Computeranimation (Master)

NummerUmfangTermineDozent
0426292VMittwoch, 10:15-12:00 Uhr, OH16 205Mario Botsch
042630Donnerstag, 10:15-12:00 Uhr, OH16 205Mario Botsch

Organisation

  • Die Vorlesung wird (solange Corona uns lässt) in Präsenz stattfinden.
  • Bitte registrieren Sie sich im LSF für die Veranstaltung, damit wir Ihnen über den LSF-Emailverteiler Informationen zur Vorlesung und Zugangsdaten für die Vorlesungsmaterialien schicken können. Sie werden dann auch automatisch vom LSF für den Moodle-Raum der Vorlesung registriert.
  • Die Vorlesung startet am 12.10.2022, die erste Übung findet am 20.10.2022 statt.

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.

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).
  • Die Vorlesung wird aufgezeichnet. Die Vorlesungsvideos werden nahtlos in die HTML-Folien integriert.
  • Nach Vorlesungsende wird es die HTML-Folien und Vorlesungsvideos auch in Form einer Electron-App geben, was Archivierung und Offline-Zugriff ermöglicht.
  • Die Vorlesung orientiert sich an mehreren exzellenten Kursen, deren Course Notes hier elektronisch zur Verfügung gestellt werden:
  • 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

WocheVorlesungÜbung
41Einführung 
42Masse-Feder-SystemeC++ Crash Course
43ZeitintegrationMasse-Feder-Systeme
44Rigid Body Simulation
45Kollisionsbehandlung
46Partielle DifferentialgleichungenRigid Body Simulation
47Flüssigkeitssimulation (Gitter)
48Flüssigkeitssimulation (Partikel)
49Deformierbare KörperFlüssigkeitssimulation
50Deformierbare Körper in Echtzeit
51keine Vorlesung
2Skelett-basierte Charakter-AnimationSkelettanimation
3Inverse Kinematik für Charakter-Animation
4GesichtsanimationGesichtsanimation
5Zusammenfassung & Fragestunde