Grundlagen der Animation: Die Menüpunkte der Zeitleiste – Das Ansicht-Menü – Teil 2

Mit Schnappschüssen arbeiten

Dieses Menü beginnt zugleich mit drei lustig anmutenden Menüeinträgen, nämlich Schnappschuss anzeigen, Schnappschuss erstellen und Schnappschuss austauschen. Wie in Abbildung 1.96 zu erkennen, enthält jedes dieser Menüs identische Einträge, die sich nur durch eine Durchnummerierung unterscheiden. Dazu müssen wir zuerst klären, was Schnappschüsse eigentlich sind, bzw. wozu diese Sinn machen.

Mit Schnappschüssen arbeiten

Abbildung 1.96: Mit Schnappschüssen arbeiten

Im Prinzip lassen sich Schnappschüsse mit der Zwischenablage vergleichen, in der Sie beliebige Daten ablegen und auch von dort wieder abrufen können. In diesem Fall stehen Ihnen dafür sogar fünf verschiedene Speicherplätze dieser Zwischenablage zur Verfügung, um entsprechend viele Zustände sichern zu können. Dies kann immer dann Sinn machen, wenn Sie sich vor einem Arbeitsschritt nicht sicher sind, ob dieser zu einer Verbesserung des Ergebnisses führt.

Im Fall des F-Kurven-Menüs geht es um das Zwischenspeichern der Interpolationskurven. Schnappschüsse gehen jedoch über dieses einfache Speichern hinaus, denn die abgelegten Kurven können auch im Hintergrund angezeigt werden. So haben Sie beim Editieren der Funktionskurven weiterhin eine Vorlage an der Sie sich orientieren können. Hat sich das Arbeiten an einer F-Kurve als Irrweg herausgestellt, kommen Sie über Schnappschuss austauschen jederzeit wieder an die abgespeicherte Kurve heran und können diese wieder aus dem Zwischenspeicher zurückholen.

Die folgende Abbildung 1.97 gibt dazu ein einfaches Beispiel. Sie sehen dort auf der linken Seite die ursprüngliche Kurve. In diesem Fall handelt es sich um die F-Kurve für eine Position.Y-Spur. Diese Kurve, bzw. der entsprechende Bewegungsablauf mag Ihnen nun vielleicht nicht perfekt gefallen und Sie möchten etwas mit den Keywerten und Tangenten experimentieren. Sie betätigen daher F-Kurven > Schnappschuss erstellen > Schnappschuss 1 erstellen und gleich anschließend F-Kurven > Schnappschuss anzeigen > Schnappschuss 1 anzeigen. Wenn Sie nun die Position.Y-Kurve editieren, wird eine schwarze Kurve dahinter sichtbar werden, die genau die Form des gerade gespeicherten Schappschusses wiedergibt. Dies ist auf der rechten Hälfte der Abbildung 1.97 zu erkennen.

Links die original Kurve, rechts die veränderte Kurve, nachdem ein Schnappschuss gespeichert und eingeblendet wurde

Abbildung 1.97: Links die original Kurve, rechts die veränderte Kurve, nachdem ein Schnappschuss gespeichert und eingeblendet wurde

Mit Modifikationskurven arbeiten

In der Regel werden Sie versuchen, mit möglichst wenigen Keyframes auszukommen, um die gewünschte Animation zu erstellen. Dies bedeutet für Sie weniger Arbeit beim Editieren und übersichtlichere F-Kurven. Dies ist jedoch nicht immer möglich. Denken Sie z. B. an die sogenannten Motion Capture-Daten oder an gebackene Animationen, die aus anderen Programmen importiert worden sind. Bei derartigen Animationen ist oft damit zu rechnen, dass die Bewegungen und Zustände aller Objekte mit jeweils einem Keyframe pro Bild der Animation gespeichert werden. Abbildung 1.98 zeigt dazu ein typisches Beispiel.

