ANIMATION - Aktuelles

Blender - Lektion 5
Blender V2.67 - Skript V1.4
A NIMATION
Autor: Uwe Gleiß, Franz-Ludwig-Gymnasium Bamberg, Computergrafikgruppe (CoGra-FLG) • Kontakt über: cogra-flg@web.de
Dieses Werk steht unter einer Creative Commons Lizenz (Details durch Klick auf diesen Text).
G RUNDLAGEN
Keyframes
Animation in einem Programm wie Blender könnte ähnlich erreicht werden wie bei Animationsfilmen mit Knetfiguren
(Wallace und Gromit, Shaun das Schaf etc.). Für jedes Bild (Fachwort: Frame) muss klar festgelegt sein, wo sich ein Objekt
genau befindet. Anstatt dies aber mühsam Frame für Frame von Hand einzugeben, konzentriert man sich auf das
Wesentliche. Nur die Position zu entscheidenden Zeitpunkten, in sogenannten Keyframes, wird festgelegt. Die Berechnung
des Weges dazwischen überlässt man Blender, kann aber bei Bedarf noch sehr detailliert darauf Einfluss nehmen.
Suzanne auf Tour!
!
Die zugehörige Animationskurve (Erklärung folgt weiter unten)
Diese Technik ist nicht auf die Position von Objekten beschränkt. In Blender kann nahezu jede Eigenschaft animiert werden.
Das reicht von nahe liegenden Dingen wie Drehungen und Größenveränderungen über die Animation von Farben
bis hin zur Deformation der Objektstruktur um einem Gesicht Leben einzuhauchen. In dieser Lektion beschränken wir
uns auf die Grundlagen. Kennt man diese, dann kann man zumindest theoretisch jeden Aspekt von Blender in einer A-
nimation verändern.
Animationskurven
Für die detailliertere Steuerung einer Animation dienen Kurven, sog. F-Curves, die die Animation eines Wertes veranschaulichen.
In der oben dargestellten Animation beschleunigt Suzanne zu Beginn langsam, ist in der Mitte am schnellsten
und bremst dann wieder ab. Durch Veränderung der Greifer (oben in der Kurve gelb dargestellt) kann dieses Verhalten
verändert werden.
Constraints
In vielen Situationen benötigt man bei einer Animation ein eigentlich klar festgelegtes Verhalten. So sollte die Kamera
vielleicht dem vorbeirasenden Auto folgen und eine Lokomotive gefälligst auf den Gleisen (ohne ß!) fahren, statt immer
wieder seitlich von diesen herunter zu springen. Solche Zwangsbedingungen übersetzt man ins Englische und schon hat
man das benötigte Fachwort in Blender: Constraints.
In dieser Lektion wird das Thema Constraints nur ganz oberflächlich beleuchtet, aber allein zu wissen, dass es sie gibt
kann schon vieles erleichtern (man muss nicht alles wissen, aber man muss wissen wo es steht).
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CoGra-FLG Lernskripte!
Ein Einstieg in Blender
T IMELINE UND K EYFRAMES
Wie legt man die Daten für einen Keyframe fest? Und wie sorgt man dafür, dass die richtigen Informationen aufgezeichnet
werden anstatt von Dingen, die man gar nicht animieren wollte?
Aufnahme mit Hilfe der Zeitleiste
In der Timeline (in der Standardansicht von Blender am unteren Rand) kann für Position, Rotation und Größe eines Objekts
per Knopfdruck ein Keyframe aufgezeichnet werden. Zu diesem Zweck sollte man zuerst in der entsprechenden
Liste wählen, welche Informationen aufzuzeichnen sind. Ein Klick auf zeichnet den Keyframe auf während
ein Klick auf
ihn wieder löscht.
Testen Sie das an einem beliebigen Objekt: Nehmen Sie einen Keyframe auf, wechseln Sie dann durch Rechtsklick auf
eine andere Position in der Zeitleiste in einen anderen Frame, verschieben, rotieren und skalieren Sie nach Lust und
Laune und nehmen Sie dann einen weiteren Keyframe auf.
Mit den Steuerungstasten für die Animation
kann man zu Frame 1 zurückkehren und dann die Animation
abspielen.
