Einführung Animation
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Einleitung
Animation (lat. animatio = das Beleben) ist ein Verfahren um unbelebten Objekten Bewegung zu verleihen [s] .
  • Bewegungsdynamik - Värenderungen der Position
  • Änderungsdynamik
    • Veränderungen von: Form, Farbe, Transparenz, Musterung, Größe, Kameraposition und Beleuchtung
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Frames, Schlüsselbilder und Zwischenbilder
  • Frame: Die einzelnen Bilder einer Animation. Unterscheiden sich mehr oder weniger voneinader. Werden die Bilder schnell genug abgespielt, so nimmt man keinen sprunghaften Übergang mehr wahr, die Abfolge erscheint kontinuierlich
  • Schlüsselbilder (key frames): Bilder, in denen die beinhalteten Objekte extreme bzw. wichtige Positionen annehmen.
  • Zwischenbilder: Frames, die den Übergang von einem Schlüsselbild auf das nächste darstellen.
  • Interpolation: Verfahren, um Zwischenbilder zu erzeugen. Beispiel: lineare Interpolation (?Lerping?).
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Bildrate und Double-Buffering
Mindestanzahl von Bildern pro Zeiteinheit (Bildrate) erforderlich, damit Animation nicht ruckartig wirkt.
  • Faustregel: 24 Bilder pro Sekunde als Untergrenze
  • Bei 24 Bildern/s ist jedes Bild 1/24 Sekunden lang sichtbar.
Wenn Zeichnen eines Bildes 1/24 Sekunden benötigt, ergibt sich folgendes Problem: Zuerst gezeichnete Objekte sind 1/24 Sekunden lang sichtbar, zuletzt gezeichnete Objekte flackern nur kurz auf.
Double-Buffering
  • Zwei unabhängige Framebuffer
  • in der Animation aufeinanderfolgende Bilder in unterschiedlichen Buffern berechnet. Dadurch sichergestellt, dass jedes Bild genau 1/24 Sekunden angezeigt wird.
Transformation
  • Translation - Verschieben des Objektes in einem Koordinatensystem
  • Skalierung - Verändern der Größe (vergrößern, verkleinern)
  • Rotation - Drehen des Objekts
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Interpolation von Zwischenbildern
Zwei Verfahren zur automatischen Erzeugung von Zwischenbildern von Animationen:
Lineare Interpolation
Aus einem Anfangsframe und einem Endframe (und evtl. zusätzlichen wichtigen Schlüsselframes) wird Folge von Zwischenframes erzeugt. Das zu animierende Objekt bewegt sich auf einer Geraden.
Abbildung Lerping
Lerping
Path-Following, Splines
Hier wird eine Kurve vorgegeben, an der sich das Objekt entlang bewegen soll.
Abbildung Durch Path-Following (Splines) kann aus den drei Schlüsselbildern (links) eine beliebige Kurvenbewegung erstellt werden
Durch Path-Following (Splines) kann aus den drei Schlüsselbildern (links) eine beliebige Kurvenbewegung erstellt werden
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Geschwindigkeitssteuerung
  • Durch Positionierung in unterschiedlichen Abständen möglich.
  • Sind Bilder in konstanten Abständen angeordnet, so bewegen sie sich in konstanter Geschwindigkeit.
  • Je weiter sie voneinander entfernt sind, desto höher ist Geschwindigkeit.
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Charakteristische Geschwindigkeitsfunktionen
Eine Geschwindigkeitsfunktion beschreibt, welche Strecke das Objekt in welcher Zeit zurücklegt. Auch Distance-Time-Function genannt.
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Kamerapositionierung
  • Postition der Kamera: Position von der aus die Animation betrachtet wird.
  • Dies kann ein fixer oder bewegter Punkt sein.
  • Größtmögliche Flexibilität durch eigenen Pfad für die Kamera erreichbar.
    • Kamera kann sich somit beliebig bewegen.
    • Dies ist v.a. interessant, wenn unterschiedliche Objekte beobachtet werden sollen.
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Morphing
  • eine 2D-Image-Metamorphose (Verwandlung von einem Bild in ein anderes)
  • ist ein Interpolationsprozess
  • Quell und Zielbild müssen Korrespondenzen zugewiesen werden
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Koordinatengitter-Morphing
  1. Gitter über Start- und Zielbild legen
  2. Beide Gitter haben gleich viele Kreuzungspunkte und Zellen
  3. Interpolation eines Gitters (Zwischengitters) für jedes Zwischenbild
  4. Quell- / Zielbild werden in je ein solches Zwischengitter eingepasst
  5. Übereinanderlegen der so entstandenen zwei Teilbilder
  6. Somit entstehen alle Zwischenbilder, die kontinuierlich betrachtet werden können

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Christian Dreier (cdreier@edu.uni-klu.ac.at)
IAS, Universität Klagenfurt