Typische Interpolationskurve einer Motion Capture-Datei

Abbildung 1.98: Typische Interpolationskurve einer Motion Capture-Datei

Dies hat einerseits den Vorteil, dass es zu keinen Abweichungen wegen unterschiedlicher Interpolationsverfahren zwischen verschiedenen 3D-Programmen kommen kann. Alle Parameter und Objekte „wissen“ in jeder Phase der Animation genau, was sie zu tun haben. Andererseits lassen sich derartige Animationen nur noch mühselig editieren, da beim Verändern einzelner Keyframes in der Regel die flüssigen Übergänge zwischen den benachbarten Keyframes verloren gehen. In solchen Fällen gibt es zwei Methoden, die öfter zur Anwendung kommen. Die erste Methode zielt auf eine Reduzierung der vorhandenen Keyframes ab. Dabei werden also Keys gelöscht, wobei die Tangenten benachbarter Keyframes genutzt werden, den ursprünglichen Verlauf der Interpolationskurve zu genau wie möglich nachzubilden.

Die zweite Alternative bietet die Arbeit mit den sogenannten Modifikationskurven, mit denen wir uns nun beschäftigen wollen. Dabei handelt es sich bei den Modifikationskurven im Prinzip um einfache Splines, die dann die komplexen F-Kurven magnetisch mitziehen und verformen können. Ein Beispiel macht dies sicher deutlicher. Bleiben wir dabei bei der Motion Capture-Kurve, die pro Bild ein Keyframe verwendet. Nehmen wir an, wir haben in dieser Kurve eine Delle entdeckt, die es nun zu glätten gilt. Wir selektieren also den Namen der entsprechenden Spur im F-Kurven-Modus, so wie es die obere Hälfte von Abbildung 1.99 zeigt und rufen dann F-Kurven > Reduzierter Modifikationsmodus auf. Die Keyframes der Spur werden daraufhin ausgeblendet. Dafür erscheint eine neue Kurve mit einigen wenigen Keypunkten. Diese oft stark vereinfachte Kurve ist in der unteren Hälfte von Abbildung 1.99 zu sehen.

Oben die original Kurve, darunter die Modifikationskurve

Abbildung 1.99: Oben die original Kurve, darunter die Modifikationskurve

Da es nun um grundlegende Veränderungen an der ursprünglichen Kurve geht, wird oftmals ein Schnappschuss entweder der original F-Kurve oder der vereinfachten Modifikationskurve genommen, bevor diese verändert werden. So können wir jederzeit zur ursprünglichen Animation zurückkehren, falls sich die Animation doch nicht so wie gewünschte verbessern sollte. Wir hatten ja bereits zuvor die Möglichkeiten zur Arbeit mit Schnappschüssen besprochen.

Bevor nun mit der vereinfachten Modifikationskurve gearbeitet wird, sollten Sie deren Qualität überprüfen. Wie in der unteren Hälfte von Abbildung 1.99 zu erkennen, wurde die Modifikationskurve derart vereinfacht, dass sich die für uns wichtige Delle der ursprünglichen Kurve dort nicht wiederfindet. Die Kurve verläuft nahezu linear und hat kaum etwas mit der Motion Capture-Kurve gemein. Dies liegt an der Vorgabe Auto Modifikationsmodus Reduktion aus den Programm-Voreinstellungen. Dieser Prozentwert legt die maximal zulässige Abweichung der Modifikationskurve gegenüber der ursprünglichen F-Kurve fest.

Um diese Reduktion auch nach dem Erstellen einer Modifikationskurve anpassen zu können selektieren Sie die Modifikationskurve durch einen Klick darauf. Wie auf der rechten Seite der Abbildung 1.100 zu erkennen, wird die Kurve dadurch gelblich gefärbt. Zudem wird dadurch der Befehl Modifikationskurven zurücksetzen im Menü der F-Kurven aktiviert. Die Auswahl dieses Befehls öffnet einen kleinen Dialog, der ebenfalls in Abbildung 1.100 zu erkennen ist. Durch Anpassen der beiden Werte dort, kann nun die Adaption der Modifikationskurve eingestellt werden.

