Animazione con le DirectX

Transcript

1 Informatica Grafica ][ Animazione con le DirectX Si e' visto come Maya codifichi al suo interno le animazioni, utilizzando chiavi ed interpolazioni. Si e' anche detto che replicare questo comportamento con le DirectX, sebbene possibile, sarebbe troppo impegnativo rispetto ai reali vantaggi ottenibili. Vediamo quindi come operare in Maya per trasformare le animazioni in un formato facilmente esportabile. Marco Gribaudo Le operazioni che vedremo in questo momento sono d i s t r u t t i v e: modificano cioe' in modo permanente la scena e non possono essere annullate. Occorrera' quindi SEMPRE ricordarsi di salvare la scena in un'altro file prima di eseguire l'esportazione. Eventuali ulteriori modifiche dovranno essere effettuate sul file originale. Per rendere meno pericoloso il processo di esportazione, a discapito di una maggiore occupazione di spazio disco, Maya mette disposizione un'opzione chiamata I n c r e m e n t a l Save (abilitabile dal [] a fianco al menu' S a v e). Con l'i n c r e m e n t a l S a v e abilitato, Maya esegue una copia di back-up dei file precedentemente salvati, prima di sovrascriverli, mantendo tutte le versioni precedenti. Attraverso il comando Edit -> Delete all by type -> Static Channels e' possibile cancellare tutti quei canali in cui sono state inserite per sbaglio delle chiavi malgrado il valore del parametro rimanga costante.

2 Utilizzando invece il comando Edit -> Keys -> Bake Simulation, e' possibile trasformare le interpolazioni in una sequenza di chiavi - una per fotogramma. Tali comandi vengono normalmente integrati negli script che eseguno l'esportazione di un modello. Questo pero' non limita l'effetto distruttivo delle operazioni stesse, per cui e' sempre obbligatorio salvare i file prima di esportarli, e ricordarsi di non sovrascriverli ad esportazione finita. Cosi come visto in precedenza, prima di poter scrivere un procedura di importazione, occorre definire un formato di esportazione. Tale formato dovra' tenere conto di cosa si vuole trasferire da Maya alle DirectX. In particolare, in questo caso, si vogliono trasferire i valori dei canali di traslazine, rotazione e scala di un transform node nei vari fotogrammi che compongono l'animazione. Le animazioni possono essere integrate sia nello stesso file in cui sono e' esportata la scena, che in file separati. Il vantaggio di avere le animazioni integrate nei file della scena, e' quello di raccogliere tutti i dati relativi ad un filmato costruito in Maya in un unico punto, semplificandono quindi le procedure di caricamento. Il vantaggio di avere le animazioni in file separati rispetto alla scena, risede nel fatto che risulta piu' facile creare animazioni separate per un medesimo oggetto, in modo da poterle poi mischiare opportunamente a tempo di esecuzione. Essendo interessati a creare animazioni interattive, sceglieremo quindi quest'ultimo approccio, in quanto semplifichera' il controllo delle animazioni da parte dell'utente. In un file di animazione verranno inserite le variazioni delle trasformazioni nel tempo per alcuni TN di una scena. Il primo parametro dovra' quindi indicare quanti TN verranno presi in considerazione.

3 Quindi si ripetera' un blocco per ogni TN coinvolto. Solamente i TN per i quali esistono dei canali animati verranno salvati su file. La prima informazione per ogni blocco, sara' il nome del TN a cui e' associato. Quindi vi saranno, nell'ordine, i valori delle trasformazioni di traslazione, rotazione e scala. Ogni valore di trasformazione verra' introdotto da una sigla che ne indica il tipo, ed un numero che indica da quanti fotogrammi e' composta l'animazione. Le sigle che adotteremo per i canali saranno: tx, ty, tz - Traslazioni lungo gli assi x, y e z, rx, r y, rz - Rotazioni lungo gli assi x, y e z, sx, sy, sz - Var. di scala, lungo gli assi x, y e z. Se il canale non e' animato, sara' seguito dal numero 0, per indicare che non vi sono valori di chiavi memorizzati.

