موتور فیزیک موهو 14

موتور فیزیک موهو 14، موهو (Moho) یک نرم‌افزار انیمیشن‌سازی دوبعدی پیشرفته است که با قابلیت‌های گوناگون، انیماتورها را در ایجاد حرکات واقع‌گرایانه یاری می‌دهد. در نسخه ۱۴ موهو، موتور داخلی فیزیک قدرتمندی قرار گرفته که شامل شبیه‌سازی گرانش، برخورد، دینامیک استخوان و پویانمایی ذرات می‌شود. این مقاله با زبانی عام‌فهم و رسمی، به بررسی چگونگی پیاده‌سازی حرکات فیزیکی در موهو ۱۴ می‌پردازد. مباحث شامل تنظیم نیروی گرانش و شتاب اولیه، پارامترهای برخورد (اصطکاک و ارتجاع)، دینامیک استخوان‌ها و باد است. همچنین تفاوت‌ها و پیشرفت‌های نسخه ۱۴ در مقایسه با نسخه‌های پیشین موهو (مانند موهو ۱۳) تحلیل می‌شود. اطلاعات ارائه‌شده برگرفته از منابع رسمی و مستندات فنی موهو است تا صحت و به‌روز بودن مطالب تضمین شود.

موتور فیزیک موهو و اصول پایه

موهو ۱۴ دارای یک موتور فیزیک داخلی است که به اشیا پرشده در صحنه اجازه می‌دهد با یکدیگر برخورد و واکنش نشان دهند. به عبارت دیگر، در این موتور شبیه‌سازی حرکت واقعی‌گرایانه با در نظر گرفتن قوانین فیزیک انجام می‌شود. مطابق مستندات رسمی، «موهو دارای موتور فیزیک است که امکان برخورد و جهش اشیا بر یکدیگر را فراهم می‌کند». برای فعال‌شدن این شبیه‌سازی، باید اشیا روی یک لایه گروهی قرار گیرند و ویژگی فیزیک (Physics) در تنظیمات لایه فعال شود. نکته مهم دیگر این است که موتور فیزیک تنها روی اشیاء «پرشده» (فیلد‌شده) کار می‌کند؛ یعنی برای اشیاء بدون سطح پر، شبیه‌سازی اعمال نمی‌شود.

پس از فعال‌سازی فیزیک، می‌توان به هر گروه از اشیاء (Group layer) تنظیمات مخصوص فیزیکی داد. به طور کلی دو دسته پارامتر اصلی وجود دارد: پارامترهای مربوط به گروه و پارامترهای مربوط به هر جسم غیرساکن. در سطح گروه، امکان تعیین جهت و بزرگی نیروی گرانش فراهم است. در سطح جسم، می‌توان ویژگی‌هایی چون شروع در حالت خوابیده، عمر (Lifetime)، سرعت و چگالی را تنظیم کرد. به عنوان مثال، در تنظیمات مربوط به گروه لایه فیزیک، گزینه‌ای برای تعیین جهت گرانش وجود دارد که پیش‌فرض آن ۲۷۰ درجه (به سمت پایین) است. همچنین با تغییر مقدار شدت گرانش (Gravity magnitude) می‌توان بزرگی نیروی جاذبه را کم‌ و زیاد کرد. مثلاً مقدار کمتر باعث سبک‌تر شدن اشیا و شتاب کمتر آن‌ها می‌شود و مقدار بیشتر باعث افزایش شتاب سقوط آن‌ها خواهد شد.

