Laban Bewegungsanalyse als System für qualitative Animationssoftware

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1 Laban Bewegungsanalyse als System für qualitative Animationssoftware Marion Baumgartner DIPLOMARBEIT 05/1/0305/003 eingereicht am Fachhochschul-Masterstudiengang Digitale Medien in Hagenberg im August 2007

2 c Copyright 2007 Marion Baumgartner Alle Rechte vorbehalten ii

3 Erklärung Hiermit erkläre ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und die aus anderen Quellen entnommenen Stellen als solche gekennzeichnet habe. Hagenberg, am 5. September 2007 Marion Baumgartner iii

4 Inhaltsverzeichnis Erklärung Kurzfassung Abstract iii vi vii 1 Einleitung Fragestellung Motivation Recherche Übersicht Theoretischer Hintergrund Qualitative Animation Definition Berücksichtigungen Laban Bewegungsanalyse Rudolf Laban Grundprinzipien der Laban Bewegungsanalyse Verwandte Arbeiten Kontrolle von Bewegungen Algorithmen für Bewegungen mit Ausdruck Verwendung der LMA in Animation Aktueller Forschungsstand LMA für qualitative Animation Bewegungen mit Ausdruck Von Tanz zu Animation Körperzonen Die sechs Komponenten der LMA Körper Raum Form iv

5 INHALTSVERZEICHNIS v Antrieb Phrasierung Beziehung Affinitäten von Antrieb und Form Bewegungsmuster Mögliche Erweiterungen Effort Shape Editor Anforderungen Implementierung und Benutzung des Systems Dependency Graph Knoten MEL Befehl Benutzeroberfläche Script Job Tests und Evaluierung Ausblick Diskussion 91 A Glossar 93 B Inhalt der CD-ROM 96 B.1 Diplomarbeit B.2 ES Editor B.3 Quellen Literaturverzeichnis 99 Abbildungsverzeichnis 104

6 Kurzfassung Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie ausdrucksstarke Bewegungen von 3D Charactern automatisch erzeugt werden können. Zu diesem Zweck wird die Laban Bewegungsanalyse (LMA), ein System für die Beobachtung, Analyse und Notation von Bewegungen, genau betrachtet. Labans Theorien sind sehr komplex und bestehen aus mehreren Komponenten: Körper, Raum, Form, Antrieb, Phrasierung und Beziehung. Mit diesen lässt sich jede Art von Ausdruck in einer Bewegung beschreiben, was eine essentielle Voraussetzung für qualitative Animation darstellt. Jedes der sechs Elemente besitzt seine eigenen Parameter und Konzepte, die auf ihre Verwertbarkeit in Bezug auf eine prozedurale Animationssoftware untersucht werden. Im Anschluss daran werden Vorschläge für mögliche Umsetzungen und Algorithmen präsentiert und diskutiert. Als Nachweis, dass die Parameter der LMA zur automatischen Generierung von Ausdruck geeignet sind, wurde der Effort Shape Editor, abgekürzt ES Editor, entwickelt. Es handelt sich dabei um ein Maya Plugin, das von einem neutralen Basis-Walkcycle ausgeht und diesen ausdrucksstark gestaltet. Hierfür wurden die Parameter von Form und Antrieb verwendet und Algorithmen gefunden, um sie auf die Low-Level-Werte wie etwa Rotationen und Translationen der Gelenke des 3D Characters zu übersetzen. Der Körper wird in fünf Körperzonen unterteilt rechter Arm, linker Arm, rechtes Bein, linkes Bein und die Wirbelsäule inklusive Kopf um für jeden Teil einen anderen Ausdruck erzeugen und somit eine große Vielfalt an Möglichkeiten gewährleisten zu können. Die Parameter selbst werden in der Benutzeroberfläche als Slider dargestellt, dessen Werte einfach verändert werden können. Diese sind auch animierbar und die entstehenden Animationskurven können im Graph Editor in Maya bearbeitet und verfeinert werden. vi

7 Abstract The thesis at hand discusses the automatic generation of expressive movement in three dimensional character animations. It is suggested by the author that the Laban Movement Analysis (LMA) system, which originates in dance and is used for the observation, analysis and notation of movement, is the most appropriate system for accomplishing this task. The complex LMA system may be divided into six components: Body, Space, Shape, Effort, Phrasing and Relation. Combinations of all these elements allow for various expressions, which represent the whole spectrum of human movement. This is a major requirement for qualitative character animation software. Each of these six components of the LMA system is comprised of different parameters and concepts, of which the value and usability of each for procedural animation needs to be examined. Subsequent suggestions of possible realisations and algorithms are presented and discussed. In order to prove the suitability of the LMA parameters for use in the generation of expressive movement, the Effort Shape Editor was developed. The Effort Shape Editor is a plugin tool for use in the animation software Autodesk Maya, which transforms a neutral walk cycle into an expressive gait. The parameters of the LMA components Effort and Shape are utilised in this process. Algorithms had to be found to transfer these to the low-level values, for example rotations and translations, of the 3D character s joints. The body is divided in five zones left arm, right arm, left leg, right leg and the spine (including the head). Every body part may then be assigned a different expression, which guarantees a great variety of possibilities. The Effort and Shape parameters are represented as sliders in the user interface to ensure straightforward modification. The value of these parameters can also be animated and the resulting animation curves appear in Maya s Graph Editor for further adjustments and polishing. vii

8 Kapitel 1 Einleitung Das Animieren von realistischen, menschlichen Bewegungen ist nach wie vor eine große Herausforderung. Die traditionelle Keyframe-Animation ist die hierfür am häufigsten verwendete Technik und arbeitet auf einer ähnlich niedrigen Ebene wie gezeichnete Animation. Jede kleine Bewegung wird in zeitaufwändiger Arbeit separat animiert, um das gewünsche Resultat zu erzielen. Immer öfter wird jedoch Motion Capture für menschliche Animationen verwendet. Diese Methode ist aber nicht immer geeignet, z.b. wenn überzeichnete oder unmögliche Bewegungen benötigt werden. Entweder müssen in diesem Fall die Motion Capture Daten stark bearbeitet oder es muss am Ende doch wieder auf Keyframe-Animation zurückgegriffen werden. Um diese mühsame Arbeit zu erleichtern und gewisse Abläufe zu automatisieren, wurden in den letzten Jahren einige Systeme für prozedurale Animation entwickelt. Diese vereinfachen und verkürzen zwar die Arbeit beträchtlich, es mangelt den resultierenden Bewegungen aber meist an Ausdruck. Dies ist wohl einer der Gründe, warum es noch sehr wenige Programme dieser Art gibt, die für Animationen für Film und Fernsehen verwendet werden können und warum nach wie vor Keyframe-Animation und immer häufiger Motion Capture der Standard ist. Es muss also ein Weg gefunden werden, durch die Verwendung von Parametern die Arbeitszeit zu verkürzen und ausdrucksstarke Bewegung zu garantieren. Die Laban Bewegungsanalyse bietet ein parametrisches System zur Beobachtung, Analyse und Notation von Bewegung. Demzufolge ist es möglich, Software mit diesen qualitativen Parametern zu implementieren, wobei diese auf die Low-Level-Werte von Animation, Rotationen und Translationen, übersetzt werden müssen. Animatoren können dieses Programm anschließend zusammen mit Keyframe-Animation verwenden, um verschiedene Gefühlszustände zu erstellen. Es ist wichtig zu erwähnen, dass sich die Laban Bewegungsanalyse rein mit den kinästhetischen Aspekten beschäftigt. Gesichtsausdruck und Sprache tragen ebenso zum Ausdruck bei, werden hier aber nicht berücksichtigt. 1

