SOLIDWORKS Visualize: Jak ożywić wizualizacje obiektów w ruchu dzięki funkcji Motion Blur?

W programie SOLIDWORKS Visualize Proffesional istnieje możliwość wykonywania różnorodnych animacji ruchu modeli, które tworzone mogą być ręcznie w programie, importowane jako Motion Study prosto z SOLIDWORKS lub przy wykorzystaniu Fizyki narzędzia do symulacji poddania modeli grawitacji. Te wszystkie sposoby dają nam możliwość wyrenderowania filmu przedstawiającego pewien ruch. A co jeśli chcielibyśmy pokazać ruch na przykład na wydruku?

Z pomocą przychodzi zabieg, który stosowany jest przez fotografów uwieczniających ruch (np. sportowych lub motoryzacyjnych) czyli rozmycie obrazu w ruchu (ang. Motion blur). Polega ono na wykonaniu zdjęcia przy ustawieniu odpowiednio długiego czasu naświetlania, na którym zarejestrowane zostanie rozmycie wynikające z poruszenia się aparatu zgodnie z ruchem obiektu (poruszone tło) lub obiektu przy stabilnym aparacie (poruszony obiekt). Poruszenie to daje wrażenie ruchu na nieruchomym zdjęciu.

Posiadając licencję Professional możemy wykorzystać Rozmycie ruchu i odtworzyć tenże zabieg fotograficzny. Całość sterowana jest właściwie jednym parametrem nazwanym Czas migawki (ang. Shutter Time) wyrażanym w milisekundach. W fotografii jest to odpowiednik czasu migawki wyrażanym zwykle w ułamku zwykłym (np. 1/25s. odpowiada 40 ms w programie). Im dłuższy czas (większa wartość parametru) tym większe będzie rozmycie ruchu.

Aby poruszenie było widoczne należy oczywiście stworzyć jakikolwiek ruch w naszym projekcie. Od nas zależy czy zdecydujemy się na poruszenie obiektu czy kamery. W dalszej części tego artykułu postaram się przedstawić przykładowe scenariusze.

Rozpocznę od przygotowania projektu. Posłużę się modelem rakiety tenisowej zaprojektowanym przez naszego specjalistę CAD Bartosza Medyńskiego.

Ruchomy obiekt -piłki

W pustym projekcie umieszczę model i wykonam prosty ruch pionowy piłek (symulacje opadania). Animację wykonałem dla poszczególnych grup piłek aby przemieszczenie w danym czasie było różnorodne. Początkowo zmianę przemieszczenia wykonuję w przedziale czasu wynoszącym 1 sekundę, natomiast aby zwiększyć prędkość piłek przesuwam wszystkie końcowe klatki kluczowe bliżej początku. Tym samym zwiększam prędkość około trzykrotnie. Rakietę pozostawię w bezruchu. Parametr Czas migawki ustawię na 40ms (1/25s). Jak widać piłki zostały poruszone analogicznie do swojej prędkości.

http://www.dpstoday.pl/wp-content/uploads/2023/04/solidworks-visualize-ruch-pilek.mp4

Ruch liniowy rakiety i kamery

W tym przypadku piłki pozostaną nieruchome, a rakieta wraz z kamerą poruszy się ruchem liniowym w bok. Można wyobrazić sobie sytuację zdjęcia wykonanego z jednego samochodu w kierunku drugiego o tej jadącego tą samą prędkością. Piłki reprezentują np. stojące latarnie. Najszybszym i precyzyjnym sposobem do wykonania takiego synchronicznego ruchu obiektu i kamery jest wykorzystanie Śledzenia obiektu, które dostępne jest jako funkcja w zakładce Transformacja Kamery którą chcemy animować. Gdy wybierzemy model rakiety zarówno w opcji Kontynuuj jak i w Cel wówczas kamera i jej cel poruszą się identycznie jak obiekt śledzony.

By wykonać animację ponownie tworze klatkę kluczową w pierwszej sekundzie i wykonuję przesunięcie w osi Z. Następnie przechodzę w miejsce pierwszej klatki kluczowej i przesuwam obiekt w ujemnym kierunku aby całościowo przemieszczenie było jeszcze większe i aby nie rozpoczynało się w miejscu, w którym chciałbym wykonać render. Gdy klatki kluczowe są wykonane przełączam się na animowaną kamerę i wybieram moment na osi czasu, który mi odpowiada wizualnie. Następnie przestawiam Typ tła w ustawieniach środowiska na Środowisko, aby zobaczyć jak poruszenie kamery wpływa na poruszenie tła. Zgodnie z optyką poruszenie tła jest znacznie mniej widoczne ponieważ znajduje się w większej odległości od kamery. Widzimy natomiast znaczne poruszenie piłek. Tym razem jednak poruszone są one równomiernie – wynika to z równej prędkości rakiety względem nieruchomych piłek. Czas migawki ustawiam na 60 ms oraz skracam czas trwania animacji, aby zmaksymalizować poruszenie.

http://www.dpstoday.pl/wp-content/uploads/2023/04/solidworks-visualize-ruch-rakiety-i-kamery.mp4

Obrót kamery wokół rakiety

Pozostawiając włączoną opcję śledzenia obiektu przez kamerę tworzymy animację obrotu rakiety wokół swojej osi pionowej, co powoduje także ruch obrotowy kamery. Aby ruch piłek był lepiej widoczny rakieta została dodatkowo od nich odsunięta. Jak widać na ostatecznym renderze sytuacja jest analogiczna do ruchu liniowego wraz z kamerą, jednak w tym przypadku widzimy większe poruszenie tła – wynika to z większej drogi przebytej przez cel kamery.

http://www.dpstoday.pl/wp-content/uploads/2023/04/solidworks-visualize-obrot-rakiety-i-kamery.mp4

Ruch kamery

Ten przypadek jest najczęściej spotykany w sytuacji gdy niedoświadczona osoba próbuje zrobić zdjęcie w ciemnym otoczeniu. Wówczas aparat przyjmuje zwykle dłuższy czas naświetlania aby rozjaśnić zdjęcie. Czas jest na tyle długi, że naturalne drgania rąk są rejestrowane przez matrycę. Wówczas mamy zwyczajnie poruszone zdjęcie. Na poniższym nagraniu wykonałem losowe przesunięcie kamery i jej celu (losowe poruszenie aparatu nie dzieje się wokół ustalonego celu, ale także porusza go) tak aby render został naturalnie poruszony.

http://www.dpstoday.pl/wp-content/uploads/2023/04/solidworks-visualize-poruszenie-kamery.mp4

Podsumowanie

Przedstawione przeze mnie przypadki to tylko namiastka tego, co można osiągnąć posługując się wszelkim poruszeniem i Rozmyciem ruchu. Tego typu zabiegi mogą znacznie urozmaicić nasze wizualizacje, zwłaszcza jeśli staramy się przedstawić ruszające się obiekty (np. samochody, elementy maszyn, śmigła itp.)

Post: SOLIDWORKS Visualize: Jak ożywić wizualizacje obiektów w ruchu dzięki funkcji Motion Blur?