شتاب، گرانش و نیروی اولیه

در موهو ۱۴ می‌توان علاوه بر تنظیم گرانش، برای اشیا سرعت یا نیروی اولیه نیز تعیین کرد. با مشخص کردن سرعت اولیه (Initial Speed) و جهت اولیه، جسم بدون شتاب گرفتن بر اثر گرانش در جهت دلخواه حرکت می‌کند. مستندات موهو توضیح می‌دهد که اگر به جسمی سرعت اولیه‌ای بیشتر از صفر اختصاص دهیم، آن جسم در جهت مشخص‌شده با آن سرعت شروع به حرکت می‌کند. این ویژگی برای شبیه‌سازی پرتاب موشک، شلیک تیر و موارد مشابه کاربرد دارد. در هنگام جابجایی پوسته فریم‌ها (Rewind و Play)، می‌توان تأثیر این پارامترها را مشاهده کرد؛ یعنی جسم با حرکت آغازشده به سمت جهت انتخاب‌شده شتاب می‌گیرد و سپس تحت تأثیر سایر نیروها (مثل گرانش و برخورد) به حرکت خود ادامه می‌دهد. به این ترتیب، موهو ترکیبی از شتاب گرانشی و شتاب ناشی از سرعت اولیه را در شبیه‌سازی خود لحاظ می‌کند تا حرکتی پویا و طبیعی ایجاد کند.

برخوردها و پارامترهای فیزیکی

هنگامی که اشیا در موتور فیزیک موهو با یکدیگر در تماس قرار می‌گیرند، واکنش‌های مختلفی نظیر جهش، اصطکاک و ارتجاع رخ می‌دهد. موهو امکان تنظیم دقیق این واکنش‌ها را از طریق پارامترهای فیزیکی فراهم کرده است. از جمله پارامترهای کلیدی می‌توان موارد زیر را نام برد:

• اصطکاک (Friction): نیرویی است که هنگام تماس دو جسم باعث کند شدن حرکت آن‌ها می‌شود. مقدار بالای اصطکاک مشابه کشیدن یک جسم سنگین روی سطح خشن است. به عنوان مثال، جسمی با اصطکاک زیاد (مانند مکعب سنگین روی بتن) سریع‌تر از جسمی با اصطکاک پایین (مانند مکعب یخی روی یخ) متوقف می‌شود.
• ضریب کشسانی یا ارتجاع (Springiness): معیاری است برای میزان جهش برخورد. مقادیر زیاد باعث جهش بیشتر اشیا پس از برخورد می‌شود (مانند توپ تنیس) و مقادیر کم برخورد را خنثی می‌کند (مانند توده‌ای از کره مذاب که به زمین برخورد می‌کند). به بیان دیگر، این پارامتر تعیین می‌کند دو جسم پس از برخورد تا چه حد از یکدیگر دور می‌شوند.
• محور دوران (Pivot on origin): با فعال کردن این گزینه، جسم حول محور اصلی خود می‌چرخد به جای آنکه پس از برخورد واژگون شود. برای مثال، اگر یک شئی با این تنظیم به جسم دیگری برخورد کند، شئی اول حول نقطه مرکزی‌اش دوران خواهد داشت.

با تنظیم این پارامترها می‌توان کیفیت و ماهیت برخوردها را به دقت کنترل کرد. مثلاً کاهش اصطکاک و افزایش ضریب ارتجاعی باعث ایجاد یک برخورد جهشی شدید و لغزندگی بیشتر می‌شود. در این حالت، اجسام پس از برخورد با سرعت بالایی از هم جدا شده و حرکت آرام‌تری نسبت به حالت بدون ارتجاع خواهند داشت. تمامی این ویژگی‌ها در تنظیمات Physics در لایه‌های مورد نظر قابل اعمال است و نتیجه نهایی را می‌توان با زدن دکمه پخش (Play) مشاهده کرد.

دینامیک استخوان‌ها و حرکت پیرو در موتور فیزیک موهو

یکی از امکانات مهم موهو برای حرکت واقع‌گرایانه، دینامیک استخوان‌ها (Bone Dynamics) است. در این سیستم، حرکات ثانویه و «پسامتاب» (Follow Through) به شکل خودکار شبیه‌سازی می‌شوند. به بیان مستندات موهو ۱۳، «دینامیک استخوان موهو می‌تواند استخوان‌ها را به صورت خودکار در پاسخ به حرکت‌های سطح بالاتر جابه‌جا کند. موهو برای محاسبه حرکت دینامیک استخوان، از شبیه‌سازی فیزیکی فنرها استفاده می‌کند». به عبارت ساده، می‌توان گفت که هر استخوان دینامیک به فنری وصل است؛ وقتی استخوان والد حرکت می‌کند، استخوان‌های فرزند بر اساس تنظیمات فنری نوسان (فنر-ضربه) دارند. این سیستم برای ایجاد حرکات نرم و طبیعی قسمت‌هایی مانند گوش، موها، دم و اعضای معلق بدن بسیار مناسب است.

