How to make a PIXAR movie Rigging & Skinning

Schneewittchen

Schneewittchen 1937: 1. abendfüllernder Zeichentrickfilm Über 750 Künstler beteiligt 32 Hauptzeichner 102 Assistenzzeichner 167 Inbetweener 65 Spezialeffektzeichner

Prinzip Keyframe-Animation Interframes Keyframe1 Keyframe2 Interframes Keyframe3

Prinzip Keyframe-Animation Keyframes: einzelne wichtige Bilder Geben grobe Bewegungssequenz vor Von Haupzeichnern erstellt Interframes: Füllen Bereiche zwischen Keyframes Von Inbetweenern kreiert => Problem: Riesiger Aufwand

Videospiele/ Virtual Environments Lösung Computer Frameworks interpolieren zwischen Keyframes => Ziel: Möglichst natürliche Bewegung Film/TV So realistisch wie möglich Videospiele/ Virtual Environments Echtzeit

Erstellung Keyframes Gegeben: 3D-Charakter Benötigt: verschiedene Posen für Keyframes

Erstellung Keyframes Besteht aus Vertices Manipulation einzelner Punkte? => zu komplex

Erstellung Keyframes Lösung: Hierarchisches Skelett Orientierung an realer Welt Rigging

Erstellung Keyframes Lösung: Hierarchisches Skelett Orientierung an realer Welt Rigging

Erstellung Keyframes Einbetten des Rigs in Model Verbindung Skelett – 3D-Model Skinning

Erstellung Keyframes Bewegung Skelett -> Bewegung Model => Vereinfachung

Skinning im Detail Einfaches 3D-Model Vb Va Bone b Bone a

Skinning im Detail Einfaches 3D-Model Vb Va Bone b Bone a

Skinning im Detail Komplexeres 3D-Model: 1 Vertex, mehrere beeinflussende Bones Bone b Bone a Vab

Skinning im Detail Problem: Resultierende Position von diesen Vertices berechnen

Lösung SSD Skeletal Subspace Deformation Simpel Effizient Am weitesten verbreitet Ähnliche Algorithmen in Filmen, TV

SSD im Detail Bone 1 Bone 2 mit Gewichtung Transformation + Bewegung

Negative Effekte SSD Volumenverlust Collapsing Elbow Candy-Wrapper

Multi Weight Enveloping Komplexere Ansätze SSD MWE Multi Weight Enveloping Vorteil: Translation, Rotation, Skalierung, Scherung beeinflussbar

MWE im Detail SSD: MWE:

MWE im Detail Bestimmung der Gewichte: 12 Gewichte pro Bone/Vertex Trainingsposen Influence Map

Body Animation Facial Animation Hierarchisches Skelett Orientierung an realer Welt Verformung 3D Model durch Skelett

Body Animation Facial Animation Kein Skelett Dafür muskelbasiert Realistischere Gewebeverformungen

Facial Animation Unreal Engine 1 (2000) CryEngine 2 (2007)

Facial Animation Herausforderung: Kleinste Abweichungen fallen negativ auf Augen, Pupillen Wichtigste Merkmale

Facial Animation Ziele: Realismus Echtzeit Automatisierung Passt zu individuellen Gesichtern

Verschiedene Ansätze Geometry Based Basieren auf Meshes Spiele, Animationsfilme, Medizinische Anwendungen Image Based Überblenden von Fotos Filme (Postproduction)

Blend Shaping Shapes anfertigen 2. Durch Regler vermischen

Blend Shaping Blending von n Meshes Gewichtung Shapes Resultat

Blend Shaping Komplexeres Gesicht:

Blend Shaping Beispiel Gollum, Herr der Ringe: Motion Capturing Key-Framing 964 Kontrollpunkte Blend Shaping: 675 Shapes

Fazit Computeranimation schon seit ca 25 Jahren aber: Auch komplexe Algorithmen stoßen an Grenzen Abwägen Realismus – Echtzeit Bisher kein Fotorealismus

Fazit Trotzdem große Fortschritte Neue Animationsverfahren Mehr Rechenpower 1988 Tin Toy 2007 Ratatouille 2001 Monster AG

Zusammenfassung Body Animation Rigging & Skinning : Model indirekt durch Skelett animiert Beispiel SSD: simpel, linearer Algorithmus Facial Animation Blending von Meshes, Fotos Beispiel Blend Shaping

Zukunft Ein universelles Verfahren? physikbasiert Neuro-Enveloping Automatisierte Implementierung Skelett Deformation aus Datenbank abgeleitet

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!