VJEŽBA V14 · MODUL 3 · DOKUMENTACIJA, VIZUALIZACIJA I PRIPREMA ZA PROIZVODNJU
Vježba V14 · 2 sata
Renderiranje i animacija
Izrada fotorealističnog prikaza sklopa hvatača MPH-1 i animacije otvaranja i zatvaranja prstiju.
- dodijeliti materijale i teksture dijelovima sklopa
- postaviti scenu, kameru i osvjetljenje za renderiranje
- izraditi fotorealistični prikaz razlučivosti 1920×1080
- izraditi animaciju gibanja prstiju s pravilnim trajanjem ciklusa
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 3.4 Renderiranje i izrada fotorealističnih prikaza, 3.5 Izrada animacija i uvod u simulacije.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Izradite fotorealistični prikaz sklopa hvatača MPH-1 u razlučivosti 1920 × 1080 px, s aluminijskim dijelovima (tijelo, prsti, nosač) u eloksiranoj srebrnoj završnoj obradi i čeličnim podnožjem u crnom laku. Postavite scenu s neutralnom podlogom, kamerom pod blagim kutom koja prikazuje hvatač u poluotvorenom položaju, i osvjetljenjem koje jasno ističe oblik bez oštrih, neprirodnih sjena ili preosvijetljenih ploha.
Zatim izradite kratku animaciju otvaranja i zatvaranja prstiju hvatača, hoda 15 mm po prstu, s ukupnim vremenom jednog ciklusa (otvaranje pa zatvaranje) od 0,4 s. Animacija se temelji na promjeni vrijednosti limitirajuće veze prstiju iz vježbe o sklapanju, ne na ručnom pomicanju dijelova kroz vrijeme bez oslonca na stvarne veze sklopa.
Oprema i pribor
- Računalo s parametarskim CAD sustavom s modulom za renderiranje i modulom za animaciju
- Gotov, potpuno određen sklop hvatača iz vježbe o vezama i stupnjevima slobode gibanja
- Knjižnica materijala (aluminij eloksirani, čelik s crnim lakom) ako nije ugrađena u program
Pravila koja se primjenjuju
Fotorealistično renderiranje gradi se iz tri neovisne cjeline koje se moraju postaviti prije pokretanja konačnog prikaza: materijali i teksture na dijelovima (fizikalna svojstva površine — sjaj, hrapavost, boja), scena i osvjetljenje (izvori svjetla, njihova jačina i položaj, podloga), te kamera (kut gledanja, žarišna duljina, razlučivost izlazne slike). Redoslijed rada je uvijek najprije materijali, zatim scena i osvjetljenje, pa tek na kraju konačno renderiranje u punoj razlučivosti — probni prikazi u nižoj razlučivosti tijekom postavljanja štede vrijeme računanja.
Animacija gibanja u parametarskom CAD sustavu ne animira poziciju dijelova izravno, nego mijenja vrijednosti postojećih veza sklopa (npr. udaljenost limitirajuće veze prsta) kroz vremensku traku (timeline), s ključnim točkama (keyframe) koje određuju stanje sklopa u pojedinim trenucima. Time animacija ostaje fizikalno dosljedna stvarnom gibanju definiranom vezama, umjesto proizvoljnog pomicanja geometrije koje bi moglo prikazati kretanje nemoguće s obzirom na stvarne stupnjeve slobode gibanja.
Pažnja
Najčešća pogreška je renderiranje prije nego što su svim dijelovima dodijeljeni materijali (dijelovi bez materijala prikazuju se zadanom, neuvjerljivom bojom), te izrada animacije ručnim pomicanjem dijelova umjesto kroz vrijednosti veza, čime animacija ne prati stvarna ograničenja gibanja sklopa (npr. hod veći od dopuštenih 15 mm).
Crtež
Postupak
- Otvorite gotov sklop hvatača i redom dodijelite materijale svakom dijelu: aluminij eloksirani srebrni za tijelo, prste i nosač, čelik s crnim lakom za podnožje.
- Postavite ostale dijelove (cilindar, spojnici, senzor, vijci, zatici) na odgovarajuće standardne materijale iz knjižnice (npr. nehrđajući čelik, plastika prema stvarnom dijelu).
- Otvorite modul za renderiranje (npr. PhotoView ili odgovarajuća naredba) i postavite podlogu scene (neutralna, jednobojna ili studijska pozadina).
- Postavite izvore svjetla (npr. jedno glavno i jedno ispunjavajuće svjetlo) tako da oblik hvatača bude jasno vidljiv bez oštrih sjena.
- Postavite kameru pod blagim kutom koji prikazuje hvatač u poluotvorenom položaju, s razlučivošću izlazne slike 1920 × 1080 px.
- Pokrenite probni prikaz u nižoj razlučivosti radi provjere rasporeda svjetla i kamere, zatim konačno renderiranje u punoj razlučivosti.
- Otvorite modul za animaciju (npr. Motion Study ili odgovarajuća naredba) i postavite vremensku traku u trajanju od 0,4 s.
- Postavite ključnu točku na 0 s sa zatvorenim prstima (limitirajuća veza na 0 mm) i ključnu točku na 0,2 s s otvorenim prstima (limitirajuća veza na 15 mm).
- Postavite treću ključnu točku na 0,4 s s ponovno zatvorenim prstima, čime se zatvara puni ciklus otvaranja i zatvaranja.
- Pokrenite izračun animacije i pregledajte gibanje kroz cijeli ciklus prije izvoza u video zapis.
Pitanja i zadaci
1. Nabrojite tri neovisne cjeline koje je potrebno postaviti prije konačnog fotorealističnog renderiranja i objasnite ukratko ulogu svake.
