Inverse Kinematik

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Was ist Inverse Kinematik?

 

Wenn mehrere Objekte mit Eltern-Kind-Beziehungen verbunden sind, ist die resultierende Struktur eine Objekthierarchie. In einer Objekthierarchie transformieren übergeordnete Objekte normalerweise die Ihnen untergeordneten Objekte, wenn sie transformiert werden. Diese Transformationen sind normalerweise durch Rotationswinkel um die Schwerpunkte, Übersetzungen entlang der Schwerpunktachsen und Achsenskalierungsfaktoren definiert. Auf jedes Objekt werden auch die auf das übergeordnete Objekt angewandten Transformationen angewandt. Auf diese Weise werden alle Objekte der Hierarchie transformiert. Diese Methode zur Anwendung von Transformationen wird Direkte Kinematik genannt.

 

In einigen Fällen kann es nötig sein, die Transformation für ein Objekt in der Hierarchie manuell einzugeben. Dies hat oft einen Bruch der Hierarchie zur Folge, weil dieses Objekt nun nicht mehr an die Transformationen seiner Eltern gebunden ist. Um den Bruch der Hierarchie zu verhindern, müssen einige der anderen Objekte ihre Transformationen anpassen. Diese Anpassung wird Inverse Kinematik genannt und kann automatisch ausgeführt werden.

 


 

 

Verwendung der IK

 

Die IK-Funktion in Bongo 2.0 wird auch Automatisches Keyframing genannt. Eine IK-Struktur ist prinzipiell eine Beziehungskette zwischen über- und untergeordneten Objekten mit einem Ausgangs- und einem Zielpunkt. Dabei wird das Verhalten oder die Transformation (Bewegung, Rotationm, Skalierung) der Objekte der Kette berechnet.

Im Folgenden ein einfaches Beispiel.

 

Die roten Punkte zeigen an, wo sich die Schwerpunkte in diesem Modell befinden.

 

Die Hierarchie sieht wie folgt aus:

 

Objekt A soll rotieren, Punkt C an seinem Ausgangspunkt verbleiben und der Rest der Kette der Bewegung folgen.

 

Indem Objekt A Rotationsanimationsdaten hinzugefügt werden, beginnt sich die gesamte Kette zu bewegen.

 

In Bongo 1.0 müsste diese Bewegung manuell durch das Hinzufügen zahlreicher Keyframes korrigiert werden.

 

Dies würde zudem ein nicht wirklich exaktes Resultat zur Folge haben. So würde sich der Punkt C wahrscheinlich bewegen, egal wie vorsichtig Sie alles eingestellt haben.

 

Die einfachste Lösung ist es, Bongo 2.0 die Berechnung mithilfe der IK-Funktion für Sie durchführen zu lassen.

Die IK-Einstellungen für Objekte finden Sie auf der Seite Objekteigenschaften im Abschnitt Bongo.

 

Machen Sie aus den Armen A-B und B-C Verbindungen, in diesem Fall mit einem Scharniergelenk.

 

Durch die Verbindung der Objekte kann Bongo diese bewegen und so die Berechnungen ausführen. Durch die Angabe des Verbindungstyps teilen Sie Bongo mit, in welche Richtung das Objekt bewegt, rotiert oder skaliert werden kann. Sehen Sie sich die Verbindungstypen um, um mehr über die unterschiedlichen Verbindungen zu erfahren.

 

Der Punkt C bleibt auf seine Position beschränkt. Dadurch weiß Bongo, dass dieser Punkt in diesem Modell in seiner Ausgangsposition verbleiben muss. Wenn Sie die Animation nun starten, sollte sich der Kolben bewegen und der Endpunkt an seiner Stelle verbleiben.

 

Die fertige IK-Ansicht dieses Beispiels würde so aussehen:

 

 

 

IK-Ansichten und Verbindungstypen

 

Durch Klick auf die Schaltfläche der IK-Ansicht im Animationsmanager können Sie die IK-Ansicht aktivieren. In der IK-Ansicht wird angezeigt, aus welchen Komponenten und Verbindungstypen die IK-Kette besteht.

 

Die Symbole sind die folgenden:

 

Scharniergelenk– Erlaubt das Verlängern der Verbindung in x-, y-, oder z-Richtung.

 

 

 

Kreuzgelenk– Erlaubt die freie Rotation, Skalierung und Bewegung in alle Richtungen. 

 

 

 

 

 
Teleskopgelenk– Erlaubt das Verlängern der Verbindung in x-, y- oder z-Richtung.

 

 

 

  Gummiband– Erlaubt das Skalieren der Verbindung in x-, y- oder z-Richtung.

 

 

 

 

  Ziel– Die Beschränkung am Ende, der Endpunkt. An dieser Stelle beendet Bongo die Berechnung.

 

 

 


IK-Fehlertoleranz

Weitere Informationen finden Sie hier.

 

Vorberechnung

Weitere Informationen finden Sie hier.


Grundlegendes zur IK in Bongo 2.0

Anwenderbeispiele

Download zusätzlicher Beispielmodelle:

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