本教程向朋友们介绍MAYA表达式控制动力学动画之小鸡抢食场景的方法,群体动画是表达式或MAYA mel语言的强项,下面我们来做一个追逐的表达式练习,感兴趣的朋友可以看看。
用小鸡抢食的情景来说明。
一群小鸡在觅食,突然一只小鸡发现一只小虫,其他小鸡过来抢食,于是就会出现一群小鸡追逐一只小鸡的场景,在具体的测试中,我用一个球体代表叼着小虫的小鸡,其他的小鸡用圆锥表示。下面详细说明整个制作过程。
1.首先制作场景,建立一块崎岖不平的地面,代表小鸡的球体和圆锥。如图。
2.随机的在地面上排布 "小鸡"。.为了上小鸡们能够贴在地面并且是随着地面坡度而发生相应的角度倾斜,将小鸡们与地面进行法
线约束和几何体约束,如图。
4.打开表达式编辑窗口,定义各小鸡初始位置。
{
if(frame==1)
{$tx[0]=ball.translateX;//
$tx[1]=ball1.translateX=7.9;
$tx[2]=ball2.translateX=3;
$tx[3]=ball3.translateX=-0.8;
$tx[4]=ball4.translateX=1.3;
$tx[5]=ball5.translateX=-2;
$tx[6]=ball6.translateX=-4.3;
$tx[7]=ball7.translateX=8.8;
$tx[8]=ball8.translateX=16.02;
$tx[9]=ball9.translateX=12.0;
$tx[10]=ball10.translateX=5.2;
$tx[11]=ball1.translateX=-7.9;
$tx[12]=ball2.translateX=13;
$tx[13]=ball3.translateX=-10.8;
$tx[14]=ball4.translateX=21.3;
$tx[15]=ball5.translateX=-12;
$tx[16]=ball6.translateX=-14.3;
$tx[17]=ball7.translateX=28.8;
$tx[18]=ball8.translateX=10.02;
$tx[19]=ball9.translateX=18.0;
$tx[20]=ball10.translateX=15.2; $tz[0]=ball.translateZ;
$tz[1]=ball1.translateZ=1;
$tz[2]=ball2.translateZ=3.347;
$tz[3]=ball3.translateZ=8.908;
$tz[4]=ball4.translateZ=0.736;
$tz[5]=ball5.translateZ=2.525;
$tz[6]=ball6.translateZ=-2.145;
$tz[7]=ball7.translateZ=4.207;
$tz[8]=ball8.translateZ=0.542;
$tz[9]=ball9.translateZ=6.277;
$tz[10]=ball10.translateZ=5;
$tz[11]=ball11.translateZ=-1;
$tz[12]=ball12.translateZ=-3.347;
$tz[13]=ball13.translateZ=-8.908;
$tz[14]=ball14.translateZ=-0.736;
$tz[15]=ball15.translateZ=-2.525;
$tz[16]=ball16.translateZ=-10.145;
$tz[17]=ball17.translateZ=-4.207;
$tz[18]=ball18.translateZ=-5.542;
$tz[19]=ball19.translateZ=16.277;
$tz[20]=ball20.translateZ=15;
5.下面进行核心的算法说明,在追逐中,不管小鸡当时在什么方位,他们的目标都为有虫的小鸡,另外小鸡不能相互穿过,所以在后面的小鸡若要跃过前面的小鸡,需要改变奔跑的方向,找空当穿插追逐。
$sign[$k]=sign($vz[$k])*sign($tz[$k]-$tz[$j]);
$dx[$j]=abs($tx[$j]-$tx[$k]);
if((abs($dz[$k]-$dz[$j])<5)
&&($sign[$k]>0)&&($dx[$j]<=5))
{ $lz[$k]=abs($dz[$k]-$dz[$j]);
$lz[$k]=min($lz[$k],$zz[$k]);
$zz[$k]=$lz[$k]; $code[$k]=$j;
$n[$k]=$n[$k] 1; }
}
&&($sign[$k]>0)&&($dx[$j]<=5))
$aFz[$k]=15 0*abs($dz[$k]/3);
else
$aFz[$k]=15 0*abs($dz[$k]/3)-$k1*(7-$lz[$k]);
if($tz[$k]<$tz[0])
$aFz[$k]=-$aFz[$k];
if(($lz[$k]<3)&&($n[$k]>0))
$afz[$k]=8*$k2*$vz[$k] 10*sign($vz[$k]);
else
$afz[$k]=$k2*$vz[$k];
$az[$k]=$aFz[$k]-$afz[$k];
