Kapitel 4: Maya Embedded Language

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1 [ Computeranimation ] Kapitel 4: Maya Embedded Language Prof. Dr. Stefan M. Grünvogel stefan.gruenvogel@fh-koeln.de Institut für Medien- und Phototechnik Fachhochschule Köln 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.1/61

2 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.2/61

3 Maya Embedded Language Features: Skript Sprache (scripting language) Programme werden zeilenweise interpretiert Kein Compilieren / Linken notwendig Aber auch kein IDE vorhanden Gesamte GUI von Maya in MEL implementiert Syntax orientiert sich an Java / C Entwickeln mit MEL: Iterativer Zyklus (1) Editiere Script (2) Ausführen, Testen (3) Falls Fehler: Gehe zu (1) 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.3/61

4 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.4/61

5 Kommandoeingabe Command Line Schreiben und Ausführen einfacher Scripts Mehrere Kommandos mit Semikolon trennen Command Shell Window/General Editor.../Command Shell Interaktion wie mit Linux-Shell Script Editor schreiben und ausführen mehrzeiliger Scripts History Panel: Stellt Ergebnisse der MEL-Kommandos dar Command Input Panel: Editieren und ausführen von Scripts. [Enter] Neue Zeile ohne Ausführen [Enter] + [Strg] oder [Enter] auf Num-Pad: Ausführen der Kommandos 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.5/61

6 Kommandoeingabe Shelf Speichern und Ausführen von Scripts Script Files: Dateien, in denen Scripts gespeichert sind Können in Script Editor geladen und ausgeführt werden werden durch source Dateiname.mel. Wird sourcing genannt. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.6/61

7 Kommando-Syntax Kommandos zum: Erzeugen von Objekten Positionieren... Syntaxarten Imperative Syntax Funktionen Syntax 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.7/61

8 Imperative Syntax Ähnlich Linux oder Dos-Shell Befehle: Kommando [flags] ; Beispiel: sphere -name "MySphere" -radius 10; Spezialfall: String-Argumente können auch ohne oberes Anführungszeichen verwendet werden. Beispiel: sphere -name MySphere -radius 10; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.8/61

9 Funktionen Syntax Ähnlich Funktionenaufruf in Java Imperativ: abs -50; Funktion: abs(50); 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.9/61

10 Kommando-Modi In MEL gibt es drei verschiedene Modi, wie Kommandos ausgeführt werden: Create-Modus Query-Modus Edit-Modus Create-Modus Kommando ohne -edit oder -query Flag Erzeugt Objekte / Knoten im Szenengraphen Beispiel: sphere -radius 1.5 -name MySphere; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.10/61

11 Kommando-Modi Query-Modus Aktiviert durch -query-flag Gibt den Wert eines Attributes zurück Beispiel: sphere -radius 1.5 -name MySphere; sphere -query -radius MySphere; Edit-Modus Aktiviert durch -edit-flag Veränderung eines oder mehrerer Attribute Beispiel: sphere -edit -radius 3 MySphere; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.11/61

12 Kommando-Modi create,query und edit können nicht gleichzeitig verwendet werden Nicht alle MEL-Kommandos unterstützen alle Modi Maya-Hilfe: Unterstütze Modi werden durch C, Q, E und M gekennzeichnet Speziell M: Argumente die mehrere Male von einem Flag verwendet werden können. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.12/61

13 Kommentare // Einzeilige Kommentare /* */ mehrzeilige Kommentare Keine Schachtelung von Kommentaren erlaubt. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.13/61

14 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.14/61

15 Variablen Deklaration [Typ] $Bezeichner [Initialisierung]; Beispiel: $rad = 2; sphere -radius $rad; Bezeichner: Beginnt mit Buchstaben Es folgen weitere Zeichen oder keines MEL ist case sensitive: Groß- und Kleinschreibung wird unterschieden Guter Programmierstil: Bei Deklaration immer Datentyp angeben! 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.15/61

16 Ganze Zahlen Datentyp: int Speicherplatz: Plattformabhängig, mindestens 4 Byte (=32 Bit) Kleinster Wert , größter Wert Default-Wert: 0 Beispiel: int $a = -23; int $b = 100; int $c = ; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.16/61

17 Gleitkommazahlen Datentyp: float Äquivalent zu double in Java Speicherplatz: Mindestens 8 Byte = 64 Bit Ca. 15 Stellen Genauigkeit Default-Wert: 0.0 Beispiel: float $a = ; float $b = 1.0; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.17/61

18 Wahrheitswerte In MEL kein eigener Datentyp boolean vorhanden Wahrheitswerte werden als int gespeichert Boolsche Literale true und false entsprechen 1 und 0. Beispiel: $a = true; $b = false; print(a + ", " + n); // Result: 1, 0 Achtung: Alle Integerwerte 0 werden als true interpretiert true hat den Wert 1 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.18/61

