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Computer graphics & visualization ProSeminar WS 2007/08 Leo Hackstein Character Animation.

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Präsentation zum Thema: "Computer graphics & visualization ProSeminar WS 2007/08 Leo Hackstein Character Animation."—  Präsentation transkript:

1 computer graphics & visualization ProSeminar WS 2007/08 Leo Hackstein Character Animation

2 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Übersicht Einführung Einführung – Geschichte der Animation – Anwendungsgebiete – Objektrepräsentation Techniken Techniken – Keyframing – Inverse Kinematik – Motion Capture Abschluss Abschluss

3 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Einfühung: Geschichte

4 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Einführung: Geschichte

5 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Einführung: Anwendungsgebiete Wann immer der Eindruck von Bewegung entstehen soll, z.B.: – Animierte Bilder (Internet, *.gif) – Filme aller Art Effekte mit Computerunterstützung Komplett animiert (Zeichentrick, 3D) – Natürlich: Computerspiele

6 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Einführung: Objektrepräsentation 2D-Zeichentrick: – Jedes Bild neu zeichnen (ungeschickt) – Objekt (Person) in unbewegliche Teile splitten -> Anordnung der Teile variabel

7 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Einführung: Objektrepräsentation 3D: – Oft articulated model (Gelenkmodell) – Nur Ansammlung on vertices – Andere Möglichleiten: Particle systems Deformable objects

8 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Keyframing Position für jedes Bild angeben ist aufwändig -> Keyframing: – Animator gibt Schlüsselstellen an – Computer berechnet Positionen dazwischen (durch Interpolation)

9 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Bei Gelenkmodellen (skeletal animation) Forward Kinematics: – Fixpunkt, an dem Bewegung stattfindet – Berechnung der Positionen untergeordneter Objekte

10 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Aber: üblicherweise sind Start- und Endknoten gegeben -> wir drehen die Technik um

11 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Gradient Following: Wir überprüfen für eine mögliche Bewegung, ob wir näher ans Ziel kommen, wenn ja führen wir sie aus (wir suchen quasi den minimalen Abstand) – Einfache Methode, die weiche Bewegungen liefert – Nicht sehr schnell (nicht direkter Weg), man kommt zwar immer näher ans Ziel, erreicht es aber nicht unbedingt

12 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik

13 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Vor allem bei der Animation von Charakteren sollte das Ergebnis natürlich aussehen In die eben vorgestellte Technik lassen sich weitere Einschränkungen einbauen

14 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Oft finden sog. Jacobi-Matritzen Anwendung Zwei Arrays: – Winkel – Punkte (Joints) Forward Kinematics: Inverse Kinematics:

15 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik

16 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Im Zweidimensionalen: Führt zu folgender Matrix:

17 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Inverse Kinematik Es gibt noch viele (zum Teil auch sehr komplizierte) weitere Methoden Aber: Keine ist Perfekt In der Industrie werden meist an den bestimmten Roboter angepasste Formeln verwendet

18 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: skeletal vs. Per-vertex animation Skeletal animation: – Gelenkmodell wird bewegt – Einfach, Techniken wie z.B. Inverse Kinematik möglich – Aber: an Skelett gebunden, Nichtberücksichtigung von z.B. Muskeln Per-Vertex-/Morph Target Animation: – (nur) Vertices werden bewegt – Erlauben Animator viele Details, z.B. Muskeln – Sehr aufwändig

19 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: skeletal vs. Per-vertex animation Deshhalb: – Üblicherweise wird nur skeletal animation verwendet – Diese kann dann in per-vertex-animation konvertiert und getunt werden

20 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Motion Capture Verschiedene Realisierungsmöglichkeiten Optisch: passive bzw. aktive Marker werden von Kameras verfolgt

21 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Motion Capture Inertial: Sensoren ähnlich einem Wii-Controller, Daten werden kabellos an Notebook o.ä. übertragen Mechanisch: Exoskelett wird an Ausführenden geklebt Magnetisch: weniger Marker nötig als bei optischen Systemen, aber sehr störanfällig

22 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Motion Capture Vorteile : – Schnelle Erfassung von komplizierten Bewegungsabläufen, z.B. Sport, Tanz – Physikalisch korrekt – Ein Schauspieler kann mehrere Rollen in einem Film spielen

23 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Techniken: Motion Capture Nachteile: – Teuer – Ergebnisse erscheinen oft unwirklich, obwohl Quelle sehr real -> Uncanny Valley – An physikalische Korrektheit gebunden

24 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Abschluss Oft werden mehrere Techniken kombiniert, um das gewünschte Ziel zu erreichen

25 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Abschluss Story is king! Martin Reddy, Pixar

26 computer graphics & visualization Character Animation Leo Hackstein Abschluss FRAGEN?


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