در موهو ۱۴ این سیستم ارتقا یافته است. قابلیت جدید «Easier Follow Through and Overlapping with Dynamics» به این معناست که اکنون دینامیک استخوان نه تنها روی دوران استخوان اعمال می‌شود، بلکه تغییر مقیاس و جابه‌جایی خطی استخوان‌ها را هم تحت تاثیر قرار می‌دهد. به علاوه، برای هر استخوان می‌توان مقادیر وزن و گرانش تعریف کرد تا کنترل بیشتری بر واکنش آن داشته باشیم. به عنوان مثال، استخوان‌های سبک با گرانش کمتر نوسان بیشتری خواهند داشت و استخوان‌های سنگین دیرتر حرکت می‌کنند. این امکانات جدید به همراه پارامترهای فنر (Torque, Spring, Damping) که در پنجره تنظیمات استخوان وجود دارد، امکان خلق حرکات پسامتاب پیشرفته و واقع‌گرایانه را فراهم می‌کنند. در عمل، کافی است گزینه Bone Dynamics را برای استخوان‌های دلخواه روشن کنیم تا سیستم فنری موهو، حرکت متناظر را به طور خودکار اعمال نماید.

دینامیک باد و ذرات

یکی دیگر از قابلیت‌های جدید در موهو ۱۴، اضافه شدن دینامیک باد (Wind Dynamics) است. این امکان جدید به طراح اجازه می‌دهد جهت، قدرت و نوسانات باد را تعریف کند تا حرکت فرعی موها، لباس‌ها و سایر اجزای صحنه با تاثیر باد شبیه‌سازی شود. مستندات موهو به صراحت اعلام می‌کنند که «باد جدیدترین افزودنی به مجموعه ابزارهای فیزیک موهو است». برای استفاده از آن، کافی است استخوان‌های مورد نظر (مثلاً استخوان‌های مو) را در حالت انتخاب قرار دهیم و در تنظیمات Bone Constraints گزینه Wind را فعال کنیم. سپس با ابزار Wind می‌توان زاویه جهت باد، قدرت آن و دو پارامتر تلاطم (Turbulence) را تنظیم نمود. تنظیم مقدار تلاطم باعث می‌شود شدت و زاویه باد در طول زمان تغییر کند، که منجر به حرکت طبیعی‌تر و غیرقابل پیش‌بینی اجزای متأثر می‌شود. برای نمونه، با افزایش دامنه و بسامد تلاطم، تغییرات تصادفی شدیدتر و مکررتری در زاویه و سرعت باد خواهیم داشت. همچنین می‌توان به سه کانال Wind Direction، Wind Strength و Wind Turbulence در تایم‌لاین کلید (کی‌فریم) داد تا باد در طول انیمیشن متغیر باشد. در نتیجه، قابلیت دینامیک باد امکان خلق جلوه‌هایی مثل وزش باد در میان شاخه‌های درخت یا پیچ‌و‌تاب مو در باد را به شکل ساده و بصری فراهم می‌آورد.

