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The Animation Process

Proseminar Computer Grafik und Visualisierung. The Animation Process. Inhalt. Definition Geschichte Bedeutende Kurzfilme 3D-Animationsfilme Prinzipien der 3D-Animation (John Lasseter) ‏. I. II. Rotoskopie Keyframing Morphing Interpolation Skeletal Animation Skinning

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Presentation Transcript

  1. Proseminar Computer Grafik und Visualisierung The Animation Process

  2. Daniel Lagler Inhalt Definition Geschichte Bedeutende Kurzfilme 3D-Animationsfilme Prinzipien der 3D-Animation (John Lasseter)‏ I II • Rotoskopie • Keyframing • Morphing • Interpolation • Skeletal Animation • Skinning • Forward Kinematik • Inverse Kinematik • Motion Capture • Simulation • Partikelsysteme • Schwärme

  3. Daniel Lagler Definition “Animation (von lat. animare, "zum Leben erwecken") ist im engeren Sinne jede Technik, mit der einzelbildweise Bewegung im Film geschaffen wird.”(Wikipedia) “filmtechnisches Verfahren, unbelebten Objekten im Trickfilm Bewegung zu verleihen”(Fremdwörter-Duden) “Bewegung eines Objekts, das sich nicht aus eigenem Antrieb fortbewegen kann”(Bender, Brill: Computergrafik)‏ “zeitliche Veränderung aller Parameter in einer Szene, die visuelle Effekte definieren“(Bender, Brill: Computergrafik)‏

  4. Daniel Lagler Geschichte 30.000 – 15.000 BCHöhlenmalereienFrankreich u. Spanien 17 Jhdt. ACLaterna MagicaChristiaan Huygens 1824“the persistence of visionwith regard to moving objects“Peter Roget

  5. Daniel Lagler Geschichte 1831PhenakistoskopJoseph Plateau - Simon von Stampfer 1887Rollfilm auf ZelluloidbasisHannibal Goodwin 1891KinetoskopThomas Edison

  6. Daniel Lagler Geschichte 1914“Gertie the trained dinosaur” (10.000 Bilder)Winsor McCay 1923Disney Brothers Cartoon StudiosWarner Brothers Pictures 1863Sketchpad – erste Zeichen-SoftwareIvan Sutherland 1987“principles of traditional animation applied to 3D computer animation”John Lasseter

  7. Daniel Lagler Prinzipien der 3D-Animation Squash and Stretch Timing Anticipation Staging Follow Through & Overlapping Action Straight-Ahead Action & Pose-To-Pose Action Slow In and Out Arcs Exaggeration Secondary Action Appeal & Personality

  8. Daniel Lagler Bedeutende Kurzfilme Luxo Jr. 1986 Knick Knack 1989 Geri's Game 1997 Bunny 1998 For The Birds 2000 Mike's New Car 2002 Jack Jack Attack 2005 One Man Band 2005

  9. Daniel Lagler Animationsfilme 1995: Toy Story [$359] 2000: Dinosaurier [$348] 2001: Shrek – Der tollkühne Held [$455] 2002: Ice Age [$387] 2003: Findet Nemo [$865] 2004: Die Unglaublichen [$624] & Robots [$246] 2005: Madagascar [$407] 2006: Ab durch die Hecke [$327] (Gewinn in Mio. US$ aus verkauften Kinokarten)‏

  10. Daniel Lagler Rotoskopie Funktionsweise Projektion aufgenommener Filmszenen auf Mattglasscheibe Animateur paust die Szene durch Computer übernimmt heutzutage diese Aufgaben Bild-Filter (Bildverarbeitung)‏

  11. Daniel Lagler Keyframing ursprünglich aus der Zeichentrickfilmindustrie Schlüsselbilder (key frames)‏ ca. 25fps für kontinuierliche Bewegung key frames verallgemeinert Schlüsselparameter, die Bewegung definieren

  12. Daniel Lagler Morphing engl. „verwandeln“ Verformung eines Objekts in ein anderes nicht nur durch Interpolation von Parametern

  13. Daniel Lagler Interpolation Linear Interpolation SLERP (spherical linear interpolation)‏ Spline-Interpolation n-Spline: Funktion die stückweise aus Polynomen mit max. Grad n zusammengesetzt ist Bezier-Interpolation Kontrollpunkte, geht durch Endpunkte

  14. Daniel Lagler Skeletal Animation Bewegung von Lebewesen (Menschen, Tieren ...)‏ „Character Animation“ Skelett besteht aus joints/bones die aneinander hängen Hierarchische Struktur Keyframes mit Informationen über Lagen der joints (Winkel bzw. Matrizen, Freiheitsgrade)‏

  15. Daniel Lagler Skinning Vertices werden einem Joint zugewiesen Vorteil: einfach zu implementieren, wenig Berechnungen Nachteil: unschöne Fehler bei den Gelenken Vertices werden mehreren Joints zugewiesen mit Gewichtung (weights)‏ Vorteil: Gelenke sehen natürlicher aus Nachteil: rechenintensiver

