Časová osa a křivky F-Curves, téma dalšího referenčního tutoriálu na CINEMU 4D - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

12. května 2003, 00.00 | V tomto přeloženém referenčním tutoriálu se budeme věnovat jednomu mocnému nástroji pro animace. Časovým křivkám, neboli F-curves. Pomocí těchto křivek se definuje dynamika průběhu animace.

Jak vytvořit realistickou animaci, aby vypadala jako živá. Vždyť vytvoření veškerých pohybových detailů může být přímo ďábelské. Právě pro takové úkoly obsahuje CINEMA 4D dva mocné pomocníky, editování klíčových snímků v časové ose a manažer F-Curves křivek. S jejich pomocí vytvoříme právě takové animace jaké potřebujeme a vyhneme se cestě do pekel.



Říká se, že u 90% všech projektů, ať už animací, programování či stavitelství, se používá stejných osvědčených postupů na výrobu čehokoliv. Trávíme spolu relativně krátkou dobu při studiu základů práce s 3D. Jedno je jasné, ať už tento čas trávíme u jakékoliv činnosti, tak nám bude naše práce v budoucnu díky získaným znalostem lépe plynout a výsledek bude splňovat naše představy. Cokoliv, co uděláme a co se naučíme během tohoto poměrně krátkého procesu, se nám v budoucnu vrátí při tvorbě našich vlastních projektů.

F-Curves, neboli funkční křivky, dostávají svému jménu, používají se pro přesné editování chování objektu například při změně jeho polohy. F-Curves samozřejmě nejsou limitovány jen na změnu polohy objektu, měřítka a rotace, třebaže se u těchto parametrů používají snad nejčastěji, ale můžeme s nimi v čase upravovat i další atributy objektů.

F-Curves se zobrazují na 2D mřížce. Čas je zosobněn horizontálním směrem, číslo aktuálního snímku je zobrazeno vlevo na posuvníku časové osy a je také zřejmé z jezdce na horizontální ose okna. Úpravou křivky můžeme například měnit rychlost objektu, pohybujícího se mezi klíčovými snímky.

V tomto tutoriálu budeme animovat vrtule dvoumotorového letadla (P 38). Nejdříve vytvoříme animaci vrtule jednoho motoru, použijeme časovou osu a upravíme dynamiku rotace vrtule pomocí F-Curves. Poté zkopírujeme připravené parametry animace na druhý motor.

Nahrajeme si scénu nazvanou 'Propeller Plane Before.c4d' z adresáře Animation - Fcurves.

Tato scéna obsahuje model letadla, u kterého chceme naanimovat rotace vrtulí.

Ujistíme se, že je posuvník na časové ose na snímku 0.

V Object manageru vybereme objekt Propeller1 (vrtule).



(Výběr vrtule.)

V Attributes manageru klikneme na záložku Coord. (koordináty) a zobrazí se nám stránka s koordináty.

Pravým tlačítkem klikneme na písmeno P v R.P. a zvolíme Animation > Add Keyframe (animace > přidat klíčový snímek).

(Jestliže používáme platformu Mac, tak stiskneme adekvátní tlačítko Command a klikneme myší.)



(Tím nahrajeme prvý klíčový snímek pro hodnotu rotace P (podél osy Y).)

R znamená Rotace a P Pitch (výšková osa). Toto je osa rotace, podle které potřebujeme nechat vrtuli rotovat. V prvém okamžiku, snímek 0, je hodnota rotace 0.

Jakmile jsme přidali klíčový snímek, tak se u položky R.P. objevila červená tečka. Tato tečka znamená že je u tohoto parametru tohoto objektu a v tomto čase klíčový snímek. Tato tečka se v jakémkoliv jiném snímku než v klíčovém změní na červený kroužek.

Poznámka: je podstatný rozdíl mezi kliknutím na P a kliknutím na R, z nadpisu R.P. Kliknutí na R je prostředkem pro editaci rotace všech tří os najednou, kdežto kliknutím na P. editujeme jen tuto osu.

Znovu klikneme na písmeno P v R.P. pravým tlačítkem a vybereme Animation > Show Track (animace >zobrazit stopu).

(Jestliže používáme platformu Mac, tak stiskneme adekvátní tlačítko Command a klikneme myší.)



(V časové ose se zobrazí stopa animace rotace vrtule.)