19 Zeichenketten Datentyp: string Speichert eine Sequenz von Textzeichen Defaultwert: Leere Zeichekette Beispiel: string $txt = "Hallo"; string $leer; // Leere Zeichenkette 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.19/61

20 Zeichenketten Escape-Sequenzen und Sonderzeichen \n Neue Zeile \t Tab \\ Backslash \" Oberes Anführunszeichen Beispiel: string $Dateipfad = "C:\\Dev\\Melskipte"; Konkatenation von Strings: mit + Operator Beispiel: string $vorne = "Computer"; string $hinten = "-Animation"; string $txt = $vorne + $hinten; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.20/61

21 Vektoren Datentyp: vector 3D- Vektor vom Typ float Komponenten heißen x, y und z Beispiel vector $v; vector $w = << 10.0, 5.0, 2.5 >> // Initialisierung Default-Wert: << 0.0, 0.0, 0.0 >> 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.21/61

22 Vektoren Lesender Zugriff: Vektorkomponente muss mit geklammert werden: print $w.x; print ($w.x); //Fehler Schreibender Zugriff: Kein direkter Weg! $w.x = 3.0; ($w.x) = 3.0; // Fehler // Fehler Statt dessen: Erzeuge neuen Vektor und belege Komponente neu $w = << 3.0, w.y, w.z >>; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.22/61

23 Arrays Ein Array ist eine geordnete Liste von Werten des gleichen Datentyps Achtung: Im Gegensatz zu Java bei MEL nur eindimensionale Arrays Deklaration Datentyp $Bezeichner[] Beispiel: int $ari[]; float $values[] = {2.2, 5.3, 7.7, 6.2}; Setzen der Feldlänge string $name[3]; string $nachname[] = {"Neumann", "Golubitzky"}; Indizees: 0... Feldlänge-1 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.23/61

24 Arrays Lesender Zugriff auf eine Element: $Bezeichner[index] Beispiel: print($value[2]); Schreibender Zugriff auf ein Element: $Bezeichner[index] =... Beispiel: $values[2] = 12.34; $values[3] = $values[0] + $values[1]; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.24/61

25 Arrays Größe eines Arrays: size Kommando: int $numelement = size($values); print $numelement; // Result Maya Embedded Language [Computeranimation] p.25/61

26 Arrays - Dynamische Größenveränderung Bei Java: Feldgröße kann nicht mehr verändert werden. Bei MEL: Die Feldgröße eines Arrays kann vergrößert (aber nicht verkleinert) werden. Beispiel 2: int $values[2] = {5, 1}; $values[3] = 7; print $values; // Result Beispiel 2: int $values[]; //Leeres Array int $values[0] = 2; int $values[3] = 6; print $values; // Result Maya Embedded Language [Computeranimation] p.26/61

27 Arrays - Manuelle Speicherfreigabe Große Arrays brauchen viel Speicherplatz Falls Array nicht mehr gebraucht wird: Speicherplatz wieder freigeben mit clear Beispiel: int $vielewerte[1000]; $vielewerte[999] = 10; print ($vielewerte); // Result clear ($vielewerte); print ($vielewerte); // Result 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.27/61

28 Matrizen Eine Matrix ist ein zweidimensionale Feld von Gleitkommazahlen Deklaration: matrix $Bezeichner[n][m]; Achtung: Größe von Matrizen muss spezifiziert werden! Initialisierung; matrix $a[3][4] = << 2.5, 34.2, 77.2, 23.2; 32.2, 65.2, 65.1, 34.2; 65.1, 99.3, 23.0, 54.2 >> 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.28/61

29 Matrizen Lesender Zugriff: float $wert = $a[0][2]; print ($a[0][0]); Schreibender Zugriff: $a[2][3] = 8.8; Keine dynamische Änderung der Matrixgröße! 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.29/61

30 Explizite Typkonvertierung Durch Spezifikation des Typs in Klammern vor dem Wert Beispiel: $v = (vector)"<<1, 2, 3>>"; // Typ: vector(<<1, 2, 3>>) $zahl = (float) 72; // Typ: float (72) $ausgabe = (string) $zahl; // Typ: string ("72"); Durch Spezifizierung des Typs, gefolgt vom Wert in Klammern Beispiel: $zahl = int(3.67); // Typ: int(3) 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.30/61

