Книга: Написание скриптов для Blender 2.49

Вычисление отпечатка

Определение эффекта создания отпечатка от целевого объекта будем достигать следующим образом:

Для каждой вершины в меше, получающем отпечаток:

1. Определить, расположена ли она внутри целевого объекта, и если это так:

2. Установить позицию вершины в позицию ближайшей вершины на объекте, создающем отпечаток

Здесь есть несколько важных вопросов. Позиция вершины в меше сохранена относительно матрицы преобразования объекта. Другими словами, если мы хотим сравнить координаты вершин в двух разных мешах, мы должны преобразовать каждую вершину матрицами преобразования их соответствующих объектов перед выполнением любого сравнения.

Также, объект Blender.Mesh имеет метод pointInside(), который возвращает Истину, если данная точка находится внутри меша. Тем не менее, он будет работать только в надежно закрытых мешах, так что пользователь должен проверить, что объекты, которые создают отпечатки на самом деле закрыты. (Они могут иметь внутренние пузыри, но их поверхности не должны содержать рёбер, которые не примыкают в точности к 2 граням. Эти так называемые non-manifold рёбра можно выбрать в режиме выбора рёбер с помощью Select | Non Manifold в 3D-виде или нажав Ctrl + Shift + Alt + M.)

Наконец, перемещение вершин к ближайшей вершине на целевом объекте может быть совсем неточным, если целевой меш довольно грубый. Производительность разумная, тем не менее, было бы хорошо иметь для сравнения несколько точек, так как наш алгоритм - довольно неумелый, поскольку сначала определяет точку внутри меша, и затем отдельно вычисляет ближайшую вершину, дублируя множество вычислений. Тем не менее, так как производительность приемлема даже для мешей, состоящих из сотен точек, мы будем придерживаться нашего подхода, поскольку он сохраняет нашу программу простой и спасает нас от необходимости писать и тестировать очень сложный код.

Реализация начинается с функции, возвращающей расстояние до ближайшей вершины к данной точке pt и её координаты:

def closest(me,pt):
   min = None
   vm = None
   for v in me.verts:
      d=(v.co-pt).length
      if min == None or d<min:
         min = d
         vm = v.co
   return min,vm

Функция impress() принимает исходный и целевой объект как аргументы и модифицирует меш-данные исходного объекта, если целевой меш делает отпечаток. Первая вещь, которую она делает - извлечение матриц преобразования объектов. Как указано ранее, они будут нужны для преобразования координат вершин, чтобы их можно было сравнивать. Мы также извлекаем обратную матрицу исходного объекта. Она будет нужна, чтобы преобразовать координаты в пространство исходного объекта.

Выделенная строка извлекает завёрнутые (wrapped) меш-данные исходного объекта. Нам нужны завёрнутые данные, поскольку нам может понадобиться изменить координаты некоторых вершин. Следующие две строки извлекают копии меш-данных. Нам нужны эти копии, чтобы преобразование, которое мы выполним, не повлияло на фактические меш-данные. Вместо копирования мы могли бы пропустить аргумент mesh=True, что должно было бы дать нам ссылку на объект Nmesh вместо объекта Mesh. Тем не менее, объекты Nmesh не завернуты и обозначены как устаревшие. Также, у них отсутствует метод pointInside(), который нам нужен, так что мы выбираем самостоятельное копирование мешей.

Затем, мы преобразуем эти копии мешей соответствующими их объектам матрицами преобразования. Использование метода этих мешей transform() спасает нас от цикла по каждой вершине и самостоятельного умножения координат вершин на матрицу преобразования, и этот метод, наверное, несколько быстрее, так как transform() полностью выполнен на языке C:

from copy import copy
def impress(source,target):
   srcmat=source.getMatrix()
   srcinv=source.getInverseMatrix()
   tgtmat=target.getMatrix()
   orgsrc=source.getData(mesh=True)
   mesrc=copy(source.getData(mesh=True))
   metgt=copy(target.getData(mesh=True))
   mesrc.transform(srcmat)
   metgt.transform(tgtmat)
   for v in mesrc.verts:
      if metgt.pointInside(v.co):
         d,pt = closest(metgt,v.co)
         orgsrc.verts[v.index].co=pt*srcinv

Последняя часть функции impress() - это цикл по всем вершинам в преобразованном исходном меше и проверка на нахождение вершины внутри (преобразованного) целевого меша. Если это так, функция определяет, какая вершина в целевом меше ближайшая, и устанавливает задетую вершину в оригинальном меше в эти координаты.

Этот оригинальный меш не преобразован, так что мы должны преобразовать эту ближайшую точку в пространство исходного объекта, умножая координаты на обратную матрицу преобразования. Поскольку вычисления преобразования являются дорогостоящими, модификация преобразованного меша и преобразование всего меша обратно в конечном счете может взять деликатное время. Содержание ссылки на не преобразованный меш и просто преобразование обратно отдельных точек может, следовательно, оказаться предпочтительным, если только сравнительно немного вершин попали в отпечаток. Полный скрипт доступен как ImpressScriptLink.py в файле  scriptlinks.blend. Следующая иллюстрация показывает возможный результат. Здесь мы создали небольшую анимацию шара (icosphere), прокатив его по грязи (подразделенная плоскость) и погружая в неё.

При работе со скриптом важно иметь в виду, что когда отпечаток вычисляется, ни одна из вершин меша, который получает отпечаток, не должна быть расположена внутри цели раньше, чем она сдвинется. Если это случилось, то, возможно, вершина будет сметена вслед за перемещением цели, исказив исходный меш вдоль пути. Например, чтобы сделать иллюстрацию колесного следа в грязи, мы анимируем катящееся колесо вдоль пути, рассчитывая отпечатки, которые оно делает в каждом кадре. В первом кадре, который мы анимируем, мы должны убедиться, что колесо не касается плоскости земли, иначе она может быть искажена, поскольку, если вершина плоскости земли оказалась внутри колеса и близко ко внутреннему ободу, она будет перемещена на ближайшую вершину на этом ободе. Если колесо катится медленно, эта вершина останется близко к этому внутреннему ободу, и тем самым фактически будет клеиться к этому движущемуся внутреннему ободу, разрывая в процессе плоскость земли. Тот же разрушительный процесс может произойти, если целевой объект очень маленький по сравнению с исходным мешем или перемещается очень быстро. В этих обстоятельствах, вершина может проникнуть в целевой объект так быстро, что ближайшая вершина не будет находиться на ведущей поверхности, создающей отпечаток, но окажется где-нибудь в другом месте цели, и в результате вершины будут притянуты ко внешней стороне вместо проталкивания внутрь. В иллюстрации катящейся шины трактора, мы тщательно спозиционировали шину в первом кадре, чтобы она находилась строго справа от подразделенной плоскости перед ключевым кадром, начинающим катящееся движение влево. Показанное изображение взято из кадра 171 без какого-либо сглаживания или применённых материалов к плоскости.

Оглавление книги