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"Dynamics - Physikalische Simulationen"

Erfahre, was dynamische Berechungen sind und wie sie bei Animationen eingesetzt werden.

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Kurzeinleitung - Was sind Dynamics | dynamische Simulationen in der Animation?

Bei der klassischen Animation bestimmt der Animations Designer genau und in Handarbeit, wie sich Objekte in der Szene verhalten und bewegen.

Bei dynamischen Berechnungen bzw. dynamic simulations, übernimmt der Computer die Animation. Anhand von Definitionen, die der Animation Artist ihm vorgibt.

Damit dies funktioniert, müssen dem Objekt Eigenschaften zugeordnet werden. Dies sind z. B. Dichte, Masse und Oberfläche.

Dank der physikalischen Berechnungen hüpft ein Ball wie von alleine und kommt irgendwann zur Ruhe.

Ein Beispielfilm

Dynamic Simulations im Film integriert

Der Film mit den Gabelstaplern war ein Trainingsprojekt. Es sollte ausgetestet werden, wie dynamische Berechnungen in Verbindung mit klassischen Keyframe Animationen zusammen funktionieren.

Die Fahrzeuge selbst wurden klassisch per Hand animiert.

Alle Buchstaben enthalten dynamische Berechnungen. So war es möglich, dass die Gabelstapler jeden Buchstaben tatsächlich anheben und diese dann nachschwingen.

3D Animationen, bzw. Animationen allgemein sind in der Regel sehr aufwendig, da jede Bewegung per Hand erstellt werden muss.


Mit dynamischen Berechnungen dagegen kann man Animationen erstellen, die vom 3D Programm selbst berechnet werden.

Der Animation Designer ist dennoch nicht arbeitslos. Denn die dynamischen Berechnung müssen genau definiert werden.
   - Ist das Material des Balls hart oder weich?
   - Ist er elastisch?
   - Wie schwer ist der Ball
   - was hat er für eine Masse und Dichte usw.


Wenn viele Objekte animiert werden müssen...

... dann wäre es zu aufwändig, jedes Objekt einzeln zu animieren, wie die roten Blutkörperchen.

In diesem Fall wurden die einzelnen Objekte entlang eines Pfades animiert. Damit sich die Blutkörperchen nicht gegeneseitig durchdringen und natürlicher bewegen, wird jedes Objekt indivieduell berechnet. Anhand von physikalischen Eigenschaften die individuell definiert wurden.

 

Physikalische Berechnungen können Zeit sparen

Wenn Du genau hinsiehst, dann erkennst Du, dass jede Gondel ihr eigenes Schwingverhalten hat. Das kommt daher, dass jede Gondel individuell berechnet wurde.

Hat es lange gedauert, diese Animation zu erstellen? Nein! Das ging ruckzuck. Auch das Riesenrad selbst war schnell gebaut.
Insgesamt waren es 2-3 Stunden.

 

Wenn selbstlaufende Animationen benötigt werden, dann Dynamic Simulations

Es gibt 3D Szenen, die mit Leben gefüllt werden müssen. Dazu werden Objekte animiert, die eher im Hintergrund zu sehen sind oder am Rand des Geschehens. Sie stehen eher nicht im Fokus. Diese Animationen können so gestaltet werden, dass sie sich endlos wiederholen.
Egal, wie lange die Szene später dauert, die Objekte bleiben in Bewegung.

