Computergraphik Ãœbungsblatt #03

Blender Tutorial: Shading & Rigging

Animieren mit Blender (Blender Teil #2)

Aufgabe 3.1: Rigging - Bone-Hierarchien

Hierarchische Beziehungen zwischen Objekten herzustellen ist essentiell wichtig für die Vereinfachung einer Animation von Objekten. Bitte erstellen Sie ein Knochengerüst (Rig, Armature, Shift+A) für eines der modellierten Objekte, welches die Deformation der einzelnen Meshbereiche vereinfacht.

Mit dem “Skin” Modifier können Sie recht einfach 3D-Strichfiguren erstellen. Gleichzeitig ermöglicht dieser die Ableitung eines Rigs per Knopfdruck. Wenden Sie dazu jedoch ggf. den Mirror Modifier an. Wenn Sie ein komplett neues Rig (Armature) erstellen, dann müssen Sie das zu animierende Mesh als Kind der Amature (STRG + P im Object mode) zuweisen. Sorgen Sie für genügend Gelenke zum Animieren. Lassen Sie Blender automatisch das aufwendige Skinning durchführen, indem für jeden Bone die zugehörigen Vertices (Vertex Groups) ermittelt und zugewiesen werden (Armature Deform - With Automatic Weights).

Aufgabe 3.2: Animation - Objectmode und Posemode

Animieren Sie bitte das Rig für eines Ihrer Objekte aus der vorherigen Übung. Für die allgemeine, rigide Objektbewegung können Sie die Armature im Object mode über Keyframes animieren.

Um feinere Deformationen (z.B. Veränderung der Extremitäten) zu animieren, erstellen Sie entsprechend Keyframes im Posemode der Armature.

Denken Sie auch an die Animation der Kamera! Das funktioniert genauso wie die Animation des Rigs im Object mode mithilfe von Keyframes. Schaffen Sie es eine kleine Geschichte mit einfachen Bewegungen zu erzählen?

Aufgabe 3.3: Rendering - Die Animation als Videodatei ausspielen

Bitte rendern Sie die Animation unter Verwendung von Globaler Beleuchtung mithilfe von der Cycles Renderengine. Beachten Sie bitte hierbei, dass Ihre Kamera über die gesamte Animation hinweg das wichtige Geschehen zeigen sollte und dass das Rendern lange dauern kann… .

Um bei etwaigen Abstürzen die Arbeit nicht zu verlieren, rendern Sie die Animation zunächst als Bildsequenz (z.B. .jpg) und fügen diese in Blender wieder zu einem Film zusammen, den Sie dann als Videodatei (z.B. .mp4) ausgeben.

Wenn sie bis hierher gekommen sind, haben Sie die Grundlagen in Blender erlernt und gleichzeitig Ihren ersten Kurzfilm erstellt. Herzlichen Glückwunsch!

Hausaufgaben bis zum vierten Praktikum

Musterlösung: Bitte stellen Sie Ihre Musterszene aus dem Blender-Praktikum kurz vor.

Blender-Projekt
Bereiten Sie als Blender-Team eine Folie vor, auf der Sie Ihr Blender-Projekt kurz beschreiben und Ihr Team z.B. als Gruppenfoto vorstellen! Laden Sie diese Folie ins Protokoll-Uploadverzeichnis hoch (Format: BlenderProject-XYZ.pdf).

1. Theorie:

1. BRDF:
   Zeichnen Sie die BRDF von einer Spiegelkugel, einer Plastikkugel und einer schwarzen und einer weißen matten Kugel (analog zu den Illustrationen in der Vorlesung)!
2. Globale Beleuchtung:
   Nehmen Sie an, dass Ihre Szene aus einem Raum mit zwei Plastikwürfeln besteht. Zeichnen Sie beispielhaft die Lichtwege, die für die folgenden globalen Beleuchtungsmodelle relevant sind (zeichnen Sie der Einfachheit halber nicht dreidimensional):
   1. Raytracing
   2. Radiosity (im Kontext von Baking)
   3. Ambient Occlusion (im Kontext eines Rasterisierers wie Eevee)
   4. Monte-Carlo (im Kontext eines Path-Tracers wie Cycles)
3. Optional: Kaustik
   Ganz dumm gefragt: Wieso lassen sich Kaustiken weder mit Raytracing noch mit Radiosity darstellen? Was ist überhaupt eine Kaustik? Begründen Sie Ihre Antwort zeichnerisch anhand der auftretenden Lichtpfade!

2. Blender / Texturierung:

1. Erklären Sie bitte, wie es funktioniert, dass zweidimensionale Bilder auf dreidimensionalen Objekten dargestellt werden können. Welche zwei Dinge benötigt man unbedingt, damit dies funktioniert?
2. Was ist der Unterschied zwischen Welt-, Objekt- und Texturkoordinaten? Welches konkrete kartesische Welt-Koordinatensystem verwendet Blender im Gegensatz zu OpenGL? Das heißt, wie sind die Achsen der Koordinatensysteme orientiert?
3. In folgendem Bild ist die Zuordnung von 3D Raum zum 2D Bildraum gegeben (Zahlen 1 bis 6). Beschreiben Sie bitte welche Formen jeweils auf den Flächen A und B zu sehen sind, wenn in Blender die Materialien richtig definiert und dargestellt werden.

3. OpenGL / Animation: Angenommen die Framerate sei in fps gegeben. Berechnen Sie die Zeitdauer $\Delta t$ zwischen zwei Frames. Weiterhin sei eine Winkelgeschwindigkeit $\omega$ gegeben. Berechnen Sie den Winkel $\Delta\alpha$, um den in jedem Frame gedreht werden muss, um ein Objekt mit der Winkelgeschwindigkeit $\omega$ zu animieren. Berechnen Sie die Formel für den Winkel $\Delta\alpha$ in Abhängigkeit von $\omega$.