Anpassen der Reduktion der Modifikationskurve

Abbildung 1.100: Anpassen der Reduktion der Modifikationskurve

Der Wert für Reduktion Fourier filtert feine Schwingungen aus der ursprünglichen Kurve. Man könnte dies auch mit der Rauschunterdrückung aus dem Audiobereich vergleichen. Ich würde Ihnen empfehlen, diesen Wert zuerst zu benutzen, wobei Sie Reduktion Biegung auf einem kleinen Prozentwert oder gar auf 0% stehen lassen. Wenn dann durch Anpassung von Reduktion Fourier die gewünschte Dichte und Genauigkeit der Modifikationskurve erreicht wurde, erhöhen Sie Reduktion Biegung. Dieser Parameter analysiert die Krümmungen in der Modifikationskurve und entfernt überflüssige Punkte, ohne den grundsätzlichen Verlauf zu sehr zu beeinflussen. Damit kann also in einem zweiten Schritt die Anzahl der Keypunkte auf der angepassten Modifikationskurve optimiert werden.

Sind Sie schließlich mit der Genauigkeit der Modifikationskurve und deren Punktdichte zufrieden, schließen Sie den Dialog wieder und beginnen mit dem Verschieben der Keypunkte auf der Modifikationskurve. Dabei werden Sie feststellen, dass sich diese Punkte nur senkrecht verschieben lassen. Die Option Zeit sperren ist automatisch für alle Punkte der Modifikationskurve aktiv, kann jedoch für selektierte Keypunkte der Kurve auch individuell ausgeschaltet werden. Zweck dieser Voreinstellung ist, dass das Zeitverhalten der Animation nicht versehentlich verändert werden kann, sondern nur der Verlauf der Werte. Die Modifikationskurve bietet zudem verschiedene Arten der Veränderung an. Dies muss jedoch zuvor über das Menü F-Kurven > Modifikationsmodustyp eingestellt werden. Dort standardmäßig aktiviert ist der Modus Kurve, der sich eben zum Editieren der Wertverläufe einer F-Kurve eignet. Wir kommen gleich noch auf die alternativen Modi der Modifikationskurven zurück. Schauen Sie sich zuerst die folgende Abbildung 1.101 an, wo die ursprüngliche F-Kurve durch das Anpassen einiger Tangenten und Punktpositionen der Modifikationskurve geglättet wurde, ohne die ursprünglichen Keyframes der Motion Capture-Kurve editieren zu müssen.

Anpassen der ursprünglichen Motion Capture-Kurve durch die Modifikationskurve

Abbildung 1.101: Anpassen der ursprünglichen Motion Capture-Kurve durch die Modifikationskurve

Sofern Sie dann mit dem neuen Verlauf der Kurve zufrieden sind, beenden Sie den Modifikationsmodus durch erneuten Aufruf von F-Kurven > Reduzierter Modifikationsmodus. Die veränderte Kurve mit all Ihren Keyframes erscheint wieder und kann nun z. B. durch das Anpassen oder Löschen einzelner Keys weiter geglättet oder editiert werden.

Werfen wir einen Blick auf den nächsten Modus der Modifikationskurven. Schalten Sie dazu den Modifikationsmodustyp auf Verschieben und aktivieren Sie erneut den Reduzierten Modifikationsmodus. Die Kurve sieht nun ganz anders aus. Sie besteht nur noch aus zwei Keypunkten am Anfang und Ende der Animation. Dieser Modus ist dafür gedacht, die Animationswerte insgesamt oder abschnittsweise zu verändern. Es geht hier also mehr um grundsätzliche und weniger um feine Veränderungen.

Auch in diesem Modus wird die hinterlegte Original F-Kurve wieder der Modifikationskurve magnetisch nachfolgen. Durch das Ziehen des hinteren Punkts der Modifikationskurve nach oben könnte so z. B. eine stetige Steigerung der ursprünglichen Keywerte resultieren. Eine Figur läuft dann z. B. nicht mehr geradeaus, sondern einen Hang hinauf, um dazu mal ein einfaches Beispiel zu bringen.

Noch praktischer ist es jedoch, der Modifikationskurve an beliebiger Stelle durch Strg/Ctrl-Klicks zusätzliche Punkte hinzufügen zu können. Probieren Sie dies doch einmal ungefähr in der Mitte der Modifikationskurve aus und schieben Sie diesen Punkt dann etwas nach oben, so wie es die untere Hälfte der Abbildung 1.102 zeigt.

