3D-Modelle einfach verändern und animieren
3D-Modelle einfach verändern und animieren (Bild: Max-Planck-Institut für Informatik)

Thorsten Thormählen 3D-Animationen für jedermann

Mit einer am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken entwickelten Software sollen sich beliebige 3D-Modelle automatisch animieren lassen - wie in manchem Hollywood-Film. Bisher war dafür Handarbeit nötig.

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Die Animation von Figuren wie Buzz Lightyear in Toy Story ist meist das Ergebnis von Handarbeit, in die viel Zeit investiert wird. Zuerst muss eine statische, dreidimensionale Repräsentation der jeweiligen Figur erstellt werden, die mittels "Rigging" ihre Bewegung erhält. Dazu wird die gewünschte Bewegung auf einem Bewegungsskelett definiert und dieses Skelett dann Gliedmaßen um Gliedmaßen auf die entsprechende Komponente der Figur übertragen.

Wissenschaftler am Max-Plack-Institut für Informatik haben nun zwei Ansätze entwickelt, die diese beiden Schritte erheblich verkürzen und vereinfachen: "Nie war es einfacher, seinen eigenen 3D-Chararakter zu entwerfen und zu animieren", sagt Thorsten Thormählen, Leiter der Forschungsgruppe "Bildbasierte 3-D-Szenenanalyse". Er zielt mit der Lösung auf ambitionierte Hobbyfilmer oder Computerspieler ab.

Thormählens Software baut auf Datenbanken wie Dosch Design, Turbosquid oder Googles 3D Warehouse auf, die über das Internet kostenlos oder gegen eine geringe Gebühr die Datensätze zur Verfügung stellen. Damit lassen sich dann Figuren oder Gegenstände für eine weitere Verarbeitung am Computer räumlich definieren, so dass Anwender das 3D-Modell nicht mehr selbst erstellen müssen. Sie können die Modelle aber nach ihren eigenen Vorstellungen erweitern.

An diesem Modell setzt nun das erste der beiden neuen Rechenverfahren an: Es zerlegt die in der Datenbank vorhandenen 3D-Modelle in Komponenten und merkt sich, wie diese miteinander verbunden sind. Aus den so aufbereiteten 3D-Modellen kann sich dann der Anwender zwei 3D-Modelle auswählen und zu einem neuen, bisher nicht existierenden Modell kombinieren.

Aus zwei Robotern wird so ein neuer. Dazu muss nur ein Regler verschoben werden und der neue Roboter erhält mehr Komponenten von dem einen oder anderen Originalroboter. Das Ergebnis wird in Echtzeit angezeigt. Die Software sorgt dafür, dass nur zueinander passende Komponenten - zum Beispiel die Arme des einen durch die Arme des anderen - ausgetauscht werden. Dass keine abstrusen Kombinationen entstehen, stellt das Programm anhand der Zerlegung und offensichtlicher Symmetrien sicher. "Das funktioniert auch, wenn man aus der Kombination eines Motorboots und eines Flugzeugs mal schnell das 3D-Modell für ein neues James-Bond-Vehikel schaffen will", erklärt Thormählen.

Das so aus zwei Vorlagen erstellte Modell kann dann mit einem ähnlich funktionierenden Algorithmus zum Leben erweckt werden. Dazu wird ein Zielskelett ausgewählt, das die gewünschte Bewegungsabfolge ausführt. Solche Modelle finden sich beispielsweise in der Mocap-Datenbank der Carnegie-Mellon-Universität.

Die am Max-Planck-Institut entwickelte Software bildet dieses Skelett samt seiner Bewegung auf das neue 3D-Modell ab. Die Software versucht dabei, in dem 3D-Modell ein weitgehend ähnliches Skelett samt zugehörigen Gelenken zu finden. Anhand des Skeletts wird dann der Bewegungsablauf auf die eigene Figur übertragen.

Details zu den verwendeten Algorithmen finden sich in den Aufsätzen Exploring Shape Variations by 3D-Model Decomposition and Part-based Recombination und Automatically Rigging Multi-component Characters. Gezeigt wird die Software auf der Cebit am saarländischen Forschungsstand F34 in Halle 26.


omo 07. Mär 2012

Ein Normalo und ein "Hochbegabter" hatten dabei dieselben Denkaufgaben. Beim Normalo gabs...

irata 06. Mär 2012

"Every animation in Trespasser is done using inverse kinematics. No animation in the game...

niabot 06. Mär 2012

Naja. Wird ja recht schnell deutlich warum das nicht der Fall ist. Ein menschlicher...

/mecki78 06. Mär 2012

Ich denke das ist auch nicht die Neuheit. Wenn ich das richtig verstanden habe, ist die...

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