Работа с обратной кинематикой

Обратная кинематика (ОК) позволяет создавать реалистичную анимацию путем соединения частей так, что они правдоподобно передвигаются относительно друг друга.

Например, с помощью ОК можно переместить ногу в определенное положение путем воспроизведения движений составов ноги, необходимых для перехода в нужную позу. ОК использует систему костей, связанных вместе в структуре, которая называется каркасом ОК. С помощью пакета fl.ik можно создавать анимацию, напоминающую естественные движения. Он позволяет согласованно анимировать несколько каркасов ОК, не требуя знаний по физике, на основе которой построены алгоритмы ОК.

С помощью Flash Professional создайте каркас ОК с вспомогательными костями и соединениями. Затем вы сможете обращаться к классам ОК, чтобы анимировать их во время выполнения.

Подробные инструкции по созданию каркаса ОК см. в разделе «Использование обратной кинематики» в руководстве Использование Flash Professional .

Создав каркас ОК в Flash Professional, используйте классы fl.ik для ограничения его движений, отслеживания событий и анимации во время выполнения.

На следующем рисунке показан фрагмент ролика с именем Wheel. Валом является экземпляр IKArmature с именем Axle . Класс IKMover перемещает каркас синхронно с вращением колеса. Объект IKBone, ikBone2 , в каркасе присоединен к колесу хвостовым соединением.

A.

Wheel

Б.

Axle

В.

ikBone2

Во время выполнения приложения колесо вращается в зависимости от анимационного перехода __motion_Wheel (см. раздел Описание анимации ). Объект IKMover инициирует и контролирует движение вала. На следующем рисунке приводится два снимка кадров каркаса вала, присоединенного к колесу, на разных этапах вращения.

import fl.ik.* 
 
var tree:IKArmature = IKManager.getArmatureByName("Axle"); 
var bone:IKBone = tree.getBoneByName("ikBone2"); 
var endEffector:IKJoint = bone.tailJoint; 
var pos:Point = endEffector.position; 
 
var ik:IKMover = new IKMover(endEffector, pos); 
ik.limitByDistance = true; 
ik.distanceLimit = 0.1; 
ik.limitByIteration = true; 
ik.iterationLimit = 10; 
 
Wheel.addEventListener(Event.ENTER_FRAME, frameFunc); 
 
function frameFunc(event:Event) 
{ 
    if (Wheel != null) 
    { 
        var mat:Matrix = Wheel.transform.matrix; 
        var pt = new Point(90, 0); 
        pt = mat.transformPoint(pt); 
         
        ik.moveTo(pt); 
    } 
}

Для передвижения вала используются следующие классы ОК.

Полные и подробные описания этих классов см. в пакете ik .

Во-первых, необходимо объявить переменные для каркаса, костей и соединений, которые образуют части, которые должны передвигаться.

В следующем коде используется метод getArmatureByName() класса IKManager, чтобы присвоить значение каркаса Axle переменной IKArmature с именем tree . Каркас Axle был предварительно создан с помощью Flash Professional.

var tree:IKArmature = IKManager.getArmatureByName("Axle");

Подобным образом следующий код использует метод getBoneByName() класса IKArmature, чтобы присвоить переменной IKBone значение кости ikBone2 .

var bone:IKBone = tree.getBoneByName("ikBone2");

Хвостовое соединение кости ikBone2 является частью каркаса, присоединенного к вращающемуся колесу.

Следующая строка объявляет переменную endEffector и назначает ее свойству tailjoint кости ikBone2 .

var endEffector:IKJoint = home.tailjoint;

var pos:Point = endEffector.position;

В данном примере pos — это позиция соединения в конце вала, где он прикрепляется к колесу. Исходное значение этой переменной получается из свойства position объекта IKJoint.

Экземпляр класса IKMover передвигает вал.

var ik:IKMover = new IKMover(endEffector, pos);

Свойства класса IKMover позволяют ограничить движение каркаса. Движение можно ограничить по расстоянию, количество повторов и времени движения.

