Animation - brave rabbit

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Animation – Grundlagen – Autodesk Maya
Animation
Grundlagen
Version 1.0 - 2009-03-24
2009 Ingo Clemens | brave rabbit
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Keyframing
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Set Key (Shortcut s)
Set Transform Keys (Shortcuts W, E, R; für Translation, Rotation,
Scale)
Optionaler Rechtsklick über einem Attribut
Auto Keyframing (Attribute müssen bereits animiert sein)
Fast alle Attribute können animiert werden.
Alle Attribute in der Channel Box können direkt über Set Key
animiert werden
Kontrolle über die Keybarkeit von Attributen



Lock Selected
Hide Selected
Channel Control
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Löschen von Verbindungen jeglicher Art über Break Connections
Grundlagen der Animation
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Unterschied bei der Animation von Translation und Rotation




Lesbarkeit
direkte Relation der Animationsdaten zum visuellen Ergebnis
Gimbal Rotation vs. World/Local Rotation
Bei der Gimbal Rotation sind die einzelnen Rotationsachsen
hierarchisch angeordnet und in ihren Rotationswerten
voneinander unabhängig. Die Rotationshierarchie lässt sich über
die Rotate Order in der Transform Node ändern.
Gimbal Lock
Zwei Rotationsachsen liegen aufeinander
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• Vermeidung von Rotationsproblemen durch das Aufteilen von
komplexen Rotationen auf mehrere Objekte, welche hierarchisch
zusammengefasst werden
Motion Path
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Motion Path – ein Objekt folgt einem Animationspfad
Motion Trail – erstellt eine Trajectory mit optionaler Frame Anzeige
Animation Snapshot – generiert Duplikate entlang der Animation
Animated Sweep – generiert ein Loft aus einer animierten Kurve
Graph Editor
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zeigt die Animationsdaten in Kurvenform
die Interpolation lässt sich durch verschiedenen Keyframe-Typen
beeinflussen
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Tangenten Arten





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Spline – weiche Interpolationen mit Overshooting
Clamped – weiche Interpolationen ohne Overshooting-Probleme
Linear
Flat – einfaches Easing
Stepped – für Umschalt-Animationen
Weighted/Non-Weighted Curves
Weighted/Non-Weighted Tangents
Preferences / Settings / Keys
Pre/Post Infinity
View Infinity (zeigt die Kurveninterpolation vor/nach dem
ersten/letzten Keyframe)
View Results (zeigt den Wert von Channels, welche über z.B. eine
Expression gesteuert werden)
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Tools im Graph Editor
 Buffer Curves
 Insert Keys
 Add Key
 Lattice Deform Keys
 Simplify Curve
Dope Sheet
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zeigt nur die Keyframes von Objekten und Attributen, jedoch keine
Wertigkeiten
basiert auf den Animationssheets, welche beim Zeichentrickfilm
verwendet werden
kann benutzt werden, um das generelle Timing einer Animation zu
bearbeiten ohne Gefahr zu laufen, dass die Animationswerte
verändert werden
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Set Driven Key
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Attribute lassen sich gegenseitig über eine Animationskurve steuern
die Animationskurve hat keinen Bezug zu der Zeit, sondern
bestimmt nur die Werterelation von zwei Parametern zueinander
Vorteil gegenüber den Direct Connections, welche über den
Connection Editor erstellt werden, da hier die Wertigkeiten relativ
und nicht absolut voneinander abhängig sind
Custom Attributes
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freie Attribute, welche für eine bessere Szenenorganisation
verwendet werden können, um andere Attribute oder Ereignisse zu
steuern
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Custom Attributes (cont.)
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Data Types





Integer (ganzahlig)
Float (Fließkomma)
String (Zeichenkette)
Boolean (an/aus)
Enum (Namens-Schalter)
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Character Sets
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eine Zusammenfassung von Attributen, welche alle gleichzeitig über
Set Keyframe animiert werden können
unabhängig von der Selektion
das aktuelle Character Set hat Keyframe-Priorität
Attribute können in Character Sets oder Sub-Character Sets
organisiert werden
Verwalten von Character Sets über den Relationship Editor
Character Mapper zum Übertragen von Animationen von einem
Character auf einen anderen
Redirect zum Ändern der Position oder Ausrichtung einer Animation
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Trax Editor
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im Trax Editor können Animationsclips zu einer komplexen
Animation zusammengefasst werden
Non-Linear Animation (ähnlich dem nicht-linearem Schnitt)
Animationen werden als Clips oder Posen gespeichert
Verwaltung von Clips und Posen im Visor
SourceClips vs. Clips im Trax Editor
Blends zum Überblenden von Clips
Weight Curves
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Constraints
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Constraints schaffen Abhängigkeiten ohne eine bestehende
hierarchische Struktur zu verändern






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Point Constraint (Postion)
Aim Constraint (Zielrichtung)
Orient Constraint (Ausrichtung, Drehung)
Parent Constraint (Parenting ohne Hierarchie)
Pole Vector Constraint (Ausrichtung der Solver Plane bei IK
Chains)
Surface Constraint (Bewegung beschränkt auf eine Oberfläche)
Constraints mit mehreren Objekten
Weights
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Joints & Skeletons
Joints sind Gelenke, welche in einer Hierarchie ein Skelett bilden, mit
dessen Hilfe eine Figur oder eine mechanische Konstruktion animiert
werden kann.
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Joints vs. Bones
Joint Tool
Insert Joint Tool
Editieren von bereits erstellten Joints über die Bearbeitung des
Pivots
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Joint Orientation
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die Joint Orientation bestimmt, welche Achsenausrichtung die Joints
haben und somit die Rotationsrichung
wichtig nicht nur bei einzelnen Joints, sondern auch bei der
Animation mehrerer Joints gleichzeitig
Orient Joint und Alternativen
Component Type Local Rotation Axis
Anpassen der Local Scale Axis über: joint -e -zso -ch;
Mirror Joint
Preferred Angles
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Inverse Kinematic vs. Forward Kinematic
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bei der Vorwärts-Kinematik fließt die Bewegung in der Hierarchie
von oben nach unten; die Bewegung eines Parent Objects wirkt sich
auf die Children aus
die Vorwärts-Kinematik arbeitet mit Rotationen
bei der Inversen Kinematik fließt die Bewegung in der Hierarchie
von unten nach oben; die Bewegung eines Child Objects (oder Goal
Objects) steuert die Ausrichtung der gesamten Hierarchiekette
bei der Inversen Kinematik steuert die Position des Goals die
Rotation der gesamten Hierarchie
Animationsunterschiede zwischen beiden Formen der Kinematik
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Vorteile / Nachteile zwischen IK und FK
• IK
 gut für ein einfaches Positionieren von Händen oder Füßen
 Vermeidet das Gleiten von Händen oder Füßen, wenn diese sich
nicht bewegen dürfen
 schwingende Gliedmaßen sind nur schwer realisierbar
 bei der IK werden Rotationen der Gelenke durch Positionen von
Zielobjekten erreicht; Animationskurven sind leichter lesbar
• FK
 Schwingende, kreisförmige Bewegungen von Armen oder Beinen
lassen sich einfacher und realistischer darstellen
 teilweise schwierig zu positionieren
 Hände und Füße lassen sich nur schwer auf eine Position
festsetzen, wenn sich der gesamte Körper bewegt
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IK Handles
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notwendig, um die Inverse Kinematik zu steuern
zugrunde liegt der IK-Solver, welcher die Rotation der HierarchieElemente steuert
IK Handle Tool



ikRPsolver (Rotate Plane)
ikSCsolver (Single Chain)
IK Spline Handle Tool
FBIK
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Full Body IK, um den gesamten Körper der Bewegung einer
Extremität folgen zu lassen
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Rigging Grundlagen
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Namensgebung
 Verwendung von eindeutigen Namen
 Joint Labels
Visuelle Controls
 Locator
 Implicit Sphere (createNode implicitSphere)
 Geometrien (ohne Shading Group Verbindung)
 Curves
Selektionsbeschränkungen
 Display Layer als Reference oder Template
 Lock/Hide Visibility vs. Show All / Show Selection / etc.
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Beschänkung der Animierbarkeit
 Lock/Hide Channels der Channel Box
 General Editors / Channel Control
Rotation Order
 Vermeidung von Gimbal Lock
Szenenübersicht
 Grouping
 Sets
 Display Layers
 Character Sets
 Verwendung von spezifischen Gruppen für Joints, Controls, Misc,
etc.
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Unabhängigkeiten von Animationen
 Augen getrennt vom Kopf
 Kopf getrennt vom Körper
 Hände getrennt von den Armen
 getrennte Rotationen zur Vermeidung von Gimbal Lock
Sichtbarkeit von notwendigen/nicht notwendigen Objekten
Frame Rate
 Display / Heads Up Display / Frame Rate
Animationen und Berechnungsgeschwindigkeit
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Evaluationsreihenfolge bei verbundenen Nodes
Direkte Verbindungen
Parenting
Constraints
Set Driven Key
Expressions
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Script Beispiel – Stretchy Spline IK
global proc icMakeStretchSplineIK ()
{
//get the selection and store it in $sel
string $sel[] = `ls -sl -type joint`;
string $root = $sel[0];
//get the children of the root joint
//the listing will be in reverse order
string $child[] = `listRelatives -ad -type joint $root`;
//the first joint in the list is the last in the chain
//and defines the end of the spline ik
string $end = $child[0];
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//build the spline ik
string $ikHandle[] =
`ikHandle -sol ikSplineSolver -sj $root -ee $end -ns 2`;
string $curve = $ikHandle[2];
//measure the curve with an arclength node
string $cInfo = `arclen -ch 1 $curve`;
//get the curve length
float $length = `getAttr ($cInfo + ".arcLength")`;
//every child in $child gets scaled via SDK
//ignore the first list joint (the last of the chain)
//as it doesn't need scaling
for ($j = 1; $j < size($child); $j ++)
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{
setDrivenKeyframe -driverValue $length -value 1
-currentDriver ($cInfo + ".arcLength")
($child[$j] + ".sx");
setDrivenKeyframe -driverValue ($length * 2) -value 2
-currentDriver ($cInfo + ".arcLength")
($child[$j] + ".sx");
//rename the joint
rename $child[$j] ("stretch_jnt" + $j);
}
//build a cluster from each curve point
select -r $curve;
ClusterCurve;
}
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Animations-Konzepte
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Straight-Ahead-Animation
 es werden Keyframes in sehr geringen Abständen erzeugt
 ähnlich der Zeichentrick Animation / Stop Motion
 gut für freie Animationsentscheidungen und Kreativität
 sehr gute Möglichkeit von flüssigen Animationen
 für eine finale Animation werden maximal zwei Passes benötigt
 nicht gut für ein grundlegendes Animationslayout
 Änderungen im nachhinein sind nur schwer oder gar nicht möglich
(Stop Motion)
 schlecht, wenn ein grundlegendes Blocking benötigt wird
• Pose-To-Pose-Animation
 gut für geplante Animationen
 Animation für Struktur und ein bestimmtes Timing
 für eine finale Animation wird eine sukzessive Verfeinerung benötigt
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• Pose-To-Pose-Animation: Animations-Passes




First Pass
• Arme, Körper, Beine
Second Pass
• Hände, Finger
Third Pass
• Antennen oder sonstiges
Fourth Pass
• Augen, Gesicht, etc.
Posen
•
•
•
•
für eine gute Animationen sind aussagekräftige Posen notwendig
Wichtigkeit von Silhouetten bei Posen
Darstellung von Tiefe durch eine gute Pose
Unterstützung von Posen durch Lichtsetzung
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Physikalische Prinzipien
• ein bewegtes Objekt bleibt in Bewegung
• Energy wird weder erzeugt, noch zerstört; sie wird lediglich
weitergegeben
• jede Kraft besitzt eine Gegenkraft
• die physikalischen Prinzipien sollten bei allen Animationen beachtet
werden, um realistische und überzeugende Animationen zu erstellen
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Animation Principles
• Straight Ahead Action & Pose to Pose
• Arcs
• die meisten Bewegungen eines Körpers beruhen auf Rotationen
• kreisförmige Bewegungen sollten gegenüber linearen Bewegungen
nicht unterschätzt werden
• Timing
• einer der wichtigsten Punkte mit dem meisten Ausdruck
• steht in direkter Relation zur Masse (eine Maus bewegt sich
schneller als ein Elefant)
• Weight
• einer der schwierigsten Aspekte
• hat viel mit dem richtigen Timing zu tun
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• Anticipation
• Erwartung; wissen, dass etwas passiert
• Beispiel: Pfeil & Bogen
• Vorbereitung auf eine Aktion
• kann eine Handlung verdeutlichen
• Easing (Slow In and Slow Out)
• Beschleunigung/Abbremsen eines bewegten Objekts
• in fast allen Bewegungen präsent
• extremeres Verhalten durch Tangentenverlängerungen
• Squash & Stretch
• tritt in allen organischen Formen auf, teilweise auch anorganischen
• hierbei sollte auf die Erhaltung des Volumens geachtet werden
• Staging
• ähnlich wie das Lesen von Posen
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• Exaggeration
• Übertreibung von Animationen; entweder nur leicht oder im
extremen Übermaß
• Follow Through/Overlap
• Objekte stoppen nicht sofort
• Überlappen von Bewegungen (z.B. Arme oder Antennen)
• kann durch das Verschieben von Keyframes erzeugt werden
• Secondary Action
• soll die Primary Action unterstützen, aber nicht mit ihr
konkurrieren
• Solid Drawing
• Beachtung von grundsätzlichen Zeichentechniken
• kein Twinning
• Beachtung von Gewicht, Tiefe und Balance
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• Appeal
• ansprechende Formen
• selbt hässliche Charaktere sollten in gewisser Weise ansprechend
wirken
• COG
• Center of Gravity
• bei allen Bewegungen zu beachten
• die Körperbalance sollte bei normalen Bewegungen zwischen den
beiden Füßen liegen
• Beispiel: Tragen eines schweren Gegenstands
• Moving Hold
• leichte Bewegung anstatt einer völligen Starre
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