Keyframe- und Skelettanimation
Die Keyframe-Animation legt Bewegungen zu ausgewählten Zeitpunkten fest und interpoliert dazwischen, während die Skelettanimation die Oberfläche eines Charakters durch eine zugrunde liegende Hierarchie von Knochen steuert.
Definition
Die Keyframe-Animation interpoliert Szenenparameter zwischen vom Künstler festgelegten Schlüsselposen, und die Skelettanimation verformt ein Charakter-Mesh entsprechend der Pose einer hierarchischen Knochenstruktur.
Scope
Dieses Thema behandelt die Interpolation von Positionen und Orientierungen, einschließlich der Quaternionen-Interpolation von Rotationen, artikulierte Skelette und Vorwärtskinematik, Skinning, das ein Mesh an Knochen bindet, und Inverse Kinematik, die Gelenkwinkel zur Erreichung von Positionszielen löst.
Core questions
- Wie werden glatte Zwischenbilder aus Schlüsselposen generiert?
- Wie werden Rotationen ohne Verzerrung interpoliert?
- Wie verformt eine Knochenhierarchie die Oberfläche eines Charakters?
- Wie werden Gelenkwinkel gefunden, um eine Zielposition zu erreichen?
Key concepts
- Keyframe-Interpolation
- Spline- und Quaternionen-Interpolation
- Knochenhierarchien
- Vorwärtskinematik
- Inverse Kinematik
- Skinning und Skin-Gewichte
Key theories
- Quaternionen-Rotationsinterpolation
- Die Darstellung von Orientierungen als Einheitsquaternionen und deren Interpolation mittels sphärischer linearer Interpolation führt zu einer glatten Rotation auf dem kürzesten Weg, ohne die Gimbal-Sperre und Verzerrung der Interpolation von Euler-Winkeln.
- Vorwärts- und Inverse Kinematik
- Die Vorwärtskinematik berechnet die Pose eines Charakters aus Gelenkwinkeln entlang einer Knochenhierarchie, während die Inverse Kinematik das schwierigere inverse Problem löst, Gelenkwinkel zu finden, die einen Endeffektor an einer gewünschten Position platzieren.
Clinical relevance
Keyframe- und Skelettanimation sind die Grundlage der Charakteranimation in Film und Spielen, von Avataren in virtueller und erweiterter Realität sowie von artikulierter Bewegung in Robotik und Biomechanik-Visualisierung.
History
Keyframe-Systeme stammen aus der traditionellen Animation; Shoemakes Quaternionenkurven von 1985 lösten die glatte Rotationsinterpolation, und Skinning mit inverser Kinematik wurde zum Standard für artikulierte Charaktere in Produktionspipelines.
Key figures
- Ken Shoemake
- Rick Parent
Related topics
Seminal works
- shoemake1985
- parent2012
Frequently asked questions
- Was ist ein Skelett in der Animation?
- Es ist eine unsichtbare Hierarchie von Knochen innerhalb eines Charakters; das Bewegen der Knochen verformt das angehängte Oberflächen-Mesh durch Skinning, sodass Animatoren das einfache Skelett anstatt jedes Scheitelpunkts posieren.
- Warum Quaternione für die Rotation verwenden?
- Quaternione interpolieren Rotationen reibungslos entlang des kürzesten Weges und vermeiden die Gimbal-Sperre, ein Problem, bei dem Euler-Winkel-Darstellungen einen Freiheitsgrad verlieren und ruckartige oder undefinierte Bewegungen erzeugen.