Animación. Interpolación

Práctica 6
Animación. Interpolación
6.1. Introducción
En esta primera práctica sobre animación, se aborda el movimiento de los objetos.
Tenemos la intención de, dados un punto de partida Pinicial y de llegada Pf inal , mover
el objeto desde el punto de partida hasta el de llegada, en una trayectoria lineal, con la
~ = Pf inal − Pinicial , y con un movimiento que bien puede
orientación definida por el vector O
ser lineal o senoidal.
El posicionamiento y orientación de los objetos se ha visto en las anteriores prácticas.
Solamente hay que indicar que cada objeto leído de un fichero .ply tiene su propia orientación (lo que es “hacia adelante”). Esto debe ser tenido en cuenta cuando se calculan y
aplican los ángulos pues sino afectará a la correcta visualización. Por ejemplo, la hormiga
tiene una orientación “hacia adelante” (0, 0, 1), mientras que la del coche es (1, 0, 0)
Veamos en que consisten las dos formas de movimiento. Teniendo en cuenta que la trayectoria es lineal (véase que para ir de un punto a otro se pueden escoger infinitas trayectorias), el movimiento nos dice cómo, en relación al tiempo, se va a recorrer dicha trayectoria.
Por ejemplo, dado un camino o trayectoria, una coche puede recorrerla avanzando el mismo
espacio en cada periodo de tiempo. En este caso hablaríamos de un movimiento uniforme,
que se describe con una función lineal (Figura 6.1, a). Si, en cambio, el coche comienza
con una velocidad pequeña, la cual va aumentado, hata que se estabiliza, y a continuación
invierte el proceso, decreciendo la velocidad al aproximarse al destino, hablaríamos de un
movimiento con aceleración y desaceleración, que se puede describir con una función senoidal (Figura 6.1, b).
6.2. Objetivos
Se incluirá en la práctica anterior el código que permita generar una escena con un
objeto .ply (p.e. la hormiga). El mismo se moverá con trayectoria lineal, con la orientación
de dicha trayectoria, y con el movimiento controlado por funciones lineales o senoidales.
Se podrá cambiar a movimiento lineal pulsando la tecla l, y a movimiento senoidal con la
tecla k. Para activar la animación se apretará la tecla F12.
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Animación. Interpolación
(a)
(b)
Figura 6.1: (a) Movimiento lineal. (b) Movimiento senoidal
6.3. Desarrollo
Dado que esta práctica es la base de la siguiente, es conveniente realizar el desarrollo
de la misma teniendolo en cuenta. En la próxima práctica será necesario crear un conjunto
de “particulas”, entidades con atributos. En esta práctica vamos a facilitar su desarrollo
mediante la creación de una párticula.
En la anterior práctica se han podido visulizar varias instancias del objeto leido. Aunque
el resultado visual es similar, la codificación propuesta hasta ahora no es la más óptima para
la aplicación que se pretende realizar: no existe el concepto de entidad con atributos. Como
se ha hecho anteriormente, la solucion consiste en crear una clase que permita encapsular
los atributos y la funcionalidad. Por ejemplo, se tendran variables para indicar la posición,
la orientación el color, etc., y funcionalidad para dibujarse, calcular las posiciones, etc. Ya
que el objeto se tiene que visualizar, y su aspecto dependera del fichero ply leido, se debe
incluir en el objeto una referencia (puntero) al objeto leido. Esto es, sólo se lee un objeto,
pero se puede visualizar varias veces.
La otra idea importante se refiere a la pregunta ¿cómo puedo simular el paso del tiempo
en una aplicación controlada por eventos?; cada vez que el objeto cambia debe ser dibujado
¿donde (en que función) se cambia el objeto?. La solución está en dos tipos de eventos: el
evento reloj (Timers) y el evento desocupado (Chore).
Mediante el evento reloj puedo indicar a la aplicación una función que será llamada
cuando el contador que se ha definido llegue a 0. Este reloj-contador es controlado por el
bucle de eventos. Su uso sería el siguiente: cada vez que se produce un evento de reloj,
se cambia la posición del objeto y se indica que se debe dibujar. Aunque es una posible
solución tiene el problema de establecer un intervalo de tiempo fijo. Esto supone saber
cuánto tiempo se va a consumir en hacer todos los procesos necesarios, sin que los mismos
sean interrumpidos. Esto no suele ser eficiente.
