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Cinema 4D R18: Neue Funktionen

Rotieren mit Quaternionen

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Beim Animieren von Rotation können Stellungen vorkommen, die sehr ungünstig für die Standard-HPB-Interpolation sind: das gefürchtete Gimbal-Lock-Problem. Die neue Quaternionen-Option vermag diese Probleme zuverlässig in den Griff zu bekommen.

Transkript

In diesem Video möchte ich Ihnen eine Verbesserung im Animation System vorführen und zwar handelt es sich dabei um die Quaternionen Berechnung. Es gab es bislang auch schon als Tag, aber die aktuelle Implementation erlaubt es uns das wirklich direkt am Objekt zu aktivieren. Wozu braucht man das, nun es gibt verschiedene Situationen während des Animierens, wo Gimbel Loc Probleme auftreten können, wo also die Rotation aus einer bestimmten Stellung heraus nicht mehr auf kürzesten Wege erfolgt, sondern das Objekt plötzlich anfängt zu schlenkern oder unkontrolliert sortieren vor allen Dingen dann wenn die Z-Achse senkrecht nach oben oder unten steht, wenn Sie mit der Figur Animation zu tun haben, kennen Sie das vielleicht vor allen Dingen am Oberschenkel und am Unterschenkel, also wenn wir ein gerade durchgedrücktes Bein haben und dann haben wir eben die Achsen der Joins genau entlang der Welt y-Richtung also senkrecht zu einander und da gibt es Probleme. Ich zeige Ihnen das mal kurz an einem kleinen Beispiel mit einem Würfel wo wir unser Rotieren Werkzeug benutzen und dann hier zur Verdeutlichung die Gimbel Drehung in den Objekt Achseinstellung einmal aktivieren, da können wir nämlich jetzt sehr schön verfolgen, was mit diesem Objekt Achsen eigentlich passiert, die ja durch die HP B und Euler Drehwinkel hier definiert sind und zwar Sie sehen, wenn man das hier etwas geschickt macht gibt es Stellungen nämlich immer dann, wenn wir jetzt die Z-Achse zum Beispiel senkrecht nach oben oder unten drehen, wo bestimmte Rotationspender kollidieren oder sehr nah beieinander liegen, hier zum Beispiel für die Y und die Z Drehrichtung und die praktisch vereinheitlicht werden. Und diese Stellung macht es relativ schwierig jetzt den Würfel zum Beispiel einfach senkrecht zu unser Blickrichtung nach unten zu rotieren, weil in dieser Richtung gar kein Rotationsband mehr liegt. Wir schauen uns mal an was solche Stellung dann für die Animationen bedeuten können, ich mache jetzt die Gimbel Drehung einfach mal wieder aus, setze für unseren Würfel ein Keyframe n, und hier ein paar Frames weiter, rotiere jetzt ganz unbedarft einmal um die X-Richtung, setze wieder ein Keyframe und dann schauen wir uns mal an was das für eine Animation wird und Sie sehen, das ist mitnichten einfach nur die Rotation nach unten, sondern unser Objekt fängt wild an zu taumeln, weil Cinema ja jetzt durch die Interpolation der Rotationswerte irgend einen Weg über die anderen Bänder finden muss, um zu dieser Endstellung zu kommen. Und dieses Rotieren geht es eigentlich nur, indem man diesen roten Band erstmal nach außen folgt, also den Würfel eigendlich zur Seite erst gibt und dann über diese Bänder wieder nach vorne rotiert und das ist genau die Bewegung, die wir hier sehen, also ein wildes Durcheinander. Wenn ich jetzt diesen Würfel einmal kopiere und ich schieb ihn einfach nur mal um eine andere Stellung zu haben den etwas zur Seite und lösche jetzt mal ruhig beide Keyframes, um die gleiche Ausgangsstellung zu haben, Sie sehen das ist im Prinzip der gleiche Winkel, den wir ja haben, auch