Grundlagen der Animation: Die Keyframe-Animation – Teil 1

Unter dem Begriff Animation verstehen wir die Illusion einer Bewegung. Wir sprechen deswegen nur von einer Illusion, da wir es eigentlich nur mit einer Abfolge von einzelnen Bildern zu tun haben. Nur durch das schnelle Durchblenden dieser Bilder entsteht also, in Verbindung mit einer gewissen Trägheit bei der Wahrnehmung durch das menschliche Auge, der Eindruck einer flüssigen Bewegung. Jeder Film besteht daher nur aus einer Abfolge einzelner Bilder, die mit einer festen Bilderrate abgespielt werden.

1.1 Die Keyframe-Animation

Unter der Bilderrate versteht man dabei die Anzahl an Bildern, die pro Sekunde wiedergegeben werden. Diese Bilderrate kann in der Regel nicht frei bestimmt werden, sondern orientiert sich an dem Wiedergabegerät, mit dem der fertige Film abgespielt werden soll. Um Umrechnungen der Bilderrate beim fertigen Film zu vermeiden, sollten Sie daher sehr frühzeitig und in der Regel bereits vor dem Anlegen einer Animation in Cinema 4D die gewünschte Bilderrate vorgeben, mit der im Editor gearbeitet werden soll.

Sie finden dazu unter Bearbeiten > Projekt-Voreinstellungen einen Dialog, der im Attribute-Manager angezeigt wird. Hier können Sie nun die bereits beschriebene Bilderrate eintragen, die Sie für die folgende Animation nutzen möchten (siehe auch Abbildung 1.1).

Zusammenhänge zwischen den Projekt-Voreinstellungen und der Darstellung der kleinen Zeitleiste

Abbildung 1.1: Zusammenhänge zwischen den Projekt-Voreinstellungen und der Darstellung der kleinen Zeitleiste

In der Regel werden Sie hier mit Werten zwischen 24 und 30 arbeiten, wobei die Voreinstellung 25 für die Wiedergabe im PAL-System gedacht ist. Blue-Rays hingegen verwenden wegen Ihrer inhaltlichen Nähe zu Kinofilmen oft 24 Bilder pro Sekunde. Die 30 Bilder pro Sekunde werden im amerikanischen NTSC-System verwendet.

Es kann jedoch auch Sinn machen, Animationen mit sehr viel mehr Bildern pro Sekunde anzulegen. Denken Sie z. B. an extrem verlangsamte Bewegungsabläufe (Slow Motion). Eine Animation, die mit 50 Bildern pro Sekunde erstellt wurde und dann mit den normalen 25 Bildern pro Sekunde abgespielt wird, erscheint automatisch nur noch halb so schnell. In der Regel werden Sie die Bilderrate in den Projekt-Voreinstellungen jedoch bereits entsprechend der Bilderrate am Wiedergabegerät anlegen.

Die nächsten Eckdaten, die sich direkt aus der Bilderrate ergeben, betreffen die Gesamtzahl an Einzelbildern, die Sie für Ihre Animation benötigen werden (siehe Abbildung 1.1). Soll Ihre Animation mit 25 Bildern pro Sekunde abgespielt werden und später eine Lauflänge von 10 Sekunden haben, so werden Sie 250 Einzelbilder berechnen müssen. Cinema 4D handhabt diese Anzahl an Einzelbildern in einer Art Zeitstrahl. Wenn Sie Band 1 des Kompendiums bereits durchgearbeitet haben, kennen Sie diesen Zeitstrahl unterhalb der Editoransichten bereits. Der Zeitstrahl ist links und rechts durch die Parameter Zeit: Minimum und Zeit: Maximum begrenzt. Genau diese Werte tauchen auch in den Projekt-Voreinstellungen erneut auf. Im Gegensatz zur Einstellung der Bilderrate müssen Sie sich hier jedoch nicht sofort festlegen, denn diese Werte lassen sich jederzeit editieren, also auch noch dann, wenn Sie die Animation bereits begonnen haben. Es ist daher kein Problem, hinten jederzeit noch einmal ein paar Sekunden anzufügen, wenn Ihre Animation dann doch länger wird als ursprünglich geplant.