9 KAPITEL 1. EINLEITUNG Fragestellung Rudolf Laban widmete sein Leben der Frage, wie menschliche Bewegung unterteilt, beschrieben, analysiert und notiert werden kann. Daraus resultiert die Laban Bewegungsanalyse, welche in Kapitel näher beschrieben wird. Die vorliegende Arbeit untersucht den umgekehrten Weg in Bezug auf 3D Character Animation. Wie können die Parameter der einzelnen Bereiche von Labans Theorien verwendet werden, um menschliche Bewegung auf prozedurale Weise expressiv zu gestalten? Um diese Frage zu beantworten, müssen die einzelnen Komponenten der Laban Bewegungsanalyse separat betrachtet und auf ihre prozedurale Umsetzbarkeit in einer Software untersucht werden. Ist eine Komponente verwertbar, werden ihre Parameter interpretiert und ihre Auswirkungen auf den Ausdruck der animierten Figur festgelegt. Schließlich muss noch ein effektiver Algorithmus gefunden werden, um die Parameter auf Low-Level- Werte zu übertragen. Dieser letzte Schritt wird in der Arbeit nur am Rande behandelt, da der Fokus auf der Analyse von Labans Theorien und ihrer Verwendbarkeit für 3D Character Animation liegt. 1.2 Motivation Der Begriff Laban Bewegungsanalyse ist mir zum ersten Mal in Acting for Animators von Ed Hooks [31] aufgefallen. Ich war überrascht, noch nie etwas davon gehört zu haben, da Hooks diese Theorien für Animatoren und ebenso für Schauspieler als sehr wertvoll erachtet. Da ich zu diesem Zeitpunkt auf der Suche nach einem Thema für die Diplomarbeit und das Vorprojekt war, begann ich, über Laban und seine Systeme zu recherchieren. Es stellte sich heraus, dass die Laban Bewegungsanalyse über Parameter verfügt, die für eine prozedurale Animationssoftware sehr gut geeignet sind. Durch mein Interesse an Maya, 3D-Animation und Programmierung entstand die Idee, ein Plugin für Maya zu entwickeln, das die Parameter der Laban Bewegungsanalyse zur Generierung von ausdrucksstarken Animationen verwendet. Es war mir dabei ein Anliegen, ein Programm zu entwickeln, das dem Animator eine einfache und intuitive Oberfläche bietet und ihm dadurch Arbeit und Zeit erspart. Es war jedoch auch wichtig, dem Benutzer genug kreativen Freiraum und Kontrolle über die finale Animation zu lassen und nicht dem System die komplette Steuerung zu überlassen. Mit dieser Diplomarbeit weite ich meine Untersuchungen und Recherchen auf die gesamte Laban Bewegungsanalyse aus. Ich versuche, weitere Wege zu finden, die Arbeit von 3D-Animatoren mit Labans Theorien zu erleichtern, ohne sie aber einzuschränken. Im Zuge dieser Arbeit wurde das Plugin noch verbessert und von einigen Personen evaluiert.

10 KAPITEL 1. EINLEITUNG Recherche Für das Schreiben dieser Arbeit ist Recherche auf verschiedenen Gebieten notwendig. Wichtig sind in erster Linie genaue Kenntnisse der Laban Bewegungsanalyse mit all ihren Aspekten. Es gibt einige Bücher zu diesem Thema, jedoch werden die meisten von Labans deutschsprachigen Schriften, Publikationen und Büchern nur in Bibliotheken in Großbritannien und den USA aufbewahrt und sind somit nicht verfügbar. Zusätzlich zum theoretischen Hintergrund sind auch die empirischen Beobachtungen von Ausdruck in Bewegungen und das physische Wissen von Körperbau, Schwerpunkt, Balance, usw. erforderlich. Weiters wird in vielen wissenschaftlichen Arbeiten nach Projekten geforscht, welche die Laban Bewegungsanalyse verwendet haben. Dabei ist besonders wichtig, wie diese Personen in der Entwicklung und Implementierung vorgegangen sind. Auch Arbeiten bezüglich prozeduraler Bewegungskontrolle, die andere Parameter verwenden, werden betrachtet, um so andere Sichtweisen und Inspirationen zu erlangen. Ein wichtiger Aspekt, der besonders für den Ausdruck von Bewegungen eine große Rolle spielt, ist die visuelle und kinästhetische Wahrnehmung und ist deshalb ebenso Bestandteil der Untersuchungen und dieser Arbeit. 1.4 Übersicht Kapitel 2 beschäftigt sich mit dem Hintergrundwissen, welches für das Verständnis dieser Arbeit wichtig ist. Dazu gehört eine Abgrenzung des Begriffes qualitative Animation und die Grundsätze der Laban Bewegungstheorie. In Kapitel 3 werden bisherige Arbeiten und Projekte angeführt, welche mit qualitativer Animation und Laban zusammenhängen. Diese werden unterteilt in Systeme, die sich rein mit Bewegungskontrolle durch Parameter beschäftigen, jene, die ausdrucksstarke Bewegungen diskutieren und jene, die Aspekte der Laban Bewegungsanalyse in Animation umsetzen. Den Kern dieser Arbeit bildet Kapitel 4. Hier wird die Laban Bewegungsanalyse in ihre sechs Komponenten aufgeteilt und jede einzeln beschrieben, interpretiert und auf ihre Verwendbarkeit für 3D Character Animation untersucht. Weiters werden mögliche Probleme und Berücksichtigungen beschrieben, die bei der Übersetzung von Parametern aus dem Bereich des Tanzes in die Computeranimation auftreten können. Wichtige Aspekte sind abschließend die Affinitäten zwischen Antrieb und Form und die Tatsache, dass jede Person ein individuelles Bewegungsmuster besitzt. Als Beispiel für eine mögliche Umsetzung zweier Komponenten, Antrieb und Form, wird in Kapitel 5 das Maya-Plugin ESE Effort/Shape Editor, das als Vorprojekt zu dieser Arbeit implementiert wurde, beschrieben. Dabei wird unter anderem evaluiert, inwieweit dieses Programm in der Produktion Verwendung

11 KAPITEL 1. EINLEITUNG 4 finden könnte bzw. worin die Vor- und Nachteile liegen. Kapitel 6 beinhaltet eine finale Diskussion zu den Themen qualitative Animation und Laban Bewegungsanalyse. Im Zuge dessen wird auch die Frage aufgeworfen, ob solche Systeme in der 3D Character Animation Zukunft haben. Anmerkung: Das vorliegende Dokument enthält einige Fachbegriffe, die im Glossar im Anhang in alphabetischer Reihenfolge aufgelistet sind. Um diese im Text sichtbar zu machen, werden sie bei ihrem ersten Erscheinen kursiv dargestellt. Viele englischsprachige Begriffe wurden außerdem direkt übernommen, da diese entweder im Deutschen ebenfalls gebräuchlich sind oder ihr deutsches Äquivalent nicht bekannt ist. Freie Übersetzungen dieser Ausdrücke wurden unterlassen, um keine Fehler oder Missverständnisse zu verursachen. Weiters wurde auf doppelte Anführungen von geschlechtsspezifischen Ausdrücken verzichtet, um die Lesbarkeit zu steigern. Bezeichnungen wie Animator oder Benutzer sind somit als geschlechtsneutral zu verstehen.