hier, dreh ich es leicht mal genauso, dass wir unsere aktuelle Blickrichtung hier wirklich nur noch senkrecht auf das rote Rotationsbanden gucken und ich setze jetzt hier noch kein Keyframe, sondern ich gehe in die Objekt Einstellung ein und Sie sehen, da ist eine neue Kategorie für Quaternionen und ich lösche hier erstmal die Fahnen Sequenzen noch weg, aktiviere hier die Rotation und setze ein erstes Keyframe, gehe dann auf den entsprechenden Zeitpunkt 30, ich hab nur ja genommen und würde jetzt hier genau entlang des roten Bandes sowas vor bei dem anderen auch gemacht habe, diesen Würfel mal 180 Grad drehen und das Ganze hier mit einem Keyframe versehen. So wenn wir uns jetzt die Animation ansehen, sehen Sie, dass diese Animationen wirklich zwischen A und B gradlinig verfolgt und der andere Würfel eben wild taumelt ist. Was Sie jetzt hier aber auch sehen ist, dass ich ja eigentlich den Würfel nach vorne rotiert hatte und er sich jetzt aber nach hinten dreht. Das ist einer der kleinen Nachteile, die die Quaternionen haben,. die können nämlich maximal nur bis zu 180 Grad oder knapp 180 Grad drehen in eine Richtung zwischen jeweils 2 benachbarten Keyframes und, da die Ausgangsstellung jetzt so ist, dass das hier nicht ganz senkrecht ist, Sie sehen das hier der p-Wert ist nicht ganz 90, er gibt sich einfach eine leichte Neigung nach hinten von diesem Würfel schwer zu erkennen, aber ist ein bisschen weiter nach hinten gekippt und dadurch rotiert der Würfel jetzt praktisch nach hinten. Um die Stellung nach unten zu erzählen und nicht nach vorne, er sucht sich also bei Quaternionen immer den kürzesten Weg zwischen zwei Stellungen aus. Also das sollte man beachten, dass dann die Rotationen möglichst geringer als 180 Grad sind, ansonsten kann eben eine Rotation in der vielleicht unerwünschten Richtung erfolgen. Das Zweite stellt die Darstellung da, Sie sehen erstmal das Kürzel Q für Quaternionen an unseren Kurven und das Zweite ist, das Sie sehen, dass hier so ganz wilde Sprünge vorkommen können in den Interpolationskurven und, dass unsere Keyframes keine Tangenten mehr haben. Das ist natürlich ein Nachteil gegenüber unseren anderen normal mit Spline-Interpolation interpretierten Funktionkurven, aber nun gut, mit dem Nachteil muss man jetzt eben leben, dafür vermeiden wir diese Schlenker. Sie sehen also, dass die Quaternionen Kurven im Prinzip für die manuelle Bearbeitung hier gar nicht mehr taugen und auch die Darstellung hier, eigentlich für uns kaum noch lesbar ist, das ergibt sich einfach aus der Berechnung heraus. Es gibt aber eine Möglichkeit zumindest etwas hier einzugreifen, wie Sie sehen, wir haben hier die Möglichkeit die Interpolation etwas zu verändern vom Linearen zurück auf das etwas weichere Kubische Verfahren, was zumindest dieses leichte easy-e's Verhalten in die Rotation mit reinnimmt, das Ganze verhält sich etwas anders als bei dem Linearen, was sehr hart technisch rotiert, im Linear interpoliert wird, in den beiden Kubischen haben wir so ein bisschen eine Bias-Einstellung in dem Anfang und entfernten von den Keyframes, so dass da eine kleine Beeinflussung der Interpolationskurven stattfinden kann.

Cinema 4D R18: Neue Funktionen

Übernehmen Sie die Neuerungen von Cinema 4D R18 direkt in Ihren Workflow. Arndt von Koenigsmarck erläutert anhand von Praxisbeispielen wie es geht.

4 Std. 50 min (44 Videos)
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Erscheinungsdatum:01.09.2016

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