Ein ähnliches Wertepaar nennt sich Vorschauzeit: Min und Vorschauzeit: Max. Damit sind nur die Grenzen des Zeitbereichs gemeint, die als Zeitstrahl unterhalb der Editoransichten zu sehen sind. Haben Sie also z. B. die Animation selbst zwischen Bild 0 und Bild 100 angelegt und die Vorschauzeit zwischen 0 und 50 vorgegeben, zeigt der Zeitstrahl unter den Editoransichten eben nur die vordere Hälfte der Animationslänge an. Über diese Stellschraube können Sie also in den Zeitstrahl hineinzoomen. Dies ist vor allem bei längeren Animationen hilfreich, um den Zeitabschnitt, an dem gerade gearbeitet werden soll, größer angezeigt zu bekommen.

Wie Sie an diesem Beispiel sehen, wird in der Regel mit der Einheit Bilder gearbeitet. Allerdings kann es manchmal etwas lästig sein, die Bildnummer erst durch die Bilderrate teilen zu müssen, um den tatsächlichen Zeitpunkt ermitteln zu können, den dieses Bild in der Animation darstellt. Sie können daher auch mit anderen Maßeinheiten für eine Stelle in der Animation arbeiten. Öffnen Sie dazu die Programm-Voreinstellungen über das Bearbeiten-Menü und navigieren Sie dort zu den Einheiten-Einstellungen (siehe Abbildung 1.2).

Wahl der Animationseinheit in den Programm-Voreinstellungen

Abbildung 1.2: Wahl der Animationseinheit in den Programm-Voreinstellungen

Das Menü Animationseinheiten lässt Sie dort die gewünschte Zeiteinheit auswählen. Die Voreinstellung Bilder kennen Sie bereits. Jedes Einzelbild einer Animation wird dabei fortlaufend durchnummeriert. Mit der Animationseinheit Sekunden bekommen Sie stattdessen direkt den passenden Sekundenwert angezeigt. Bei einer Bilderrate von 25 werden also beim Erreichen von Bild 50 dafür zwei Sekunden angezeigt. Eine Mischform aus Zeiteinheit und Bildnummer stellt die Animationseinheit SMPTE dar. Diese hat das Format 01:20:10, wobei die ersten zwei Stellen die Minuten, die mittleren zwei Stellen die Sekunden und die letzten zwei Stellen die Bildnummer nach der letzten vollen Sekunde anzeigen. In diesem Beispiel wären also eine Minute, 20 Sekunden und zehn zusätzliche Einzelbilder vergangen.

1.1.1 In der Zeit navigieren

Der Zeitstrahl selbst verändert sich durch die Auswahl der Animationseinheit nicht. Hier werden generell nur die Unterteilungen und Nummerierungen für die Einzelbilder angezeigt. Auch der Zahlenwert am Zeitreiter zeigt nur die Bildnummer an (siehe Abbildung 1.3). Dieser Zeitreiter stellt sich im Zeitstrahl als grüner Quader dar, der direkt mit der Maus verschoben werden kann. Alternativ hierzu kann auch rechts neben dem Zeitstrahl die Bildnummer, Sekunde oder SMPTE-Einheit eingetragen werden, zu der der Reiter springen soll. Dieser Reiter wählt im Prinzip das Einzelbild einer Animation aus, das Sie in den Editoransichten gezeigt bekommen wollen.

Der Zeitstrahl, über dessen grünen Reiter Sie ein bestimmtes Bild der Animation ansteuern können

Abbildung 1.3: Der Zeitstrahl, über dessen grünen Reiter Sie ein bestimmtes Bild der Animation ansteuern können

Das Prinzip funktioniert etwas anders als bei dem typischen Daumenkino, bei dem jedes Bild für sich einzeln steht. Dort besteht zwischen den Bildern kein Zusammenhang. In Cinema 4D werden jedoch alle Bilder automatisch mit dem aktuellen Inhalt Ihrer Szene gefüllt. Selbst wenn keine Animation angelegt wurde, können Sie also in der Zeitleiste navigieren und bekommen zu jedem Zeitpunkt in den Editoransichten die Objekte Ihrer Szene angezeigt. Dies vereinfacht natürlich die Animation erheblich, denn Sie müssen immer nur dort manuell eingreifen, wo sich tatsächlich etwas während der Animation verändern soll. Dies bringt uns dann auch gleich zum nächsten Thema, den Keyframes.