12 Kapitel 2 Theoretischer Hintergrund 2.1 Qualitative Animation Definition Bevor beschrieben wird, worum es sich bei qualitativer Animation handelt, muss der Begriff Qualität abgegrenzt werden. Qualität bezieht sich üblicherweise auf Produkte bzw. Dienstleistungen und Personen. Qualitäten von Bewegungen unterscheiden sich jedoch von diesen Beschreibungen. Eine mögliche Darstellung vom Autor dieser Arbeit ist: Eigenschaften von Bewegungen, welche als Reaktion auf innere Impulse und Emotionen hervorgerufen werden. Beispiele für solche Qualitäten sind enthusiastisch, schwach, dringend, zögernd, strebend etc. Bei qualitativer Animation handelt es sich folglich um eine Technik, bei der die Qualitäten von Bewegungen animiert werden und nicht die Bewegungen selbst. Dafür müssen zu Beginn jene Qualitäten festgelegt werden, die als Parameter für das System dienen und vom Endbenutzer verändert und animiert werden können. Anschließend werden diese Parameter durch verschiedene Methoden wie z.b. mathematische Algorithmen oder Bibliotheken von Bewegungen, auf den Character übertragen. Die vorliegende Arbeit unterscheidet drei verschiedene Ansätze, dieses Problem anzugehen, wie in Abbildung 2.1 gezeigt wird. Bei Methode I liegt ein Character vor, der kein Skelett als unterliegende Struktur aufweist. Dies ist vor allem in älteren Untersuchungen, wie z.b. in [18], der Fall, welche noch an einer geeigneten Repräsentation von menschlichen Modellen forschten. Darstellungen dieser Art benötigen jeweils ein individuelles Verfahren, um parametrische Qualitäten umsetzen zu können. In dieser Arbeit wird darauf nicht näher eingegangen, da sich das Skelett als effektivste Art der menschlichen Darstellungsweise etabliert hat. In Methode II und III verfügt der Character über ein solches Skelett. Diese beiden Ansätze unterscheiden sich lediglich darin, dass im ersten die qualitativen Parameter direkt auf die Gelenke und im zweiten auf Kontrollobjekte, die 5

13 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 6 Methode I Methode II Methode III Character besitzt kein Skelett wirkt auf das Skelett des Characters Qualitative Parameter für Bewegung kontrolliert Translationen und Rotationen Übertragung auf die individuelle interne Struktur des Characters Direkte Übertragung auf das Skelett Anwendung auf Basisanimation (Skelett oder Hilfsobjekte wie z.b. IK Handles, Constraints,...) Abbildung 2.1: Methoden der qualitativen Animation. im Anschluss die Gelenke steuern, übertragen werden. Die Wahl der Methode hängt von der Art der Animation ab, die als Basis bevorzugt wird. Motion Capture nimmt direkt die Bewegungen der Gelenke auf, weshalb hier Methode II zu empfehlen ist. Wird ein Character im Gegensatz dazu mit Keyframes animiert, muss zuerst ein Rig mit Kontrollobjekten wie z.b. inverser Kinematik oder Constraints erstellt werden. Folglich soll auch die qualitative Automation auf diese Kontrollobjekte wirken. Bei diesen zwei Methoden besteht die Möglichkeit, menschliche Bewegung rein durch die qualitativen Parameter zu erzeugen. Die Animation der Qualitäten ersetzt somit die traditionelle Keyframe-Animation zur Gänze und der Benutzer kann das Ergebnis nur limitiert beeinflussen. Er kann lediglich die Parameter verändern, hat aber keinen Zugriff auf die Rotationen und Translationen auf Low-Level-Ebene, in diesem Fall auf das Skelett. Der Vorteil hiervon ist die beträchtliche Zeitersparnis, da die gesamte Animation automatisiert ist. Das Ergebnis kann jedoch stark von der ursprünglichen Vorstellung des Animators abweichen. Im Gegensatz dazu ermöglicht ein anderer Ansatz dem Benutzer, eine Animation mit Keyframes oder aus Motion Capture Daten zu erstellen und anschließend auf einer High-Level-Ebene mittels der Parameter zu verändern. Diese Methode ist offensichtlich flexibler, da der Animator die Automation durch die Basisanimation dirigiert und beeinflusst. Er muss dafür aber mehr Zeit investieren, da sowohl die grundlegende Bewegung der Figur als auch die Parameter animiert werden müssen. Im Endeffekt kann aber meist doch Zeit gespart werden; nicht nur, weil die Software die Animation ausdrucksstärker gestaltet, sondern auch, weil Wiederverwendbarkeit ermöglicht wird. Es kann z.b. eine bestimmte Bewegung mit Motion Capture erzeugt werden, um diese anschließend mit verschiedenen Emotionen wieder zu verwenden. Das Ergebnis wird jedes Mal anders aussehen und die Szene kann somit mehrmals verwendet werden, ohne sich zu wiederholen.

14 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND Berücksichtigungen Egal welcher der beiden Ansätze in einer Animationssoftware verwendet wird, es ändert sich die Arbeit des Animators grundlegend. Er agiert mehr als Regisseur in dem Sinn, dass er den Figuren mitteilt, wie sie sich gerade fühlen und auf welche Art und Weise sie eine Handlung durchführen sollen. Blumberg et al. verwenden in [15] den Begriff der Directability (Lenkbarkeit), welcher das Ausmaß beschreibt, mit dem der Benutzer in die Automation eingreifen kann. 100% Lenkbarkeit repräsentiert Keyframe- Animation, bei der jede Bewegung genau gesteuert wird. Im Gegensatz dazu ist 0% Lenkbarkeit gegeben, wenn die Software die gesamte Erstellung der Bewegung übernimmt. Welcher Grad der Lenkbarkeit erforderlich ist, hängt gänzlich vom Zweck des Animationssystems ab. Es wurden einige Programme entwickelt, die rein zur Erforschung von menschlichen Verhaltensmodellen und anderen Algorithmen zur Bewegungskontrolle (siehe Kapitel 3.1) dienen. Der Fokus liegt hier auf der Simulation und der Automation, weshalb nur sehr wenig Benutzerinteraktion nötig ist. Soll die Software jedoch für Produktionszwecke, z.b. für Werbung, Fernsehen oder Film, verwendet werden, muss ein hoher Grad an Lenkbarkeit gegeben sein. Der Animator hat hierbei eine genaue Vorstellung vom Endergebnis, weshalb die Bewegungen genau kontrollierbar sein müssen und keine Überraschungen in der Simulation auftreten dürfen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit qualitativen Animationssystemen für den Einsatz in der Werbungs- und der Unterhaltungsbranche, weshalb die Lenkbarkeit wie eben erwähnt eine bedeutende Rolle spielt. Infolgedessen muss ein Kompromiss zwischen Automation und Benutzerinteraktion geschlossen werden. Bietet das Programm zu viele Einstellungen, Optionen und Parameter, kann der Animator zwar die Animation sehr genau steuern, womöglich nimmt dies aber genauso viel Zeit in Anspruch wie traditionelle Keyframe-Animation. Hat der Benutzer nur sehr wenige Einstellungsund Kontrollmöglichkeiten und die Software übernimmt den Großteil der Animation, ist die Zeitersparnis zwar beträchtlich, das Ergebnis ist aber wahrscheinlich fern von dem, was er sich zu Beginn vorgestellt hat. Diese Tatsache ist ein wichtiger Aspekt beim Konzipieren einer qualitativen Animationssoftware und muss berücksichtigt werden, um im Anschluss auch in der Produktion verwendet werden zu können. Menschliche Bewegungen enthalten viele Feinheiten, welche sich je nach Situation und Gefühlszustand verändern. Es kommt niemals vor, dass eine Person dieselbe Handlung zwei Mal genau gleich ausführt. Bewegungen, die von einer Software von Grund auf erzeugt werden, sind zwar meist anatomisch und physikalisch korrekt, wirken aber oft mechanisch und ausdruckslos. Im Unterhaltungsbereich sind realistische Bewegungen wichtig, weshalb Feinheiten integriert werden müssen. Der Benutzer kann diese bei Keyframe- Animation manuell hinzufügen und bei Motion Capture Daten sind sie ohne-

