Blender Dokumentation: Vorwärts- und inverse Kinematik

Diese Seite bezieht sich auf Blender v2.44

Animiert man ein Objekt mit der Hilfe eines Skeletts (in Blender heißt dies Armature), wird zwischen zwei verschiedenen Animationsmethoden unterschieden: der Vorwärts-Kinematik (FK) auch direkte Kinematik genannt, und der inversen Kinematik (IK). Eine Mischform zwischen diesen beiden Methoden ist die automatische, inverse Kinematik.

Abbildung 1: Eine winkende Figur. Animiert mit IK.

Vorwärts-Kinematik

Bei der Vorwärts-Kinematik bestimmt der Parent eines Objektes die Bewegung seines Childs. Das ist in Blender der Normalfall.

Probleme treten dann auf, wenn man in einer Skelett-Animation eine Kette von verbundenen Knochen [Bones] hat, und das Ende der Kette einen bestimmten Punkt im Raum erreichen soll. Nehmen wir als Beispiel die Bewegung einer Hand. Es ist leicht anzugeben zu welchem Zeitpunkt sich die Hand an welcher Stelle befinden soll. Es ist aber schwer, wenn man zunächst den Oberarm, dann den Unterarm und zum Schluss die Hand selbst bewegen muss.

Inverse Kinematik

Bei der inversen Kinematik steuert das Ende einer Bone-Kette die Bewegung (Abb. 1). In dem Beispiel wird nur das Zielobjekt des äußersten Bones bewegt, die übrigen Bones folgen nach.

Man nennt den letzten Bone der Kette den IK Solver, da sich die Bewegung der Bones als Lösung einer mathematischen Gleichung ergibt. Der IK Solver versucht ein Ziel [Target] zu erreichen. (Siehe auch Constraint: IK Solver.) Die Länge der Kette - also wie viele Bones der Bewegung folgen sollen - lässt sich einstellen. So will man in der Regel wohl nicht, dass sich der Rumpf des Characters bewegt, wenn sich die Hand bewegt.

Die Stellung der übrigen Bones ist durch die Bewegung nicht festgelegt, es gibt eine Menge Möglichkeiten, die zu einer bestimmten Handposition führen. Man kann daher die Freiheitsgrade der folgenden Bones beschränken (Degrees of Freedom = DoF). (Auch hier schauen Sie bei Constraint: IK Solver nach.)

Trotz geschickter Kombination von Freiheitsgraden, Constraints und komplizierten Skelettaufbauten kommt man manchmal mit einer Kombination von IK und FK schneller zum Ziel. Gerade Armbewegungen werden häufig mit FK animiert. Dann hilft Automatic IK.

Auto IK

Auto IK ist die Abkürzung für "Automatische inverse Kinematik". Mit Auto IK ist jeweils der Bone, den Sie gerade bewegen, der IK-Solver. Die Nützlichkeit dieses Features ist allerdings begrenzt, es funktioniert nur gut, wenn es keinen weiteren Solver in der Kette gibt, und wenn die Kette nicht mit dem gesamten Rig verbunden ist.

Wie man eine gute Armature erstellt

Das Erstellen einer Armature (das sogenannte Riggen) ist eine Kunst für sich. Komplizierte Armatures bestehen aus vielen Bones, zwischen denen relativ komplizierte Zusammenhänge bestehen. Die Referenz stellt für Blender wohl das Mancandy-Rig dar.