Tutoriál: 3D Studio MAX - Float Expression I.díl - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

3D praxe

3D praxe

20. června 2002, 00.00 | Rozsah parametrizace ve 3D Studiu MAX dovoluje vytvářet mezi objekty vazby na úrovni matematických rovnic. Tutoriál se vám pokusí ukázat, jak lze využít matematicky předepsanou závislost parametrů objektů pro simulaci funkčního modelu zjednodušené přední nápravy.

Jednou ze silných stránek 3D Studia MAX je rozsah parametrizace, který do něj byl implementován. Mnoho parametrů jednotlivých objektů je reprezentováno skalárem nebo vektorem. A podle toho s nimi můžeme i nakládat. Omezíme se dnes na skaláry - číselně vyjádřené hodnoty parametru. S těmito skaláry můžeme provádět operace, na které jsme zvyklí z matematiky - sčítání,..., sin,cos,..., exp. fce, atd...

My využijeme propojení parametrů - jeden parametr bude vypočítáván (v reálném čase) podle hodnoty jiného parametru. Můžeme zajít až tak daleko (a je to velmi jednoduché), že barva objektu (RGB parametr) bude například odpovídat hodnotám polohy daného objektu (XYZ souřadnice).

Pro ukázku jsem zvolil poněkud složitější scénu a propojení (resp. definice přepočtu parametrů). V tomto tutoriálu se vám pokusím ukázat, jak lze nastavit závislosti volantu a kol tak, aby při otáčení volantem docházelo k patřičnému natáčení kol.

Začneme tím, že vytvoříme nějaký zjednodušený model přední nápravy a volantu - jde vyloženě o to, aby se Vám scéna líbila - nemusíte být strojní inženýři a koumat nad tím, jak bude přední náprava nejlépe fungovat. Já jsem se nechal inspirovat způsobem, jaký využívala kdysi jistá stavebnice pro děti.

Nabízím zde k dispozici mou zdrojovou scénu ve které si můžete vyzkoušet předem, jak to vše funguje a vypadá (Otáčejte pomalu volantem kolem jeho lokální osy Z. Bude docházet k natáčení kol přední soustay...).

Pro přehlednost ještě wire pohled zepředu...

... a detailní pohled způsob přenosu rotace volantu na kola - rozhodně nemusí jít o funkční záležitost. Já jsem zvolil metodu zobrazenou na obrázku - obdoba principu použitého v již zmiňované stavebnici.

Nyní je třeba upozornit na jednu úpravu (či kontrolu), kterou je třeba provést, pokud chceme, aby vše fungovalo podle našich představ. K tomu budeme potřebovat znalost orientací souřadných systémů dotyčných objektů - případně posunout nebo orotovat středy souřadných systémů některých objektů.

U většiny objektů, nám na této orientaci nebude záležet. Budeme se proto věnovat pouze stěžejním objektům - abychom věděli, které objekty jsou pro nás stěžejní, je třeba mít představu o tom, jak to všechno nakonec bude fungovat. Prohlédněte si proto důkladně můj model přední nápravy. Zastavíme se u držáku osy některého z předních kol - tzn. označíme ho.

Jak jste si asi už při používání 3D Studia MAX všimli, při zvolení objektu dojde i k zobrazení trojosí znázorňujícího orientaci lokálních souřadnic (v horní ikonové liště přepněte orientaci i zobrazování os na "Local") a umístění souřadného středu objektu. Tento "střed" není vždy uprostřed. Umístění souřadného středu objektu je dáno (zjednodušeně řečeno) způsobem tvorby daného objektu - většinou je tento střed umístěn tam, kde se nám hodí asi tak nejméně.

K čemu je vlastně vhodná změna umístění a orientace souřadného středu? Když zapneme zobrazování os na lokální - (provádí se zvlášť pro posun, rotaci i velikost) - budou následně tyto transformace používat právě lokálních os. V našem případě půjde o to, aby se držák osy předního kola (a s ním i osa kola, disk a pneumatika), otáčel v místě, kde to bude nejpraktičtější (respektive nejreálnější). (Pevně doufám, že podle předchozích zobrazení scény bude každému jasné, ve kterém místě by mělo docházet k natáčení držáku osy kola)

Na následujících obrázcích přední nápravy je označen vždy držák osy některého z předních kol s již správně umístěným středem a orientací lokálních os.

Jak tedy změnit polohu či orientaci lokálních os objektu? Přesuneme se do IK panelu - podmenu Pivot a při zvoleném objektu zamáčkneme tlačítko "Affect Pivot Only" (viz. obrázek).

Trojosí u zvoleného objektu ze zobrazí jako tři, navzájem na sebe kolmé, prostorové šipky - červeně osa X, zeleně osa Y a modře osa Z. Toto trojosí se momentálně nachází ve stavu, kdy je možno s ním provádět požadované transformace (tedy... pouze posun, rotaci a změnu velikosti - víc ani nepotřebujeme).

V mém případě bylo trojosí umístěno tak, jak lze vidět na obrázku.

Čistě pomocí funkce posunu jsem trojosí umístil do požadované polohy - potřebuji, aby se držák osy později otáčel kolem osy Y. Tuto změnu umístění trojosí provedeme i na druhém držáku osy předního kola. Rovněž je třeba pohlídat orientaci lokální osy volantu (později totiž budeme brát číselnou hodnotu natočení volantu kvůli získání hodnoty pro natočení kola, respektive držáku kola).

Provedeme nyní několik úprav, kterými si zjednodušíme a částečně zautomatizujeme některé pohyby ve scéně. Začneme tím, že pneumatiku, disk i osu kola "nalinkujeme" tak, aby se držák osy kola stal jejich rodičem - při rotaci držákem pak bude docházet k rotaci kola jako celku. K vytvoření a zrušení vazby mezi objekty slouží příslušné ikony v horní ikonové liště - .

To, jestli bude pneumatika dítětem disku, ten pak dítětem osy a ta dítětem držáku osy nebo jestli pneumatika, disk kola a osa budou rovnocenné děti držáku osy, na tom v této scéně nezáleží.

Pro kontrolu nastavení vazeb objektů doporučuji zobrazit si okno výběru podle jména a zaškrtnout položku "Display Subtree". Na obrázku můžete vidět, jak jsem objekty "nalinkoval" já - ale nejedná se o jediné možné funkční nalinkování. Snad jen ozubený držák (v reálu by to byl přenašeč rotačního pohybu volantu na rotační pohyb držáků os kol) doporučuji nelinkovat, a pokud, tak rozhodně ne jako dítě některého z držáků os nebo volantu - pohyb této části totiž vůbec nepotřebujeme a slouží pouze pro efekt. A ten zajistíme trochu jinak (ale k tomu až později).

Dosavadními transformacemi jsme si připravili scénu pro stěžejní část celé tvorby. Zbylé funkce si popíšeme v zítřejším dokončení tutoriálu.