Движение "лицом вперед"

Добрый день

Есть 3D сцена, в процессе симуляции объекты движутся под действием приложенных сил. Объект может иметь опцию типа "face forward" которая заставляет его по(д)ворачиваться по направлению движения, т.е.

- объект движется со скоростью v, известен вектор face. При необходимости поворачиваем объект так чтобы эти направления совпадали. При плавных изменениях вектора скорости все хорошо.

И тут мелкая неприятность: а если объект был неподвижен (или почти неподвижен)? Очевидно разворот должен занять некоторое время, и как он должен происходить? Объект сначала делает "поворот на месте" и только потом движется? Или начинает двигаться лицом вперед и по ходу дела поворачивается? И просто "задать время поворота" наверно не очень хорошо, оно будет никак не связано со скоростью.

Как бы Вы управляли объектом? Если нужны доп опции - то какие (чем меньше тем лучше). Или все должно делаться автоматычно?

Спасибо

0

Сообщение от VAF34 искусство постановщика или заказчика.

Слышал много раз. А вот об искусстве решающего или подрядчика почему-то всегда молчок. Наверно оно всегда на высоте?

Опять возникает тот же эффект: ну вот есть же очевидный, напрашивающийся, "бросающийся в глаза" (и.т.п) вариант, пусть не решение. Почему его никто не предлагает? Не могу объяснить

0

По-моему, мы потеряли объект разговора. Продолжать можно только, если появиться конкретный пример движения: движущийся предмет, траектория или цель движения, система организации движения и др. условия движения. Все остальное необходимое можно сконструировать. Но ограничиться, просто сказав " чайник" - недостаточно.

0

Даже если просто землю заменить на космос, явления движения очень сильно меняются, это даже по голливудским фильмам относительно верно осознаётся. При этом очень важно понимать, а не не долбить всем мозги на форуме.

0

Сообщение от VAF34 По-моему, мы потеряли объект разговора. Продолжать можно только, если появиться конкретный пример движения: движущийся предмет, траектория или цель движения, система организации движения и др. условия движения. Все остальное необходимое можно сконструировать. Но ограничиться, просто сказав " чайник" - недостаточно.

Лично я ничего не терял. Никаких проблем с постановкой здесь нет, названия темы вполне достаточно. Ладно, пожуем еще, пример (аттач). Вот двигался чайник, в какой-то момент времени начала действовать сила F. Под ее действием чайник разворачивается и движется по направлению силы, конечно носом вперед. Вероятные опции/параметры: крутизна поворота.

Может смущает что "у чайника нет двигателя/колес/ног и двигаться он не может!". Ну так это просто (популярная) тестовая 3D модель, юзер заменит ее на нужную. Никому нет дела какую математику/модель Вы реализуете "под капотом". Никаких ограничений здесь не налагается. Мне нравится автобус, трехколесный велик тоже годится, а "маневровый двигатель" - просто отлично, смачно звучит. Но в любом случае это уже часть решения, к постановке отношения не имеет.

Мне неловко читать Ваши неуклюжие отмазки про "конкретные (физические) ограничения", "систему организации движения", космос и Голливуд.

Миниатюры

 

0

Понятнее не стало! А зачем чайник движется! Существует ли какая-то цель движения? Или это что-то вроде броуновского движения? Не хватает конкретики!

0

Сообщение от VAF34 А зачем чайник движется!

Я бы добавил вопрос "почему чайник движется носиком вперед? почему ему не всё-равно, как двигаться?".

0

Сообщение от Igor3D Никаких проблем с постановкой здесь нет, названия темы вполне достаточно.

Проблема в том, что Вы отвергаете предлагаемые решения. Аргументируете добавлением новых требований, никак не согласованных с предыдущими (иногда и противоречащим).

Попробуем начать сначала.

Тема: Движение "лицом вперед"
Вопрос: Объект сначала делает "поворот на месте" и только потом движется? Или начинает двигаться лицом вперед и по ходу дела поворачивается?

Ответ: Зависит от.
Если это автобус, то движется по окружности, пока вектор face не будет направлен на цель. Дальше движется прямо. Радиус окружности и скорость выбираем произвольно (любой радиус и любая скорость одинаково хорошо подходят под условия задачи). Законы физики игнорируем.
Если это колобок в пакмане, то сначала разворачивается на месте, затем движется прямо. Угловую скорость поворота и скорость движения выбираем произвольно (см. выше).