Prikaži rješenje
Materijali i teksture određuju fizikalna svojstva površine dijelova (boju, sjaj, hrapavost); scena i osvjetljenje određuju izvore svjetla i podlogu koji utječu na sjene i kontrast; kamera određuje kut gledanja, žarišnu duljinu i razlučivost konačne slike.
2. Animacija ima ukupno trajanje 0,4 s, jednako podijeljeno na fazu otvaranja i fazu zatvaranja. Koliko traje svaka faza i u kojem trenutku na vremenskoj traci prsti dosežu najveći razmak?
Prikaži rješenje
Svaka faza traje 0,4 s / 2 = 0,2 s. Prsti dosežu najveći razmak čeljusti (70 mm, hod 15 mm od zatvorenog položaja) upravo u trenutku 0,2 s na vremenskoj traci, na prijelazu iz faze otvaranja u fazu zatvaranja.
3. Zašto se animacija gibanja gradi kroz promjenu vrijednosti postojeće limitirajuće veze prsta, a ne ručnim pomicanjem geometrije dijela kroz vrijeme?
Prikaži rješenje
Vrijednost veze je već ograničena na stvarno moguć raspon gibanja (0 do 15 mm hoda), pa animacija izgrađena na njoj ostaje fizikalno dosljedna stvarnim stupnjevima slobode gibanja sklopa; ručno pomicanje geometrije moglo bi prikazati gibanje koje sklop stvarno ne dopušta, primjerice hod veći od 15 mm ili zakretanje prsta koje veze sprječavaju.
4. Zašto se dijelovima poput podnožja dodjeljuje materijal "čelik s crnim lakom", a ne samo "čelik"?
Prikaži rješenje
Osnovni materijal "čelik" nosi mehanička i masena svojstva (gustoću, čvrstoću) potrebna za proračune, dok završna obrada "crni lak" određuje izgled površine u renderiranom prikazu (boju, sjaj); za vjerodostojan fotorealistični prikaz potrebno je oboje — točan materijal za proračun i točnu teksturu za izgled.
5. Zašto se preporučuje probni prikaz u nižoj razlučivosti prije konačnog renderiranja u punoj razlučivosti 1920 × 1080 px?
Prikaži rješenje
Renderiranje u punoj razlučivosti fotorealističnim algoritmom obično traje znatno dulje nego u nižoj razlučivosti; probni prikaz omogućuje brzu provjeru rasporeda svjetla, materijala i kuta kamere te ispravljanje pogrešaka prije nego što se utroši vrijeme na konačno računanje visoke kvalitete.
6. Objasnite zašto animacija koristi tri ključne točke (0 s, 0,2 s, 0,4 s) umjesto samo dvije (0 s i 0,4 s) za prikaz punog ciklusa otvaranja i zatvaranja.
Prikaži rješenje
S dvije ključne točke (zatvoreno na 0 s, zatvoreno na 0,4 s) program bi interpolirao izravno između dva jednaka stanja i prsti se uopće ne bi pomaknuli; treća, srednja ključna točka na 0,2 s s otvorenim položajem nužna je da animacija stvarno prikaže fazu otvaranja prije nego što krene faza zatvaranja natrag u početni položaj.
7. Koja bi bila posljedica renderiranja sklopa u kojem jedan dio (npr. vijak) nema dodijeljen materijal?
Prikaži rješenje
Dio bez dodijeljenog materijala prikazao bi se zadanom, neutralnom bojom programa (obično sivom ili sjajno plastičnom), što narušava vjerodostojnost cijelog prikaza i odaje da postavljanje scene nije dovršeno do kraja.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Osigurati da svi polaznici imaju gotov, potpuno određen sklop hvatača s ispravno postavljenom limitirajućom vezom prstiju iz prethodne vježbe. Provjeriti dostupnost materijala "aluminij eloksirani" i "čelik crni lak" u knjižnici materijala programa.
Tijek sata
- Uvod u tri cjeline renderiranja (materijali, scena i osvjetljenje, kamera) uz kratak primjer (10 min).
- Zajedničko dodjeljivanje materijala dijelovima sklopa uz projektor (15 min).
- Samostalno postavljanje scene, osvjetljenja i kamere prema uputama vježbe (20 min).
- Zajedničko pokretanje probnog i konačnog renderiranja (10 min).
- Uvod u animaciju i zajednička izrada prve ključne točke (10 min).
- Samostalna izrada preostalih ključnih točaka i pregled animacije, rasprava o pitanjima (15 min).
Očekivani rezultati
Polaznik predaje fotorealističnu sliku sklopa u razlučivosti 1920 × 1080 px s ispravno dodijeljenim materijalima te kratku animaciju punog ciklusa otvaranja i zatvaranja prstiju u trajanju 0,4 s, izgrađenu na vrijednostima limitirajuće veze.
Česte pogreške
- Dijelovi bez dodijeljenog materijala u konačnom prikazu
- Kamera ili osvjetljenje postavljeni bez probnog prikaza, pa se pogreška otkrije tek pri sporom konačnom renderiranju
- Animacija izrađena ručnim pomicanjem geometrije umjesto kroz vrijednost veze
- Nedostaje srednja ključna točka, pa animacija ne prikazuje stvarno gibanje
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Materijali dodijeljeni svim dijelovima ispravno | 20 |
| Scena, osvjetljenje i kamera, kvaliteta prikaza | 25 |
| Konačna slika u zadanoj razlučivosti | 15 |
| Animacija: tri ključne točke, ispravan hod i trajanje | 25 |
| Ispravni odgovori na pitanja i zadatke | 15 |