15 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 8 hin vorhanden. In einer Animationssoftware ist dann aber darauf zu achten, dass diese subtilen Bewegungen auch als solche erhalten bleiben, um eine ausdrucksstarke, realistische Animation zu generieren. Sind solche Feinheiten nicht vorhanden, werden sich die vom System generierten Bewegungen wiederholen, und die Figur wird einem Roboter ähneln. Ken Perlin versuchte in [38], dieses Problem mit Zufälligkeiten zu lösen und so die Animation eines Walkcycles natürlicher aussehen zu lassen. Dieser Ansatz ist sehr gut geeignet für interaktive Echtzeit-Anwendungen, da der Algorithmus schnell arbeitet und facettenreiche Animationen erzeugt. Für die Produktion von Spots und Filmen sind Zufallsparameter aber keine zu empfehlende Lösung, da das Ergebnis nicht vorhersehbar ist und unangenehme Überraschungen auftreten können. Es muss also eine andere Lösung gefunden werden, um natürliche Bewegungen zu erzeugen. Ein essentielles Kriterium für die Effizienz einer qualitativen Animationssoftware ist die Wahl der Parameter. Wie in Kapitel schon beschrieben wurde, können Qualitäten von Bewegungen z.b. als schwach oder zögernd beschrieben werden. Für die Animation von Menschen ist es wichtig, ein möglichst großes Spektrum von Qualitäten anzubieten, um ausdrucksstarke und realistische Bewegungen erzeugen zu können. Werden beispielsweise die sechs Basis-Emotionen von Paul Ekman [24] als Parameter verwendet, kann die Software Zorn, Abscheu, Angst, Fröhlichkeit, Traurigkeit und Überraschung erzeugen. Benötigt der Animator aber z.b. zurückhaltende, neugierige, listige oder träumerische Bewegungen, fällt es sehr schwer, diese mit den gegebenen Parametern zu generieren. Wir stehen hier unter anderem vor dem Problem unserer eingeschränkten Sprache, welche mit der Umwandlung von analog in digital in der Technik verglichen werden kann. Rudolf Arnheim, ein deutscher Wahrnehmungs- Psychologe, Kunst- und Filmtheoretiker, weist in [2, S. 2] darauf hin, dass wir bei der Beschreibung von Dingen die jeweiligen Charakteristiken und Erscheinungen nur grob in Kategorien unterteilen können. Für die Darstellung von feineren Nuancen fehlt in unserer Sprache einfach das Vokabular: Language cannot do the job directly because it is no direct avenue for sensory contact with reality; it serves only to name what we have seen or heard or thought. Bishko et al. stellten in [11] eine Liste von Adjektiven zusammen, welche für die Beschreibung von Bewegungsqualitäten verwendet werden können. All diese Begriffe wären zwar als Parameter geeignet, es sind aber weitaus zu viele, um in einer Software Verwendung zu finden. Es muss hier wiederum ein Kompromiss gefunden werden. Zu viele Parameter sind zu verwirrend für den Benutzer, es dauert zu lange, um die benötigten Qualitäten zu finden und einzustellen. Zu wenige Parameter bieten hingegen zu geringe Möglichkeiten, um die gesamte Bandbreite der menschlichen Ausdrücke und

16 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 9 Emotionen darzustellen. Dies hängt natürlich auch stark von den Parametern selbst ab. Verwirrt ist z.b. eine sehr begrenzte Eigenschaft, wohingegen Leicht 1 eine sehr breite Qualität ist und in vielen der Adjektive in [11] enthalten ist. Es stellt sich die Frage, welche Parameter für eine Software geeignet sind, um auch Emotionen darzustellen, für die unsere Sprache keine expliziten Begriffe bietet. Einige Forscher auf dem Gebiet der Simulation und Animation von ausdrucksstarken, menschlichen Bewegungen ( [6], [21], [22] und [52]) stimmen überein, dass die Parameter der Laban Bewegungsanalyse für eine qualitative Animationssoftware geeignet sind. Die Anzahl der Qualitäten ist limitiert, aber äußerst breit. Sie beschreiben keine konkreten Emotionen und sind deshalb leicht kombinierbar, wodurch sich alle Arten menschlichen Ausdrucks beschreiben lassen. 2.2 Laban Bewegungsanalyse Rudolf Laban Rudolf Laban wurde im Jahre 1879 in Österreich-Ungarn geboren. In Paris studierte er Kunst und Architektur und entdeckte dort sein Gefühl und Interesse für menschliche Bewegung. Es war sein äußerster Wunsch, Tanz den anderen Künsten gleichzustellen und ihm gleiches Ansehen zu verschaffen. Labans tanz- und bewegungswissenschaftliche Untersuchungen waren bahnbrechend und brachten ihm den Titel Vater des deutschen Ausdruckstanzes ein. Er arbeitete zunächst in Deutschland und gründete einige Schulen, wanderte aber später nach England aus, um seine Arbeit dort fortzusetzen. Neben Kunst und Architektur studierte Rudolf Laban auch Musik und Geometrie, was seine Bewegungstheorien stark beeinflusste. Rudolf Laban entwickelte selbst laut [23] und [25] nur Teile dessen, was heute als Laban Bewegungsanalyse (LMA) bekannt ist. Oft hatte er Theorien, begann diese umzusetzen, gab sie aber dann an seine Schüler, Kollegen oder Assistenten weiter, um die Systeme weiter auszuarbeiten und zu perfektionieren. Besondere Erwähnung verdient an dieser Stelle Warren Lamb, Schüler und Kollege von Laban. Lamb erkannte erstmals wichtige Zusammenhänge von Komponenten der Laban Bewegungsanalyse und trug somit beträchtlich zur Entwicklung dieser bei. Irmgaard Bartenieff ergänzte die LMA insofern, dass sie die Bedeutung der Verbundenheit von Geist und Körper hervorhob. Sie war ebenso eine Schülerin von Laban, spezialisierte sich anschließend aber auf Tanz- und Physiotherapie. Weitere Namen, die im Zusammenhang mit LMA genannt werden können, finden sich in [43]. 1 Qualitäten von Bewegungen werden in der gesamten Arbeit groß geschrieben, um sie von den üblichen Adjektiven zu unterscheiden.