0

Очень не хотелось подводить черту под обсуждением, которое могло бы быть интересным, но четкой постановки задачи или вопроса я не вижу. Пытающихся что-то сказать, упрекают в попытках конкретизировать задачу. Естественно, что попытки ответить на не сформулированный вопрос превращаются в объект критики.

0

Сообщение от Shamil1 Если это автобус, то движется по окружности, пока вектор face не будет направлен на цель. Дальше движется прямо. Радиус окружности и скорость выбираем произвольно (любой радиус и любая скорость одинаково хорошо подходят под условия задачи). Законы физики игнорируем.

Чего это скорость произвольна если задан исходный вектор силы? Радиус поворота - необходим параметр/опция задаваемая юзером. Вряд ли это сам радиус, как она должна выглядеть? Что о ней писать в документации? А главное - как организовать поворот? Какой вектор силы прилагать на каждом шаге симуляции? Ясно что не исходный, он разворачивать не будет. Тогда какой и как его считать? И как "крутить носиком"? Т.е. как считать крутящий момент?

Я-то рассчитываю/хочу чтобы обсуждалось это (вопросы выше). Понятно что понадобится какая-то "модель" поведения объекта - ну так предлагайте, это и нужно. Но вместо этого "а куда/зачем идет чайник?" Ну елы-палы

Сообщение от Shamil1 Если это колобок в пакмане, то сначала разворачивается на месте, затем движется прямо. Угловую скорость поворота и скорость движения выбираем произвольно (см. выше)

Случай гораздо менее usable, но также возможный. Только угловую скорость надо выбирать не произвольно, а связать с исходным вектором силы. Идеально чтобы это был частный случай общего решения

0

Сообщение от Igor3D Чего это скорость произвольна если задан исходный вектор силы?

Какой силы? В какой точке она приложена?
Если это сумма всех сил, действующих на тело, то позицию тела можно вычислить в любой момент. При этом, какой частью вперёд будет двигаться тело, от нас не зависит.
Если это сила тяги двигателя, то нужно описание модели и чертёж конкретного тела.

Сообщение от Igor3D Какой вектор силы прилагать на каждом шаге симуляции?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно подробное описание системы. Без этого мы не знаем, как реагирует тело на приложение силы.

Сообщение от Igor3D Понятно что понадобится какая-то "модель" поведения объекта - ну так предлагайте, это и нужно.

Предложили уже несколько. Вам почему-то они не понравились. Критериев для оценки моделей Вы не даёте.

0

Сообщение от Shamil1 Предложили уже несколько. Вам почему-то они не понравились. Критериев для оценки моделей Вы не даёте.

Практически все предложения = запрос на изменение/расширение задачи, на это я пойти не могу (даже если бы захотел). Наиболее реалистичным считаю это предложение

Сообщение от Shamil1 Сначала пишем движок, который будет состоять из: - состояние: Позиция = структура с полями Тяга двигателя, Угол отклонения двигателя, Координаты чайника, Направление оси чайника, Вектор скорости. - функция изменения состояния: Позиция СделатьХод(Позиция СделатьХод(Позиция поз, Ход ход); где Ход = пара (изменение тяги, изменение угла) Для реалистичности изменение тяги и угла за 1 такт ограничены dFmax и dAmax. Можно ограничить максимальную тягу, нужно ограничить максимальный угол. Можно для изменения тяги оставить всего 3 значения: dF, -dF, 0. Аналогично для изменения угла.

Убедимся что я это понял верно, Алгоритм:

- (на каждом шаге) находим угол между текущими вектором face и силы F. Если нулевой - просто применяем силу, иначе поворачиваем face, максимально на угол dAmax (заданный параметром) до тех пор пока не достигнем совпадения. Сила всегда прилагается по направлению face.

Если что не так - поправьте. Теперь чем не нравится. Никак не учитывается (текущая) скорость v. Нормальное приложение силы (как движком так и без него)
Достаточно иметь хоть сколько-нибудь приличную начальную скорость v (а она будет уже после первых нескольких шагов) - и вектор скорости будет сильно отличаться от текущего направления силы F'. В итоге движение получается совсем не лицом. Да, схема будет работать если задавать скорость насильно. т.е. v' = F', но это неграмотный подход к симуляции. Также заданный dAmax весьма неудобен, от него слишком много зависит.

Заметим что можно достичь поворота используя вектор силы (без "волевых" поворотов) просто направив силу перпендикулярно скорости

0

Наконец-то, похоже на постановку задачи. Отсутствует или я не увидел - цель движения.

