Metody animacji komputerowej

SYNTEZA I OBRÓBKA OBRAZU

Wykonujący: Ocena:

Specjalność: IDiO, sem. II/3 Data wykonania ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami tworzenia animacji z użyciem obiektów trójwymiarowych. Podstawy teoretyczne zawarte są w prezentacjach „Podstawy animacji komputerowej” oraz „Rendering obrazu 3D” do wykładu z przedmiotu. Ćwiczenie wykonywane będzie w programie Blender (www.blender.org), instrukcję opracowano do wersji 2.62. W nawiasach kwadratowych [] podano skróty klawiaturowe do wykonania komend w programie, lub przyciski myszy (LPM, ŚPM, PPM).

Należy wykonać kolejne polecenia i zanotować w sprawozdaniu wnioski i odpowiedzi na pytania w zaznaczonych ramkach. Sprawozdanie ma być wypełnione elektronicznie (w pliku). W nazwie pliku należy podać nazwiska osób wykonujących ćwiczenie. Po zakończeniu zajęć należy plik ze sprawozdaniem umieścić w systemie sprawozdań.

Zadanie 1 – animacja z użyciem ramek kluczowych

Pobrać archiwum z projektami programu Blender (ze strony WWW, obok tej instrukcji) i rozpakować je w katalogu roboczym. Uruchomić program Blender. Wczytać plik

Zadanie1.blend.

Zaznaczyć [PPM] sześcian otaczający obiekt „piłkę”. Przesunąć go [G] w górę (na osi Z) o kilka jednostek, zatwierdzić [LPM]. Upewnić się że kursor w oknie animacji na dole jest ustawiony na klatce nr 1. Wstawić klatkę kluczową [I], wybierając tryb LocRotScale.

Ustawić w oknie animacji kursor na ramce 11. Przesunąć obiekt z powrotem na dół, tak aby spód obiektu dotykał płaszczyzny z = 0. Wstawić ramkę kluczową LocRotScale.

Dla ramki 13 wstawić ramkę kluczową dla tej samej pozycji.

Dla ramki 23 przesunąć obiekt w górę do położenia jak w ramce 1, wstawić ramkę kluczową. Ustawić koniec animacji (End poniżej wykresu) na 23. Uruchomić animację przyciskiem „play”. W jaki sposób uzyskiwana jest pozycja obiektu pomiędzy ramkami kluczowymi?

Ustawić kursor na ramkę 12. Upewnić się że kursor edycji znajduje się na środku podstawy obiektu, po czym ustawić Pivot na 3D Cursor. Włączyć skalowanie na osi Z dla ramki obiektu [S][Z], spłaszczyć obiekt według uznania. Wstawić ramkę kluczową LocRotScale. Obejrzeć efekt animacji. Sześcian opisujący piłkę to obiekt typu Lattice. W jakim celu obiekt ten został zastosowany w animacji? Jakie efekty można dzięki niemu uzyskiwać?

W oknie animacji kliknąć ikonę przy menu i przełączyć się na tryb Graph Editor. Wyłączyć (ikona oka) wszystkie krzywe oprócz Z Location. Ustawić kursor na ramce nr 5. Zaznaczyć [PPM] wybrany punkt kontrolny (na końcu różowej linii), przemieszczać go [G]. Jak zmiana położenia punktów kontrolnych wpływa na kształt krzywej?

Zmodyfikować kształt krzywej i odtworzyć animację [ALT+A]. W jaki sposób kształt krzywej wpływa na charakter ruchu obiektu?

Zmodyfikować krzywą w taki sposób, aby animacja piłki uwzględniała grawitację (przyspieszanie spadającej piłki i zwalnianie wznoszącej się). Opisać zastosowane modyfikacje (lub wkleić zrzut wykresu), opisać jakość uzyskanego efektu.

Zadanie 2 – animacja szkieletowa

Wczytać projekt zadanie2.blend. Włączyć widok siatki obiektów [Z].

Umieścić kursor w miejscu pośrodku ramion [LPM]. Dodać pierwszą kość szkieletu: [SHIFT+A], Armature > Single bone. Zweryfikować w widokach ortogonalnych [NUM1], [NUM3], [NUM7] czy kość jest we właściwym miejscu. W razie potrzeby przesunąć [G] całą kość, albo jeden z jej końców (w tym celu: wejść w tryb edycji [TAB], zaznaczyć koniec kości [PPM], przesunąć [G].