Aufnahme mit I
Alternativ kann ein Keyframe für beliebige Eigenschaften aufgezeichnet werden, indem man schlicht und einfach I (wie
Insert - Einfügen) drückt, während sich der Mauszeiger über der gewünschten Eigenschaften befindet. Wechseln Sie
doch in einen weiteren Frame auf der Zeitleiste, verschieben Sie das Objekt erneut und drücken dann I, während sich
der Mauszeiger in der Seitenleiste (aufzurufen mit N) des 3D-Bereichs über den Koordinaten unter Location befindet
(alternativ geht das in den Eigenschaften des Objekts unter dem Punkt Transform).
Darstellung
In der Zeitleiste sind alle Keyframes von gerade ausgewählten Objekten durch eine gelbe Linie, der aktuelle Frame
durch eine grüne Linie gekennzeichnet.
!
Keyframes (gelb) und aktueller Frame (grün)! Location ist animiert; Keyframe für Rotation im aktuellen Frame; keine
! Animation von Scale
Gibt es eine Animationsspur für eine Eigenschaft, so wird diese grün hervorgehoben.
Liegt für den aktuellen Frame auch noch ein Keyframe vor, dann wechselt diese Farbe
auf Gelb. Im letzteren Fall kann der zugehörige Keyframe auch wieder mit Alt+I gelöscht
werden, wenn sich die Maus über der Eigenschaft befindet.
Hinzufügen eines Keyframes: I
Löschen eines Keyframes: Alt+I
Steuerung der Zeitleiste
Das Abspielen einer Animation kann zwar mit den oben angesprochenen Knöpfen gesteuert werden, aber wenn man
viel an einer Animation herum schraubt, dann ist es sinnvoll sich die folgenden Tastenkombinationen zu merken:
• Pfeiltaste Rechts/Links - einen Frame vor bzw. zurück
• Pfeiltaste Oben/Unten - Sprung zum nächsten Keyframe des aktiven Objektes
• Shift + Pfeiltaste Rechts/Links - Anfang bzw. Ende der Animation (festgelegt in )
• Shift + Pfeiltaste Oben/Unten - 10 Frames vor bzw. zurück
• Alt+A - Starten und Stoppen der Animation
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CoGra-FLG Lernskripte!
Ein Einstieg in Blender
F-CURVES
Darstellung von Animationskurven
Kurven wie auf Seite 1 können in einem Graph-Editor betrachtet und verändert werden. Anstatt nun die Standardansicht
von Blender umzuräumen kann man das Layout Animation verwenden (das Screen-Layout kann ganz oben in
Blender unter
gewählt werden).
Die Darstellung im Graph-Editor könnte zu Beginn etwas unübersichtlich erscheinen, da in den meisten Fällen erst mal
alles angezeigt wird. In der Seitenleiste kann aber schnell nur ein Teil der Animationsspuren ausgewählt werden.
Ein Graph Editor mit den Animationsspuren zweier Objekte; zwei Spuren sind ausgewählt, auf einer (grün) ist auch ein Kontrollpunkt selektiert
Die Ansicht der Kurven kann ähnlich wie in einer 3D-Ansicht verändert werden: Klicken und Ziehen mit der mittleren
Maustaste verschiebt die Ansicht, wird zusätzlich Ctrl gedrückt kann der Ausschnitt vergrößert und verkleinert werden.
Mit Num, zentriert die Ansicht auf die momentan ausgewählten Kontrollpunkte.
Jede Animationsspur besitzt drei Schalter:
- schaltet die entsprechende Kurve (bzw. Kurven) sichtbar oder unsichtbar
- hebt die Wirkung dieser Animationsspur auf
- schützt die Kurve vor versehentlichen Veränderungen (denn das passiert schneller als einem lieb ist)
Auch hier gibt es einen Cursor, der mit der rechten Maustaste verschoben werden kann. In Zeitrichtung entspricht er
dem aktuellen Frame, in y-Richtung dem Wert der entsprechenden Spur.