1.1.2 Die Keyframes

Keyframes bilden das Rückgrat des gesamten Animationssystems, denn sie können nahezu beliebige Werte und Zustände eines Objekts speichern. Keyframes können auf diese Weise zu beliebigen Zeitpunkten der Animation angelegt werden. Ein Keyframe, oder auch nur kurz Key, in Bild 10 legt dann z. B. exakt fest, an welcher Stelle sich ein Objekt in diesem Bild befindet. Es ist dadurch in jedem Fall gewährleistet, dass zu dem Zeitpunkt des Keys exakt der darin gespeicherte Wert benutzt wird. Dies können z. B. die Position oder der Drehwinkel eines Objekts, aber auch der Radius der Kantenrundung an einem Würfel-Grundobjekt oder die Farbe eines Shaders sein. Nahezu alle Werte innerhalb von Cinema 4D lassen sich nämlich in Keyframes speichern. Schauen wir uns daher nun einmal an, wie überhaupt Keyframes erzeugt werden können.

Keyframes erzeugen

Das Setzen neuer Keyframes folgt in der Regel einem wiederkehrenden Arbeitsablauf, denn, wie bereits beschrieben, speichert ein Keyframe nicht nur einen Wert, sondern auch den Zeitpunkt, an dem dieser Wert später wieder abgerufen werden soll. Man spricht dabei von der Keyzeit. Diesen Zeitpunkt können Sie dadurch auswählen, dass Sie in der Zeitleiste unterhalb der Editoransichten den Zeitschieber auf das Bild verschieben, an dem ein Keyframe entstehen soll (siehe Ziffer 1 in Abbildung 1.4).

Typische Abfolge von Arbeits-schritten zum Erzeugen eines Keyframes

Abbildung 1.4: Typische Abfolge von Arbeits-schritten zum Erzeugen eines Keyframes

Der zweite Arbeitsschritt besteht darin, dass Sie nun das Objekt selektieren, für das ein Keyframe generiert werden soll. Möchten Sie also einen Würfel während der Animation verschieben, selektieren Sie diesen im Objekt-Manager (siehe Ziffer 2 in Abbildung 1.4). Fortgeschrittene Benutzer können auch noch einen anderen Weg beschreiten: Sie können zuerst das Objekt selektieren und z. B. bezüglich dessen Position verändern, müssen dann jedoch die Alt-Taste zusätzlich halten, während der Zeitschieber zum gewünschten Zeitpunkt bewegt wird, an dem ein Keyframe gesetzt werden soll. Ansonsten springt das Objekt bei Veränderungen in der Zeit automatisch wieder zum zuvor als Keyframe gesetzten Zustand zurück.

Im nachfolgenden Arbeitsschritt legen Sie fest, welche Art Keyframe entstehen soll. Soll es also z. B. ein Keyframe sein, das die Position des Würfels speichert oder doch lieber eines, das einen Parameter, wie z. B. die Größe des Würfels in X-Richtung aufnehmen kann?

Bleiben wir zunächst bei dem Beispiel der Position-Animation des Würfels. In diesem Fall finden Sie rechts neben der Zeitleiste diverse Icons (siehe Ziffer 3 in Abbildung 1.4). Eine orange gefärbte Icongruppe sollte Ihnen bereits bekannt vorkommen, denn dort tauchen u. a. wieder die gängigen Symbole für das Verschieben, Skalieren und Drehen auf.

All diese Symbole funktionieren wie Wechselschalter, können also in beliebiger Kombination aktiviert werden. Sind also z. B. die Symbole für das Verschieben und Rotieren gleichzeitig aktiv, können diese beiden Eigenschaften auch gleichzeitig in Keyframes aufgenommen werden. Es lassen sich also auch mehrere Keyframes gleichzeitig generieren und mit verschiedenen Eigenschaften füllen. Nachdem Sie sich dann hier z. B. für die Aktivierung des Verschieben-Symbols entschieden haben, muss nur noch das eigentliche Keyframe erzeugt werden. Dazu reicht der Mausklick auf den roten Kreis mit dem schwarzen Schlüsselsymbol (englisch: Key) aus (siehe Ziffer 4 in Abbildung 1.4).

Sie sollten nun beobachten können, wie in der Zeitleiste ein zusätzlicher blauer Quader am Zeitschieber entsteht. Ist dieser nur sehr schmal zu erkennen, sollten Sie über Vorschauzeit: Min und Vorschauzeit: Max den angezeigten Bereich stärker heranzoomen und vergrößern. Diese blaue Markierung ist bereits unser neues Keyframe. Der einfache Zeitstrahl ist jedoch immer nur in der Lage, ein Keyframe pro Bild anzuzeigen. Selbst wenn Sie also zugleich Keyframes für die Position und den Drehwinkel aufgenommen haben, wird nur ein einzelner blauer Kasten angezeigt. Zudem sind die Keyframes nur dann zu sehen, wenn auch das Objekt ausgewählt wurde, für das die Keys aufgenommen wurden. Dennoch ist diese Darstellung recht nützlich, denn wir können dort die Keyframes durch Anklicken auch direkt selektieren lassen (siehe Abbildung 1.5).

