Инверсная кинематика (ИК) в 3ds max — анимация поршневого двигателя

Сегодня я покажу вам, как создать анимацию поршневого двигателя в 3ds max. Обычно такого рода анимация используется в презентациях механизмов и различной автоматики. Подобную анимацию также можно увидеть по телевизору в рекламе автомобилей или машинных масел. Создавать анимацию мы будем при помощи инверсной кинематики (ИК). Это означает, что будут использоваться кости.

Вот то, что должно получиться в конечном итоге:


1. Давайте начнём урок. Скачайте данный файл piston_start.rar [17,05 Kb] (cкачиваний: 192) и откройте его в 3ds max. Файл содержит несколько объектов: поршень, шатун и коленчатый вал. Обратите внимание, что каждый объект имеет свою Pivot Point (Опорную точку), расположенную в определённом месте (отмечено красным цветом). Эти объекты расположены по координатам 0,0,Z для упрощения процесса размещения костей.


2. На командной панели перейдите на вкладку Create > Systems (Создать > Системы). Щёлкните кнопку Bones (Кости). В свитке IK Chain Assignment (Назначение цепочки ИК) выберите SplineIKSolver (Сплайновый решатель ИК) и активизируйте параметр Assign to Children (Назначить потомку). Assign to Root (Назначить предку) будет активизирован автоматически. Затем в окне проекции Left (Слева) тремя щелчками мыщи создайте три кости. Щёлкните правой кнопкой мыши для завершения операции. Кости нужно создавать снизу вверх (1, 2 и 3). В появившемся окне щёлкните кнопку ОК. Теперь у вас есть SplineIKSolver. Обратите внимание, у вас появились кости, сплайны и несколько маленьких боксов (называемых помощниками). Этим помощникам присвоены имена от Point 01 до Point 03, как и костям. Помощники ведут себя подобно вершинам в сплайне.


3. Сейчас сплайн трудно разглядеть, потому что он выглядит как простая вертикальная линия. Выделите один помощник посередине (Point 02) и переместите его. Теперь вы уже можете видеть сплайн. Кости также перемещаются по форме сплайна. SplineIKSolver является одним из типов ИК, и для управления движением костей он использует сплайны. Нажмите Ctrl+Z на клавиатуре для отмены перемещения. Убедитесь в том, что кости вернулись в исходное положение (вертикально).


4. Пока что можно перемещать только кости. Далее нам предстоит сделать так, чтобы объекты также перемещались вместе с костями. Как правило, для работы с костями необходимо выполнить скиннинг объектов. Но поскольку мы используем недеформируемые объекты, такие как поршень или шатун, будет достаточно просто связать объект с костью. Сперва выделите объект поршня (piston). Включите кнопку Select And Link (Выделить и связать). Затем щёлкните поршень, и, зажав левую кнопку мыши, протяните линию связи к Bone 02. Если связывание прошло успешно, то вы должны увидеть белую вспышку на объекте. Если у вас возникли трудности при выделении кости, можете попробовать воспользоваться другим способом. Выделите поршень, включите кнопку Select And Link, щёлкните кнопку Select by Name (Выделение по имени), (можно нажать клавишу H на клавиатуре). В открывшемся окне выберите Bone 02 и щёлкните Link (Соединить).

По этой же процедуре свяжите шатун (connectiong rod) с Bone 01. Теперь попробуйте поперемещать Point 02. Оба объект должны следовать за костями. Не забудьте отменить эти перемещения (все кости должны вернуться в исходное положение).


5. Теперь мы развернём коленчатый вал (crankshaft). Прежде чем вы это сделаете, свяжите Point 01 с коленчатым валом. Выделите объект коленчатого вала. Активизируйте инструмент Select And Rotate (Выделить и развернуть) и в окне проекции Left попробуйте развернуть этот объект. Обратите внимание, что при вращении коленчатого вала вместе с ними двигаются все кости. Это происходит потому, что другие помощники (Point 02 и Point 03) связаны с Point 01.


6. Выделите Point 02 и щёлкните кнопку Unlink Selection (Разъединить выделенное). Также разъедините Point 03. Теперь попробуйте повращать коленчатый вал. После этого не забудьте выполнить отмену действий. Убедитесь, что все кости вернулись в свои первоначальные позиции.


7. К началу анимации коленчатого вала всё готово. Активизируйте режим создания анимации, щёлкнув по кнопке Auto Key (Автоматические ключи). Переместите ползунок на 100 кадр. Используя инструмент Select And Rotate, разверните объект на 360 градусов. Вы можете активизировать Angle Snap (Угловую привязку) для более точного вращения. Когда закончите, проиграйте анимацию. Как вы можете видеть, поршень не остаётся на вертикальной оси. Мы исправим это позже.


8. Убедитесь, что режим Auto Key по-прежнему активен. Выделите Point 02 и активизируйте инструмент Select And Move (Выделить и переместить). Переместите ползунок на 25 кадр. В окне проекции Left переместите Point 02 вверх или вниз с тем, чтобы поршень оставался на вертикальной оси. Повторите тот же процесс в кадрах 50 и 75. Когда закончите, выделите ключевой кадр в кадре 0 и, удерживая Shift, перетащите его в кадр 100 для создания клона. После этого отключите Auto Key.


9. Включите воспроизведение анимации. Движения поршня уже выглядят лучше, но всё равно неправильно. Это всё происходит из-за того, что сплайн формирует кривую форму. Соответственно, нам необходимо изменить форму сплайна. Переместите ползунок, чтобы был ясно виден сплайн. Выделите его. Перейдите на вкладку Modify (Модификация). В стеке модификаторов выделите сроку Line (Линия). Вы увидите, что ваша сцена нарушится. Всё в порядке. Это временно. Активизируйте режим выделения Vertex (Вершины). Выделите все вершины в сплайне (три вершины). В окне проекции щёлкните правой кнопкой мыши по этим вершинам и выберите Corner (Угловые) в квад-меню. Сплайн стал прямой линией. Выключите режим выделения Vertex.


10. Выделите строку Spline IK Control (Контроль сплайна ИК), чтобы активизировать инверсную кинематику снова. Выполните рендер вашей анимации. Поздравляю, вы завершили этот урок.



Вы можете пропустить шаги 8-10, если будете следовать следующему совету:
При выделенном IKSpline прямо переходите к стеку модификаторов, выделите сегмент линии поршня (верхний сегмент), щёлкните правой кнопкой мыши и измените с кривой на линию. Таким образом, вам надо просто переместить контрольную точку по середине (Point 02) ниже самого нижнего положения поршня, и всё будет работать. Нет необходимости снова создавать ключи для контрольной точки (Point 02), достаточно одного вращения.