Eine Modifikationskurve im Verschieben-Modus

Abbildung 1.102: Eine Modifikationskurve im Verschieben-Modus

Durch die standardmäßige Spline-Interpolation der Modifikationskurve ergeben sich dadurch weiche Übergänge zu den Endpunkten der Modifikiationskurve. Der Wertebereich der ursprünglichen Animation wird dadurch in der Mitte der Animation sanft angehoben und später wieder auf das ursprüngliche Niveau abgesenkt. Um beim Beispiel der laufenden Figur zu bleiben, bewegt sich diese dadurch also einen Hügel hinauf und in der zweiten Hälfte der Animation auch wieder herunter.

Ein weiterer Vorteil dieser ursprünglich sehr einfachen Verschieben-Modifikationskurve ist der, dass Sie nach dem Löschen der nachträglich hinzugefügten Punkte wieder die ursprüngliche Animation erhalten. Dies ist natürlich nur dann nötig, wenn Sie vor dem Editieren der Original Kurve vergessen haben sollten, davon einen Schnappschuss zu erstellen.
Kommen wir zum dritten Modus der Modifikationskurven, dem Skalieren. Auch diese Einstellung finden Sie unter F-Kurven > Modifikationskurventyp in der Zeitleiste. Diese Modifikationskurve besteht anfänglich ebenfalls nur aus zwei Keyframes, zwischen denen sich eine waagerechte Linie spannt. Diesmal wird die ursprüngliche Kurve jedoch nicht verschoben, sondern die enthaltenen Keywerte werden vergrößert oder verkleinert, je nachdem in welche Richtung die Modifikationskurve verschoben wird.

Dabei werden die ursprünglichen Grenzlinien für die Minima und Maxima der F-Kurve ausgewertet. Das Herunterziehen eines Punktes der Modifikationskurve setzt die Veränderungen an der Original Kurve daher immer relativ ins Verhältnis und nicht absolut, wie noch im Verschieben-Modus. Die folgende Abbildung 1.103 macht dies am Beispiel unserer Motion Capture-Kurve deutlicher.

Oben die Original Kurve, darunter die am Ende reduzierte Modifikationskurve

Abbildung 1.103: Oben die Original Kurve, darunter die am Ende reduzierte Modifikationskurve

Natürlich können Sie auch hier wieder mit Strg/Ctrl-Klicks direkt auf die Modifikationskurve beliebig viele Keypunkte hinzufügen, je nachdem wie viel Kontrolle Sie über den Verlauf benötigen. Auf diese Weise fällt es dann auch einfacher, die Veränderungen nur auf bestimmte Abschnitte der ursprünglichen Kurve zu beschränken.

Kommen wir noch kurz auf den Befehl Kurven bearbeiten aus zu sprechen. Diese Option lässt zwar die Modifikationskurve sichtbar, deren Einfluss auf die ursprüngliche F-Kurve wird jedoch unterdrückt. Sie können nun die Modifikationskurve weiter editieren, ohne dass die Original Kurve von diesen Änderungen betroffen wird. Dies kann nützlich sein um die Modifikationskurve an eine andere Stelle in der Zeitleiste zu verschieben oder dieser zusätzliche Punkte hinzuzufügen (siehe Abbildung 1.104).

Verschieben der Modifikationskurve (oben) mit Kurven bearbeiten aus (unten).

Abbildung 1.104: Verschieben der Modifikationskurve (oben) mit Kurven bearbeiten aus (unten).

Modifikationskurven müssen also nicht zwingend direkt deckungsgleich zu den Original Kurven verlaufen, wobei Sie diese Funktion wahrscheinlich nicht so häufig nutzen werden. Interessanter mag da wiederum der nächste Menüpunkt sein, mit dem wir dann das Thema der Modifikationskurven auch vorerst wieder verlassen.

Weiter geht es mit Geschwindigkeit anzeigen. Auch hierbei wird wieder eine zusätzliche Kurve angezeigt, die jedoch nicht manuell editiert werden kann. Vielmehr handelt es sich um eine Analyse-Funktion (siehe Abbildung 1.105).