Для установки этих ограничений служат следующие пары свойств. Пара состоит из логического значения Boolean, которое указывает, ограничено ли движение, и целого числа, определяющего степень ограничения.

По умолчанию все значения типа Boolean равны false , поэтому движение не ограничено, если вы в явном виде не задали значение типа Boolean равным true . Чтобы ввести ограничение, задайте соответствующему свойству значение true , после чего укажите значение связанного с ним целочисленного свойства. Если задать для ограничения целочисленное значение, не настроив соответствующего свойства Boolean, то ограничение игнорируется. В этом случае модуль ОК продолжает передвигать объект до другого ограничения или до достижения целевой позиции объекта IKMover.

ik.limitByDistance = true; 
ik.distanceLimit = 0.1; 
ik.limitByIteration = true; 
ik.iterationLimit = 10; 

В Flash Professional CS5 модуль обратной кинематики поддерживает костную пружину. Костную пружину можно настроить во время разработки, а ее атрибуты можно добавлять или изменять прямо во время выполнения. Пружина Spring — это свойство кости и ее суставов. Она имеет два атрибута: IKJoint.springStrength , который задает усилие пружины, и IKJoint.springDamping , который складывает сопротивление и усилие, что влияет на скорость демпфирования колебаний пружины.

Усилие пружины выражается в процентах от 0 (максимально жесткая) до 100 (максимально мягкая, управляемая физикой). Кости с пружиной реагируют на движения своих суставов. Если не применяется других типов поступательного движения (по оси X или Y, вращение), настройки пружины не действуют.

Демпфирование пружины выражается в процентах от 0 (нет сопротивления) до 100 (максимальное сопротивление). Демпфирование влияет на время, которое проходит после начала движения кости и до ее возвращения в состояние покоя.

Чтобы узнать, включены ли пружины для объекта IKArmature, проверьте свойство IKArmature.springsEnabled . Остальные свойства и методы пружины принадлежат отдельным объектам IKJoint. Сустав может поддерживать угловой поворот и поступательное движение вдоль осей X и Y. Задать расположение угла вращательной пружины поворачиваемого сустава можно с помощью свойства IKJoint.setSpringAngle , а расположение пружины поступательного сустава — с помощью свойства IKJoint.setSpringPt .

В данном примере производится выбор кости по имени и идентификация ее свойства tailJoint. Код проверяет родительский каркас, чтобы узнать, поддерживают ли он пружины, а затем задает свойства пружины для сустава.

var arm:IKArmature = IKManager.getArmatureAt(0); 
var bone:IKBone = arm.getBoneByName("c"); 
var joint:IKJoint = bone.tailJoint; 
if (arm.springsEnabled) { 
    joint.springStrength = 50; //medium spring strength 
    joint.springDamping = 10; //light damping resistance 
    if (joint.hasSpringAngle) { 
        joint.setSpringAngle(30); //set angle for rotational spring 
    } 
}

Класс IKEvent позволяет создать объект события, содержащий сведения о событиях ОК. Информация объекта IKEvent описывает движение, которое прекращено в результате достижения указанного ограничения по времени, расстоянию или числу повторов.

В следующем коде регистрируется прослушиватель и обработчик событий для отслеживания событий ограничения по времени. Этот обработчик событий сообщает сведения о времени, расстоянии, количестве повторов и свойствах соединения для события, которое отправляется при превышении ограничения по времени, установленного для объекта IKMover.

var ikmover:IKMover = new IKMover(endjoint, pos); 
ikMover.limitByTime = true; 
ikMover.timeLimit = 1000; 
 
ikmover.addEventListener(IKEvent.TIME_LIMIT, timeLimitFunction); 
 
function timeLimitFunction(evt:IKEvent):void 
{ 
    trace("timeLimit hit"); 
    trace("time is " + evt.time); 
    trace("distance is " + evt.distance); 
    trace("iterationCount is " + evt.iterationCount); 
    trace("IKJoint is " + evt.joint.name); 
}