Charakter-Animation: Inverse Kinematik

Unter der inversen Kinematik versteht man eine Beziehung zwischen den Joint-Objekten und separaten Objekten. Diese separaten Objekte sind in der Regel einfache Null-Objekte oder Spline-Objekte. Prinzipiell kann jedoch jedes Cinema 4D-Objekt extern mit Joints verknüpft werden. Diese inverse Kinematik-Beziehung zwischen einem Joint-Objekt und einem separaten Objekt führt dazu, dass das Joint-Objekt stetig versucht, die Position des externen Objekts zu erreichen. Wir können uns dies wie eine Magnetkraft zwischen den Objekten vorstellen. Der zweite Effekt der inversen Kinematik ist der, dass das Festhalten eines Joints in einer Hierarchie gleichzeitig auch andere Joints in der Gruppe beeinflussen kann. So kann z. B. das Festhalten eines Fuß-Joints durch ein externes Objekt dazu führen, dass sich das Knie der Figur automatisch beugt, wenn das Becken nach unten verschoben wird. Die Figur geht praktisch automatisch in die Hocke, wobei der Fuß unbeweglich auf dem Boden stehen bleibt. Der Effekt wird sicher einfacher verständlich, wenn wir uns das wieder an einem Beispiel ansehen. Beginnen Sie dafür mit einer leeren Szene. Erstellen Sie drei Joints, die in der seitlichen Editoransicht übereinander angeordnet werden. Den obersten Joint nennen Sie Hüfte, den darunter Knie. Das unterste Joint-Objekt wird Fuß genannt. Ziehen Sie anschließend das Knie anatomisch korrekt etwas nach vorn, damit nicht alle Joint-Objekte senkrecht übereinander stehen. Leichte Winkel zwischen den Joints einer Hierarchie erleichtern der inversen Kinematik die Arbeit und beugen später Fehlverhalten, wie z. B. ein nach hinten durchschlagendes Knie durch. Gruppieren Sie im Objekt-Manager schließlich das Knie unter der Hüfte und den Fuß unter dem Knie ein. Selektieren Sie alle Joint-Objekte und betätigen Sie für diese die Ausrichten-Funktion mit Achse Z in den Objekt-Einstellungen der Joints.

Fügen Sie nun dem Hüfte-Joint über einen Rechtsklick auf dessen Namen im Objekt-Manager ein IK-Tag hinzu, das Sie unter den Charakter Tags finden können. Sie haben sicher schon erraten, dass die Abkürzung IK für Inverse Kinematik steht. Ohne sich detailliert mit allen Einstellungen dieses Tags auseinander zu setzen, ziehen Sie einfach einmal den Fuß-Joint in das Feld für Ende hinein, das Sie in den Tag-Einstellungen des IK-Tags finden können. Anschließend betätigen Sie die Schaltfläche für Ziel hinzufügen. Es wird dadurch ein neues Null-Objekt erstellt, das exakt an der Position des Fuß-Joints platziert wird.

Animation in Cinema 4D - Aufbau der Beispielszene und Einstellungen eines IK-Tags am Hüfte-Joint

Abbildung 6.12: Aufbau der Beispielszene und Einstellungen eines IK-Tags am Hüfte-Joint

Die Abbildung 6.12 zeigt Ihnen noch einmal die Einstellungsseite eines IK-Tags und rechts daneben die ursprüngliche Platzierung der drei Joints in der seitlichen Editoransicht. Nach der besprochenen Konfiguration des IK-Tags entsteht eine grüne Linie zwischen der Hüfte und dem Fuß. Stellen Sie sich diese wie eine Sehne vor, die Anfang und Ende einer beweglichen Joint-Kette miteinander verbindet. Selektieren Sie nun die Hüfte und ziehen Sie diese im Editor nach unten. Der Endpunkt der Joint-Kette bleibt unbeweglich stehen und das Knie beugt sich, als würde die Figur eine Kniebeuge machen. Bewegen Sie anschließend die Hüfte nach oben, streckt sich das Bein schließlich, als würde die Figur hochspringen. Danach selektieren Sie das neue Null-Objekt und bewegen dies. Sie sehen, dass Sie damit ebenfalls die Streckung oder Beugung des Beins verändern können, wobei jedoch die Hüfte unbeweglich stehen bleibt. Mit inverser Kinematik können wir also eine Joint-Kette sehr realistisch und bequem an beiden Enden animieren (siehe auch Abbildung 6.13).

Animation in Cinema 4D - Animation der Joints mit inverser Kinematik

Abbildung 6.13: Animation der Joints mit inverser Kinematik

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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