17 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 10 Abbildung 2.2: Rudolf Laban in 1950, aus [23] Grundprinzipien der Laban Bewegungsanalyse Die Laban Bewegungsanalyse findet ihren Ursprung im Tanz und wird nach wie vor hauptsächlich für Tanzunterricht, Choreographie und Tanz- bzw. Physiotherapie verwendet. Sie bietet eine klare, präzise Sprache und eine Möglichkeit der Niederschrift für jegliche Art von Bewegung. Laut [25] kann sie grundsätzlich in sechs Komponenten unterteilt werden, deren Relation zueinander in Abbildung 2.3 dargestellt wird: Körper, Raum, Form, Antrieb, Phrasierung und Beziehung. Die Komponente Körper beschreibt das Zusammenspiel der einzelnen Gliedmaßen und ihre Rolle in einer Bewegung. Besonders wichtig ist dabei, welcher Körperteil die Bewegung initiiert und wann bzw. in welcher Weise die anderen Teile folgen. Manche Gliedmaßen sind womöglich gar nicht beteiligt, andere folgen annähernd gleichzeitig oder sukzessive. Raum definiert wiedernamevermutenlässt das Verhältnis des Körpers zum ihn umgebenden Raum. In der so genannten Raumharmonielehre verwendet Rudolf Laban die fünf platonischen Körper 2 als Repräsentation unseres Bewegungsraumes, der als Kinesphäre bezeichnet wird. Ziel ist, unseren Umraum zur Gänze zu nutzen und dadurch Harmonie in der Bewegung zu erzeugen. Der Begriff Form stellt die Formveränderung des Körpers während einer Bewegung dar und kann als architektonische Grundstruktur gesehen werden. Laban verwendet für die Beschreibung von Form die drei Ebenen des kartesischen Koordinatensystems: Horizontal, Vertikal und Sagittal. Je nachdem, 2 Tetraeder, Hexaeder, Oktaeder, Dodekaeder und Ikosaeder.

18 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 11 Beziehung Phrasierung Körper Antrieb Form Raum Abbildung 2.3: Relation der sechs Komponenten der LMA, aus [25]. in welcher Ebene der Hauptteil der Bewegung vollzogen wird, ändert sich die Qualität und folglich der Ausdruck. Die Komponente Antrieb kann als innerer Impuls betrachtet werden, der gewisse Bewegungen oder auch nur Feinheiten von Bewegungen hervorruft. Laban schaffte es, diese komplexen Zusammenhänge zwischen Psyche und Physik in vier grundlegende Faktoren zu unterteilen: Raum, Gewicht, Zeit und Fluss. Jede Bewegung enthält jedes dieser vier Elemente, sie sind jedoch in unterschiedlichem Ausmaß vorhanden. Durch die unzähligen Kombinationsmöglichkeiten dieser Parameter können alle Qualitäten von Bewegung beschrieben werden. Phrasierung bezeichnet die zeitliche Strukturierung der Komponenten Körper, Raum, Form und Antrieb. Diese Qualitäten von Bewegung ändern sich mit der Zeit. Die Art und Weise, auf welche die Veränderungen stattfinden, wird durch die Parameter von Phrasierung beschrieben. Es entsteht ein bestimmter Rhythmus in der Bewegung, der jede Person von den anderen unterscheidet. Die äußerste Komponente Beziehung beschäftigt sich damit, wie Menschen einander oder Objekten begegnen und wie sie zueinander positioniert sind. Besonders Sympathie und Antipathie, aber auch die momentane Verfassung spielen in diesem Zusammenhang eine große Rolle. Ebenen und Zonen In [36] wird beschrieben, wie Laban den menschlichen Körper in Zonen und die Höhe von Bewegungen in Ebenen unterteilt. Menschliche Bewegung kann auf drei Ebenen durchgeführt werden, welche in Abbildung 2.4 gezeigt werden: Auf hoher, mittlerer und tiefer. Laban war überzeugt, dass jede Person eine Ebene den anderen zwei bevorzugt und sich hauptsächlich auf dieser

19 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 12 bewegt. Jene, welche sich gern auf hoher Ebene bewegen, fühlen sich wohl bei Sprüngen, strecken sich in die Luft und wollen sich der Schwerkraft widersetzen. Werden Bewegungen auf mittlerer Ebene bevorzugt, wird der Körper laut Laban mit den Sinnen geführt. Constance A. Schrader, Tänzerin und Tanzlehrerin an der University of North Carolina, weist in [42] darauf hin, dass auf der mittleren Ebene weitaus mehr Möglichkeiten für Wechsel und Variationen in Geschwindigkeit und Richtung bestehen. Bewegungen auf tiefer Ebene zeugen hingegen von Erdgebundenheit, sind mit dem Boden verwurzelt und frönen der Schwerkraft. Abbildung 2.4: Die drei Ebenen, auf denen wir uns bewegen. Abbildung 2.5: Die fünf Körperzonen im Pentagramm, aus [36].

20 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 13 Laban gliederte den Körper in fünf Zonen: Kopf, beide Arme und beide Beine. Er zeigte dies, indem er eine Figur in ein Pentagramm platzierte, welches in Abbildung 2.5 illustriert ist. Nicht nur die Körperzonen werden hier verdeutlicht, sondern auch die Bedeutung des Goldenen Schnitts in Bezug auf die Körperproportionen. Die Diagonalen im Pentagramm schneiden sich gegenseitig nämlich im Verhältnis des Goldenen Schnitts. Die einzelnen Körperzonen und ihre Bedeutung für Character Animation werden in Kapitel 4.3 noch ausführlicher beschrieben. Labanotation Die Schrift, welche Laban für die Notation von Tanz bzw. Bewegung entwickelte, trägt die Bezeichnung Labanotation. Grundsätzlich besteht eine Tanzpartitur aus einer Zeitachse, auf der Richtungssymbole für die verschiedenen Körperteile eingetragen werden. Abbildung 2.6 veranschaulicht diese Symbole, wobei wir uns vorstellen müssen, dass sich eine Person in der Mitte dieses Würfels befindet und uns den Rücken zuwendet. Wir erkennen, dass die Form der einzelnen Symbole die Richtung bestimmt und das Füllmuster die jeweilige Ebene definiert. Laban entwickelte weiters eigene Zeichen für die Körperteile, Gewichtungen, Drehungen, Phrasierungen, usw., die hier nicht weiter erklärt werden. Eine Einführung in die Labanotation mit der Erklärung dieser Symbole ist online unter [28] sowie [5] zu finden. [17] und besonders [30] sind Bücher zu diesem Thema mit detaillierten Informationen zum gesamten Schriftsystem. Abbildung 2.6: Richtungen und Ebenen als Symbole der Labanotation.