if(($lz[$k]<2)&&($n[$k]>0))
$vz[$k]=$vz[$code[$k]];
else
$vz[$k]=$vz[$k] $az[$k]*$t; $tz[$k]=-$vz[$k]*$t-0.5*$az[$k]*$t*$t $tz[$k];
$vz[$k]=$vz[$code[$k]];
其中的这句表示如果某小鸡前面有小鸡与之距离小于2个单位时,强制其速度与前面的这只小鸡相同,从而避免穿插。另外式中的一些系数和参数大多是试验确定的,并不是最合理的定义。
$dx[$k]=$tx[$k]-$tx[0];
$aFx[$k]=-3*($dx[$k]/5) 0.05*sign($dx[$k]);
if(($lx[$k]<2)&&($n[$k]>0)&&($lz[$k]<2))
{$afx[$k]=-5*sign($lx[$k])*((2.5-$lx[$k])/2)*((2.5-$lx[$k])/2) $k3*$vx[$k];
$ax[$k]=0;}
else if(($n[$k]>0)&&($lz[$k]>=2))
$afx[$k]=-0.1*sign($lx[$k])*((5-$lx[$k])/2) $k3*$vx[$k];
else
$afx[$k]=$k3*$vx[$k];
$ax[$k]=$aFx[$k]-$afx[$k];
$vx[$k]=$vx[$k] $ax[$k]*$t;
$tx[$k]=$tx[$k] $vx[$k]*$t 0.5*$ax[$k]*$t*$t;
最后,给各小鸡的实体进行赋值,如下:
ball1.translateX=$tx[1];
ball2.translateX=$tx[2];
ball3.translateX=$tx[3];
ball4.translateX=$tx[4];
ball5.translateX=$tx[5];
ball6.translateX=$tx[6];
ball7.translateX=$tx[7];
ball8.translateX=$tx[8];
ball9.translateX=$tx[9];
ball10.translateX=$tx[10];
ball11.translateX=$tx[11];
ball12.translateX=$tx[12];
ball13.translateX=$tx[13];
ball14.translateX=$tx[14];
ball15.translateX=$tx[15];
ball16.translateX=$tx[16];
ball17.translateX=$tx[17];
ball18.translateX=$tx[18];
ball19.translateX=$tx[19];
ball20.translateX=$tx[20]; ball1.translateZ=$tz[1];
ball2.translateZ=$tz[2];
ball3.translateZ=$tz[3];
ball4.translateZ=$tz[4];
ball5.translateZ=$tz[5];
ball6.translateZ=$tz[6];
ball7.translateZ=$tz[7];
ball8.translateZ=$tz[8];
ball9.translateZ=$tz[9];
ball10.translateZ=$tz[10];
ball11.translateZ=$tz[11];
ball12.translateZ=$tz[12];
ball13.translateZ=$tz[13];
ball14.translateZ=$tz[14];
ball15.translateZ=$tz[15];
ball16.translateZ=$tz[16];
ball17.translateZ=$tz[17];
ball18.translateZ=$tz[18];
ball19.translateZ=$tz[19];
ball20.translateZ=$tz[20];
" n:" $n[1] ", " $n[2] ", " $n[3] ", " $n[4] ", " $n[5] ", " $n[6] ", " $n[7] ", " $n[8] ", " $n[10] "\n"
" dx:" $dx[2] " " $dx[5] " " $dx[10] "\n"
" aFx:" $aFx[2] " " $aFx[5] " " $aFx[10] "\n"
" ax:" $ax[2] " " $ax[5] " " $ax[10] " " "\n"
" afx:" $afx[2] " " $afx[5] " " $afx[10] "\n"
" vx:" $vx[2] " " $vx[5] " " $vx[10] "\n"
" tx:" $tx[2] " " $tx[5] " " $tx[10] "\n");
$vz[],$aFx[],$afx[],$aFz[],$afz[],$ax[],$az[],$t=0.053,
$sign[],$zx[],$zz[],$k1=0.5,$k2=0.5,$k3=2,$k4;
int $code[],$i,$j,$k,$m,$n[]; for($k=1;$k<41;$k=$k 1)
{
if(frame==1)