0

Сообщение от VAF34 Отсутствует или я не увидел - цель движения.

На такие реплики у меня просто опускаются (длинные) руки А зачем вообще делаются компьютерные анимации? Ну хотя бы: цель чайника - доставить свежий чай (из можжевеловых веточек) какому-нибудь "ежику в тумане". Для 3D артистов/дизайнеров это может быть предметом тщательного изучения/обсуждения - но не для нас. А если имелось ввиду нечто другое - так извольте пояснить.

Постановка никак не менялась. Заметим что решение (пост #33 что я цитирую в посте #71) полностью в рамках темы, никаких запросов на "большую физику" там нет. И это правильно. Нужен "контроллер" который не противоречит физике, здравому смыслу и житейскому опыту. Научными проблемами я не занимаюсь

0

Сообщение от Igor3D угол между текущими вектором face и силы F

Да

Сообщение от Igor3D Если нулевой - просто применяем силу, иначе поворачиваем face

Нас интересует не угол между face и силой, а угол между face и направлением на цель.

Сообщение от Igor3D Никак не учитывается (текущая) скорость v.

Движок, по определению, тупой, как законы природы. Он принимает ход и вычисляет новую позицию. Думать должен ИИ, который выбирает ход. Этот ИИ в идеале должен учитывать все параметры, включая скорость и расстояние до цели.

В первом приближении (туповатый ИИ) будет менять угол между текущими вектором face и силы F пропорционально углу межу face и направлением на цель.

Для выбора скорости нужна какая-то мотивация. Иначе, подойдёт любая скорость.

Сообщение от Igor3D вектор скорости будет сильно отличаться от текущего направления силы F'

Если добавить сопротивление среды, то не так сильно. Но в общем случае чайник может двигаться юзом (не в направлении носика).

Есть два варианта. Либо мы накладываем на чайник физический запрет движения не носиком вперёд (например, большое "боковое сопротивление") или смиряемся с тем, что чайник может двигаться боком. Либо мы забиваем на законы физики и задаём законы движения чайника (не используем силы, меняем непосредственно скорость).

0

Цель движения TargetPosition, TargetSpeed, TargetForce - это результат вычисления регулятора, или ИИ по-простому.

Но еще очень важно, что цели подчинены другу другу вот таким интересным образом:
TargetPosition является для нас конечной целью, но ей подчинены две другие цели - TargetSpeed, TargetForce. При этом цели TargetSpeed подчинена цель TargetForce. Подчинение означает, что цель будет достигаться, но при условии, что будет сначала достигнута подчиненная цель. То есть во времени сначала достигается цель TargetForce, мгновенно (Force = TargetForce), потом через некоторое время достигается скорость и потом достигается положение.

Эту забавную и сложную для нуба задачку решают два уравнения регулятора движения, приведенные выше. Это уравнения системы подчиненного регулирования.
https://yandex.ru/search/?clid... u&lr=10761

Пример подчиненного регулирования: капитану гребной лодки нужно переместиться из точки А в точку Б, он может командовать двумя рядами гребцов, чтобы поворачивать налево или направо или плыть вперёд. У капитана есть TargetPosition, данный ему из адмиралтейской ставки. Он должен задать скорость TargetSpeed криками команде гребцов. А галерные рабы дают команды своим мышцам TargetForce.
Капитан даёт команды "Не грести!" (TargetSpeed = 0), "Гребите медленно!" (TargetSpeed = 20), "Гребите быстро!" (TargetSpeed=100).

0

Сообщение от Shamil1 направлением на цель

На каждом шаге вектор силы F вычисляется. Это может быть "просто вектор", но может и "направление в (заданную) точку", есть и др варианты. Но в рамках этой темы нас это не касается, мы отрабатываем простую, как говорят, "рудиментарную" операцию, называть ее ИИ явно не стоит. Важно понимать что на каждом шаге расклад 3 векторов face, v и F может быть совершенно любым, даже никак не связанным с данными предыдущего шага.

Сообщение от Shamil1 или смиряемся с тем, что чайник может двигаться боком.

Может. Это мы (данная сила/модуль) не можем двигать его боком. Но в системе могут быть др силы/факторы которые могут. В какой-то момент вектора face и v запросто могут быть хоть перпендикулярны, и наша задача совместить их с вектором силы F. Возможно и за большое число шагов.

