浅谈固定重联电力机车B车电弓动画的修正问题

quangg

浅谈固定重联电力机车B车电弓动画的修正问题

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一、问题的提出：
固定重联电力机车，例如SS4G等，在MSTS中的B车，即二号车，在作者没有单独制作升弓动画的情况下，在游戏中存在以下不足之处：
1，如果在编组时，采用A车的Flip方式，即在编组时右键单击使之调头成为B车，但是这种方式下，B车通过道岔时，转向架的旋转方向与轨道方向相反，造成视觉脱轨，如图1所示。
2，为了解决第一个问题，一个有效的方法是在SFM中使用Reverse命令，但是这样做虽然解决了轮对问题，但是副作用很明显，就是电弓动画也被反向了，向上升起的电弓变为向下升起，如图2所示。
要同时解决这两个问题，只有在制作模型之初就将B车模型反向，然后生成.S文件，这对于作者是很容易的事情，但是其他玩家是不具备这样的条件的，因此只能通过修改.S文件的方法实现电弓动画的后期修正。

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二、旋转类动画的理论基础：
学过“CAD/CAM”或者“计算机图形学”及其他类似课程的人，一定知道图形变换矩阵，对于电弓而言，其动画只是纯粹的三维旋转，简单而言，其变换矩阵的数学表达式可以写作：
1，绕X轴旋转角度A：
| CosA, SinA, 0, 0|
|-SinA, CosA, 0, 0|
|  0,    0,   1, 0|
|  0,    0,   0, 1|
2，绕Y轴旋转角度B：
| 1,  0,    0,   0|
| 0, CosB, SinB, 0|
| 0,-SinB, CosB, 0|
| 0,   0,   0,   1|
3，绕Z轴旋转角度C：
|CosC, 0, -SinC, 0|
| 0,   1,   0,   0|
|SinC, 0,  CosC, 0|
| 0,   0,   0,   1|
当物体做顺时针方向旋转时，角度取负值；
当物体做逆时针方向旋转时，角度取正值；
由于这部分内容具有一定的理论深度，所以就不再展开了，好在电弓的动画为绕X轴的纯旋转运动，所以也不涉及更深的数学运算。
注意，在MSTS中的坐标定义这里不再赘述。

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三、电弓动画的问题分析
利用SFM做Reverse操作以后，可以发现模型的坐标向量全部反向，即原来的正X方向变为负X方向，Y、Z轴亦是如此。因此升弓动画中的角度正、余弦函数值如果不做变化，也就造成了原绕X轴顺时针旋转的物体，变为逆时针旋转。由此造成原本升弓的，现在变成电弓下降钻进车子内部去了。

四、解决问题的方法：
根据第二节中的旋转矩阵，只要将旋转角度的负值代入，修正三角函数值，就可以解决问题。由Sin函数的性质所知：
Sin(-A)=-SinA；
Cos(-A)=CosA；
因此只需要将电弓动画的旋转矩阵Sin对应的数字取相反数即可。