4 Per un canale animato, il numero indichera' quanti fotogrammi compongono la sua animazione. Quindi verranno indicati, uno per riga, i valori della chiave nei vari fotogrammi successivi. Riassumendo, il file salvato e' costituito da 3 livelli: Animazione Transform Node Canale Il livello Animazione, contiene dati relativi all'intera animazione (i.e quanti TN animati la compongono) Il livello Transform Node, contiene i dati relativi ad ogni TN contenuto nella scena (i.e. le animazioni dei suoi canali). Il livello Canale, contiene le informazioni relative ad uno specifico canale di un TN (in particolare i valori che il parametro assume ad ogni fotogramma). Replicheremo quindi questa struttura dati in Visual Basic, definendo 3 nuove strutture dati: Animation NodeAnim KeyAnim Inziamo con la struttura dati Animation, che memorizza le informazioni relative ad una intera animazione: Private Type Animation TotNodes As Integer ' Nodi da animare Nodes() As NodeAnim ' Array delle animazioni dei nodi LastFrame As Integer ' Ultimo fotogramma CurFrame As Integer ' Fotogramma corrente Type

5 TotNodes indica il numero di TN animati, e Nodes() e' un array che contiene le descrizioni delle animazioni dei singoli TN. I suoi elementi sono infatti di tipo NodeAnim. LastFrame e CurFrame, indicano rispettivamente l'ultimo fotogramma e quello corrente. Verrano utilizzate per riprodurre l'animazione caricata. La struttura dati NodeAnim, contiene i dati necessari per definire l'animazione di un nodo specifico. Siccome NodeAnim e' utlizzata nella definizione di Animation, essa deve essere specificata prima di quest'ultima. Private Type NodeAnim NodeName As String ' Nome del nodo da animare NodeId As Integer ' ID del nodo da animare tx As KeyAnim ' Traslazioni ty As KeyAnim tz As KeyAnim rx As KeyAnim ' Rotazioni ry As KeyAnim rz As KeyAnim sx As KeyAnim ' Variazioni di scala sy As KeyAnim sz As KeyAnim Type NodeName e NodeId indicano il TN a cui l'animazione e' associata. Esattamente come visto per il caricamento delle gerarchie, essa e' specificata sia in formato stringa (Maya) che numerico (DirectX). Per ogni canale animabile, e' inserito un campo di tipo KeyAnim. Infine la struttura KeyAnim, memorizza i valori di un canale ad ogni fotogramma. Anche in questo caso, essa deve essere definita prima di NodeAnima, in quanto utilizzata da quest'ultima. Private Type KeyAnim AttrName As String ' Nome dell'attributo che si sta animando Frames As Integer ' Quanti fotogrammi formano l'animazione della chiave Value() As Single ' Valori ai vari fotogrammi Type

6 AttrName indica l'attributo che si sta animando, Frames il numero di chiavi specificati, e Values() e' un array contenente i valori del canale ad ogni fotogramma. (Ogni elemento dell'array corrsiponde ad un fotogramma). Il caricamento dell'animazione seguira anche essa i livelli definiti: La procedura L o a d A n i m a t i o n ( ) carichera' i livelli Animazione e Transform Node. La procedura LoadKeyAnim() carichera' invece il livello Canale. La procedura LoadAnimation, richiede come parametro il nome del file in cui e' salvata l'animazione, e restituisce un dato di tipo Animation, rappresentante l'animazione caricata. Private Function LoadAnimation(FileName As String) As Animation Open FileName For Input As #1 Dim LastFrame As Integer LoadAnimation Input #1,.TotNodes ReDim.Nodes(.TotNodes) For I = 0 To.TotNodes - 1.Nodes(I) Input #1,.NodeName.NodeId = FindTn(.NodeName).tX = LoadKeyAnim(LastFrame).tY = LoadKeyAnim(LastFrame).tZ = LoadKeyAnim(LastFrame).rX = LoadKeyAnim(LastFrame).rY = LoadKeyAnim(LastFrame).rZ = LoadKeyAnim(LastFrame).sX = LoadKeyAnim(LastFrame).sY = LoadKeyAnim(LastFrame).sZ = LoadKeyAnim(LastFrame) Next.LastFrame = LastFrame Close #1 Function Per prima cosa, carica il numero di TN che compongono l'animazione e dimensiona opportunamente l'array che li dovra' contenere. Quindi per ogni TN carica tutti i suoi canali utilizzando la procedura LoadKeyAnim() che andremo a definire.

