Movimenti e cineprese

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1 Informatica Grafica ][ Movimenti e cineprese Muovere oggetti Le primitive grafiche delle DirectX viste fino a questo momento, hanno sempre solo rappresentato oggetti statici. Per rendere dinamica la grafica visualizzata, occorre innanzi tutto memorizzare le entita' dei parametri di trasformazione in opportune variabili. Marco Gribaudo marcog@di.unito.it Muovere oggetti Modificando tali variabili (in seguito al passaggio del tempo o in risposta ad un'azione dell'utente), si crea un'animazione. Non appena un evento esterno modifica una di queste variabili, nel successivo ciclo di rendering gli oggetti 3D verrano visualizzati secondo i nuovi valori, ed appariranno in posizione differente, creando l'illusione del movimento. Muovere oggetti Vediamo ora due semplici esempi: Per prima cosa, creeremo un'animazione delle pale rotanti di un mulino a vento. Quindi creeremo un pannello di controllo, in una finestra secondaria, tramite il quale si potra' muovere, ruotare e scalare un'oggetto nelle tre dimensioni. Per prima cosa occorre aggiungere una nuova variabile in cui specificare l'angolo a cui si trova la pala del mulino in un dato istante di tempo. Questa variabile deve essere inizializzata ad un valore specifico (ad esempio 0) nella fase di inizializzazione dell'applicazione. Il valore assegnato definisce la posizione iniziale delle pale.

2 Quindi bisogna modificare il ciclo di Rendering in modo che utilizzi la variabile per stabilire l'entita' della rotazione da attriburie all'oggetto 3D. Si aggiunge poi un oggetto Timer nella finestra dell'applicazione, utilizzando l'apposito strumento di Visual Basic. Si modifica la proprieta' Interval, che specifica la frequenza di scatto del timer. Il valore e' espresso in millisecondi. Inserendo 10, il timer scattera' 100 volte al secondo. Facendo doppio click sull'icona a forma di orologio, si puo' inserire il codice che deve essere eseguito ad ogni scatto del timer. In questo caso, si incrementera' la rotazione delle pale, avendo cura di riportarla zero quando questa raggiungera' i 360 gradi. L'applicazione dovrebbe ora mostrare una croce che ruota al centro dello schermo.

3 Una delle caratteristiche essenziali dell'animazione interattiva e' la possibilita' di controllo da parte dell'utente. Per prima cosa, dovremo inserire le variabili che conterranno i valori delle trasfromazioni. Vi sono diversi modi in cui questa interazione puo' avvenire: in questo esercizio esamineremo come l'utente possa comandare le trasformazioni di un oggetto tramite un pannello di controllo situato in un'altra finestra. Quindi modificare la fase di inizializzazione dell'applicazione in modo che vi attribuisca un valore iniziale corretto. Si deve anche modificiare il ciclo di rendering in modo che legga i valori delle trasformazioni da queste variabili. Si procede quindi alla creazione di un nuovo Form di Visual Basic, in cui verranno inseriti i controlli. E si modifica la fase di inizializzazione dell'applicazione, in modo che apra la finestra in cui il nuovo Form e' contenuto.

4 Si procede al disegno del Form, Inserendo i seguenti controlli, e le corrispondenti etichette: Per rendere il codice piu' leggibile, si assegneranno dei nomi significativi ai vari controlli, selezionandoli ed impostando opportunamente la loro proprieta' name. I nomi utilizzati saranno i seguenti: Si puo' quindi per prima cosa abilitare il bottone di uscita, attribuendo il seguente codice al suo evento di click. PosX PosZ RotY RotZ PosY RotX Scaling Uscita Si dovranno poi impostare i valori di minimo e massimo per i vari controlli a scorrimento. Si imposteranno ai seguenti valori per i vari oggetti: Per PosX, PosY, PosZ, RotX, RotZ tra -100 e 100 Per RotY tra -200 e 200 Per Scaling tra 0 e 40 - Si dovra' anche impostare il valore iniziale (Value) a 10, altrimeni l'oggetto non sara' visibile.

5 Si imposteranno quindi i gestori di eventi associati ad ogni controllo. Per i parametri di translazione, si dividera' il valore del cursore per 10, in modo da ottenere posizioni anche corrispondenti a frazioni dell'unita'. Dal momento che le variabili relative alle trasformazini si trovano in un altro form (Form1), occorre preporre il nome del form a quello della variabile indirizzata. Anche la variazione di scala verra' divisa per 10. Invece le rotazioni verranno riportate cosi' come sono, in quanto espresse in gradi. L'applicazione dovrebbe ora mostrare un pannello di controllo, agendo sul quale si puo' spostare, ruotare e variare di scala l'oggetto visualizzato. Come visto nel corso di I.G.1, esistono due tipi prinicipali di cineprese: Le cineprese libere possono muoversi in tutte le direzioni, mantenendo costante la direzione di ripresa. Le cineprese con destinazione invece, durante il movimento si orientano automaticamente in modo da continuare ad inquadrare un punto prestabilito.