Ein Keyframe kann durch Anklicken selektiert werden und zeigt dann seine Daten im Attribute-Manager an

Abbildung 1.5: Ein Keyframe kann durch Anklicken selektiert werden und zeigt dann seine Daten im Attribute-Manager an.

Ein ausgewähltes Keyframe wechselt seine Färbung zu orange und stellt seine Attribute im Attribute-Manager zur Verfügung. Schauen wir uns dort nur die momentan interessanten Einträge an. So finden Sie gleich oben an die Keyzeit wieder, also den Zeitpunkt während der Animation, an dem der im Key gespeicherte Wert wiedergegeben wird. Hier könnten Sie also jederzeit auch diesen Wert editieren, um das Keyframe präzise in der Zeit zu positionieren.

Alternativ hierzu können Sie das blaue bzw. orangefarbene Keyframe-Symbol auch direkt mit der Maus auf dem Zeitstrahl verschieben. Direkt darunter finden Sie im Attribute-Manager ein Feld für den Keywert. Dieses ist jedoch nur in der Lage, einfache Zahlenwerte anzuzeigen. Komplexere Informationen, wie z. B. ein Position-Vektor, können hier nicht richtig angezeigt werden. Einzige Ausnahme bilden Vektoren, bei denen alle drei Werte identisch sind. Steht Ihr Würfel also bei der Aufnahme des Keyframes noch auf der Position 0,0,0, so können Sie hier den Wert 0 ablesen. Wie kommen wir also an die in einem Key gespeicherten Informationen heran, um diese eventuell auch editieren zu können?

Selektieren Sie doch einmal den Würfel und wechseln Sie im Attribute-Manager in die Koordinaten-Rubrik. Sofern Sie ein Position-Keyframe erzeugt hatten, sollten Sie hier nun rote Markierungen vor den X-, Y- und Z-Anteilen der Position erkennen können (siehe Abbildung 1.6).

Animierte Parameter werden im Attribute-Manager farbig markiert dargestellt

Abbildung 1.6: Animierte Parameter werden im Attribute-Manager farbig markiert dargestellt

Die roten Markierungen zeigen an, dass zu dem aktuellen Zeitpunkt diese Werte in einem Keyframe gespeichert vorliegen. Auf diese Weise können Sie also jederzeit auch komplexerer Keyframewerte anzeigen lassen. Wie werden diese Werte nun aber editiert?

Versuchen Sie es einfach mal so, dass Sie einen der rot markierten Werte verändern und anschließend mit Enter den neuen Wert auch tatsächlich übernehmen lassen. Aus der roten Markierung sollte nun eine gelbe geworden sein (siehe Abbildung).

Aus rot wird gelb

Gelbe Markierungen zeigen an, dass zum aktuellen Zeitpunkt dieser Parameter verwendet wird, aber dass der Wert von dem im Keyframe gespeicherten Wert abweicht. Haben Sie also z. B. den P.X-Wert verändert, so zeigt die gelbe Markierung davor an, dass zum aktuellen Zeitpunkt bereits ein Wert für P.X in einem Keyframe gesichert wurde, der Wert dort jedoch ein anderer ist. Wenn Sie nun den Zeitschieber zu einer anderen Bild verschieben, wird die Veränderung des Parameters P.X wieder verworfen und durch den im Keyframe gespeichert Wert ersetzt. Sie können daher die gelbe Markierung als eine Art Warnung verstehen, mit der Botschaft: „Wenn Sie diese Veränderung nicht speichern lassen, geht sie verloren“. Der alte Wert im Keyframe muss also überspeichert werden. Hierzu reicht ein Klick auf die gelbe Markierung vor dem veränderten Parameter aus, die dadurch wieder rot wird.
Nahezu beiläufig haben Sie damit bereits eine Möglichkeit kennengelernt, nahezu alle Eigenschaften und Parameter in Cinema 4D als Keyframes speichern zu lassen, denn wenn Sie genau hinsehen, haben fast alle Parameter kleine graue Kreise vorangestellt. Dies bedeutet, dass diese Parameter aktuell zwar noch keine Keyframes haben, aber jederzeit welche bekommen können.