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五、实际操作示例：
打开.S文件，找到动画定义段：
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1A (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0 -0.999936 -0.0113444 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0 -0.991042 0.133554 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0 -0.962455 0.27144 0 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.363506 -0.1302 )
       linear_key ( 1 0 0.363506 -0.1302 )
       linear_key ( 2 0 0.363506 -0.1302 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHMIDDLE1A (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 -0.0375158 0 0 0.999296 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0.186953 0 0 0.982369 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0.419452 0 0 0.907777 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 -0.00255395 -1.47258 )
       linear_key ( 1 0 -0.00255428 -1.47258 )
       linear_key ( 2 0 -0.00255441 -1.47258 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHTOP1 (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0.0270493 0 0 0.999634 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 -0.0527718 0 0 0.998607 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 -0.157296 0 0 0.987551 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.261794 2.03101 )
       linear_key ( 1 0 0.261793 2.03101 )
       linear_key ( 2 0 0.261794 2.03101 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHMIDDLE1B (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 -0.0314108 0 0 0.999507 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0.0710622 0 0 0.997472 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0.181377 0 0 0.983414 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 -0.0300005 -0.129405 0 )
       linear_key ( 1 -0.0300005 -0.129405 0 )
       linear_key ( 2 -0.0300005 -0.129405 0 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1B (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0.0392598 0 0 0.999229 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 -0.172789 0 0 0.984959 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 -0.392337 0 0 0.919822 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.120251 0.106305 )
       linear_key ( 1 0 0.12025 0.106305 )
       linear_key ( 2 0 0.12025 0.106305 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1C (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0 0.00959917 -0.999954 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0 -0.129661 -0.991558 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0 -0.267238 -0.96363 0 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 -0.490001 0.12424 -0.0365776 )
       linear_key ( 1 -0.490001 0.12424 -0.0365778 )
       linear_key ( 2 -0.49 0.12424 -0.0365777 )
      )
     )
    )
    anim_node TOPEQUIP (
     controllers ( 0 )
    )
   )
  )
)
)
其中tcb_Key就是旋转矩阵的表达式。第一位是动画帧序号，依次递增，不需修改。第二个非零数就是旋转角度的Sin函数值，最后一个非零数就是旋转角度的Cos函数值。中间的零决定了其绕X、Y、Z中哪一根轴旋转，但是这里的X、Y、Y轴定义取决于模型，而不是游戏中的坐标定义。将上述代码修改为：
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1A (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0 -0.999936 -0.0113444 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0 0.991042 0.133554 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0 0.962455 0.27144 0 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.363506 0.1302 )
       linear_key ( 1 0 0.363506 0.1302 )
       linear_key ( 2 0 0.363506 0.1302 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHMIDDLE1A (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 -0.0375158 0 0 0.999296 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 -0.186953 0 0 0.982369 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 -0.419452 0 0 0.907777 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 -0.002554 1.47258 )
       linear_key ( 1 0 -0.002554 1.47258 )
       linear_key ( 2 0 -0.002554 1.47258 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHTOP1 (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0.0270493 0 0 0.999634 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0.0527718 0 0 0.998607 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0.157296 0 0 0.987551 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.261794 -2.03101 )
       linear_key ( 1 0 0.261793 -2.03101 )
       linear_key ( 2 0 0.261794 -2.03101 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHMIDDLE1B (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 -0.0314108 0 0 0.999507 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 -0.0710622 0 0 0.997472 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 -0.181377 0 0 0.983414 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0.030001 -0.129405 0 )
       linear_key ( 1 0.030001 -0.129405 0 )
       linear_key ( 2 0.030001 -0.129405 0 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1B (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0.0392598 0 0 0.999229 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0.172789 0 0 0.984959 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0.392337 0 0 0.919822 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0 0.120251 -0.106305 )
       linear_key ( 1 0 0.12025 -0.106305 )
       linear_key ( 2 0 0.12025 -0.106305 )
      )
     )
    )
    anim_node PANTOGRAPHBOTTOM1C (
     controllers ( 2
      tcb_rot ( 3
       tcb_key ( 0 0 0.00959917 -0.999954 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 1 0 0.129661 -0.991558 0 0 0 0 0 0 )
       tcb_key ( 2 0 0.267238 -0.96363 0 0 0 0 0 0 )
      )
      linear_pos ( 3
       linear_key ( 0 0.490001 0.12424 0.036578 )
       linear_key ( 1 0.490001 0.12424 0.036578 )
       linear_key ( 2 0.49 0.12424 0.036578 )
      )
     )
    )
    anim_node TOPEQUIP (
     controllers ( 0 )
    )
   )
  )
)
)
值得注意的是，对于序号为0的第一行关键帧，不需要修改，因为这行只是决定了电弓的初始旋转角度，跟动画没有关系。我们所做的只要将后两行的第一个非零小数取相反数就行了，就这么简单，呵呵！最终效果如图3所示。

[ 本帖最后由 quangg 于 2007-4-30 21:45 编辑 ]

quangg

这个修改方法可以衍生应用在其他动画上面，例如雨刷器，只不过游戏中，雨刷是绕Z轴旋转的而已。关于电弓高度的修改，其实
也是一样的道理，将不同角度的Sin和Cos值代入对应位置就可以了。当然，最根本的解决方法还在于模型作者，毕竟修改模型是最
方便的，也不需要理论。全文完，谢谢！

风雨

显然先抢个19T！
显然你又回来了~~~~~~~~~~~~~~~~
显然顶

CR400BF

原帖由 quangg 于 2007-4-30 21:37 发表
浅谈固定重联电力机车B车电弓动画的修正问题

OMG....

火车喵喵

好久没看见熊了，其实这个东西很久以前就有了，澳大利亚的那个模拟火车站上就有教程，只不过他那个是教你改变导电弓架的高度，其实跟这个原理还是差不多的，呵呵！

那么爱你为什

呵呵  显然老一辈的都出来活动了

成局重段内江段

顶

djj1-0001

歪嘴能周拴的见解，很值得我们学习啊

试风

顶

陈磊

原帖由 陈志 于 2007-4-30 23:45 发表



OMG....

幽灵复活了？？

quangg

原帖由 陈磊 于 2007-5-1 18:15 发表

幽灵复活了？？

其实人家一直在的，只不过用马甲回贴而已～呵呵

quangg

原帖由 火车喵喵 于 2007-5-1 00:24 发表
好久没看见熊了，其实这个东西很久以前就有了，澳大利亚的那个模拟火车站上就有教程，只不过他那个是教你改变导电弓架的高度，其实跟这个原理还是差不多的，呵呵！

那篇文章我见过，后来还有人翻译了，是不是你啊？
那个文章缺乏理论性，不是我的风格，我喜欢从根本上分析问题，解决问题，就跟刘博士一样～哈哈

上局翔段

ding

火车喵喵

原帖由 quangg 于 2007-5-1 19:38 发表
那篇文章我见过，后来还有人翻译了，是不是你啊？
那个文章缺乏理论性，不是我的风格，我喜欢从根本上分析问题，解决问题，就跟刘博士一样～哈哈

恩，是我，哈哈，还是全哥行，什么出来再见见面，商量以前你说的搞批车的问题，你现在还玩MSTS吗？？