31 Automatische Typkonvertierung Von zu Beispiel Bemerkung int float float $i = 3; exakt //Result: $i = 3.0 int vector vector $v = 3; exakt //Result: $v=<<3.0,3.0,3.0 >> float int int $i = 3.45; ganzzahliger Anteil //Result: $i = 3 float vector vector $v = 3.4; exakt //Result: $v=<<3.4,3.4,3.4>> vector int int $i = <<1,2,3>>; * //Result: $i = 3 vector float float $i = <<1,2,3>>; Länge des Vektors //Result: $i= *: Ganzzahliger Anteil der Länge des Vektors 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.31/61

32 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.32/61

33 Zuweisungsoperatoren Zuweisungsoperator = Weist den Wert links vom Zuweisungsoperator der Variablen links davon zu Beispiel: int $score; $score = 242; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.33/61

34 Arithmetische Operatoren Addition + und Subtraktion - int, float: wie gewohnt vector: Vektoraddition matrix: Matrizenaddition Multiplikation * int, float: wie gewohnt vector: Skalarprodukt (dot product) Beispiel vector $v = << 1, 2, 3 >>; vector $w = << 6, 2, 1 >>; print($v * $w); // Result: 1 matrix: Matrixmultiplikation (nur mit quadratischen Matrizen) Kein Operator für Matrix-Vektormultiplikation vorhanden. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.34/61

35 Arithmetische Operatoren Division / float: Division int: Ganzzahlige Division vector, matrix: Komponentenweise Division vector $v1 = << 2, 3, 4 >>; print($v1 / 4); // Result: Modulo % int: Modulo Kreuzprodukt Kreuzproduktoperator ˆ berechnet Kreuzprodukt zweier Vektoren vector $v1 = << 1, 0, 0>>; vector $v2 = << 0, 1, 0 >>; vector $v3 = $v1ˆ$v2; print($v3); // Result Maya Embedded Language [Computeranimation] p.35/61

36 Vergleichoperatoren Syntax und Semantik der Vergleichsoperatoren wie in Java Vergleichsoperatoren: <, >, <=, >=, ==,!= Logische Operatoren:, &&,! Inkrement und Dekrement-Operatoren: ++, -- Abgekürzte Zuweisungsoperatoren: +=, -=, *=, /= 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.36/61

37 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.37/61

38 Kontrollstrukturen Syntax und Semantik wie in Java for... else switch while do... while break und continue Zusätzlich: for... in Abkürzenden Schreibweise um über Elemente eines Arrays zu iterieren. Beispiel: int $nums[4] = {4, 7, 2, 3}; int $elem; for ($elem in $nums) { print($elem + " "); }; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.38/61

39 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.39/61

40 Prozeduren Syntax: proc Prozedurbezeichner(argumente) { } Beispiel: Anweisung1;... AnweisungN; proc printname(string $name) { } print("vorlesung " + $name); Syntax angelehnt an Java. Es kommt lediglich das Schlüsselwort proc vor den Bezeichner. Variablen werden call by value übergeben. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.40/61

41 Funktionen Syntax: proc Ergebnistyp Prozedurbezeichner(argumente) { Anweisung1;... AnweisungN; return Ergebnis; } Beispiel: proc int sum(int $a, int $b) { int $c = $a + $b; return $c; } Aufruf: int $res = sum(4, 3); print $res; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.41/61

42 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.42/61

43 Gültigkeitsbereiche - Scope Gültigkeitsbereich (scope) von Variablen und Prozeduren bestimmt: Lebensdauer Lokal: Nur bei Ausführung des Skripts Global: Bis zum Ende der Maya-Session Zugreifbarkeit Lokal: Innerhalb des zugehörigen Skripts Global: Von anderen Skripten aufrufbar bzw. erreichbar 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.43/61

44 Blöcke Gruppen von Anweisungen, umgeben von geschweiften Klammern Beispiel: { } int $c; int $a = 3+5; Variablen die innerhalb eines Blocks deklariert werden, existieren nur innerhalb des Blocks werden nach Ausführen des Blocks gelöscht 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.44/61

45 Lokale Variablen Variablen haben lokale Gültigkeit wenn sie innerhalb eines Blocks deklariert werden Beispiel: MEL-Skript { } float $a = 2.34; print $a; proc test() { int $c = 45; print $c; } print $a; test(); print $c; // Fehler, kein Zugriff // Fehler, kein Zugriff 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.45/61

46 Beispiel für fehlerhaften Zugriff { // Block 1 int $a = 12; { // Block 2 int $b = 10; print $b; } } print $b; //Fehler! $b ist wieder gelöscht 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.46/61

47 Globale Variablen Variablen haben globale Gültigkeit wenn sie im Skript-Editor auf äußerster Ebene (d.h. nicht in einem Block) in einem MEL-Skript auf äußerster Ebene (d.h. nicht in einem Block) mit dem global-schlüsselwort deklariert werden. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.47/61

