Lektion 6 - Animation

Inhalt

  1. Pfad Animation
  2. Constraints
  3. Rigging
  4. Physik Simulation
  5. Shape Keys
  6. Partikel

1. Pfad Animation

Sollen Objekte über die Zeit ihre Position ändern, kann die Position direkt mit Keyframes verändert werden. Oft ist es aber wünschenswert, den genauen Verlauf der Bewegung zu definieren. Hier hilft die Pfad-Animation mit deren Hilfe der Bewegungspfad direkt als Kurve im 3D-Editor eingezeichnet werden kann.

  • Kurve Einfügen Einfügen mit Shift+A -> z.B. Bézier-Kurve.
  • Kurve Editieren mit Befehlen analog zum Mesh-Editing:
    • Bézier-Kontroll- und -Tangentepunkte anfassen und verschieben durch RMB. LMB fixiiert die Änderung.
    • Tangenten rotieren mit R.
    • Punkte Hinzufügen z.B. mit Extrude (E) oder mit zwei Selektierten Punkten, dann W->Subdivide, oder mit einem Selektieten Punkt, dann Ctrl+``LMB` an die neue Position.
    • Punkte Löschen mit X oder Del.x
  • Zu animierendes Objekt selektieren und an den Anfang der Kurve platzieren.
  • Im Properties Editor im Tab “Constraints” mit “Add Object Constraint” den Follow Path Constraint einfügen und “Animate Path” klicken.
  • Im Timeline Editor durch Verschieben des grünen Zeit-Cursors (mit RMB) überprüfen, dass das Objekt entlang des Pfades animiert wird.
  • Zum Ändern des zeitlichen Verhaltens (Wann ist das Objekt wo auf der Kurve):
    • Kurve selektieren.
    • Im Properties Editor im Tab “Data” im Abschnitt “Path Animation” die Einstellungen “Frames” und “Evaluation Time” anpassen.
      • Frames bestimmt die Gesamtdauer der Animation.
      • Evaluation Time kann per Keyframes angepasst werden.

2. Constraints

Neben dem o.g. “Follow Path Constraint” gibt es noch eine Reihe weiterer Constraints (Bedingungen/Beschränkungen). Diese haben alle gemein, dass Position, Orientierung und Skalierung von Objekten oder Teilen von Objekten mit Hilfe von Regeln/Berechnungen bestimmt werden. Ziel ist es, die Bewegungsänderung über die Zeit zu kontrollieren (statt direkt über Keyframes).

Die einzelnen Constraints sind im Blender Manual detailliert, z.T. mit Videos beschreiben. Im Folgenden sind nur ein paar der wichtigsten Constraints und typische Anwendungsbeispiele genannt.

Constraint Funktion Anwendungsbeispiel
Copy Location/Rotatation/Scale Übernimmt die Position/Rotation/Skalierung des Objektes von einem anderen Objekt Bewegung von einem Objekt auf ein anderes übertragen.
Limit Location/Rotatation/Scale Erlaubt die Angabe von Minimums- und Maximumswerten für die Bewegung Bewegungsfreiheit von Objekten auf benutzerdefinierte Schranken limitieren. Gelenk-Rotationen.
Damped / Locked Track “LookAt”-Funktion: Rotation eines Objektes so anpassen, dass es ein anderes “anschaut”. Kameraverfolgung. Scheinwerfer-Ausrichtung auf Objekte

3. Rigging

Der Begriff Rigging beschreibt den Vorgang, die Form eines Objektes mit Hilfe einer Objekthierarchie zu ändern. Ziel ist es, die Bewegung von Lebewesen zu simulieren, bei denen im Innern des Körpers ein aus starren Knochen aufgebautes Skelett die Bewegungsmöglichkeiten über Gelenkwinkel vorgibt. Sichtbar ist aber die äußere Hülle, die flexibel auf dem Skelett aufgebracht ist.