W trybie edycji [TAB] zaznaczyć koniec kości [PPM] i wyprowadzić z niego kolejną kość, używając trybu Extrude [E]. W ten sam sposób zbudować resztę szkieletu (pamiętać o stawach kolanowych). Sprawdzać na bieżąco czy kości znajdują się wewnątrz obiektu. Uwaga: kość musi być również wewnątrz głowy (na jej osi), inaczej głowa nie będzie poprawnie animowana.

Po ukończeniu szkieletu sprawdzić czy struktura hierarchiczna szkieletu jest poprawna – w oknie po prawej u góry rozwinąć „drzewko” Armature. Kręgosłup powinien być nadrzędną kością szkieletu. Jeżeli struktura jest niepoprawna – skorygować: zaznaczyć kość potomną [PPM], potem nadrzędną [SHIFT+PPM] i ustawić właściwą hierarchię [CTRL+P] – wybrać właściwą opcję dla danego przypadku.

Wkleić poniżej zrzut ekranu wykonany w trybie perspektywicznym, w Object Mode, przy zaznaczonym szkielecie, ukazujący utworzony szkielet wewnątrz obiektu.

Teraz trzeba wykonać rigging, czyli powiązanie szkieletu z siatką obiektu. Najpierw zaznaczyć siatkę postaci, w oknie Modifiers po prawej stronie, w sekcji surf, włączyć ikonę z okiem. Siatka obiektu zostanie uszczegółowiona. Poprawić szkielet, jeżeli końce kości wystają poza obiekt.

Zaznaczyć postać [PPM], następnie zaznaczyć szkielet [SHIFT+PPM] – obie struktury powinny być zaznaczone. Nacisnąć [CTRL+P], wybrać opcję With automatic weights.

Przełączyć tryb z Object mode na Pose mode (wybór z listy lub [CTRL+TAB]). Zaznaczać po kolei różne kości [PPM], włączać tryb rotacji [R] i dokonywać obrotu kości w stawach. Nie zatwierdzać operacji, anulować je [PPM]. Na podstawie obserwacji odpowiedzieć na poniższe pytania.

W jaki sposób ruch jednej kości wpływa na ruch innych kości?

Jaka jest stosowana kinematyka – prosta czy odwrotna? Po czym można to poznać?

W jaki sposób ruch kości powoduje odkształcenia siatki? Na jakiej podstawie jest podejmowana decyzja które wierzchołki siatki są modyfikowane?

Jakie nieprawidłowości w odkształceniach siatki można zaobserwować? Z czego mogą wynikać?

W oknie po lewej stronie, w zakładce Options, zaznaczyć opcję Auto IK. Ponownie sprawdzić obroty [R] i przesuwanie [G] kości. Jak zmienił się sposób sterowania kośćmi i siatką? Jakie zniekształcenia można zaobserwować?

W trybie Pose Mode, zaznaczyć kość przedramienia [PPM]. W oknie po prawej stronie wybrać zakładkę Armature (ikona postaci), w sekcji Display przełączyć tryb wizualizacji na

Envelope. Kliknąć [PPM] na siatce poza kością, przełączyć w tryb Weight Paint

[CTRL+TAB]. Co ilustruje ten obraz? Jakie znaczenie mają różne kolory dla sposobu deformacji siatki obiektu za pomocą zaznaczonej kości?

W trybie Pose Mode zaznaczyć jedną z kości przedramienia. W oknie po prawej stronie wybrać zakładkę Bone Constraints (ikona kości z łańcuchem). Dodać ograniczenie typu Limit

Rotation. Zaznaczyć wszystkie trzy osie i eksperymentalnie dobrać minimalne i maksymalne

wartości kątów, które ograniczają zakres obrotów do realistycznych ruchów przedramienia (dla uproszczenia rozpatrzyć tylko wielokrotności 90 stopni). Podać znalezione zakresy.

Zadanie 3 – systemy cząsteczkowe

Otworzyć nowy projekt [CTRL+N]. Przy zaznaczonym sześcianie, w oknie po prawej stronie wybrać zakładkę Particles (ikona z gwiazdkami). Dodać (+) nowy system. Uruchomić animację [ALT+A]. Jaki efekt jest generowany?

W sekcji Velocity zmodyfikować wartości Emitter Object dla osi X i Z. Jak zmienia się efekt?

Jak wpływają na efekt wartości parametrów w sekcji Emission: Number, Lifetime, Random?

Dobrać eksperymentalnie i podać wartości podstawowych parametrów systemu cząsteczkowego, które pozwoliłyby uzyskać efekt ogniska. Opisać uzyskany efekt.