Сообщение от Shamil1 Для выбора скорости нужна какая-то мотивация.

А скорость не задается, она получается в результате применения силы/ускорения. Правда возникает проблема неограниченного роста скорости, а все время включать/отключать силу невыносимо. Поэтому везде юзер может ограничить скорость задав значение параметра типа maxSpeed

Мои соображения. Нужна "модель", иначе в этих 3 соснах-векторах легко заблудиться. Напр такой тезис: объект (движущийся "лицом вперед") имеет "руль" (ну или умеет рулить). Вот правда дальше далеко не все ясно

0

Igor3D, трудно самому придумать эту теорию, которая называется ТАУ (теория автоматического управления).

Вот вам вся математика физики движения в гугл-таблице:
https://docs.google.com/spread... sp=sharing

1. Сначала чайник поворачивается, стартуя с угла -10 градусов до угла 360 градусов с лимитированным крутящим моментом и угловой скоростью.
2. На 25 секунде TargetAngle внезапно меняется с 360 на 300 и чайнику приходится снова включать моторы, что повернуться чуть обратно.
3. На 50-й секунде на чайник начинает действовать внешний крутящий момент ExternalTorque и действует до 75-й секунды. Чайник чуть тряхнуло, но он удержался на позиции , благодаря умному регулятору.

Ниже под таблицей можно посмотреть графики. Вы можете обратить внимание, что волшебным образом Speed стремится к TargetSpeed, а Angle к TargetAngle, ну а про Torque и TargetTorque и говорить нечего, они у нас просто совпадают.

Я всего лишь использовал уравнения движения и уравнения регулятора отсюда:

Сообщение от Mikhaylo 1. Фаза разгона torque > 0 2. Фаза перемещения с постоянной скоростью w = const, torque ~ 0 3. Фаза торможения torque < 0 Добавлено через 12 минут Чтобы регулятор (Controller) правильно рулил движками, надо определить три компоненты движения TargetCoord, TargetSpeed, TargetForce с учетом ограничений (дабы не порвать связки и не обсериться от страха). Применяется подчинённое управление: TargetSpeed = Limit(K1 * (TargetCoord - Coord), SpeedLimit) TargetForce = Limit(K2 * (TargetSpeed - Speed), ForceLimit) Под Coord, Speed, Force понимаются r, v, F и angle, w, torque. Уравнения общие для всех видов движения. Добавлено через 3 минуты Функция y= Limit(x, lim) работает так: y = x, если -lim <= x <= lim y = -lim, если x < lim y = lim, если x > lim

Добавлено через 5 минут
Регулятор скорости немного несовершенный, поэтому мы видим при t=50...75 чайник немного отклоняет от позиции. Это выглядит как будто сила сдвигает тело, но оно пытается удержать позицию, но не может, но и не сносит его совсем. Это называют статической ошибкой регулятора. Можно немного усовершенствовать регулятор (это не является тайной как) и тогда будет вообще чисто, то есть чайник тряхнет, отклонится положение, но он рано или поздно вернётся на заданное положение. Но мне кажется это вам не нужно, это добавит некоторую изюминку в ваш движок или что у вас там.

Добавлено через 10 минут
Ну и посмотрите на график Torque=TargetTorque. Эка его колбасит, этот крутящий момент. Разве можно представить, чтобы вы такое сообразили с нуля?

0

Дали бы ссылку, где это все изложено целиком. Это похоже на часть описания: только запись примера движения и не поощряемая ссылка на поиск.

0

Сообщение от VAF34 и не поощряемая ссылка на поиск.

Что что?

0

Сообщение от Igor3D - (на каждом шаге) находим угол между текущими вектором face и силы F. Если нулевой - просто применяем силу, иначе поворачиваем face, максимально на угол dAmax (заданный параметром) до тех пор пока не достигнем совпадения. Сила всегда прилагается по направлению face.

Заметно что здесь нет "обратной связи", мы крутим face до нужного, но это может не соответствовать вектору скорости v. Отсюда такой план

- прилагаем силу в нужном направлении, это меняет скорость. И поворачиваем face на угол между старым и новым векторами скорости.

Что за "нужное направление" - надо еще разобраться, но уже хорошо заметен пробой: угол поворота может быть слишком мал или вообще нулевой

Заметим что при "нормальном" движении (уже носиком вперед, скорость меняется плавно) эта схема отработает хорошо (впрочем как и предыдущая).

0