کدنویسی انیمیشن سه‌بعدی

کدنویسی انیمیشن سه‌بعدی : عالی که به بخش دوم از سری مطالب «در مورد ساخت انیمیشن سه‌بعدی به وسیله کدنویسی» علاقه‌مند هستید! در این قسمت، به صورت عمیق‌تر به مفاهیم، ابزارها و تکنیک‌های کدنویسی برای ساخت انیمیشن سه‌بعدی می‌پردازیم.

---

مبانی پیشرفته‌تر در کدنویسی انیمیشن سه‌بعدی

۱. سیستم‌های حرکت و انیمیشن مبتنی بر کد

در انیمیشن‌های سه‌بعدی، حرکت‌ها می‌توانند با استفاده از:

• ریاضیات و معادلات حرکت (مانند معادلات سینوسی برای نوسان یا حرکت موجی)
• الگوریتم‌های فیزیک محور (مانند شبیه سازی جاذبه، برخورد و حرکت اجسام)
• روش‌های مبتنی بر منحنی‌های Bézier یا اسپلاین‌ها برای مسیرهای پیچیده طراحی شوند.

مثال در Three.js (با JavaScript):

// ایجاد حرکت دایره‌ای برای یک مکعب
function animate() {
    requestAnimationFrame(animate);
    cube.rotation.x += 0.01;
    cube.rotation.y += 0.01;
    
    // حرکت در یک مسیر دایره‌ای
    let time = Date.now() * 0.001;
    cube.position.x = Math.cos(time) * 5;
    cube.position.z = Math.sin(time) * 5;
    
    renderer.render(scene, camera);
}
animate();

2. کار با اسکلت (Rigging) و انیمیشن استخوان‌بندی (Bone Animation)

برای انیمیشن کاراکترها، می‌توان با کد، استخوان‌ها (Bones) و مفاصل را کنترل کرد. در Three.js، می‌توان از SkinnedMesh و سیستم اسکلتی استفاده کرد.

مثال ساده:

// ایجاد یک اسکلت ساده
let bones = [];
let bone = new THREE.Bone();
bones.push(bone);

let geometry = new THREE.SphereGeometry(1);
let mesh = new THREE.SkinnedMesh(geometry, material);
mesh.add(bone);
mesh.bind(new THREE.Skeleton(bones));

3. شبیه‌سازی فیزیک با کتابخانه‌ها

برای انیمیشن‌های واقع‌گراتر، می‌توان از کتابخانه‌های فیزیک مانند:

• Cannon.js (برای JavaScript)
• Bullet (در ترکیب با Python یا C++)
• PhysX (برای کارهای حرفه‌ای)

استفاده کرد. این کتابخانه‌ها برخورد، جاذبه، اصطکاک و سایر پدیده‌های فیزیکی را شبیه‌سازی می‌کنند.

۴. ساخت انیمیشن‌های procedural (رویه‌ای)

انیمیشن رویه‌ای به انیمیشنی گفته می‌شود که به صورت الگوریتمی و بر اساس پارامترهای ورودی تولید می‌شود. مثال:

• تولید ابر، آتش یا آب با استفاده از نویز Perlin.
• ایجاد انیمیشن رشد گیاهان یا موجودات بر اساس قوانین ریاضی.

۵. کار با شیدرها (Shaders) برای افکت‌های پیشرفته

شیدرها به شما اجازه می‌دهند پردازش‌های گرافیکی را مستقیماً روی GPU انجام دهید. برای انیمیشن‌های پیچیده مثل:

• انیمیشن آب و امواج.
• تغییر شکل اشیا (Morphing).
• نورپردازی پویا.

مثال یک شیدر ساده در GLSL:

// Vertex Shader برای ایجاد эффекت موج
uniform float time;
varying vec2 vUv;

void main() {
    vUv = uv;
    vec3 pos = position;
    pos.y += sin(pos.x * 5.0 + time) * 0.5;
    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(pos, 1.0);
}

---

ابزارها و کتابخانه‌های پیشرفته‌تر

1. Blender + Python Scripting:
   می‌توانید با استفاده از Python در Blender، انیمیشن‌های پیچیده را به صورت برنامه‌نویسی شده ایجاد کنید.
2. Unity + C#:
   برای ساخت انیمیشن‌های تعاملی و实时، Unity همراه با C# بسیار قدرتمند است.
3. Unreal Engine + Blueprints یا C++:
   برای پروژه‌های حرفه‌ای، Unreal Engine انعطاف زیادی در کدنویسی انیمیشن ارائه می‌دهد.
4. OpenFrameworks یا Cinder (با C++):
   برای پروژه‌های هنری و تجربی، این چارچوب‌ها کنترل کاملی بر گرافیک و انیمیشن می‌دهند.

---

جمع‌بندی

در این بخش، یاد گرفتید که چگونه می‌توان با استفاده از کدنویسی، انیمیشن‌های سه‌بعدی پیچیده‌تری ایجاد کرد. از حرکت ساده اشیا گرفته تا شبیه‌سازی فیزیک، کار با اسکلت و استخوان‌ها، و ایجاد افکت‌های پیشرفته با شیدرها.