Geschwindigkeit anzeigen blendet eine zusätzliche Kurve ein.

Abbildung 1.105: Geschwindigkeit anzeigen blendet eine zusätzliche Kurve ein.

An den Ausschlägen dieser Kurve können Sie die Intensität und Richtung der Geschwindigkeitsveränderung ablesen. Ausschläge nach oben deuten auf eine Steigerung der Werte hin, Ausschläge nach unten zeigen eine Reduzierung von Werten an. Die Stärke Auslenkung gibt Rückschluss auf die Geschwindigkeit zu dem jeweiligen Zeitpunkt. Das Prinzip lässt sich an einfachen Animationen sicherlich am besten ablesen (siehe Abbildung 1.106).

F-Kurve einer Positionsspur mit hinterlegter Geschwindigkeitskurve

Abbildung 1.106: F-Kurve einer Positionsspur mit hinterlegter Geschwindigkeitskurve

Dort sehen sie gelb hervorgehoben eine einfache Positions-Animation mit Ease Ease Interpolation.

Die Animation startet aus der Ruhe heraus. Daher beginnt auch die Geschwindigkeitskurve auf der Null-Koordinate. Stellen wir uns die gelbliche Kurve z. B. als eine Position.Y-Spur vor, so würde sich das Objekt dort zuerst langsam, dann schneller werdend in die Höhe bewegen. Die Position-Werte nehmen also zu. Die Geschwindigkeitskurve folgt daher ebenfalls in den positiven Bereich hinein und bildet in der Mitte der Animationsspur einen sogenannten Scheitel. Die schnellste Geschwindigkeit des Objekts liegt also exakt in der Mitte zwischen den Keyframes für den Start- und den Zielzustand des Objekts.

In der zweiten Hälfte der Animation beginnt bereits die Tangente des zweiten Keyframes zu wirken, die für ein langsames Abbremsen der Bewegung sorgt. Die Geschwindigkeit nimmt daher kontinuierlich ab. Folglich bewegt sich auch die Geschwindigkeit kontinuierlich nach unten, bis diese am Ende der Animation wieder auf der Nulllinie landet und somit das stillstehende Objekt anzeigt.

Links eine linear interpolierte Animation, rechts ein individueller Verlauf der F-Kurve

Abbildung 1.107: Links eine linear interpolierte Animation, rechts ein individueller Verlauf der F-Kurve

Die Abbildung 1.107 gibt zwei weitere Beispiele. Dort sehen Sie links die gleichen Position-Keyframes, nur diesmal linear interpoliert. Folgerichtig verläuft die Geschwindigkeitskurve über die gesamte Animation hinweg horizontal. Das Objekt bewegt sich gleichförmig, ohne zu beschleunigen oder abgebremst zu werden. Im Beispiel der rechten Seite von Abbildung 1.107 wurden die Tangenten an der Bewegungskurve individuell angepasst. Die Bewegung beginnt aus der Ruhe heraus mit einer Beschleunigung und geht dann in einen linearen Teil über. Die Geschwindigkeitskurve verläuft folglich in einem Bogen aus der Nulllage heraus. Dies deutet also auf die Beschleunigung hin. Gegen Ende der Geschwindigkeitskurve flacht sich der Verlauf kontinuierlich ab und geht in eine Horizontale über. Folglich hält das Objekt gegen Ende der Animation die durch die Beschleunigung erzielte Geschwindigkeit.

Natürlich sind dies schon recht spezielle Analyse-Werkzeuge, aber vielleicht haben Sie irgendwann einmal Bedarf für so etwas. Besonders bei mechanischen Animationen kann die Geschwindigkeitskurve hilfreich sein, um realistisches Beschleunigungs- und Abbremsverhalten zu simulieren. Auch hierbei hilft es wieder, mit möglichst wenigen Keyframes zu animieren. Sie haben ja bereits in Abbildung 1.105 gesehen, wie unübersichtlich ansonsten nicht nur die F-Kurve, sondern auch die Geschwindigkeitsauswertung werden können.

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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