Dazu reich ein Linksklick auf die Kreissymbole aus. In Versionen vor Release 16 musste hierzu zusätzlich noch die Ctrl/Strg-Taste gehalten werden. Wenn Sie dieses Verhalten bevorzugen, aktivieren Sie in den Programm-Voreinstellungen in der Rubrik Zeitleiste/Funktionsgraph die Option für Keyframe-Schaltflächen (alt). Über die Kreise vor den Parametern hätten Sie also ebenfalls die Position des Würfels als Keyframe sichern können. Gegenüber der einfachen Variante über das Verschieben-Symbol und den Aufnahmeknopf neben der Zeitleiste hat das Anklicken der Kreise zudem einen Vorteil: Sie können so auch nur einzelne Bestandteile eines Vektorwerts in einem Keyframe speichern lassen (siehe Abbildung).

Einzelne Bestandteile eines Vektorwerts in einem Keyframe speichern

Im Fall des zu animierenden Würfels hätte also problemlos nur der X- oder nur der Y-Anteil der aktuellen Position als Keyframe gespeichert werden können. Dies ist immer dann hilfreich, wenn Sie bereits vorher wissen, welche Eigenschaften sich während der Animation verändern sollen. Es müssen schließlich immer nur für die Eigenschaften Keys gesetzt werden, deren Werte animiert werden sollen. Einerseits hilft dies später dabei, die Animation übersichtlicher zu gestalten, denn Sie können dann davon ausgehen, dass tatsächlich jedes Keyframe auch für die Animation relevant ist. Zudem sparen Sie Speicher und erhöhen die Wiedergabegeschwindigkeit im Editor, wenn Sie von vornherein darauf achten, immer nur die Werte mit Keyframes zu versehen, die sich während der Animation verändern sollen.

Gerade bei der Aufnahme von Position-Keyframes gibt es aber noch einen weiteren Vorteil, wenn nur die Vektorkomponenten gespeichert werden, die auch animiert werden sollen. Stellen Sie sich z. B. einen Würfel vor, für den Sie ein komplettes Keyframe erzeugt haben. Sowohl X-, Y- als auch der Z-Anteil der Position wurden also gespeichert. Wenn Sie nun den Würfel an einer anderen Stelle platzieren möchten, müssen ggf. alle drei Werte editiert werden. Soll sich der Würfel später nur auf und ab bewegen, wären die Informationen über den X- und den Z-Anteil der Position jedoch völlig überflüssig. Nur der Y-Anteil ist während einer senkrechten Verschiebung während der Animation wichtig. Es kommt daher immer auf die Bewegungsart oder –richtung an, ob nun besser der komplette Vektor gespeichert wird oder nur ein Teil seiner Komponenten. Für beide Spielarten gibt es übrigens Erleichterungen bei der Erzeugung über die Kreis-Klick-Methode zur Aufnahme von Keyframes. So wird Ihnen beim Anklicken den Buchstabens P in der Koordinaten-Rubrik des Attribute-Managers auffallen, dass dadurch automatisch alle drei Position-Komponenten hell unterlegt werden. Ein einzelner Klick auf einen der drei vorangestellten Kreise setzt nun automatisch Keyframes sowohl für den X-, als auch für den Y- und den Z-Anteil. Dies funktioniert natürlich nach dem gleichen Prinzip auch mit den Größe (G) und den Winkel-Werten (W).

Beachten Sie generell, dass die Keyframes für Position, Größe und Winkel immer im lokalen System gesetzt werden! Ist das animierte Objekt in einer Objekthierarchie gruppiert, werden also automatisch die Position, Größe und Verdrehung relativ zum übergeordneten Objekt gespeichert. Dies entspricht somit immer exakt den Werten, die Sie im Koordinaten-Teil des Attribute-Managers ablesen können. Dies ist in sofern wichtig zu wissen, als dass sich dadurch die Animation eines Objekts verändern kann, wenn es z. B. nachträglich aus der Hierarchie gezogen oder neu gruppiert wird. Sie sollten daher immer zuerst alle Objekte so gruppieren, wie Sie es für die Animation benötigen und erst dann mit dem Setzen von Keyframes für Position, Größe und Winkel beginnen. Die Animation anderer Parameter, wie z. B des Radius einer Kugel oder der Farbe eines Materials ist davon natürlich nicht betroffen.

Über den Autor

Dieses Tutorial ist ein Auszug aus dem CINEMA 4D-Kompendium zur Animation von Arndt von Koenigsmarck. Das komplette C4D-Kompendium mit über 950 Seiten Know-how als Download (PDF) gibt es hier: CINEMA 4D-Kompendium – Die Animation.

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