Gruppi e Gerarchie. Informatica Grafica ][ Gruppi e gerarchie in Maya. Gruppi e gerarchie in Maya. Gruppi e gerarchie in Maya

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1 Informatica Grafica ][ Gruppi e Gerarchie Marco Gribaudo marcog@di.unito.it Un gruppo e' un insieme di oggetti uniti in modo rigido (non separabili), come ad esempio il tetto per una casa. A volte un gruppo viene utilizzato anche per tenere inseieme oggetti che si muovono in paralleleo come flotte o stormi. Una gerarchia e' invece un insieme di oggetti asimmetrico, che eseprime generalmente un collegamento (es: le ruote alla macchina). Quando il corpo della vettura si muove (oggetto "padre"), le ruote si muovono con lui...

2 Ma le ruote (oggetti "figli") sono in grado di ruotare indipendentemente dalla posizione della macchina. In Maya i gruppi si creano come particolari gerarchie. Vedremo quindi allora prima come si creino le gerarchie, e poi come i gruppi siano sottoclassi di quest'ultime. Per creare una gerarchia, si selezionano prima gli oggetti "figli", e per ultimo l'oggetto "padre". Quindi si esegue il comando Edit->Parent. Le gerarchie vengono indicate nell'outliner raggruppando i nomi degli oggetti in cartelle. E' possibile creare legami di parentela molto complessi, inserendo gerarchie in altre gerarchie. In Maya i gruppi vengono creati come speciali gerarchie. Quando si esegue il comando Edit->Group, maya crea un nuovo oggetto invisibile che diventa padre per tutti gli oggetti selezionati.

3 Per riuscire a implementare correttamente una gerarchia in un motore di rendering, e' opportuno approfondire ulteriormente come venga codificata una gerarchia in Maya. Ogni oggetto in una gerarchia, corrisponde ad un Transform Node. Cercheremo quindi di riproporre la stessa codifca anche nel nostro motore di rendering. Ad esso vengono collegati la geometria dell'oggetto corrispondente, ed i nodi di trasformazione degli oggetti figli. I gruppi, in quanto oggetti invisibili, non hanno associata una forma geometrica. Utilizzando i tasti freccia e' possibile muoversi all'interno della una gerarchia: Su - Passa al TN padre Giu' - Passa al primo figlio Sinistra - Passa al fratello precedente Destra - Passa al fratello successivo Quando viene disegnato un oggetto ad un certo livello della gerarchia, esso subisce le trasformazioni dettate da tutti i Transform Node che lo precedeno

4 In particolare esso subisce prima le trasformazione del TN a cui e' associato, poi quelle dell'oggetto padre, quindi quelle dell'oggetto nonno, e cosi' via Un algoritmo che voglia disegnare una gerarchia dovra' quindi procedere in questo modo: 1 - Calcola la matrice di trasformazione di un nodo 2 - Concatena la trasformazione del nodo a quella del nodo padre (facendo attenzione che quella del nodo avvenga per prima). 3 - Disegna la forma associata (se presente) 4 - Disegna i figli, passandogli la trasformazione calcolata 5 - Disegna i fratelli, passandogli la trasformazione del nodo padre. Cioe': Cioe': 1 e 2 - Calcola la matrice e la concatena 1,2 3 - Disegna la forma associata 1,2 3 Cioe': Cioe': 4 - Disegna gli oggetti figli 1, , Disegna gli oggetti fratelli non ancora visualizzati. 5

5 Per creare una struttura dati capace di codificare una gerarchia, si puo' cercare di riproporre la stessa struttura adottata in maya. In particolare, partendo da un oggetto della gerarchia, si possono raggiungere tutti gli altri utilizzando i quattro tasti freccia. Ogni TN potrebbe quindi contenere i riferimenti di altri 4 nodi: - il nodo padre - il pimo nodo figlio - il fratello alla sua destra - il fratello alla sua sinistra Tale struttura dati, permette di inserire, cancellare e rappresentare oggetti in gerarchia. Se pero' si vuole rappresentare solamente gli oggetti, o eventualmente aggiungerne dei nuovi (non cancellarne), la struttura dati puo' essere semplificata. Nell'algoritmo di visualizzazione della gerarchia visto prima, non si passa mai a disegnare l'oggetto padre, ma sempre e solo oggetti figli. Inoltre e' sufficiente che ogni fratello conosca solamente un altro fratello diverso, per riuscire a rappresentare tutti i figli di un medesimo nodo. Pertanto e' sufficiente memorizzare i riferimenti esclusivamente al primo nodo figlio, e quello di un fratello (quello alla destra). - il nodo padre - il pimo nodo figlio - il fratello alla sua destra - il fratello alla sua sinistra