V časové ose je nyní zobrazena animační stopa rotace vrtule. Malý obdélník na začátku stopy označuje přidaný klíčový snímek. Alternativou k výše uvedenému postupu je uchopení objektu Propeller1 v Object manageru a ručním přetažení do okna časové osy. Výsledek by byl totožný.

V časové ose vybereme počáteční klíčový snímek a klikneme na něj.

Červený rámeček okolo tohoto klíčového snímku sděluje, že je právě vybraný. Poznámka: jestliže potřebujeme vybrat více klíčových snímků než jeden, pak stiskneme klávesu Shift, umožňující multifunkční výběr a klikneme na snímek, který chceme vybrat, nebo můžeme tahem myši vytvořit výběrový obdélník okolo vybíraných klíčových snímků. Jestliže potřebujeme vybrat klíčových snímků více, pak je tato metoda samozřejmě rychlejší.

Stiskneme klávesu Ctrl a tahem myši zkopírujeme počáteční klíčový snímek, který umístíme na konec časové osy, tedy na snímek 360. Po přenesení do tohoto snímku na konec osy pustíme tlačítko myši a funkční klávesu.

Tímto jsme umístili kopii klíčového snímku na konec animace. Stisknutí Ctrl a následné uchopení a tažení myší umožňuje vytvářet kopii čehokoliv. Kopírovaný klíčový snímek je nyní vybraný a informace o jeho hodnotách a nastaveních jsou zobrazeny v Attributes manageru.

Jestliže bychom zapomněli stisknout klávesu Ctrl, kterou měníme proces pouhého přemístění na vytváření kopie, pak můžeme kdykoliv během probíhající operace stisknout klávesu Esc (Escape), která probíhající operaci zruší. Musíme to však učinit před ukončením operace, tedy před puštěním tlačítka myši. Po stisknutí klávesy Esc se klíčový snímek (či cokoliv jiného) vrátí na svou původní pozici.

V Attributes manageru nastavíme hodnotu (v tomto případě rotace) na 360*20.



(Jakýkoliv číselný vstup může být zadáván pomocí matematických operací.)

Chceme, aby se vrtule během animace otočila 20x kolem své osy, což můžeme vyjádřit matematicky jako 20*360 stupňů. Nemusíme tedy vypočítávat finální hodnoty rotace (7200), protože je program spočítá sám. Obecně, jakmile zadáme do vstupního pole jakýkoliv výraz pomocí matematického vyjádření (samozřejmě korektně), tak si s ním program poradí.

V nástrojové paletce animací stiskneme tlačítko Play.

Vrtule nyní rotuje po celou dobu animace konstantní rychlostí. Ani nezrychluje, ani nezpomaluje.

V Object manageru klikneme pravým tlačítkem na objekt Propeller1 (vrtule 1) a z otevřeného menu vybereme Show F-Curves (zobrazit křivky).

(Jestliže používáme platformu Mac, tak stiskneme adekvátní tlačítko Command a klikneme myší.)



(V manageru F-Curves se zobrazí úsečka s konstantním charakterem znamenajícím konstantní rotaci.)

Tento příkaz nám otevře managera F-Curves. Alternativou tohoto postupu je uchopení objektu vrtule v Object manageru a jeho přetažení do manageru F-Curves. A to vše proto, že nechceme, aby vrtule rotovala konstantní rychlostí, ale aby zrychlila a zpomalila. To je důvod, proč potřebujeme upravit křivku F-Curve. V tomto momentu je F-Curve úsečkou, a to znamená, že rotace má konstantní charakter.

V F-Curve manageru zvolíme Edit > Select All (vybrat vše).

Nyní budou oba klíčové snímky úsečky vybrány, přičemž budou zobrazeny červeně.

Zvolíme Curves (křivky) > Custom Tangents (uživatelské tangenty) > Soft Interpolation (jemná interpolace).

Tímto příkazem vytvoříme v klíčových snímcích křivky tečny, kterými ji můžeme upravovat. Tyto tečny pracují úplně stejně jako tečny při úpravě Beziérových křivek. Krátké tečny tedy značí ostřejší vrchol, kdežto dlouhé velmi pozvolný.

Zvolíme Curves (křivky) > Custom Tangents (uživatelské tangenty) > Flat (vyrovnat).



(Křivka postupně nabíhá a na konci se opět postupně vyrovnává.)

Tangenty jsou vyrovnané a křivka vypadá jinak. Na počátku křivka postupně nabíhá, poté zrychlí svůj růst a na konci se opět postupně vyrovnává do vodorovné polohy.

V nástrojové paletě animací stiskneme tlačítko Play.