 

Mehr zum Thema Dynamische Simluationen - Für wirklich interessierte

𝗜𝗺 𝗙𝗶𝗹𝗺𝗰𝗹𝗶𝗽 mit den Schiffschaukeln 𝘀𝗶𝗲𝗵𝘁 𝗺𝗮𝗻 𝘇𝘄𝗲𝗶 𝘃𝗲𝗿𝘀𝗰𝗵𝗶𝗲𝗱𝗲𝗻𝗲𝗻 𝗧𝗲𝗰𝗵𝗻𝗶𝗸𝗲𝗻:

1: 𝘿𝙞𝙚 Ü𝙗𝙚𝙧𝙨𝙘𝙝𝙡𝙖𝙜 𝙎𝙘𝙝𝙖𝙪𝙠𝙚𝙡 (𝙢𝙞𝙩 𝙈𝙤𝙩𝙤𝙧)
Diese Schaukel ist mit einem Motor angetrieben. Die Schaukel selbst mit einem Scharnier aufgehängt. Das Schiff enthält eine dynamische Berechnung (dazu gab es bereits zwei Beiträge, sieh unten).
Der Motor treibt das Schiff immer so lange an, bis dieses auf dem Kopf steht. Dann schaltet der Motor ab und das Schiff geht, dank der dynamischen Berechnungen, in den Sturzflug über. Dann greift wieder der Motor.

2. 𝘿𝙞𝙚 𝙧𝙚𝙨𝙩𝙡𝙞𝙘𝙝𝙚𝙣 𝙎𝙘𝙝𝙞𝙛𝙛𝙚 (𝙠𝙡𝙖𝙨𝙨𝙞𝙨𝙘𝙝 𝙢𝙞𝙩 𝙆𝙚𝙮𝙛𝙧𝙖𝙢𝙚𝙨)
Diese Schiffe wurden mit einer klassischen Keyframe Animation in Bewegung versetzt.
Das bedeutet, dass das Schiff zuerst auf den höchsten Punkt auf der rechten Seite gesetzt wird.
Mit einem Keyframe, auf Sekunde Null der Zeitleiste, wird diese Position gespeichert. Nach 35 Bildern, wird das Schiff auf den höchsten Punkt der linken Seite gebracht und wieder ein Keyframe gesetzt.
Den Weg dazwischen berechnet der Computer.
Über Animationskurven, wird dann noch die Beschleunigung und das Abbremsverhalten definiert.
Diese zwei Keyframes werden nun einfach wiederholt.

𝗪𝗮𝘀 𝗱𝗲𝗻𝗸𝘁 𝗗𝘂, 𝘄𝗲𝗹𝗰𝗵𝗲 𝗧𝗲𝗰𝗵𝗻𝗶𝗸 𝗵𝗮𝘁 𝗺𝗲𝗵𝗿 𝗭𝗲𝗶𝘁 𝗴𝗲𝗸𝗼𝘀𝘁𝗲𝘁?
Die Technik mit dem Motor.

𝗪𝗮𝗿𝘂𝗺 𝗵𝗮𝗯𝗲 𝗶𝗰𝗵 𝗱𝗮𝗻𝗻 𝗻𝗶𝗰𝗵𝘁 𝗱𝗶𝗲 𝗞𝗲𝘆𝗳𝗿𝗮𝗺𝗲 𝗠𝗲𝘁𝗵𝗼𝗱𝗲 𝗮𝘂𝗳 alle 𝗮𝗻𝗴𝗲𝘄𝗲𝗻𝗱𝗲𝘁?
Weil sich herausgestellt hat, dass die Keyframe Methode beim Überschlag, schon nach der dritten Wiederholung unecht wirkte.
Durch den Motor, wird jede Bewegung individuell neu berechnet.

𝗗𝗮𝘀 𝗣𝗿𝗼𝗯𝗹𝗲𝗺 𝗺𝗶𝘁 𝗱𝗲𝗺 𝗠𝗼𝘁𝗼𝗿
Damit der Motor die Schaukel nicht immer schneller rotieren lässt, habe ich diesen so eingestellt, dass dieser gerade so kräftig ist, das Schiff bis nach oben zu drehen.
Es stellte sich jedoch später heraus, dass der simulierte Wind die Schaukel abbremste. Um dies zu verhindern, habe ich die Schiffschaukel einfach von der Windsimulation ausgeschlossen.
 

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