Lehrveranstaltungshandbuch Computeranimation

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Verantwortlich: Prof. Dr. Stefan M. Grünvogel

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ba MT2012 CA
  • Ba TIN2012 CA

Organisation

Version erstellt 2012-05-03 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Computeranimation LVID F07_CA LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 3 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 2 Projekt Seminar Tutorium (freiwillig)

Präsenzzeiten Vorlesung 45 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 30 Projekt Seminar Tutorium (freiwillig)

max. Teilnehmerzahl Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 18 Projekt Seminar

Gesamtaufwand: 180

Unterrichtssprache

• Deutsch oder Englisch

Niveau

• Bachelor

Notwendige Voraussetzungen

• Grundkenntnisse Computergrafik
• Programmierkenntnisse
• Mathematik 1 und 2

Literatur

• Rick Parent, Computer Animation: Algorithms and Techniques, Morgan Kaufmann, 2007,
• Dietmar Jackèl et. al., Methoden der Computeranimation, Springer, 2006
• Jason Gregory, Game Engine Architecture, AK Peters, 2009

Dozenten

• Prof. Dr. Stefan M. Grünvogel

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• tba

Zeugnistext

Computeranimation

Kompetenznachweis

Form
sMP	Regelfall (bei großer Prüfungszahl: sK)

Aufwand [h]
sMP	10

Intervall: 1/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• 3D-Grafik-Engine beschreiben
  • Struktur und Funktionsweise einer 3D-Grafik-Engine erklären
    • Überblick
    • Render Engine
    • Animationssystem
  • Zeit-Konzepte der Computeranimation charaktersieren und unterscheiden
    • Render Loop
    • Game Loop
    • Abstrakte Zeitlinien
    • Zeit messen
  • 3D-Grafik-Engines klassifizieren
    • Szenegraphen
    • Game Engines
    • Visualisierungssoftware
  • Architektur von Animationssystemen beschreiben
    • Teilsysteme für Start und Shut down
    • Memory Management
    • Engine Konfiguration
    • File System
    • Ressourcen Manager
• Keyframe-Animation erklären
  • Klassische Animationsprinzipien aufzählen und beschreiben
    • Squash and Stretch
    • Timing
    • Anticipation
    • Staging
    • Follow Through and Overlapping Action
    • Straight Ahead Action and Pose-to-Pose Action
    • Slow in and slow out
    • Arcs
    • Exaggeration
    • Secondary Action
    • Appeal
    • Solid Drawing
  • Kurven und deren Eigenschaften mathematisch beschreiben
    • Darstellung
      • Explizit
      • Implizit
    • Geometrische Eigenschaften
      • Ableitung
      • Stetig differenzierbar
      • geometrische differenzierbar
      • Normale, Binormale
      • Krümmung
  • Interpolationsverfahren mathematisch beschreiben und charakterisieren
    • Interpolation und Approximation
    • Polynominterpolation
    • Bézier-Kurven
    • Splines
• Kinematische Ketten erklären
  • Kinematische Ketten und Gelenktypen benennen und charakterisieren
    • Drehgelenke
    • Schiebegelenke
    • Komplexe Gelenktypen
    • Freiheitsgrad
    • Segment
  • Lösungsverfahren zur Vorwärts- und Rückwärtskinematik beschreiben und vergleichen
    • Analytische Lösung im zweidimensionalen Fall
    • Newton-Verfahren
    • Alterantive Verfahren
• Deformation erklären
  • Morphing-Verfahren beschreiben, erklären und gegenüberstellen
    • Vertex-Tweening
    • Vetex-Blending
  • Skinning-Verfahren beschreiben, erklären und gegenüberstellen
    • Geometrisches Skinning
    • Dual Quaternion Blending
• Motion Capturing beschreiben
  • Motion Capturing Technologien und Methoden erklären, gegenüberstellen und bewerten
    • Kategorien
      • Inside-In
      • Inside-Out
      • Outside-In
    • Techniken
      • Elektromechanische Systeme
      • Lichtleitersysteme
      • Elektromagnetische Systeme
      • Akustische Systeme
      • Optische Systeme
    • Praxis Motion Capturing
    • Optisches Motion Capturing
      • Bildverarbeitung
      • Kamerkalibrierung
      • Rekonstruktion 3D-Positon
      • Anpassung an physikalisches System
  • Motion Editing Methoden beschreiben, gegenüberstellen und bewerten
    • Anpassen
    • Übergänge
    • Retargeting
    • Motion Graph
• Prozedurale Animation erklären
  • Physikalische Grundlagen der prozeduralen Animation beschreiben und erklären
    • Newton Gesetze
    • Numerische Lösungsverfahren
  • Partikelsysteme beschreiben und erklären
    • Partikeleigenschaften
    • Partikelsysteme
      • Erzeugung
      • Lebensdauer von Partikeln
  • Schwarmsysteme beschreiben und erklären
    • Schwärme in der Natur
    • Reynolds Regeln

Fertigkeiten

• 3D-Grafik-Engine verwenden
  • Dreidimensionale Szenarien mit einer 3D-Grafik-Engine erstellen
  • Import und Export von Assets in eine 3D-Grafik-Engine handhaben
    • Dateiformate unterscheiden
    • Eigenschaften von Dateiformaten
  • Interaktionselemente implementieren
    • Mausereignisse
    • Tastaturereignisse
    • Bewegungs- und Lichteffekte
  • 3D-Anwendung programmieren
    • Entwicklungsumgebung
    • Programmiersprache
    • API
• Keyframe-Animation erzeugen
  • Interpolationsverfahren zur Kamerasteuerung verwenden
    • Kamerafahrt erstellen
    • Center of Interest, View Up Vector entlang Kurven
• Deformation anwenden
  • Geometrische Techniken zur Mesh-Deformation erstellen und verwenden
    • Vertex Blending Modell erstellen
    • Skinning Modell erstellen
    • Gewichte anpassen
• Character Animation erzeugen
  • Motion Capturing Daten zur Skelettanimation verwenden
    • Import von MoCap-Daten
    • Anpassung an Character Modell
  • Post-Processing-Verfahren für Charakter-Animation implementieren und verwenden
    • Blending
    • Transition
    • Filtern
• Prozedurale Animationen erzeugen
  • Partikelsystem implementieren und anwenden
    • Kräfte definieren
    • Numerische Simulation erstellen
    • Emitter erstellen
    • Regeln für Attribute erstellen
    • Visualisierung
  • Schwarmsystem implementieren und anwenden
    • Regeln definieren
    • Schwarmitglieder implementieren

Handlungskompetenz demonstrieren

Begleitmaterial

• elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
• elektronische Übungsaufgabensammlung
• elektronische Entwicklungs- und Anwendungswerkzeuge zur Erstellung von Computeranimation
• elektronische Tutorials für Selbststudium
  • Themenscripte
  • Hilfsblätter
  • Videos

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bÜA	Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum LV-Ergebnis
bÜA	unbenotet, Voraussetzung für Modulprüfung

Intervall: 1/Jahr