Computeranimation (Master)
Lerninhalte
Computer Animation ist ein attraktiver Teilbereich der Computergrafik, in dem “langweilige” statische Objekte zum Leben erweckt werden. In dieser Vorlesung werden zwei Arten der Animation behandelt: Charakter-Animation und Physik-Simulation.
- In der Charakter-Animation werden virtuelle Charaktere mittels eines eingebetteten Skeletts animiert, wobei das Skelett entweder durch Benutzerinteraktion (inverse Kinematik) oder durch Messen und Übertragen der Bewegungen eines Schauspielers (Motion Capturing) kontrolliert wird.
- Sekundäre Animationseffekte, wie z.B. die Bewegungen von Kleidung und Haaren, werden durch dynamische Physik-Simulation von Materialeigenschaften und Kräften berechnet. Wir werden in der Vorlesung eine Reihe von physikalischen Effekten simulieren, angefangen bei einfachen Partikeln, über Starrkörper und deformierbare Körper und Flächen, bis hin zu Flüssigkeiten.
Typische Anwendungsgebiete dieser Methoden sind realistische Spezialeffekte in Filmen, aufgrund steigender Rechenkapazitäten aber zunehmend auch physikalische Effekte in interaktiven Anwendungen und Computerspielen. Im Gegensatz zur Strukturmechanik ist unser Ziel dabei nicht primär numerische Genauigkeit, sondern effiziente und robuste Berechnung und Implementation.
In den Übungen werden die meisten in der Vorlesung behandelten Themen programmiert und so in die Praxis umgesetzt. Dies erfolgt in Form von 4-5 Mini-Projekten, für die jeweils ca. 3 Wochen Zeit sind. Die Tutoren stehen in wöchentlichen Sprechstunden mit viel Rat und etwas Tat zur Seite.
Informationen zur Online-Veranstaltung
- Aufgrund der Corona-Pandemie wird die Vorlesung (sehr wahrscheinlich) nicht in Präsenz stattfinden. Sofern es zu einer abweichenden Regelung kommt, werden die Hinweise umgehend angepasst.
- Statt dessen wird es vorher aufgezeichnete Vorlesungsvideos geben, die zusammen mit den Vorlesungsfolien bereitgestellt werden.
- Zum eigentlichen Vorlesungstermin (Mittwoch, 10-12 Uhr) wird es dann in der Folgewoche eine Online-Fragestunde via Zoom geben, in der Fragen geklärt und Quizzes durchgespielt werden. Hier der Zoom-Link (Meeting ID: 938 9763 2094, Passcode: 322283).
- Fragen zu Vorlesungsinhalten können entweder live in der Fragestunde gestellt oder vorher auf unseren interaktiven HTML-Folien direkt und anonym gepostet werden.
- Auf die Vorlesungsvideos und -folien können Sie nur mit einem Passwort zugreifen. Bitte registrieren Sie sich im LSF für die Veranstaltung, damit wir Ihnen die Zugangsdaten über den LSF-Emailverteiler zuschicken können. Diese Informationen finden Sie auch im Moodle-Raum der Veranstaltung.
Voraussetzungen
- Grundkenntnisse in linearer Algebra und Analysis werden vorausgesetzt.
- Die Vorlesung “Graphische Datenverarbeitung” wird empfohlen, ist aber nicht notwendig.
- Das Bearbeiten der praktischen Übungsaufgaben erfolgt in C++. Es wird am Anfang einen C++-Crash-Kurs geben.
Vorlesungsmaterialien
- Die Vorlesungsfolien werden als HTML-Folien bereitgestellt, da dies die Einbindung interaktiver Inhalte wie Videos und Demo-Apps ermöglicht. Zusätzlich stehen die Folien aber auch als (nicht mehr interaktive) PDF-Dokumente zur Verfügung. Die Vorlesungsfolien gibt es hier (Zugangsdaten werden per LSF-Mail bereitgestellt).
- Für die Vorlesung wird es vorher aufgenommene Erklärvideos geben, die in die HTML-Folien integriert sind.
- Nach Vorlesungsende gibt es die HTML-Folien und Erklärvideos auch in Form einer Electron-App, was Archivierung und Offline-Zugriff ermöglicht (Vorsicht, ca. 1.8 GB):
- Die Vorlesung orientiert sich an mehreren exzellenten Kursen, deren Course Notes hier elektronisch zur Verfügung gestellt werden:
- Witkin, Baraff, Physically Based Modeling, SIGGRAPH 2001 Course.
- Müller, Stam, James, Thürey, Real Time Physics, SIGGRAPH 2008 Course.
- Bridson, Müller, Fluid Simulation, SIGGRAPH 2007 Course.
- Adams, Wicke, Meshless Approximation Methods, Eurographics 2009 Course.
- Für einen breiteren Überblick können folgende Bücher dienen, die für die eigentlichen Vorlesungsthemen allerdings nicht notwendig sind:
- Eberly, Game Physics, Morgen Kaufmann, 2003.
- Erleben, Sporring, Henriksen, Dohlmann, Physics Based Animation, Charles River Media, 2005.
Tentative Vorlesungsplanung
Woche | Vorlesung | Übung |
---|---|---|
41 | Einführung | |
42 | Masse-Feder-Systeme | |
43 | Zeitintegration | C++ Crash Course |
44 | Rigid Body Simulation | Masse-Feder-Systeme |
45 | Kollisionsbehandlung | |
46 | Partielle Differentialgleichungen | |
47 | Flüssigkeitssimulation (Gitter) | Rigid Body Simulation |
48 | Flüssigkeitssimulation (Partikel) | |
49 | Deformierbare Körper | |
50 | Deformierbare Körper in Echtzeit | Flüssigkeitssimulation |
51 | Skelett-basierte Charakter-Animation | |
2 | Inverse Kinematik für Charakter-Animation | |
3 | Gesichtsanimation | Charakter-Animation |
4 | keine Vorlesung | |
5 | Zusammenfassung & Fragestunde |