6 Maya dispone di 3 tipi di cineprese: Camera Camera and Aim Camera, Aim and Up Le cineprese Camera, corrispondono alle cineprese libere. Le cineprese Camera and Aim, corrispondono alle cineprese con destinazione. Le cineprese Camera, Aim and Up, aggiungono alle cineprese con destinazione, un secondo target la cui posizione determina la rotazione della cinepresea su se stessa. Le cineprese si creano attraverso l'apposito comando nel menu' Create->Cameras Una volta inserite, possono essere spostate e ruotate (se sono cineprese libere), come tutti gli altri oggetti. Si puo' visualizzare la vista inquadrata da una cinepresa, selezionandola dal menu' Panel->Perspective della vista stessa: Le DirectX mettono a disposizione esclusivamente cineprese con destinazione. Esamineremo quindi in modo piu' approfondito tale tipo di cinepresa in Maya, e vedremo poi in visual Basic come utilizzarle per emulare le cineprese libere.

7 Come prima ricordato, una cinepresa con destinazione, durante gli spostamenti, ruota in modo da mantenre inquadrato un'oggetto. Tale spostamento cerca di simulare il lavoro che effettuerebbe un cameraman. In particolare, la rotazione cerca di mantenere la base della cinepresa allineata al terreno del mondo. Per determinare l'orientamento corretto della cinepresa, Maya adopera una informazione chiamata Up Vector. Tale vettore indica il piano corrispondente al terreno. Ad ogni spostamento, Maya cerca di allineare la base dell'immagine ripresa della cinepresa con tale piano. E' possibile variare la direzione di tale vettore dalla pagina "_group" della cinepresa nell'attribute editor. Normalmente esso vale 0,1,0 ad indicare che il terreno e' perpendicolare all'asse y. Cambiando tale valore, la cinepresa ruotera' allineandosi in modo diverso durante gli spostamenti. Ogni cinepresa dispone di altri 3 parametri fondamentali: L'angolo di apertura Il near plane Il far plane

8 L'angolo di apertura e' influenzato dall'obiettivo installato sulla cinepresa, e determina la larghezza del campo visivo ripreso nell'inquadratura. In Maya puo' essere specificato nell'attribute editor, indifferentemente in gradi, o in millimetri (seconto quanto definito nelle ottiche standard delle macchine fotografiche). Il Far Plane, indica la distanza dalla cinepresa dopo cui gli oggetti sono considerati troppo distanti per essere visualizzati. Il Near Plane, indica la distanza dalla cinepresa prima della quale gli oggetti sono considerati troppo vicini per essere visibili Entrambe le informazioni possono essere specificate in Maya utilizzando l'attribute editor : in DirectX Prima di esaminare come realizzare cineprese con destinazione con le DirectX, vediamo quali controlli esse possano avere. Una cinepresa con destinazione puo' essere mossa in 4 modi distiniti: Orbita, Dolly, Roll e Zoom.

9 in DirectX L'orbita muove la cinepresa attorno all'oggetto, mantenendone costante la distanza. in DirectX Il Dolly (la carrellata), fa avanzare-indietreggiare la cinepresa verso l'oggetto, mantenendone costante la direzione. in DirectX Il Roll, ruota la cinepresa lungo il suo asse di ripresa. in DirectX Lo Zoom, agisce invece sulla lente presente sulla cinepresa, variando il numero di oggetti ripresi nel campo visivo. in DirectX La posizione complessiva della cinepresa, puo' essere quindi determinata da 5 parametri: L'angolo orizzontale L'angolo verticale L'angolo di rollio La distanza dall'oggetto L'angolo di apertura in DirectX L'angolo orizzontale determina la posizione della cinepresa attorno all'oggetto, relativamente all'asse y. Esso varia durante un'operazione di orbita orizzontale. Hor asse y

10 in DirectX Analogamente, l'angolo verticale determina la posizione della cinepresa relativamente al piano orizzontale. Esso varia durante un'operazione di orbita verticale. in DirectX L'angolo di rollio, determina invece l'angolo di rotazione della cinepresa rispetto al piano del terreno. Esso varia durante un'operazione di Roll. asse y Roll Ver in DirectX La distanza dall'oggetto viene modificata durante le operazioni di Dolly. in DirectX L'angolo di apertura, viene invece modificato durante le operazioni di Zoom. Dolly Zoom in DirectX Questi 5 parametri devono essere aggiunti come variabili dell'applicazione: in DirectX Ed inizializzati opportunamente nella fase di inizializzazione dell'applicazione:

11 in DirectX Le precedenti definizioni di cinepresa, devono quindi essere rimosse dalla fase di inizializzazione dell'applicazione, per essere inserite nel ciclo di rendering. Questo e' necessario in quanto adesso lo stato della cinepresa puo' variare nel tempo. in DirectX Si puo' quindi aggiungere un Form che permetta all'utente di immettere tali parametri da un'interfaccia utente. in DirectX Tali controlli imposteranno in modo corrispondente le variabili che verranno utilizzate per posizionare la cinepresa nel ciclo di rendering. in DirectX I parametri visti adesso, sono quelli che l'utente vuole immettere per controllare una cinepresa con destinazione. Le DirectX richiedono invece che i parametri siano specificati in modo differente: in particolare, invece che angoli e distanze, vogliono che i valori vengano inseriti mediante posizioni nello spazio e vettori normali. in DirectX Si devono quindi aggiungere nuove variabili (locali al Form1), in cui calcoalre le posizioni ed i vettori necessari per definire le cineprese nelle DirectX: in DirectX Le conversioni vengono effettuate mediante le seguneti formule (ci torneremo piu' avanti):

12 in DirectX Si possono ora inserire i nuovi comandi per creare la cinepresa utilizzando i parametri calcolati: in DirectX L'applicazione risultante ci permettera' di muovere una cinepresa con destinazione attorno ad un oggetto: