Title (deu): Inverse Kinematik in der Computeranimation

Author: Hasil, S. (Silvia)

Description (deu): St. Pölten, FH Telekommunikation und Medien Vertiefungsrichtung Medientechnik, Dipl.-Arb., 2004

Description (deu): In der Character Animation existieren bislang zwei Ansätze, die Bewegungen von Systemen mit Gelenksverbindungen zu simulieren. Vorwärtskinematik geht davon aus, dass die benötigten Winkelstellungen der einzelnen Gelenke bekannt sind und der Endpunkt gesucht wird. Bei der Animation beginnt man daher beim hierarchisch obersten Gelenk. Inverse Kinematik beschäftigt sich mit dem Problem, in einem hierarchisch angeordneten Gelenksystem die gewünschte (End-)Position und die Winkel der Gelenke zu erreichen, wenn ein bestimmtes Gelenk bewegt wird. In dieser Arbeit soll geklärt werden, in welchen Situationen der Einsatz von Vorwärts- bzw. Inverser Kinematik sinnvoller ist und wo die Vor- und Nachteile der jeweiligen Methode liegen. Ausgehend von den Grundlagen der Characteranimation und den Animationsmethoden im Allgemeinen werden die verschiedenen Realisierungen in den existierenden 3D Animations-Softwarepakten vorgestellt. Es sollen Möglichkeiten erarbeitet werden, einfach und effizient gewünschte Ergebnisse in der Characteranimation zu erzielen. Hierbei werden die Methoden des Character-Rigging (das Vorbereiten des Characters auf die Animation), der dazugehörigen (Winkel-)Beschränkungen (um einen Character nur bestimmte Bewegungen ausführen lassen zu können) und die Möglichkeiten von Deformationen (zur realitätsgetreuen Darstellung von Oberflächenveränderungen bei einem Bewegungsvorgang) in den einzelnen Programmen herausgearbeitet. Es existieren auch unterschiedliche Ansätze, eine Animation mit Inverser Kinematik durchzuführen. All diese Aspekte sind entscheidend für die (zeitliche) Planung einer Animation und die daraus resultierenden Ergebnisse.

Description (eng): There are two major approaches in Characteranimation to simulate the movements and motions of a system with joint hierarchies. Forward Kinematics base on that the required angles of every joint are known and that the final points are searched for. Animation is started at the hierarchically highest joint. Inverse Kinematics focus on the problem of achieving the required position and angles of the joints in a hierarchical joint system when a certain joint is transformed. This paper deals with in which situations the use of Forward or Inverse Kinematics is more suitable and demonstrates what the advantages or disadvantages of each method are. Starting with the bases of Character Animation and animation methods in general, the different realisations in the existing 3D Softwares are being introduced. The possibilities should be made visible of achieving the desired solutions in Character Animation easily and efficiently. For this, the methods of Character-Rigging (the preparation of the character for the animation), the therefor used constraints (to allow the Character only to do certain movements) and the possibilities of deformations (for realistic presentation of the changes of the envelopes during a movement) in the single programmes are being shown. There are also different approaches for doing an animation with Inverse Kinematics.
All these aspects are decisive for the (time-)planning of an animation and its
results.

Object languages: German

Date: 2004

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