{$tx[0]=ball.translateX;//
$tx[1]=ball1.translateX=7.9;
$tx[2]=ball2.translateX=3;
$tx[3]=ball3.translateX=-0.8;
$tx[4]=ball4.translateX=1.3;
$tx[5]=ball5.translateX=-2;
$tx[6]=ball6.translateX=-4.3;
$tx[7]=ball7.translateX=8.8;
$tx[8]=ball8.translateX=16.02;
$tx[9]=ball9.translateX=12.0;
$tx[10]=ball10.translateX=5.2;
$tx[11]=ball1.translateX=-7.9;
$tx[12]=ball2.translateX=13;
$tx[13]=ball3.translateX=-10.8;
$tx[14]=ball4.translateX=21.3;
$tx[15]=ball5.translateX=-12;
$tx[16]=ball6.translateX=-14.3;
$tx[17]=ball7.translateX=28.8;
$tx[18]=ball8.translateX=10.02;
$tx[19]=ball9.translateX=18.0;
$tx[20]=ball10.translateX=15.2; $tz[0]=ball.translateZ;
$tz[1]=ball1.translateZ=1;
$tz[2]=ball2.translateZ=3.347;
$tz[3]=ball3.translateZ=8.908;
$tz[4]=ball4.translateZ=0.736;
$tz[5]=ball5.translateZ=2.525;
$tz[6]=ball6.translateZ=-2.145;
$tz[7]=ball7.translateZ=4.207;
$tz[8]=ball8.translateZ=0.542;
$tz[9]=ball9.translateZ=6.277;
$tz[10]=ball10.translateZ=5;
$tz[11]=ball11.translateZ=-1;
$tz[12]=ball12.translateZ=-3.347;
$tz[13]=ball13.translateZ=-8.908;
$tz[14]=ball14.translateZ=-0.736;
$tz[15]=ball15.translateZ=-2.525;
$tz[16]=ball16.translateZ=-10.145;
$tz[17]=ball17.translateZ=-4.207;
$tz[18]=ball18.translateZ=-5.542;
$tz[19]=ball19.translateZ=16.277;
$tz[20]=ball20.translateZ=15; for($i=1;$i<41;$i=$i 1)
{$aFz[$i]=$afz[$i]=$vz[$i]=$az[$i]=$n[$i]=0;
$z[$i]=$lz[$i]=5;
$aFx[$i]=$afx[$i]=$vx[$i]=$ax[$i]=0;
$lx[$i]=3; } } if(frame>=1)
{
$tz[0]=ball.translateZ;
$tx[0]=50*noise(0.006*frame);
$dz[$k]=$tz[$k]-$tz[0];
$n[$k]=0;
$z[$k]=5;
{for($j=0;$j<41;$j=$j 1) {$dz[$j]=$tz[$j]-$tz[0];
$sign[$k]=sign($vz[$k])*sign($tz[$k]-$tz[$j]);
$dx[$j]=abs($tx[$j]-$tx[$k]);
if((abs($dz[$k]-$dz[$j])<5)
&&($sign[$k]>0)&&($dx[$j]<=5))
{
$lz[$k]=abs($dz[$k]-$dz[$j]);
$lz[$k]=min($lz[$k],$zz[$k]);
$zz[$k]=$lz[$k]; $code[$k]=$j;
$n[$k]=$n[$k] 1; }
}
} }
if($n[$k]==0)
$aFz[$k]=15 0*rand($k) 0*abs($dz[$k]/3);
else
$aFz[$k]=15 0*abs($dz[$k]/3)-$k1*(7-$lz[$k]);
if($tz[$k]<$tz[0])
$aFz[$k]=-$aFz[$k];
if(($lz[$k]<3)&&($n[$k]>0))
$afz[$k]=8*$k2*$vz[$k] 10*sign($vz[$k]);
else
$afz[$k]=$k2*$vz[$k];
$az[$k]=$aFz[$k]-$afz[$k];
if(($lz[$k]<2)&&($n[$k]>0))
$vz[$k]=$vz[$code[$k]];
else
$vz[$k]=$vz[$k] $az[$k]*$t; $tz[$k]=-$vz[$k]*$t-0.5*$az[$k]*$t*$t $tz[$k]; $lx[$k]=$tx[$k]-$tx[$code[$k]];