6 Dovremo quindi modificare il formato del file di interscambio, in modo che riporti, oltre al nome del TN e della shape associata, anche il nome del primo figlio e del fratello alla sua destra. In una gerarchia, la posizione del punto Pivot assume un'importanza notevole. Aggiungeremo quindi, in fondo ai valori di trasforamzione, anche le coordinate del punto Pivot. Per prima cosa, aggiorneremo il tipo di dato che definisce un TN, in modo da aggiungervi i nomi e l'indice del primo figlio, del pirmo fratello, e le coordinate del punto Pivot. Qunidi modificheremo il codice di caricamento in modo che legga anche queste nuove informazioni. Private Sub LoadScene(FileName As String) Dim X, Y, Z, Nx, Ny, Nz, tu, tv As Single Dim I1, I2, I3 As Integer Dim ShapeInScene As Integer Dim TNInScene As Integer Dim CurTN As Integer Dim TextureName As String Dim ShName As String Dim TNName As String Dim ShNum As Integer Open FileName For Input As #1 Input #1, ShapeInScene ' Carica le Shapes For U = 0 To ShapeInScene - 1 With SceneObjs(LastSceneObj).TotV = 0.TotI = 0 ' Carica la texture Input #1,.name Input #1, TextureName If TextureName <> "" Then Set.te = D3DX.CreateTextureFromFileEx(D3DDevice, _ TextureName, D3DX_DEFAULT, D3DX_DEFAULT, _ 1, 0, D3DFMT_UNKNOWN, _ D3DPOOL_MANAGED, D3DX_FILTER_POINT, _ D3DX_FILTER_POINT, &HFF000000, _ ByVal 0, ByVal 0) ' Imposta il materiale Input #1,.Material.emissive.r,.Material.emissive.g,.Material.emissive.b Input #1,.Material.Ambient.r,.Material.Ambient.g,.Material.Ambient.b Input #1,.Material.diffuse.r,.Material.diffuse.g,.Material.diffuse.b Input #1,.Material.specular.r,.Material.specular.g,.Material.specular.b, _.Material.power ' Carica la geometria Input #1,.TotV,.TotI ReDim.V(.TotV),.I(.TotI) For T = 0 To.TotV - 1 Input #1, X, Y, Z, Nx, Ny, Nz, tu, tv.v(t) = MakeVertex(X, Y, Z, Nx, Ny, Nz, tu, tv) Next For T = 0 To.TotI - 1 Step 3 Input #1, I1, I2, I3.I(T) = I1.I(T + 1) = I2.I(T + 2) = I3 Next Set.IBuffer = D3DDevice.CreateIndexBuffer(Len(.I(0)) *.TotI, 0, _ D3DFMT_INDEX16, D3DPOOL_DEFAULT) D3DIndexBuffer8SetData.IBuffer, 0, Len(.I(0)) *.TotI, 0,.I(0) Set.VBuffer = D3DDevice.CreateVertexBuffer(Len(.V(0)) *.TotV, 0, _ D3DFVF_XYZ Or D3DFVF_NORMAL Or _ D3DFVF_TEX1, D3DPOOL_DEFAULT) D3DVertexBuffer8SetData.VBuffer, 0, Len(.V(0)) *.TotV, 0,.V(0)