48 Beispiel SkriptA.mel: global int $bbb = 34; SkriptB.mel: proc print_bbb() { global int $bbb; print ($bbb); } //$bbb wird als global deklariert print_bbb(); 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.48/61

49 Fehlerhafter Zugriff SkriptA.mel: global int $aaa = 34; SkriptB.mel: proc print_aaa() { } print ($aaa); // Variable $aaa nicht deklariert print_aaa(); 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.49/61

50 Überdeckung durch lokale Variable SkriptA.mel: global int $ccc = 34; SkriptB.mel: proc weisezu_ccc() { $ccc = 2; //neue lokale Variable } weisezu_ccc(); print($ccc); //Result 34; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.50/61

51 Initialisierung von globalen Variablen Globale Variablen können nur einmal initialisiert werden Initialisierung bei erster Deklaration Initialisierung nur mit konstantem Wert möglich Spätere Initialisierungen sind wirkungslos Zuweisungen sind aber möglich 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.51/61

52 Initialisierung von globalen Variablen Beispiel: proc go() { global int $depth = 3; print ("\n" + $depth); $depth = 1; print (" " + $depth); } go(); go(); Gibt folgendes aus: Maya Embedded Language [Computeranimation] p.52/61

53 Konflikte Regel: Globale Variablen soweit wie möglich vermeiden! Wertübergabe mit Hilfe von Prozeduraufrufen durchführen Nachteile globaler Variablen Können von allen Skripten benutzt werden es kann zu Namenskonflikten kommen Können während einer Maya-Session nicht gelöscht werden Quelle vieler Fehler Falls globale Variablen trotzdem verwendet werden: Verwende eindeutige Bezeichner! Achtung: Kein g am Anfang von Bezeichner. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.53/61

54 Lokale Prozeduren Prozeduren sind lokal gültig, wenn Sie in einem MEL-Skript deklariert sind. Zugriff auf Prozedur nur innerhalb des Skripts möglich. Beispiel: SkriptA.mel proc machwas() { } print("es geht was"); procmachwas(); SkriptB.mel machwas(); // Fehler: Prozedur nicht deklariert 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.54/61

55 Globale Prozeduren Globale Prozeduren Können von allen Skripten genutzt werden Deklaration mit vorangestelltem Schlüsselwort global oder im Skript-Editor Beispiel: SkriptA.mel global proc printname(string $name) { } print $name; SkriptB.mel printname("tex Avery"); Mit globalen Prozeduren können Bibliotheken häufig genutzter Prozeduren erstellt werden 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.55/61

56 Skript für alle Szenen zur Verfügung stellen Finde heraus, unter welchen Verzeichnispfaden Maya standardmäßig nach MEL-Skripten sucht (script path): getenv "MAYA_SCRIPT_MAYA"; Deklariere globale Prozedur in.mel-datei mit Namen <prozedurname>.mel Speichere Datei in einen der Verzeichnispfade Dann: Sourcing nicht notwendig Bei Prozeduraufruf sucht Maya in Skriptpfaden nach.mel-datei mit entsprechendem Namen. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.56/61

57 Inhalt 4.1 Kommandos 4.2 Datentypen 4.3 Operatoren 4.4 Kontrollstrukturen 4.5 Prozeduren und Funktionen 4.6 Gültigkeitsbereiche 4.7 Ausführungsmodi 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.57/61

58 Ausführungsmodi von Kommandos MEL Komandos können mit mehreren Mechanismen ausgeführt werden Beipiele: currenttime -query; currenttime - query eval("currenttime - query"); Alle Kommandos führe die selbe Aktion aus. Verschiedene Modi steuern Rückgabewert und Ausführung. 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.58/61

59 Standard-Ausführung Synatx Kommando flags; Beispiel: currenttime -query; Kommando wird ausgeführt Ergebnis wird nicht zurückgegeben int $Zeit; $Zeit = currenttime -query; // Fehler print($zeit); 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.59/61

60 Kommando-Ergebnisse Unterscheide Kommandos von Prozeduren. $username = printname(); Der Return-Wert der Prozedur printname() wird der Varialben $username zugewiesen. Rückgabewert von Kommandos nicht direkt abrufbar $time = currenttime -query; // Fehler Kommando muss in (backticks) geklammert werden: $time = currenttime -query ; 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.60/61

61 Eval-Kommando Sehr mächtiges Kommando! Syntax: eval(zeichenkette); Führt die Kommandos die in Zeichenkette vom Typ string gespeichert sind aus und gibt Ergebniswert zurück. Beispiel global proc calc(string $statement) { } float $res = eval("float $_dummy = " + $statement); print("\n" + $statement + " = " + $res); Benutzereingabe calc("10 * 2 / 5"); führt zur Ausgabe 10 * 2 / 5 = 4 4. Maya Embedded Language [Computeranimation] p.61/61