Das Rig oder in Blender-Terminologie, die Armature ist dabei eine aus speziellen Bone Objekten aufgebaute Hierarchie. Elemente dieser Hierarchie ist meist mit Constraints versehen, um natürliche Bewegungen zu simulieren. Die eigentliche Übertragung der Bewegung des Skeletts auf ein Mesh erfolgt über eine so geannte Wichtung. Dabei handelt es sich um eine Tabelle, in der zeilenweise alle Eckpunkte (Vertices) es Mesh eingetragen sind und spaltenweise die Knochen (Bones) der Armature. Jeder Tabelleneintrag gibt dabei einen Prozentwert an, der beschreibt, zu wieviel Prozent der jeweilige Eckpunkt dem jeweiligen Knochen folgt. Somit lassen sich Stellen auf dem Mesh definieren, die zu 100% einem bestimmten Knochen folgen, aber auch andere Bereiche in der Nähe von Gelenken, an denen die sich Bewegung eines Eckpunktes aus dem gewichteten Mittel der zwei am Gelenk befindlichen Knochen ergibt.

Armature Einfügen

Im 3D-Editor Add->Armature->SingleBone. Um ein Skelett aufzubauen im Edit-Modus das obere Ende des Knochen seleketieren und mit E neue Knochen extrudieren.

Im Outliner Editor die Hierarchie im Blick behalten und die Bone Objekte gleich sinnvoll benennen. Um die Knochen gleich im Innern des zu steuernden Mesh anzulegen, kann bei selektiertem Armature Objekt im Data-Tab des Properties-Editor die X-Ray Option aktiviert werden.

Die Gelenk-Teile der Knochen im “Edit Mode” so positionieren, dass sie gut ins Mesh passen.

Armature ans Mesh Binden

Im “Object Mode” zuerst das Mesh selektieren, dann (mit Shift) die Armature hinzuselektieren. Im 3D-Editor sollte der Selektionsrahmen um das Mesh in dunklerem Orange erscheinen als der Selektionsrahmen um die Bone-Objekte.

Mit Object->Parent (oder Ctrl+P)->“With Automatic Weights” kann ohne expliztes Wichten eine erste Bindung erfolgen. Danach mit einem selektiertem Knochen in den “Pose Mode” wechseln und testen, ob bei Drehung einzelner Knochen das Mesh folgt.

4. Physik Simulation

Oft ist es schwer und zeitaufwändig, die Bewegung (Position und Rotation) von Objekten über die Zeit glaubhaft zu animieren, insbesondere, wenn reale Phänomene simuliert werden sollen, wie z.B. Kollisionen von Objekten, Objekte, die über Verbindungen aneinanderhängen - also Phänomene, bei denen direkte und indirekte Kräfte die Bewegungen verursachen. Schon beim Versuch, die Bewegung eines Ball glaubhaft zu animieren, der aus einer gewissen Höhe auf dem Boden auf kommt und mehrfach aufdotzt, bis er zur Ruhe kommt, wird man sehr lange benötigen.

In viele 3D-Software-Pakete ist daher eine so genannte Physik-Simulation integriert, mit denen Bewegungsabläufe simuliert werden können, die auf Grund physikalischer Größen wie Kräfte, Massen, Beschleunigungen, Impulse etc. bestimmt werden. Sahen frühe Implementierungen nur die Simulation starrer Körper (Rigid Bodies) vor, simulieren zeitgemäße Pakete auch komplexere Phänomene wie deformierbare Körper, Stoffe (Kleidung), Flüssigkeiten etc.

Physik Einstellungen

Die Eigenschaften von Objekten für die Physiksimulation kann im Physics Tab des Properties Editor eingestellt werden. Für ein einfaches Beispiel können Objekte mit der Rigid Body (Starrkörper) Eigenschaft ausgestattet werden. Diese erkennt man beim Selektieren durch einen grünen Rahmen. Zudem fallen diese beim Starten der Animation im Timeline Editor durch die bereits voreingestellte Schwerkraft nach unten. Sollen Objekte nur als “Begrenzung” für andere Objekte dienen (z.B. um einen Boden zu bilden durch den andere nicht hindurchfallen können), kann die Dynamic Eigenschaft ausgeschaltet werden. Mechanische Verbindungen zwischen Objekten, die die Bewegungsfreiheit beeinflussen wie z.B. Scharniere können mit Rigid Body Constraints definiert werden. Die wichtigste EinsteEigenschaft eines Objektes hierbei ist die Masse.