Veränderungen an Kontrollpunkten
Mit den Tasten G (wir erinnern uns: Grab - die eigenwillige Übersetzung von Verschiebung),
R (Rotation) und S (Skalieren) können auch Kontrollpunkte neu platziert und
abgeändert werden. Alternativ kann auch einer der Endpunkte der Hantel, die (zumindest
jetzt noch) jeden Kontrollpunkt begleitet einzeln ausgewählt und beeinflusst werden
und auch Klicken und Ziehen ist eine Option.
Bei Verschiebung und Skalierung kann mit nachträglich gedrücktem X bzw. Y die Veränderung
auf die entsprechende Richtung im Diagramm beschränkt werden.
Veränderung der Ansicht und die
Bearbeitung von Kontrollpunkten
funktioniert in weiten Teilen ähnlich
wie die Arbeit in einer 3D-
Ansicht.
Die schon erwähnten Hanteln können nach unterschiedlichen Regeln agieren. Standardmäßig legt Blender den Verlauf
dieser Tangenten an die Kurven automatisch so fest, dass sich ein gleichmäßiger Bewegungsablauf ergibt. Das ist aber
nicht immer Ziel der Übung. Ein Gummiball wird vor dem Aufschlag mit Sicherheit nicht sanft abbremsen, sondern er
dreht abrupt um. Das Verhalten eines Kontrollpunktes kann dazu mit V ausgewählt werden (bzw. wird auch teils durch
Veränderungen an den Hantelenden umgeschaltet, so notwendig).
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Ein Einstieg in Blender
Klicken Sie einen einzelnen Kontrollpunkt in dessen Mitte an, dessen Hanteln gelb erscheinen und verschieben Sie diesen
Nach Druck auf G einmal kreuz und quer durch die Gegend. Das ist das Verhalten von Hanteln, die auf Auto Clamped
geschaltet sind.
Sobald man einen der Hantelendpunkte allein für sich verschiebt, wechselt die Darstellung der Hantel von Gelb zu Lila.
Der Verlauf der Hanteln ist jetzt im Modus Aligned - sie bilden immer noch eine gerade Linie, werden aber bei Verschiebung
des Punktes nicht mehr angepasst.
! ! !
Kontrollpunkt im Modus Auto Clamped! im Modus Aligned! Vector ...
Schaltet man mittels V den Modus auf Vector, so entsteht eine Spitze, die sich aber bei Verschiebung wieder dem restlichen
Kurvenverlauf anpasst, die Hanteln sind nun grün. Verschiebt man einen einzelnen Endpunkt, so schaltet die zugehörige
Hantel automatisch auf Free und wird schwarz. Eine letzte Variante, Automatic, verhält sich ähnlich wie Auto
Clamped. In diesem Fall kann die Kurve allerdings über die Position der Kontrollpunkte hinausschwingen (Vergleichen
Sie das Bild oben links mit dem unten rechts).
! !
... und Free! Automatic - die Kurve schwingt über
Interpolation
Neben dem Verhalten der Hanteln kann auch die Berechnung der Kurve (die sog. Interpolation) unterschiedlich gestaltet
werden. Dabei steuert jeder Kontrollpunkt das Verhalten rechts von diesem. Mit T kann ein kleines Menü aufgerufen
werden, in dem die Interpolationsmethode ausgewählt werden kann. Zur Wahl stehen:
Constant - Der animierte Wert springt erst direkt beim nächsten Kontrollpunkt auf den neuen Wert. Diese Methode erscheint
nur auf den ersten Blick unsinnig. Der tickende Zeiger einer Uhr bewegt sich beispielsweise so.
Linear - Der Wert ändert sich kontinuierlich mit gleicher Geschwindigkeit. Manchmal möchte man die Beschleunigung
und das Abbremsen zwischen zwei Punkten bewusst weglassen.
Bezier - Das ist das Standardverhalten. Nur hier ergeben sich die oben beschriebenen Möglichkeiten mit den Hanteln des
Kontrollpunktes.
Kontrollpunkte hinzufügen und löschen
Kontrollpunte können wie Objekte oder Teile von Objekten mittels der Taste Entf gelöscht werden. Löscht man auf dieses
Weise alle Keyframes einer Spur, dann verschwindet diese komplett aus dem Graph Editor. Alternativ kann man
auch die ganze Spur in der Seitenleiste anklicken und mit Entf löschen. Zumindest bei vielen Animationsspuren kann
man so unnötigen Ballast löschen (alternativ gibt es aber auch Methoden zum Ein- und Ausblenden unter View im Menü
oder durch Klicken auf den Schalter Filters im Header).
