数字人轻松学Xpresso入门-3

【引言】

        通过上一篇的讲解，希望能够带领CG人进入图形化编程领域。三维软件在模拟物质世界的运动和相互联系规律时，利用脚本语言要比“传统的K帧”和“应用动力学模拟”制作效率高得多，这一点，随着你对XPRESSO深入认识，你会不断地有这方面感悟。

         如何教会CG人用好XP，还真让我费脑筋。从编程讲起？面向过程的编程方法，变量、函数、常量、逻辑判断？面向对象的编程方法，对象、属性、方法、接口？一定会让从事图形图像的人头晕。我想还是用实例，通过详细地分析，把复杂的编程概念分散开讲解和研究，这样能顺利一些。（当过老师的人会讲课，善于编写教案，这是我的优势，嘿嘿）。以前有百度C4D吧友问：如何制作齿轮动画？当时我想用动力学制作，现在就用xpresso制作这个例子，深入学习和了解XPRESSO在动画方面的优势。

实例：齿轮咬合动画

1、制作齿轮最好用C4DR16。在样条建模工具中有“齿轮”曲线工具。

设置如下：命名为B，数据供参考。

2、按CTRL复制出来一个，命名为A。以下的数据供参考。

3、放好位置。两个齿轮的半径“调整”为1：2。

4、建立一个空物体，为其添加Xpresso标签。把a和b曲线对象拖进XP编辑器中。以a为主动轮，b为从动轮。

5、它的旋转角度应该为R.B。

6、齿轮的传动比逻辑理论为：

简单说就是：相互接触，线速度相同（每秒转动的周长相同），对于单个圆转动：线速度等于角速度×半径。

对于两个相互接触的圆（齿轮），由于线速度相同，所以每个轮的角速度比等与其半径倒数比。就是半径越大，转动越慢。按照这个理论，这个例子小轮a的转速（角速度）为大轮b的2倍。角速度的单位不是度，而是“弧度”。这就涉及角度转换问题。

7、在XPRESSO边界窗口，右键添加“角度”节点。

8、选择“角度”节点的属性是“有度数到弧度”。那么角度节点输入的是角度，转换输出为弧度。

9、角度和弧度的换算关系如下：

在编辑窗口添加两个结果节点，看看数值。

10、我们旋转a 的角度为16.616度（其实显示它是弧度，我们当做角度）。我们用计算机算一算：16.616×3.14÷180=0.2898 OK!从监测结果看，角度节点转换正确！

11、在编辑面板右键，添加--计算--数学（math）节点。它有两个输入端口：把输入端口1与角度节点输出连接（数据类型为实数），数学节点的输入端口2，则设置为2，功能为“除”。这样从数学节点输出的数据为输入数据的一半。（XPRESSO做除法是这个样子的）

12、添加一个结果看看，非常正确。

13、因为齿轮曲线b的旋转是角度，所以不能把数学节点的输出的弧度数据直接给b的旋转。

按CTRL把角度节点复制，在属性面板把功能改为：有弧度到度数。然后连接b。

14、测试一下，点击a对象，旋转R.B角度。发现速度匹配都对，但是方向是一致的，都向一个方向转，这是不对的。

图文表现不出来转动方向，这是它的缺点，但你可以想啊。

15、解决的办法非常简单。打开XPRESSO编辑窗口。

右键--添加：新建节点--计算--相反数节点。然后加在“数学节点”和“角度节点”之间。发生了什么事情，添加两个“结果节点”进行监测，原来是添加一个“负号”而已。在C4D中代表相反方向。

16、再测试正确了。下面给a添加一个“动力”。在XPRESSO编辑面板上选择sysytem presets(预置)，选择Rotate，与a节点的输入旋转.B相连。

17、把动画设为400F。点击播放，转动的方向和转速都正确，不错吧。

18、这个线条不好看，把它转化3D立体也是非常容易啊！添加个挤压，然后设置其“圆角封顶”。

19、再点击播放，测试是正确的。（唉！图文看不出运动的样子，你就想吧。）

20、材质渲染，这里就不说了，那不是重点。

通过以上讲解。不用动画K帧，不用动力学就完成了齿轮咬合动画，你感觉如何？

【补充说明】

1、上面第9、10步，齿轮a输出的旋转值是什么？是弧度还是角度？从结果看16.616应该是弧度值。在这里我把它当角度计算了。为什么这么做呢？一是我现在没有从官方证明说：对象节点输出的是弧度值，不是角度值。那么下图如何解释？

上图结果节点显示的确是弧度值，但我是这么想的：结果节点的数据类型没有度数显示，所以它只能以实数显示，自动转化为弧度值（它是显示，是表象，不要轻易相信结果的值，如果数据类型不对，显示就不对，不信改改数据类型试一试）；二是我想通过本篇讲解“角度”节点的应用；三是我看国外教程老外都是这么转换的，（带有地方的英语，实在难以听清）。所以，上面即使的确是弧度，就把它当角度转弧度，计算后再把它当弧度转回角度，逻辑上应该没有错误。

2、如果，你把旋转输出的值就认为是弧度，也没有错误。你可以按照下面的逻辑，替代第15步的逻辑，效果是一样的。

3、在我确认旋转输出的确是弧度值以前，我就按“角度”来算。由于水平有限，请高手看到后，能够给予指点。

【后记】

        1、如果你已经熟悉了一门高级语言，并且亲自参与开发过一两个项目，那么学习新的计算机高级语言对于你来说是很简单的事。就像你熟悉键盘乐器，突然想学吉他那样简单，两者共同使用的乐理是相同的，唯一不同的是乐器的“操作”不同，这需要下点功夫练习，是熟悉新乐器的过程，而不是重新开始。在你熟悉其他语言的基础上，学习全新的语言，那么，你学的是新语言的语法和规则，很短的时间熟悉以后，你只需要在你的电脑中保存一份电子版的“对象函数手册”即可。

        2、如果你有其他计算机高级语言的基础，学习XPRESSO很容易。如果没有其他语言的基础，也没有什么，学习XPRESSO也是非常容易的事情，MAXON公司开发它，就是想让CG人很容易地用它。（如果你用过MAXSCRIPT和MEL编写过脚本，你试一试，那个难度） 学习XPRESSO好处是代码不用键盘输入，节点不需要你记忆，但你必须熟悉每个节点、甚至每个接口的用途，然后，通过多做练习，熟练对动画、粒子、纹理、颜色等方面进行控制应用。只有这样不断练习，我想当你在遇到复杂物体运动表现的时候，XPRESSO能真正地成为你解决问题的利器。

        3、下一篇还是用xpresso研究皮带轮传动。