Computeranimation

Modul	INF-MSc-522
Vorlesung	Mittwoch, 10-12, OH16 205
Übung	Donnerstag, 10-12, OH16 205
Lehrende:r	Mario Botsch
Tutor:in	Gerrit Nolte
Evaluation	letzte Lehrevaluation

Inhalte

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 5 Mini-Projekten, für die jeweils ca. 3 Wochen Zeit sind.

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.

Materialien

• Die Vorlesungsfolien werden hier 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 Zugangsdaten werden über LSF-Email verschickt.
• Die Vorlesung wird aufgezeichnet, die Vorlesungsvideos werden 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 Course Notes:
  • 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