21 KAPITEL 2. THEORETISCHER HINTERGRUND 14 Labanotation enthält keine Hinweise darauf, mit welchen Qualitäten mit Ausnahme der Phrasierung eine Bewegung ausgeführt werden soll. Es handelt sich bei der Tanzschrift rein um eine Beschreibung der Richtungen und Positionen, die nacheinander eingenommen und verbunden werden. Es ist somit möglich, 3D-Figuren anhand von Labanotation-Partituren automatisch zu animieren, wie Badler et al. in [4] beweisen. Jedoch wird das Resultat dieser Automation sehr mechanisch und ausdruckslos wirken, da die Bewegungsqualitäten fehlen. Würde zusätzlich eine qualitative Animationssoftware mit den Komponenten der LMA als Parameter verwendet werden, könnte eine Tanzpartitur oder jegliche andere Niederschrift von Bewegung in eine ansprechende und ausdrucksstarke Animation transformiert werden. Einsatzgebiete Rudolf Laban bemerkte bald, dass die LMA nicht nur für das Studium von Tanz und für die Niederschrift von Choreographien, sondern auch für andere Gebiete einsetzbar sind. Er begann laut [23], sein System zum Analysieren und Verbessern von BewegungsabläufeninFabrikenzuverwenden, um so die Produktion zu steigern. Wichtig bei Labans Arbeit mit Firmen war auch die Erkenntnis, dass jede Person für bestimmte Aufgaben besser geeignet ist als andere und umgekehrt. Somit konnte in Bewerbungsgesprächen sofort festgestellt werden, ob jemand für einen Posten geeignet ist. Ein völlig anderes Einsatzgebiet ist das Gesundheitswesen, besonders die Tanzund Physiotherapie. Für die Psychoanalyse von Kindern wurde ein von der LMA abgeleitetes System entwickelt. Trotz all dieser Anwendungsgebiete ist die Laban Bewegungsanalyse nach wie vor fast ausschließlich in Tanzkreisen bekannt und wird dort praktiziert. Da Tanz und Schauspiel sehr eng beieinander liegen und viel gemeinsam haben, ist es naheliegend, dass sich auch Schauspieler mit der LMA beschäftigen und sich der Qualitäten ihrer Bewegungen bewusst werden. Aber auch in der Animation kann Labans System hilfreich sein, um ausdrucksstarke Bewegungen zu erzeugen. Leslie Bishko, 3D-Animator und Certified Movement Analyst 3 abgekürzt CMA erkannte den Wert der LMA für Animation erstmals im Jahre 1982 in [6]. Für ihre eigenen Animationen verwendet sie vor allem die Kategorien Antrieb und Form und schreibt die Bewegungsqualitäten in ihrer Abfolge nieder, um diese anschließend beim Animieren zu Hilfe zu nehmen. Ed Hooks widmet der LMA ein ganzes Kapitel in seinem Buch Acting for Animators [31] und hebt hervor, dass dieses System eine große Unterstützung für ausdrucksstarke Character Animation sein kann. 3 Fachleute, die in Notation, Beobachtung und Ausführung von Bewegungen im Sinne der LMA ausgebildet sind, erhalten den Titel Certified Movement Analyst. Detaillierte Informationen über die Arbeit von CMAs, die Ausbildung und nötige Vorkenntnisse können in [26] nachgelesen werden.

22 Kapitel 3 Verwandte Arbeiten 3.1 Kontrolle von Bewegungen Viele Forscher stellten sich die Frage, wie man das Animieren von Bewegungen in Animationen erleichtern, beschleunigen und interaktiv gestalten kann. Folglich wurden etliche High-Level-Systeme entwickelt, die parametrische Algorithmen bieten. Das Erstellen von Animationen wird dadurch tatsächlich vereinfacht, jedoch mangelt es den Bewegungen oft an Ausdruck. An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass nicht alle dieser Systeme zur Produktion von hochqualitativen Animationen gedacht sind. Viele Entwickler konzentrieren sich auf schnelle Algorithmen, Interaktivität, menschliche Verhaltensmodelle oder andere Experimente, bei denen Ausdruck in den Bewegungen nur eine untergeordnete bzw. keine Rolle spielt. Ein großer Bereich der High-Level-Bewegungskontrolle sind Verhaltensmodelle. Charakteristisch hierfür ist, dass die Figuren, so genannte Agenten, eine Art künstlicher Intelligenz besitzen und auf verschiedene Objekte, Situationen, Gegebenheiten usw. reagieren können. Schon im Jahre 1987 entwickelte Reynolds in [40] ein System, in welchem sich Herden, Schwärme und Schulen von Tieren autonom fortbewegen. Die Pfade, denen die Agenten hier folgen, werden nicht individuell festgelegt, sondern durch das Verhalten der einzelnen Tiere simuliert. Das Programm ist mit einem Kollisionsvermeidungsalgorithmus ausgestattet, der gewährleistet, dass jeder Agent Objekte auf realistische Weise umgeht. Tu et al. beschreiben in [45] ein ähnliches System, das aber auf Rollen basiert. In der Szene befinden sich Fische, welche entweder als Verfolger, Beute oder friedliche Fische definiert sind. Das Verhalten jedes Agenten wird durch seine Rolle in der Umgebung definiert. Die resultierende Animation ist zwar physikalisch korrekt, die Fische besitzen aber keine visuelle Dynamik, die den Ausdruck beeinflussen könnte. Blumberg et al. beschäftigten sich in [15] mit einem Algorithmus, der ebenso in die Kategorie der Verhaltensmodelle fällt. Sie konzentrieren sich auf autonome Kreaturen, welche in interaktiven virtuellen Umgebungen auf 15

23 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 16 drei verschiedenen Ebenen gelenkt werden; der Motivationsebene, der Aufgabenebene und der direkten Ebene. Die Motivationsebene ist jene, die dem Agenten am meisten Freiraum für eigene Entscheidungen lässt und nur die Motivation zum Handeln beschreibt, z.b. Du bist durstig. Auf der zweiten Ebene wird eine bestimmte Aufgabe formuliert, welche die Figur auf beliebige Art und Weise durchführen kann, und die dritte Ebene beschreibt genau, was wie getan werden soll. Das System ist sehr gut geeignet für interaktive Installationen, in denen z.b. einem Hund Anweisungen gegeben werden können. Der Hund wird die Instruktionen korrekt durchführen, dabei jedoch keine Emotionen zeigen und eher mechanisch wirken. Das Programm Runner [18] von Bruderlin et al. wurde 1996 entwickelt und generiert verschiedene Laufstile auf Basis einer neutralen Lauf-Animation. Die Software bietet die Möglichkeit, Parameter interaktiv in Echtzeit zu verändern und so Variationen zu erzeugen. Die Parameter sind sehr gezielt in Bezug auf das Laufen gewählt. So können z.b. die Geschwindigkeit, die Flughöhe, das Aufkommen auf den Zehen oder der Ferse, usw. angepasst werden. Durch extreme Werte der Parameter kann der Benutzer auch comicartige Bewegungen generieren. Die Resultate, welche diese Software liefert, sind überzeugend, jedoch mangelt es ihnen an Ausdruck. Weiters ist die Kontrolle über die Bewegungen eher limitiert, was den Einsatz rein auf Forschungszwecke beschränkt. 3.2 Algorithmen für Bewegungen mit Ausdruck Viele Forscher haben sich speziell auf die Generierung von ausdrucksstarken Bewegungen konzentriert. Hierbei gibt es zwei verschiedene Ansätze: Einerseits werden Systeme vorgestellt, die von einer neutralen Bewegung ausgehen und diese durch Parameter oder andere Methoden verändert und expressiver gestalten. Hierbei beschränken sich manche Entwickler auf gezielte Handlungen, andere versuchen, Algorithmen auf jegliche Art von Bewegung anzuwenden. Andererseits generieren Programme ausdrucksstarke Bewegungen rein auf Basis von High-Level-Werten, ohne auf eine existierende Animation aufzubauen. Diese sind aber meist auf eine Handlung, wie z.b. auf einen zyklischen Gang, beschränkt. In den Arbeiten [1], [19], [41], [46] und [51] wird jeweils eine Methode präsentiert, um neutrale Animationen zu bearbeiten und mit Ausdruck zu versehen. Kenji et al. implementierten in [1] ein eher generelles System, das auf Animationskurven angewandt wird und so Emotionen erzeugt. Als Grundlage werden Motion Capture Daten von einer Handlung in verschiedenen Gemütslagen, z.b. traurig, wütend und neutral aufgenommen. Anschließend werden die emotionalen Handlungen mit der neutralen verglichen und Algorithmen entwickelt, um die Animationskurven in Zeit und Raum anzupassen. Werden diese Algorithmen nun auf die neutralen Bewegungen