7 End With ' Passa alla shape successiva LastSceneObj = LastSceneObj + 1 Next U Input #1, TNInScene For U = 0 To TNInScene - 1 Input #1, TNName Input #1, ShName If ShName <> "" Then ShNum = FindShape(ShName) If ShNum = -1 Then MsgBox "Shape not found: " & ShName End Else ShNum = -1 CurTN = CreateTransformNode(ShNum, TNName) Input #1, TrnNds(CurTN).ChildName Input #1, TrnNds(CurTN).BrotherName Input #1, TrnNds(CurTN).tX, TrnNds(CurTN).tY, TrnNds(CurTN).tZ Input #1, TrnNds(CurTN).rX, TrnNds(CurTN).rY, TrnNds(CurTN).rZ Input #1, TrnNds(CurTN).sX, TrnNds(CurTN).sY, TrnNds(CurTN).sZ Input #1, TrnNds(CurTN).pX, TrnNds(CurTN).pY, TrnNds(CurTN).pZ Next U ' Trasfroma i nomi in indici For U = 0 To TNInScene - 1 If TrnNds(U).ChildName <> "" Then TrnNds(U).ChildID = FindTn(TrnNds(U).ChildName) Else TrnNds(U).ChildID = -1 If TrnNds(U).BrotherName <> "" Then TrnNds(U).BrotherID = FindTn(TrnNds(U).BrotherName) Else TrnNds(U).BrotherID = -1 Next U Close #1 End Sub La nuova procedura di caricamento supporta anche TN privi di Shape (in modo da trattare anche i gruppi). Essa lavora in due fasi: dopo la prima fase di caricamento, ne avvine una in cui vengono ricavati gli ID dei TN collegati (figli e fratelli) in base al nome specificato nel file. Cambieremo la procedura di caricamento, in modo che carichi un File nel nuovo formato. E spostermo tutte le operazioni di disegno e trasformazione all'interno del ciclo di rendering in una procedura estarna.

8 La nuova procedura di rendering deve per prima cosa calcolare la matrice di trasformazione del nodo. Quindi deve concatenare questa matrice di trasformazione a quella del nodo padre. Se presente la Shape, adesso questa puo' essere disegnata. Si puo' quindi procedere a disegnare i nodi figli. I nodi figli dovranno essere disegnati concatenando la loro matrice di trasformazione a quella appena calcolata. Si puo' poi passare a disegnare eventuali nodi fratelli. Questi dovranno concatenare la loro matrice di trasformazione a quella del nodo padre. Una volta fissata la matrice di partenza a cui concatenare la propria trasformazione, le operazioni da fare sono sempre le stesse per tutti i nodi. Questo puo' essere implementato in modo molto efficente ed elegante utilizzando un Ricorsione. La procedura di disegno e' la seguente: Private Sub rendernode(matpar As D3DMATRIX, Id As Integer) Dim mattemp As D3DMATRIX Dim matworld As D3DMATRIX With TrnNds(Id) ' Imposta le trasformazioni dell'oggetto D3DXMatrixIdentity matworld If.sX *.sy *.sz < 0 Then D3DDevice.SetRenderState D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW Else D3DDevice.SetRenderState D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CCW D3DXMatrixRotationX mattemp,.rx * ( / 180) D3DXMatrixRotationY mattemp,.ry * ( / 180) D3DXMatrixRotationZ mattemp,.rz * ( / 180) D3DXMatrixTranslation mattemp, -.px, -.py, -.pz ' Sposta il pivot D3DXMatrixTranslation mattemp,.tx +.px,.ty +.py,.tz +.pz D3DXMatrixScaling mattemp,.sx,.sy,.sz D3DXMatrixMultiply matworld, matworld, matpar ' concatena le trasforamzioni dei genitori

9 ' Se il TN ha una shape associata, la di If.ScObj >= 0 Then D3DDevice.SetTransform D3DTS_WORLD, matworld With SceneObjs(.ScObj) D3DDevice.SetMaterial.Material ' Imposta la texture D3DDevice.SetTexture 0,.te ' Disegna l'oggetto D3DDevice.SetStreamSource 0,.VBuffer, _ Len(.V(0)) D3DDevice.SetIndices.IBuffer, 0 D3DDevice.DrawIndexedPrimitive D3DPT_TRIANGLELIST, 0, _.TotV, 0,.TotI / 3 End With If.BrotherID >= 0 Then ' se c'e almeno un fratello rendernode matpar,.brotherid ' Lo visualizza con la stessa trasformazione End With End Sub If.ChildID >= 0 Then ' se c'e almeno un figlio rendernode matworld,.childid ' Lo visualizza con la nuova trasformazione Tale procedura prende in Input due parametri: la matrice di trasformazioni da concatenare e l'id del nodo da disegnare. Essa calcola la matrice di trasformazione, gestendo anche il punto Pivot. La matrice viene quindi concatenata a quella creata dal nodo padre. Quindi richiama se stessa, per disegnare i nodi figli, passandovi come matrice di partenza quella appena calcolata. Infine richiama se stessa per disegnare i nodi fratelli, passandogli come matrice di trasformazione quella passatagli dal nodo padre.