  16. Daniel Lagler Forward Kinematik gr. kinema = “Bewegung“ Ursprung: Robotik spezifiert Lage zum übergeordneten Joint absolute Positionen der joints (bzw. Vertices) müssen berechnet werden

  17. Daniel Lagler Inverse Kinematik Endeffektor wird spezifiziert Probleme es kann auch keine Lösung geben mehrere (oder auch unendlich viele) Lösungen möglich nicht einfach eine entsprechende Lösung zu berechnen zu viele Freiheitsgrade: zusätzliche Bedingungen - „natürlichste“ Gelenkstellung

  18. Daniel Lagler Motion Capture Erfassung von menschlichen Bewegungen Verfahren Optisch Magnetisch Mechanisch Akustisch

  19. Daniel Lagler Simulation Computermodell simuliert die Bewegung eines Objekts oder Struktur basierend auf den physikalischen Gesetzen Experimente an einem Modell um Erkenntnisse über reales System zu gewinnen Flugsimulationen Crashsimulationen Medizinische Simulationen

  20. Daniel Lagler Partikelsysteme Reeves: Star Trek II – Der Zorn des Khan(Genesis-Effekt)‏ Ansammlungen von einfachen Grafikobjekten (Partikeln)‏ Darstellung von natürlichen Phänomenen, deren Form nicht eindeutig definierbar Beispiele: Wasser, Rauch, Textilien, Gräser Stochastische Partikelsysteme Feuer Nebel Rauch Strukturierte Partikelsysteme Graslandschaften Wäldern

  21. Daniel Lagler Partikelsysteme Emitter: Kontrolle über Partikel auftauchen u. verschwinden von Partikeln zeit- oder ortsabhängig Partikeleigenschaften Position Geschwindigkeit und Richtung Größe Farbe Transparenz Form/Aussehen Lebensdauer

  22. Daniel Lagler Schwärme keine begrenzte Lebenszeit Akteure komplexer alsPartikel Beispiele Vogel – Flügel schlagen, Geräusche Fisch – Flossen bewegen 1987: Craig Reynolds – Stanley and Stella Kollisionsvermeidung Geschwindigkeitsanpassung Schwarmzentrierung

  23. Daniel Lagler Zusammenfassung Geschichte Prinzipien der 3D Computer Animation Keyframing Skeletal Animation / Skinning Kinematik (Forward / Inverse)‏ Motion Capture Partikelsysteme / Schwärme

  24. Daniel Lagler Fragen Fragen? Daniel Lagler The Animation Process Proseminar Computer Grafik und Visualisierung lagler@in.tum.de

  25. Daniel Lagler Quellen Bücher M. Bender, M. Brill: Computergrafik – Ein anwendungsorientiertes Lehrbuch, Hanser 2006 Folien: Vorlesung Simulation und Animation Internet http://de.wikipedia.org/wiki/Animation http://www.cc.gatech.edu/gvu/animation/papers/ency.pdf http://www.techfak.uni-bielefeld.de/~jung/cgvr/Termin07klein.pdf http://www.diss.fu-berlin.de/2000/137/Kap2.pdf.pdf http://www-hagen.informatik.uni-kl.de/~bertram/talks/habil_vortrag.pdf

  26. Daniel Lagler weitere Internetquellen URL: www.cc.gatech.edu/gvu/animation/papers/ency.pdf [1. Juli 2007] URL: www.inf.tu-dresden.de/cg/lectures/WS0203/secure/animation.pdf [1. Juli 2007] URL: www.fh-kl.de/~brill/cav/Downloads/cav_animation.pdf [1. Juli 2007] URL: www.fh-kl.de/~brill/cav/Downloads/cav_vrml.pdf [30. Juni 2007] URL: www-gs.informatik.tu-cottbus.de/~wwwgs/cg2_v14a.pdf [30. Juni 2007] URL: content.grin.com/data/8/29124.pdf [1. Juli 2007] URL: www.eecs.berkeley.edu/~job/Papers/hodgins-2000-CA.pdf [1. Juli 2007] URL: www.mysticgd.com/misc/AdvancedParticleSystems.pdf [1. Juli 2007] URL: www.2ld.de/gdc2004/MegaParticlesPaper.pdf [30. Juni 2007] URL: de.wikipedia.org/wiki/Animation [1. Juli 2007] URL: www.cc.gatech.edu/classes/cs8113a_98_spring/kinematics.pdf [1. Juli 2007] URL: www-clmc.usc.edu/~adsouza/papers/dsouza-IROS2001.pdf [1. Juli 2007] URL: people.csail.mit.edu/jovan/assets/papers/sumner-2005-mik.pdf [1. Juli 2007] URL: fivedots.coe.psu.ac.th/~ad/jg/ch12/chap12.pdf [1. Juli 2007] URL: www.cc.gatech.edu/classes/cs8113a_98_spring/keyframing.pdf [30. Juni 2007] URL: www.dma.ufg.ac.at/app/link/ [10. Juli 2007]

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