Rychlost rotace vrtule se zjevně mění. Na počátku je rotace pomalá, poté zrychlí a na konci zpomaluje, až se vrtule úplně zastaví. Nicméně máme dojem, že se zastaví příliš náhle.

Použijeme ikonu pro přiblížení pohledu v pravém horním rohu manageru F-Curve a oddálíme si křivku tak, aby u partie pravé části diagramu křivky bylo více místa.



(Oddálíme si křivku abychom získali více prostoru.)

Uchopíme řídící bod tečny pravého bodu řídící křivky a potáhneme jej doprava, dokud není tečna dvakrát tak dlouhá.



(Delší tečna znamená větší zaoblení.)

Delší tečna znamená delší zaoblení křivky. Tím, že jsme protáhli tečnu, jsme vytvořili ještě pozvolnější a zřetelnější zpomalení rotace než bylo předtím.

Stiskneme tlačítko Play a přehrajeme si animaci.

Vrtule má nyní na zpomalení podstatně více času než na zrychlení a díky tomu vypadá pohyb podstatně realističtěji.

Otevřeme managera časové osy.

V Object manageru uchopíme objekt Propeller2 (vrtule 2) a umístíme jej do časové osy.

Objekt Propeller2 je nyní obsažen v časové ose.

V časové ose klikneme za stisknutí tlačítka Ctrl na objekt Propeller1 a táhneme jej nad objekt Propeller2. Tlačítko myši pustíme poté, co se objeví symbol kopie +.



(Zkopírovali jsme parametry animace jednoho objektu na druhý.)

Zkopírovali jsme parametry animace prvé vrtule na druhou. Poznámka: za stisknuté klávesy Ctrl můžeme tahem myši kopírovat cokoliv. Jestliže bychom potřebovali změnit pozici jakéhokoliv atributu, pak stačí nedržet klávesu Ctrl. Prostým tažením myši či kopírováním "jmen" objektů v manažeru časové osy můžeme přesouvat či kopírovat individuální animační stopy pouhým přemístěním nad jméno jiného objektu.

Stiskneme tlačítko Play a přehrajeme si animaci.

Druhá vrtule nyní rotuje úplně stejně jako první. Snad jsou ale synchronizované až příliš.

Umístíme v časové ose prvý klíčový snímek u objektu Propeller2 poněkud doprava. Na snímek 20 (číslo snímku se zobrazuje pod oknem časových os).



(Start druhé rotace je nyní posunut.)

Díky tomuto posunu klíčového snímku začne druhá vrtule rotovat až ve snímku 20.

Pro přehrátí animace stiskneme tlačítko Play.

Vrtule 2 nyní startuje o něco později než vrtule 1. Ale pořád je pohyb vrtulí od počátku rotace do konce vlastně podobný, díky podobnému průběhu rotace, a to nevypadá ani dobře, ani reálně.

Otevřeme managera F-Curve.

V Object manageru uchopíme objekt Propeller2 a přetáhneme jej do F-Curve managera.

Nyní je v F-curve manageru zobrazena druhá vrtule.

V F-Curve manageru zvolíme Edit > Select All (vybrat vše).

Jsou vybrány oba řídící body (klíčové snímky).

Stiskneme tlačítko myši nad prvým z obou bodů a potáhneme jej doprava, dokud jeho pozice není na snímku 35.

Aby se nám pozice bodu lépe nastavovala, jde o poměrně malou vzdálenost, tak si můžeme oblast prvého bodu přiblížit.

Pro přehrátí animace stiskneme tlačítko Play.

Druhá vrtule nyní startuje a také zpomaluje viditelně odlišně jak první. Animace obou vrtulí již nevypadá tak synchronizovaně, díky čemuž vypadá podstatně věrohodněji.

Souhrn
Naučili jsme se jak používat časovou osu a jak důležité jsou křivky F-Curves pro vytvoření realistické animace. Avšak křivky F-Curves nekontrolují pouze rotaci či pohyb, můžou být použity i pro kontrolu všech ostatních parametrů animace. Například, kdybychom animovali míru jasu světla, tak můžeme opět použít F-Curves pro pomalé zjasnění a ostré ztmavení. Přidáním klíčových snímků a změnou tvaru křivky můžeme například docílit efekt vlny pro vytvoření pulsujícího světla.
Krátce, pomocí F-Curves můžeme redukovat počet klíčových snímků na minimum a tím se nám zjednodušuje editace animací.