Метод обратной кинематики

При анимации связанной конструкции по методу обратной кинематики преобразования применяются к самому младшему объекту-потомку, и действия этого преобразования распространяются на всех предков в иерархической цепочке данной конструкции. Метод обратной кинематики позволяет:

· реализовывать два типа сочленений объектов: вращающийся и скользящий;

· офаничивать диапазон действия сочленений объектов осями координат, размером углового сектора или расстоянием;

· задать приоритетность, силу трения и другие параметры сочленений.

1. Для существующей конструкции постройте любой объект, который будет играть роль направляющего при анимации конструкции.

В качестве направляющего объекта можно использовать вспомогательный объект-пустышку. Для этого на командной панели Create (Создать) нажмите кнопку Helpers (Вспомогательные объекты), щелкните по кнопке Dummy (Пустышка) и создайте объект-пустышку в рабочем окне.

2. Создайте анимацию для вспомогательного объекта.

3. Выделите крайний правый объект, который является самым младшим потомком, перейдите на командную панель Hierarchy (Иерархия) и щелкните LM на кнопке IK (Обратная кинематика).

Появятся свитки параметров обратной кинематики.

4. Привяжите выделенный объект к направляющему объекту. Для этого щелкните LM на кнопке Bind (Привязать) в свитке Object Parameters (Параметры объекта).

Кнопка зафиксируется в нажатом положении.

5. Щелкните LM на выделенном объекте и перетащите курсор к направляющему объекту.

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

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

· Apply IK (Применить IK) — кнопка, щелчок на которой запускает процесс расчета IK-решения. То есть связывает кинематику конструкции с заданной кинематикой направляющего объекта. Этой кнопкой нужно воспользоваться после того, как будут заданы все параметры и ограничения обратной кинематики;

· Apply Only To- Keys (Применять только к ключам) — если этот флажок отмечен, то IK-решение станет рассчитываться только для ключевых кадров. В противном случае ключи будут рассчитываться для всех кадров анимации;

· Update Viewports (Обновить окна) — установка данного флажка параметра обеспечивает покадровое обновление изображений в окнах проекции по мере IK-решения;

· Clear Keys (Удалить ключи) — отмеченный флажок ведет к удалению всех ключей кинематической цепочки до начала IK-расчетов;

· Start (Начало), End (Конец) — счетчики, позволяющие задать интервал анимации, для которого будет рассчитываться задача кинематики.

8. В свитке Object Parameters (Параметры объекта) установите ограничитель, задайте степень привязки объектов к их исходным положениям и ориентации. Для этого используются следующие параметры:

· Terminator (Ограничитель) — если выделить объект в конструкции и установить этот флажок, то анимация будет действовать только на объекты, являющиеся дочерними по отношению к выделенному объекту-ограничителю;

· Bind Position (Привязать к положению) — установка этого флажка привязывает объект к его текущему положению в глобальной системе координат, чтобы объект стремился, по возможности, сохранить свое положение, или к положению направляющего объекта, если он назначен. Щелчок на кнопке R (от англ. relatively — относительно) справа от флажка заставляет выделенный объект сохранять свое положение относительно направляющего объекта. Если кнопка R не нажата, то объект конструкции будет стремиться переместиться в положение, занимаемое направляющим объектом;

· Bind Orientation (Привязать к ориентации) — установка данного флажка привязывает выделенный объект к его текущей ориентации или к ориентации направляющего объекта. Щелчок LM на кнопке R справа от флажка заставляет выделенный объект сохранить свою ориентацию относительно направляющего объекта. Если кнопка R не нажата, то объект иерархической цепочки будет стремиться повернуться так, чтобы соответствовать ориентации направляющего объекта;

· Axis (Ось) — набор флажков задает оси координат, на которые распространяется привязка;

· Weight (Вес) — счетчик позволяет задать степень влияния направляющего объекта на связанный с ним объект цепочки, при этом значение О устраняет привязку;

· Precedence (Приоритетность) — счетчик дает возможность установить приоритеты объектов в конструкции. Этот параметр определяет степень влияния объекта на результат расчетов при вычислении IK-решения. Чем выше значение параметра, тем сильнее влияние объекта на результат;

· Child-> Parent (Потомок-> Предок) — устанавливает для всей цепочки более высокий приоритет объектов-потомков по отношению к предкам. Если эта кнопка нажата, то все объекты-потомки имеют приоритет выше, чем их предки;

· Parent-> Child (Предок->Потомок) — устанавливает для всей цепочки более высокий приоритет объектов-предков по отношению к потомкам. Если эта кнопка нажата, то все объекты-предки имеют приоритет выше, чем их потомки;

· Copy (Копировать), Paste (Вставить) — кнопки позволяют копировать параметры скользящих и вращающихся сочленений от одного объекта к другому. Выделите объект с настроенными параметрами сочленения и щелкните LM на кнопке Copy (Копировать), затем выделите другой объект и щелкните на кнопке Paste (Вставить);

· Mirror Paste (Вставить зеркально) — группа переключателей используется для зеркального отражения параметров сочленений IK-цепочки при вставке относительно выбранной оси координат.

9. В свитке Auto Termination (Автоограничение) установите флажок Auto Termination (Автоограничение), чтобы IK-решение ограничивалось автоматически. Счетчик # of Links Up (Число связей вверх) задает, насколько близко к началу цепочки будет размещаться ограничитель.

10. Присвойте сочленению тип скользящего или вращающегося и определите, как это сочленение должно функционировать в ходе расчета решения обратной кинематики, используя три однотипные группы параметров: Х Axis (Ось X), Y Axis (Ось Y) и Z Axis (Ось Z) свитков Sliding Joints (Скользящие сочленения) и Rotational Joints (Вращающиеся сочленения). Выделите отдельный объект конструкции и для него настройте следующие параметры:

· Active (Активно) — флажок, разрешающий выделенному объекту скользить вдоль данной оси координат (имеется в виду локальная система координат объекта-предка);

· Limited (Ограниченно) — флажок включает режим ограничения движения относительно выбранной оси координат. Допустимые верхний и нижний пределы движения сочленения вдоль заданных осей определяются счетчиками From (От) и То (До). Для вращающихся сочленений значения данных параметров измеряются в градусах;

· Ease (Плавно) — флажок включает режим плавного замедления скольжения по мере приближения к границам допустимого диапазона;

· Spring Back (Пружинный буфер) — если флажок установлен, то сила упругости воображаемой буферной пружины, заставляющей объект возвращаться назад после того, как он минует точку равновесного состояния, будет возрастать по мере удаления объекта от этой точки. Положение точки равновесного состояния задается в счетчике справа от флажка;

· Spring Tension (Натяжение пружины) — счетчик задает силу натяжения воображаемой буферной пружины;

· Damping (Демпфирование) — счетчик позволяет успокаивать движение объекта в сочленении, увеличивая сопротивление силам обратной кинематики. Допустимые значения параметра лежат в диапазоне от 0 до 1, где 1 соответствует наибольшей демпфирующей силе. Успокоение движения позволяет имитировать реальные процессы типа действия сил трения или инерции.

11. После настройки параметров запустите процесс расчета динамики, щелкнув LM на кнопке Apply IK (Применить IK). По окончании расчета воспроизведите анимацию.

При изменении параметров настройки процесс IK-расчета следует запустить заново.

Анимация связанных конструкций по методу прямой кинематики аналогична процессу анимации отдельных объектов. Выполните анимацию прямым методом самостоятельно.

Дата добавления: 2015-11-14