24 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 17 angewandt, können die verschiedenen Emotionen wiederhergestellt werden. Auch wenn andere Bewegungen als die ursprünglich aufgezeichnete verwendet werden, ist das Resultat sehr überzeugend und der gewünschte Gefühlsausdruck ist eindeutig erkennbar. Jedoch besitzt dieses System den Nachteil, dass ein sehr großer Aufwand mit der Produktion der Emotionen verbunden ist. Jede einzelne Emotion muss separat mittels Motion Capture aufgezeichnet werden und es muss ein Algorithmus für die Wiederherstellung dieser Ausdrücke auf Basis der neutralen Bewegungen entwickelt werden. Unuma et al. arbeiteten in [46] mit einer ähnlichen Methode. Sie sammelten ebenso Motion Capture Daten von neutralen und emotionalen Bewegungen, um die Winkel an den Gelenken zu vergleichen. Im Gegensatz zu [1] werden hier Funktionen der Fourier Transformation verwendet, um die Animationskurven anzupassen. Die Benutzeroberfläche bietet Einstellungsmöglichkeiten sowohl für kinematische Parameter, wie z.b. Schrittlänge und Geschwindigkeit, als auch für emotionale Eigenschaften wie lebhaft, müde, usw. Dieses System ist offensichtlich für 3D-Animationen aufgrund des limitierten Umfangs der Bewegungen und der Emotionen nicht geeignet, demonstriert aber die vielfältigen Möglichkeiten der Fourier Transformation für die Bearbeitung von Animationskurven. In [19] beschreiben Bruderlin et al. eine Methode, die Techniken der Bild- und Signalverarbeitung auf existierende Animationskurven anwendet. Die Auswahl der Algorithmen umfasst z.b. Motion Filtering, Time Warping und Motion Displacement Mapping. Das Ziel dieses Systems ist die Wiederverwendbarkeit von Animationen von komplexen Figuren. Es kann als Ergänzung zu den Techniken Keyframing, Motion Capture und prozeduraler Animation verwendet werden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass der Benutzer die Veränderungen der Animationskurven genau kontrollieren und die zur Verfügung gestellten Techniken sehr gezielt einsetzen kann. Ein entscheidender Nachteil sind jedoch die nicht-intuitiven Parameter, die das Programm bietet. Animatoren müssen beispielsweise Frequenzbänder und Pässe definieren, weshalb es sehr schwierig ist, die richtigen Einstellungen zu finden. Außerdem werden Kenntnisse über Signalverarbeitung vorausgesetzt, was diese Methode für die Produktion von 3D-Animationen ausschließt. Auch Witkin et al. entwickelten in [51] eine Technik, die Animationskurven sowohl durch Keyframing als auch Motion Capture erstellt bearbeitet. Im Gegensatz zu [19] werden hierbei jedoch die einfachen Methoden Skalierung und Addition verwendet. Diese Offset- und Skalierungswerte werden durch Repositionierung des Characters automatisch ermittelt und können durch das Setzen von Keyframes animiert werden. Der entscheidende Vorteil dieses Systems ist die Erhaltung der feinen Details in den Animationskurven, welche bei Motion Capture entstehen und die Natürlichkeit einer Bewegung gewährleisten. Es handelt sich hierbei um eine rein geometrische Technik, die kein Verständnis der Struktur des menschlichen Körpers oder von Emotionen beinhaltet. Folglich können leicht ungewünschte Verzerrun-

25 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 18 gen in den Bewegungen auftreten und Überschneidungen von Gliedmaßen können oft nicht verhindert werden. Diese Methode bildet aber eine geeignete Grundlage für die Implementierung von Systemen, die Ausdruck, Emotion und die menschliche Körperstruktur berücksichtigen. Eine weitere Arbeit, die auf existierende Animationen aufbaut, wird in [41] von Rose et al. vorgestellt. Bei dieser Methode wird eine Bibliothek von Motion Capture Sequenzen zur Verfügung gestellt, die mit traditioneller Keyframe-Animation kombiniert und interpoliert werden können. Die Beispielbewegungen werden als Verben bezeichnet und inkludieren beispielsweise Gehen, Laufen, Greifen, usw. Verben können verschiedene Adverbien besitzen, wie etwa fröhlich, traurig, wütend, ängstlich, müde, usw. Die Adverbien werden auf die Verben angewandt und ebenfalls interpoliert, um komplexe Abläufe von Bewegungen zu generieren. Die präsentierte Technik ist sehr gut für interaktive Echtzeit-Anwendungen geeignet, für die Produktion von Animationen jedoch zu limitiert. In Kapitel wurde bereits beschrieben, dass Perlin in [38] einen Algorithmus mit Rauschfunktionen vorstellte, um natürliche menschliche Bewegungen zu generieren. Diese Arbeit fällt in die zweite Kategorie, da keine Animation vorhanden ist, auf welche aufgebaut wird. Der Benutzer kann beliebige Aktionen, welche durch Code beschrieben werden, erstellen und kombinieren. Weiters ermöglicht die Software, diese Aktionen zu gewichten und die Figur automatisch auszubalancieren. Durch die rhythmischen und stochastischen Rauschfunktionen wirken die Bewegungen lebendiger und natürlicher, was das System für interaktive Anwendungen sehr hilfreich macht. Die Bewegungen von Charactern in 3D-Animationen müssen jedoch sehr genau kontrollierbar sein, was hier nicht der Fall ist, da Rauschfunktionen auf Zufallsparametern basieren. Außerdem muss der Benutzer Parameter, wie z.b. Winkelfrequenzen von Gelenken und Amplitenfunktionen, einstellen, was nicht intuitiv und für Animatoren meist schwer verständlich ist. 3.3 Verwendung der LMA in Animation Die Laban Bewegungsanalyse und Labanotation sind außerhalb des Kreises von Tänzern, Choreographen und Physiotherapeuten noch nicht sehr bekannt. Dennoch ist die Idee, diese Systeme für Animation zu verwenden, nicht neu. Zuerst wurden die Parameter der LMA rein dazu verwendet, sich die Eigenschaften von Figuren in Animationen bewusst zu machen und sie besser zu verstehen. Animatoren verleihen ihren Charactern Realismus, indem sie den inneren Impuls, den Antrieb zu Handlungen, deutlich machen und die Reaktionen darauf zeigen. Leslie Bishko, die in Kapitel vorgestellt wurde, war eine Pionierin auf dem Gebiet, da sie zum ersten Mal die Bedeutung der Parameter der LMA für Animation entdeckt hatte. In [6] beschreibt sie jene Kompo-