7 La procedura LoadKeyAnim, ha come unico parametro una variabile in cui memorizzare la lunghezza dell'animazione. Restituisce una struttura dati di tipo KeyAnim rapprentante il canale animato. Private Function LoadKeyAnim(LastFrame As Integer) As KeyAnim LoadKeyAnim Input #1,.AttrName,.Frames Queste per prima cosa carica il numero di fotogrammi che compongono l'animazione del canale, il nome del canale stesso, e aggiorna se il caso la variabile che contiene la lunghezza dell'animazione. If.Frames > LastFrame Then LastFrame =.Frames If ReDim.Value(.Frames) For I = 0 To.Frames - 1 Input #1,.Value(I) Next Function Quindi dimensoina opportunamente l'array contente i valori delle chiavi, e li carica da file. Anche la riproduzione avverra' considerando i tre livelli, attraverso tre procedure: Animate AnimateNode GetKey La procedura Animate riproduce il fotogramma successivo dell'animazione passatale come parametro. Essa si occupa di richiamare la procedure AnimateNode per aggiornare i valori delle chiavi di ogni TN animato. Private Sub Animate(A As Animation) For I = 0 To A.TotNodes - 1 AnimateNode A.Nodes(I), A.CurFrame Next A.CurFrame = A.CurFrame + 1 If A.CurFrame = A.LastFrame Then A.CurFrame = 0 If Sub

8 Quindi passa al fotogramma successivo. Se l'animazione e' finita, riprende da capo. La procedura AnimateNode aggiorna i valori delle chiavi del nodo animato passatogli come parametro. Essa richiede come parametro anche il fotogramma corrente. Private Sub Animate(A As Animation) For I = 0 To A.TotNodes - 1 AnimateNode A.Nodes(I), A.CurFrame Next A.CurFrame = A.CurFrame + 1 If A.CurFrame = A.LastFrame Then A.CurFrame = 0 If Sub La procedrua lavora semplicemente andando a leggere il valore della chiave corrente al fotogramma selezionando (utilizzando il comando GetKey che definiremo piu' avanti), ed impostando l'opportuna trasformazione nella struttura dati contenente i TN. Infine la procedura GetKey, legge il valore delle chiave (parametro Val) al fotogramma corrente (par. T) secondo quanto specificato dal canale associato (par. Key). Private Sub GetKey(Val As Single, Key As KeyAnim, T As Integer) If T < Key.Frames Then Val = Key.Value(T) If Sub Essa imposta semplicemente il valore del canale al fotogramma selezionato, dopo essersi accertata dell'effettiva esistenza di tale fotogramma. Per poter provare l'applicazione, e' pero' ancora necessario definire una variabile globale in cui caricare l'animazione:

9 Ed aggiungere il comando per caricarla effettivamente. All'interno delle gestione dello scatto del timer, bisogna quindi richiamare la procedura Animate per eseguire un passo di animazione. La Frame Rate dell'animazione viene specificata agendo sull'intervallo di scatto del timer. In particolare il valore deve essere calcolato attraverso la formula: 1000/fps