Pfad-Animation

Bei einer Standardzuweisung bewegt sich ein Objekt vom Anfangspunkt bis zum Endpunkt einer Kurve. Zuerst sind Anfangszeit und Endzeit der Animation zu definieren. Eine Pfadanimationswert (Maya: motionPathValue) wird erzeugt. Dieser erstreckt sich in den meisten Fällen von 0=Anfangspunkt bis 1=Endpunkt. Wird bei der Pfad-Animation z. B. die Parametrisierung der Kurve aktiviert, wird diese auch für den Pfadanimationswert herangezogen. Dadurch wäre für den Endpunkt ein höherer Wert möglich.
Der Schwerpunkt bzw. Pivot des Objektes ist für die Ausrichtung am Pfad entscheidend. Zusätzliche Ausrichtungsattribute bestimmen die Ausrichtung für die Grundstellung und während der Animation.

Parameter für Pfad-Animation am Beispiel "Attach to Motion Path" in Maya:

Pfad-Kurve:
Die Ausrichtung der Kurve bestimmt den Anfangs- und Endpunkt der Animation.
Time Range:
Bestimmt die Länge der Animation.
Parametric Length:
Berücksichtigt die u-Parametrisierung der Kurve.
Follow:
Richtet das Objekt am Pfad aus.
Front Axis / Up Axis:
Definiert die Ausrichtung des Objektes:
World Up Type:
Definiert die Ausrichtung des Objektes während der Animation:
Bank:
Berücksichtigt eine zusätzliche Neigung in Kurvenabschnitten.
Bank Limit:
Definiert die Maximale Neigung

Parameter für Pfad-Animation am Beispiel "Pfadbeschränkung"
in 3ds Max:

Folgen = Follow
Neigen = Bank
Neigungsgrad:
Passt den Neigungsbetrag an eine Seite an, je nachdem, ob es sich um einen positiven oder negativen Wert handelt.
Umkehrung ermöglichen:
Aktivieren Sie dieses Kontrollkästchen, wenn Sie vermeiden möchten, dass ein Objekt beim Bewegen um einen vertikal ausgerichteten Pfad gewendet wird.
Konstante Geschwindigkeit:
Diese Einstellung entspricht dem Attribute "Parametric Length": Die Geschwindigkeit entlang des Pfads ist konstant. Wenn diese Option deaktiviert ist, variiert die Geschwindigkeit des Objektes entlang dem Pfad entsprechend dem Abstand zwischen den Scheitelpunkten auf dem Pfad.
Schleife:
Mit der Option „Schleife“ beginnt das Objekt nach Durchlaufen des gesamten Pfades wieder am Anfangspunkt, wenn über den Endpunkt hinaus animiert wird.
Relativ:
Das Objekt fährt am aktuellen Platz die exakte Form des Pfades entlang, also folgt sie dem Pfad, befindet sich aber nicht direkt darauf.
Achse:
Definiert, welche Objektachse an der Bewegungsbahn des Pfads ausgerichtet wird.
Wenden:
Dreht den Richtungsvektor um.

Follow:
Richtet das Objekt am Pfad aus. Die Rotationswerte werden für jedes Frame neu berechnet.

Bank:
Durch die Einstellung "Bank" oder "Neigen" legt sich das Objekt "in die Kurve". Zusätzliche Parameter definieren eine Limitierung für die Neigung.

Pfad-Animation mit Follow und Bank
mov | 1,861 KB

Die Ausrichtung des Objektes ist bei Kurven, die im 3D-Raum gezeichnet werden, besonders wichtig. Oft kommt es zu unerwünschten Umkehrungen (Flipping). Besonders bei Loopings dreht sich das Objekt plötzlich in die entgegengesetze Richtung. Bei diesem Looping wurde das Attribut "World Up Type" von Vektor auf Object Up umgestellt: Ein neues Objekt (locator1), in diesem Fall ein Nullobjekt, definiert die Ausrichtung.

Zusätzliche Ausrichtungstypen in Maya:

Scene Up: Die Weltkoordinate definiert die Ausrichtung. Object Up | Object Rotation Up: Ein Objekt bestimmt die Ausrichtung. Vector: Ein Vektor bestimmt die Ausrichtung. Normal: Eine Flächen- bzw. Kurvennormale bestimmt die Ausrichtung.

Die Art der Kurve ist essentiell für die Animation. Ob Bezier- oder Nurbs- Kurve, die Parametrisierung der Kurve wird bei der Pfad-Animation in der Standardeinstellung nicht berücksichtigt. Das animierte Objekt bewegt sich unabhängig von der Anatomie der Kurve mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vom Anfangspunkt zum Endpunkt. Die Einstellung der Geschwindigkeit erfolgt in der Regel durch die Einstellung der Animationskurven im Animationseditor.

Im gegebenen Fall kann die Parametrisierung der Kurve für die Pfad-Animation aktiviert werden. Folglich werden die unterschiedlichen Distanzen zwischen den Knotenpunkten für die Animation mitberechnet. Das Objekt bewegt sich zwischen zwei weit auseinander liegenden Knotenpunkten schneller als zwischen sehr eng zusammen liegenden Punkten. In einigen Fällen ist eine Normalisierung der Animationskurve hilfreich. Eine Normalisierung (Normalize Spline, Ribuild Curve,…) rechnet die Kurve so um, dass die Abstände zwischen den Knotenpunkten gleich sind.

re. Abb.: Animationskurve mit unterschiedlich langen Kurvenabschnitten.

Ohne "Parametric Length" bewegt sich das Objekt mit konstanter Geschwindigkeit (gleichmäßiges Spacing).
Mit "Parametric Length" bewegt sich das Objekt bei kleinen Kurvenabschnitten langsamer, bei großen schneller.

Bei komplexen Geometrien kann durch Hinzufügen von Deformern das Objekt in Form der Kurve deformiert werden. Wie bei allen Deformern muss die Geometrie des Objektes dementsprechend verformbar aufgebaut sein.
Im Maya wird diese Technik Flow Path Object, in 3dsmax Pfadverformung genannt.

Pfad-Animation mit unterschiedlichen Deformer-Einstellungen mov | 7.584 KB

In Maya wird ein Lattice-Deformer eingesetzt. Der Deformer kann sich entweder am Objekt oder entlang der Kurve aufbauen.
Flow Path Object | Maya

Objekte können auch entlag von Kurven auf Flächen bewegt werden. Bei Nurbs-Flächen kann der Animationspfad direkt aus der Fläche gelöst werden. Weiters können auch Kurven auf Flächen gezeichnet oder projiziert werden.

Mit der Option World Up = Normal steht das Objekt immer normal zur Fläche.

Pfad-Animation mit unterschiedlichen Deformer-Einstellungen und Curve-on-surface-path | mov | 7.584 KB

Bei diesem Beispiel werden mehrere Pfad-Animationen eingesetzt:
(a) Eine Pfad-Animation von Frame 125 bis 150 steuert zwei Objekte:
Der gelbe Buntstift bewegt sich (mit zusätzlichen Deformern) entlag des Pfades. Gleichzeitig steuert die motionPathValue (0 bis 1) eine Extrusion auf dem Pfad. Dadruch hinterläßt der Stift eine graphische Spur.
(b) Die gesamte Animation ist eine Kombination aus mehrerer Pfadanimationen.
Pfad-Animation: Tic Tac Too | mpg | 9.628 KB