علاوه بر باد، موهو ۱۴ سیستم ذرات (Particles) قدرتمندی نیز دارد که با ابزارهای فیزیکی یکپارچه شده است. با استفاده از سیستم ذرات می‌توان رفتارهای جمعی مانند بارش باران، پخش دود، برگ‌های درخت، یا انبوهی از گلوله‌ها را شبیه‌سازی کرد. در منابع موهو آمده است که «سیستم ذرات قدرتمند موهو اجازه می‌دهد دقیقاً هر نتیجه‌ای را که در نظر دارید، با ترکیب آن با سایر ابزارهای انیمیشن به دست آورید». به عنوان مثال، می‌توان به ذرات باران جرم و تأثیر جاذبه اختصاص داد تا قطرات با شتاب واقعی سقوط کنند، یا برای دود پارامترهایی مانند پخش شدن و ناپدید شدن تنظیم نمود. سیستم ذرات موهو به خوبی با بقیه بخش‌ها همگام است و می‌تواند جلوه‌های ویژه بسیار جذاب و واقع‌گرایانه‌ای به صحنه‌های دوبعدی ببخشد.

پیشرفت‌ها در موهو ۱۴ نسبت به نسخه‌های قبلی

نسخه‌های پیشین موهو (مانند موهو ۱۳) نیز امکانات پایه‌ای شبیه‌سازی فیزیک را داشتند؛ به طوری که موتور برخورد اجسام و دینامیک استخوان مبتنی بر فنر از قبل معرفی شده بود. اما در موهو ۱۴ چند پیشرفت مهم رخ داده است: نخست آنکه قابلیت دینامیک استخوان کاملاً ارتقا یافته و شامل موارد جدیدی مثل مقیاس و جابه‌جایی و تنظیم جرم استخوان‌ها شده است. دوم، ویژگی دینامیک باد به طور رسمی به ابزارها اضافه شده که در نسخه‌های قبلی وجود نداشت. این دو مورد به ویژه در ایجاد انیمیشن‌های طبیعی بسیار مؤثر هستند. افزون بر این، موهو ۱۴ موتور گرافیکی جدیدی دارد که پردازش صحنه‌ها را سریع‌تر کرده است؛ هرچند بهبودهای گرافیکی مستقیماً جزو فیزیک نیستند، اما به تعاملات در لحظه و شبیه‌سازی پویا کمک می‌کنند. به طور خلاصه، در مقایسه با موهو ۱۳، نسخه ۱۴ کنترل بیشتری بر حرکت فیزیکی ارائه می‌دهد و فرآیند خلق پویانمایی واقع‌گرایانه را ساده‌تر و انعطاف‌پذیرتر کرده است.

نتیجه‌گیری درباره موتور فیزیک موهو

موهو ۱۴ با ارائه یک موتور فیزیک یکپارچه، ابزارهای پیشرفته و تنظیمات دقیق، امکان ایجاد حرکات پویا و واقعی را در انیمیشن دوبعدی فراهم کرده است. گرانش قابل سفارشی‌سازی، پارامترهای برخورد مانند اصطکاک و ضریب ارتجاع، دینامیک استخوان پیشرفته و افزودن باد، همگی به انیماتورها کمک می‌کنند تا صرفاً با چند کلیک انیمیشن‌های پیچیده و واقع‌گرایانه‌ای تولید کنند. استفاده از مستندات فنی و آموزشی رسمی موهو نشان می‌دهد که این قابلیت‌ها قابل تنظیم بوده و درک آن‌ها برای عموم کاربران ساده است. در مجموع، شبیه‌سازی فیزیک در موهو ۱۴ مجموعه‌ای توانمند برای خلق صحنه‌های پویا را در اختیار طراحان انیمیشن قرار می‌دهد و نسبت به نسخه‌های پیشین، ابزارهای بیشتری برای کنترل حرکت به آن‌ها می‌بخشد.

آموزش موهو (Moho) را با ایلرن اسکول به سطحی حرفه‌ای و کاربردی بیاموزید! دوره‌های جامع و پروژه‌ محور ما شما را از مبتدی تا پیشرفته همراهی می‌کند. با یادگیری اصول و تکنیک‌های پیشرفته، خلاقیت خود را در طراحی دو‌بعدی و انیمیشن به اوج برسانید. همین حالا به دنیای حرفه‌ای موهو وارد شوید!