроками, адаптуючись до зазначеного виду руху - ходьбі, бігу або стрибків. Підошви можна розміщувати вручну. Найкраще це підходить при створенні чогось подібного танцю, який містить безліч зигзагів і поворотів. Або ж можна розміщувати підошви автоматично, використовуючи діалог Create Multiple Footsteps. За допомогою даного діалогу легко згенерувати стільки кроків, скільки необхідно. Тут же можна управляти прискоренням або уповільненням Biped по ходу виконання послідовності шагов.Авто-матически згенеровані кроки лягають по прямій лінії, проте надалі їх можна повертати. Крім того, можна рухати і повертати окремі кроки. Малюнок 16.5 показує кадр послідовності ходьби за замовчуванням згенерованої Biped. Зверніть увагу на те, що кроки пофарбовані (легко помітити різницю навіть у відтінках сірого: справа - зелений, зліва - блакитний) і пронумеровані (праві кроки - непарні, ліві - парні).
Послідовність кроків за замовчуванням, що генерується Biped, дуже реалістична. Якщо подивитися на траєкторію центру ваги двоногого об'єкта (позначеного маленьким восьмигранником в області таза), можна побачити, що його рух слід волнообразному шляху, що відбиває невелику різницю в підйомі центру ваги в точках торкання п'ят і підняття на шкарпетки (див. Рис. 16.6).
Центр тяжкості об'єкта (також званого кореневих об'єктом двоногого) важливий для обчислення правильної позиції і балансу двоногого під час руху. Після створення і активізації кроків двоногого, центр ваги об'єкта разом з ногами поводиться абсолютно по-іншому, ніж раніше. Активізація кроків створює ключі для центру ваги і для ніг, змушуючи дані об'єкти слідувати внутрішнім правилам Biped для інтерполяції ключових кадрів. Малюнок 16.7 показує одного двоногого, перш ніж розпочати кроків (зліва) та іншого двоногого після активізації (праворуч). У обох двоногих центр ваги об'єкта повернуть по осі X, осі Y і осі Z. Перший двоногий повернуть повністю, а другий зберігає контакт з поверхнею, цілком реалістично обертаючи тулуб.
Подібним чином, якщо вибрати і перемістити кореневої об'єкт вниз, то двонога без кроків просто пройде крізь поверхню, а двонога з активними кроками зігне коліна і залишиться в правильному відношенні з поверхнею (див. Рис. 16.8).
Таким чином двоногі повністю управляються своїми кроками. Це зовсім нс означає, що немає можливості створювати вражаючі анімаціі.Двіженіе, що генерується Biped, слід взяти за якийсь "начерк руху" і адаптувати його, налаштувавши кроки і додавши ключі для верхньої частини тіла, для рук і для голови. Biped не обмежує ці ключі, як він обмежує ті, які призначені для ніг і центру тяжіння. Крім того, можна відключити ефект кроків, створивши між кроками "вільні" області. У таких вільних областях двонога не торкається землі і анімація може виконуватися в будь-якій позиції.
Кроки двоногого мають своє власне треком в 3DS МАХ Track View (див. Рис. 16.9). Тут кроки відображаються як кольорові блоки: блідо-блакитні для лівої ноги і блідо зелені - для правої. Відображається також номер кожного кроку (напівжирним шрифтом) і початковий і кінцевий кадри. В даному прикладі, який показує ту ж саму прогулянкову послідовність за замовчуванням, що і малюнок 16.5, кроки злегка перекриваються - тобто початковий кадр кожного кроку починається перед кінцевим кадром попереднього. Таке перекриття називається періодом подвійний підтримки і є характеристикою прогулянкової ходи. Якщо ви зараз же встанете і неквапливо пройдетеся, то самі відчуєте період подвійний підтримки. Подвійна підтримка відсутня при бігу або стрибках, де кроки поділяються повітряним періодом.
Нижче треку кроків Biped показані треки для лівої і правої nor (Biped розглядає всі частини ноги від стегна до кінчиків пальців як один модуль, тому для кожної ноги визначається тільки один трек.) Все ключі в треках Biped генерує автоматично після активізації кроків. Деякі ключі позначені червоною крапкою. Це означає, що вони заблоковані. Biped блокує ключі для треків ніг для того, щоб встигнути правильно виконати обчислення. Якщо повернути ногу в заблокованому ключовому кадрі, то нога просто повернеться в початкове положення. Усередині Track View заблоковані ключі можна розблокувати, але це робиться на свій страх і ризик. В Track View кроки можна подовжувати, вкорочувати і ін. При цьому Biped перераховує відносини між кроками і генерує нові ключі. Внутрішньо Biped виявляє зіткнення між ногою і площиною поверхні і використовує точку контакту в якості основи для обчислення інших положень ноги. На будь-якому кадрі в анімації кожна нога може перебувати в одному з наступних чотирьох станів (див. Рис. 16.10):
Дотик (Touch). Кадр, в якому п'ята ноги контактує з землеюРух (Move). Кадри, під час яких нога висить в повітрі (не має контакту з землею)
Формат файлу Biped (BIP) являє собою спеціальний формат, який зберігає всю ключову інформацію для двоногій фігурки. У файлі записана як ключова інформація кроків, так і дані про стан верхньої частини тіла. Єдине рух, яке нс запам'ятовується в файлі Biped в незмінному вигляді, - це рух, створений инверсной кінематикою. Справа в тому, що 1К використовує параметр простору об'єкта. Відносини IK виникають, наприклад, тоді, коли ви торкаєтеся рукою мяча- Формат файлу Biped нічого не знає про м'яч, але зберігає рух рукі.Для збереження відносини руки і м'яча запишіть файл МАХ.
Елементи управління збереженням і завантаженням файлів Biped з'являються в свиті General панелі Motion (див. Рис. 16.11).
Після виконання задовільною анімації двоногій фігури виділіть і натисніть кнопку Save File. Дайте файлу унікальне ім'я і збережіть його у своїй бібліотеці рухів. Коли буде потрібно застосувати рух до іншої двоногій фігурі, виділіть її на сцені і натисніть кнопку Load File. Biped завантажить збережені кроки і іншу ключову інформацію, а також автоматично адаптує виділену фігуру до нових даних. Файл Biped в більшості випадків можна представляти як "кінцевий продукт". Скелет двоногій фігури по суті є репозитарием для зберігання даних про рух.