$dx[$k]=$tx[$k]-$tx[0];
$aFx[$k]=-3*($dx[$k]/5) 0.05*sign($dx[$k]);
if(($lx[$k]<2)&&($n[$k]>0)&&($lz[$k]<2))
{$afx[$k]=-5*sign($lx[$k])*((2.5-$lx[$k])/2)*((2.5-$lx[$k])/2) $k3*$vx[$k];
$ax[$k]=0;}
else if(($n[$k]>0)&&($lz[$k]>=2))
$afx[$k]=-0.1*sign($lx[$k])*((5-$lx[$k])/2) $k3*$vx[$k];
else
$afx[$k]=$k3*$vx[$k];
$ax[$k]=$aFx[$k]-$afx[$k];
$vx[$k]=$vx[$k] $ax[$k]*$t;
$tx[$k]=$tx[$k] $vx[$k]*$t 0.5*$ax[$k]*$t*$t; }
ball.translateX=$tx[0];
ball1.translateX=$tx[1];
ball2.translateX=$tx[2];
ball3.translateX=$tx[3];
ball4.translateX=$tx[4];
ball5.translateX=$tx[5];
ball6.translateX=$tx[6];
ball7.translateX=$tx[7];
ball8.translateX=$tx[8];
ball9.translateX=$tx[9];
ball10.translateX=$tx[10];
ball11.translateX=$tx[11];
ball12.translateX=$tx[12];
ball13.translateX=$tx[13];
ball14.translateX=$tx[14];
ball15.translateX=$tx[15];
ball16.translateX=$tx[16];
ball17.translateX=$tx[17];
ball18.translateX=$tx[18];
ball19.translateX=$tx[19];
ball20.translateX=$tx[20]; ball1.translateZ=$tz[1];
ball2.translateZ=$tz[2];
ball3.translateZ=$tz[3];
ball4.translateZ=$tz[4];
ball5.translateZ=$tz[5];
ball6.translateZ=$tz[6];
ball7.translateZ=$tz[7];
ball8.translateZ=$tz[8];
ball9.translateZ=$tz[9];
ball10.translateZ=$tz[10];
ball11.translateZ=$tz[11];
ball12.translateZ=$tz[12];
ball13.translateZ=$tz[13];
ball14.translateZ=$tz[14];
ball15.translateZ=$tz[15];
ball16.translateZ=$tz[16];
ball17.translateZ=$tz[17];
ball18.translateZ=$tz[18];
ball19.translateZ=$tz[19];
ball20.translateZ=$tz[20]; print("l:" $lx[2] " " $lx[5] " " $lx[10]
" n:" $n[1] ", " $n[2] ", " $n[3] ", " $n[4] ", " $n[5] ", " $n[6] ", " $n[7] ", " $n[8] ", " $n[10] "\n"
" dx:" $dx[2] " " $dx[5] " " $dx[10] "\n"
" aFx:" $aFx[2] " " $aFx[5] " " $aFx[10] "\n"
" ax:" $ax[2] " " $ax[5] " " $ax[10] " " "\n"
" afx:" $afx[2] " " $afx[5] " " $afx[10] "\n"
" vx:" $vx[2] " " $vx[5] " " $vx[10] "\n"
对于这个程序仅仅是练习的东西,还有很多问题,例如虽然考虑到了小鸡们的穿插情况,但实际运行中依然有可能出现这样的问题。我想应该每帧都要对小鸡们重新排序,然后按新的次序关系计算相互的影响,前面简单的按照初始定义的序号为次序计算是不太妥当的,有时间再改改,还有就是计算频率还是太低,现在每帧计算一次,如果可以每帧计算多次应该会好很多,由朋友知道如何定义每帧的计算次数吗?当然希望有朋友可以提出更好的方法来。
表达式可以考虑继续完善和扩展,例如可以考虑以单个小鸡的奔跑方向来定义各小鸡的局部坐标,再根据这个局部坐标来计算小计的奔跑动作;可以给各小鸡添加不同的属性,例如可以使每个小鸡的体质不同;可以给整个场景添加围栏控制,使小鸡们在一定的范围内奔跑;可以考虑有小鸡抢到了小虫,小鸡们追逐对象改变的效果;可以考虑用这个表达式模拟其他追逐情况或大队人马冲锋的情景。希望朋友们做出更多更好的效果来。