Die Taste I funktioniert auch im Graph Editor. Je nach Wunsch kann in allen oder nur in den ausgewählten Kurven an
der Position des Cursors ein neuer Keyframe und damit der zugehörige Kontrollpunkt gesetzt werden. Kontrollpunkte
können aber auch mit Ctrl+C und Ctrl+V kopiert und an anderer Stelle (Cursor!) eingesetzt bzw. mit Shift+D dupliziert
werden.
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Ein Einstieg in Blender
Beispiele
Zumindest bei den Koordinaten eines Objektes sind die oben gezeigten Kurven nichts anderes als t-x-Diagramme (wohl
dem, der das in Physik schon hatte). Hier ein paar kleine Beispiele:
! !
Ein startendes Flugzeug! Gummiball! Ende eines Uhrpendels
C ONSTRAINTS
Man könnte eigentlich alles mittels Keyframes und F-Curves animieren ... man könnte sich aber auch gleich Sisyphos
nennen. Es gibt diverse Situationen, in denen man immens viel Zeit in die Lösung eines eigentlich einfachen Problems
stecken müsste. Zwei davon werden hier kurz angesprochen.
Bewegung auf einer vorgegebenen Kurve
Fügen Sie einer neuen Szene eine Kurve und ein beliebiges Objekt hinzu.
Die Constraints findet man bei den Eigenschaften durch Klick auf das Kettenglied . Fügen Sie dort mit Add Constraint
eine Bedingung vom Typ Follow Path für ihr Objekt hinzu. Tragen Sie bei Target die Kurve ein und aktivieren Sie die Option
Fixed Position. Das Verändern des Offset sollte sichtbare Ergebnisse liefern (und kann natürlich animiert werden).
Mit Follow Curve kann man auch noch dafür sorgen, dass sich das Objekt entlang des Pfades ausrichtet. Welche Achsen
des Objektes dabei als Forward und Up zu behandeln sind kann ebenfalls eingestellt werden.
Ausrichtung auf ein Objekt
Werfen Sie einen Kegel und einen sogenannten Empty in eine neue Szene. Ein Empty dient nur als Koordinatenvorgabe
und bleibt in der berechneten Szene unsichtbar. Verpassen Sie dem Kegel ein Constraint vom Typ TrackTo, wählen Sie als
Target den Empty bei To als Richtung Z und bei Up die Koordinate Y. Bewegen Sie dann den Kegel oder den Empty ruhig
einmal wild durch die Landschaft.
Ü BUNGSAUFGABEN
1. Nutzen Sie doch gleich einmal was zuletzt dran war und bringen Sie eine Kamera dazu, einen Rundflug um ein
Objekt zu machen und dabei auch noch immer auf das Objekt zu starren (es gibt mindestens zwei einfache Lösungen
für diese Aufgabe - die mit Constraints ist vollkommen ausreichend, aber vielleicht bekommen Sie es auch anders
hin).
2. Erforschen Sie ruhig mal weitere Constraints und deren Wirkung. Recht einfach erschließt sich z.B. Copy Rotation.
3. Lassen Sie diverse Kugeln über eine Ebene spazieren, ohne dass es zu Zusammenstößen kommt.
4. Fahren Sie ein Auto (vertretungsweise einen Würfel) mal mit Karacho gegen die Wand (schnelle Anfahrt, abrupter
Stopp).
5. Bei einem Aufprall wie in 2. wird das Gefährt normalerweise auch zusammengestaucht - sorgen Sie dafür, dass das
auch in Ihrer Animation passiert.
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Ein Einstieg in Blender
6. Sorgen Sie dafür, dass eine Kugel wie ein Gummiball mehrfach auf dem Boden aufspringt (wenn Sie es noch nicht
getan haben), so dass das Ergebnis möglichst realistisch aussieht.
7. Bringen Sie zwei Würfeln das Bockspringen bei, ohne mörderische Mengen von Keyframes zu produzieren.
8. Bewegen Sie mal ihre Phantasie in kreativer Weise!
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