La solución se encuentra en el evento desocupado. Como su propio nombre indica, este
evento ocurre cuando todos los demás han sido atendidos. Por tanto, es independiente de lo
que duren el resto de procesos, y se garantiza su llamada de forma cíclica. Al igual que con
los otros eventos, se debe asignar una función a este evento.
Para Fox, los pasos a realizar son los siguientes:
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Domingo Martín Perandrés 6.4 Evaluación
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1. Se define el identificador del evecto. Por ejemplo, ID_CHORE
2. Se define la función que tratará el evento. Por ejemplo:
long on_chore(FXObject *sender,FXSelector message,void *ptr);
3. Se establece la relación entre el mensaje y su función. Por ejemplo:
FXMAPFUNC(SEL_CHORE,_gl_window::ID_CHORE,_gl_window::on_chore)
4. Se activa el funcionamiento del evento con:
getApp()->addChore(this,ID_CHORE);
Una característica importante a tener en cuenta es que una vez que el evento ha sido
tratado por la función el mismo es deshabilitado. Esto supone que si queremos volver a
usarlo (como es en este caso), hay que volver a activarlo.
Dado que queremos que el objeto se mueva desde una posición a otra a partir de que
se active la animación, tendremos que indicar una posición inicial (la original del modelo)
y una posición final, y en la función que trata el evento desocupado, controlar cuando el
objeto llega a la posición final. Cuando esto ocurre, la que era posición inicial toma los
valores de la posición final, y se calcula una nueva posición final (entiéndase que cuando se
habla de posición, no solo se refiere a la misma si no también la orientación).
Veamos cómo se implementa el movimiento desde una posición inicial a otra final.
Uno de los parámetros que se debe definir para el objeto es la velocidad, dada como la
cantidad de espacio recorrido por unidad de tiempo, o tick. Hay que tener claro que para
nuestro ejemplo la unidad de tiempo o tick es cada vez que ocurre el evento desocupado;
es un tiempo discreto. Con este parámetro, podemos calcular el número de ticks que son
necesarios para ir de una posición a otra. Por último, debemos añadir un contador de ticks,
que se inicializa a cero cuando se calcula un nuevo punto final, y que cada vez que se obtiene
una nueva posición se incrementa en 1, hasta llegar al número de ticks necesarios. Estas dos
variables se usan en una función paramétrica. Veamos el caso del movimiento lineal.
t=(float) Contador_ticks++/(float) Numero_ticks;
Posicion_actual=Posicion_inicial*(1-t)+Posicion_final*t;
De esta manera tan simple se implementa el movimiento lineal. Véase lo fácil que es detectar si el objeto ha llegado a la posición final. Para el caso del movimiento con aceleración
y desaceleración, utilizaremos una función coseno. Se debe buscar la zona de la función en
la que se cumpla que comienza con un cambio pequeño, pero que se va acelerando, para
llegar de nuevo a un cambio lento en la desaceleración.
Por último, se debe poder controlar la velocidad mediante las teclas +, para aumentarla,
y -, para reducirla.
6.4. Evaluación
Se evaluarán los siguientes puntos:
Creación de una clase para el objeto animado. Al objeto se le podrá asignar cualquier
objeto geométrico de tipo .ply, cargado al comenzar el programa.
El objeto se moverá desde una posición inicial a otra final, con la orientación de la
trayectoria. La animación se activará con la tecla F12.
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Animación. Interpolación
Figura 6.2: Uso de la hormiga como modelo y diferente fotogramas del movimiento.
Se podrá cambiar el tipo de movimiento a lineal (l) o senoidal (k)
Se podrá controlar la velocidad (teclas + y -)
6.5. Temporización: 4h
6.6. Mejoras
6.7. Bibliografía
Mark Segal y Kurt Akeley;The OpenGL Graphics System: A Specification (version
1.5); http://www.opengl.org/
Edward Angel;Interactive Computer Graphics. A top-down approach with OpenGl;
Addison-Wesley, 2000
J. Foley, A. van Dam, S. Feiner y J. F. Hughes; Computer Graphics: Principles And
Practice, 2 Edition; Addison-Wesley,1992
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A. Watt y M. Watt; Advanced Animation And Rendering Techniques. Theory And
Practice; Addison-Wesley, 1992
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