26 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 19 nenten, die sie für die Produktion von ausdrucksstarken Bewegungen am wichtigsten hält: Antrieb, Form und Phrasierung. Sie erläutert, wie sie diese Theorien dazu verwendet, auftretende Probleme zu lösen und auf kreative Weise neue Möglichkeiten der Animation auszuschöpfen. Weiters weist sie auf Analogien zwischen verschiedenen Parametern der LMA und den zwölf Grundprinzipien der Animation von Disney hin und veranschaulicht ihre Interpretationen in einer ihrer eigenen Produktionen. In [7] wählt Bishko drei Kurzanimationen als Beispiele aus, um sie in Hinblick auf die Kategorien Antrieb, Form und Phrasierung zu analysieren. Bishko bietet Workshops mit dem Titel Laban for Animators [10] in den USA und Kanada an, in denen sie Animatoren die Grundprinzipien der LMA beibringt und deren Bedeutung für 3D Character darlegt. Doch ist sie nicht nur in der Animationsbranche tätig, sie referiert auch vor Spiele- Produzenten über natürlichere Bewegungen ihrer Figuren, welche durch LMA erzielt werden können. Interessant sind die Formulare, welche sie und Jana Wilcoxen zur Niederschrift von Ideen und Beobachtungen zur Verfügung stellen: Ein Movement Signature Coding Sheet [12] legt z.b. genau fest, welche Parameter der Komponente Antrieb in welcher Situation verwendet werden, wie groß die Kinesphäre ist und welche Bewegungen für die Figur charakteristisch sind. [13] zeigt ein Beispiel, wie eine solche Beschreibung mit Labans Terminologie aussehen könnte. Als Ergänzung bzw. zum Trainieren der Observation von Bewegung haben Bishko et al. ein Observation Coding Sheet [14] entwickelt, um alle relevanten Aspekte bei Beobachtungen effizient notieren zu können. In [31] gibt Ed Hooks einen kurzen Einblick in die Laban Bewegungsanalyse und beschreibt die Komponenten Antrieb, Form und Phrasierung. Er erwähnt, dass es noch keine speziellen Lehrer, Schulen oder Kurse gibt, die LMA für Animatoren unterrichten, verweist aber auf die Publikationen und die Arbeit von Bishko in der Animationsbranche. Hooks stellt fest, dass es sich bei Labans Theorien in Bezug auf Schauspiel und Animation um ein noch sehr unerforschtes, aber großes und wichtiges Gebiet handelt. Er hofft aber, dass in Zukunft mehr Forschung in diese Richtung betrieben wird. Labans Theorien werden aber nicht nur als Hilfestellung, Leitfaden und Inspiration für 3D Character Animationen genutzt. Sowohl Labanotation als auch die Laban Bewegungsanalyse wurden für Forschungsprojekte gewählt, um automatisch Animationen zu generieren. Bei [4] und [29] handelt es sich jeweils um ein Programm, das eine Labanotation-Partitur in eine Animation übersetzt. In [4] extrahieren Badler et al. primitive Bestandteile der Notation für jedes einzelne Gelenk und kombinieren diese, um so die finale Animation zu erstellen. Wie in Kapitel schon festgestellt wurde, beschreibt Labanotation rein die Positionierung im Raum und die Phrasierung der Bewegungen, enthält aber keinerlei Informationen über Form, Antrieb oder andere Komponenten der LMA, was die Bewegungen mechanisch wirken lässt. Das Projekt Limelight [29] von Griesbeck war als Programmpaket für Cho-

27 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 20 reographierer gedacht, das u.a. Animationen aus Labanotation-Partituren generieren kann. Leider ist nicht bekannt, ob diese Arbeit jemals erfolgreich fertiggestellt wurde. Laut [22] schlägt Norman Badler erstmals in den Einsatz der Komponente Antrieb für ausdrucksstarke Bewegungen von animierten Figuren vor. Er beschreibt, wie eine mögliche Umsetzung aussehen könnte, präsentierte zu diesem Zeitpunkt aber keine Implementierung. Badler ist Leiter der Abteilung Human Modeling and Simulation der University of Pennsylvania und arbeitete mit mehreren seiner Studenten an Projekten, die sich mit der LMA beschäftigen. [22] und [3] beschreiben eine Software, die im Zuge dessen entwickelt wurde; [21] und [52] sind Dissertationen von Studenten der Pennsylvania Universität. Im Jahre 1999 beschäftigte sich Chi in [21] mit dem EMOTE Modell, das Armbewegungen eines virtuellen Characters Ausdruck verleiht. Die Software stellt eine einfache Figur, die nur aus einem Körper und zwei Armen besteht, zur Verfügung und bietet die Möglichkeit, diese durch das Setzen von Keyframes vorerst wie gewohnt zu animieren. Das Neuartige daran ist der so genannte Effort Phrase Editor, in dem die vier qualitativen Parameter von Antrieb Raum, Zeit, Gewicht und Fluss durch Keyframing animiert werden. Dieses Tool erinnert an den Graph Editor in Maya und erlaubt lineare Interpolationen der Werte von jeweils -1 bis +1. Dieses Projekt beweist, dass das automatische Hinzufügen von Ausdruck zu existierender Animation durchaus funktioniert. Im selben Jahr wurde [3] von Badler et al. publiziert. Hier wird ebenfalls das EMOTE Modell kurz präsentiert, hinzu kommt jedoch ein Modul zur automatischen Animation von Aufmerksamkeit in Bezug auf Objekte oder anderer Personen. Dieser Algorithmus arbeitet in Echtzeit, wodurch er für interaktive Anwendungen geeignet ist und zur realistischen Animation von Charactern beiträgt. [22] wurde 2000 von Badler et al. veröffentlicht und beschreibt wiederum das EMOTE Modell, diesmal aber mit der Erweiterung der Komponente Form. Deren Parameter sind Horizontal, Vertikal, Sagittal und Reichweite, die wie die Parameter von Antrieb zwischen -1 und +1 animiert werden können. Für die Armbewegungen stehen alle Werte von Antrieb und Form zur Verfügung, für den Torso wurden nur Horizontal, Vertikal und Sagittal implementiert. Diese Arbeit bietet leider keine Beispiele, wie sich die hinzugefügte Komponente Form auf den Realismus und die Qualität der resultierenden Animation auswirkt. Zhao konzentriert sich in seiner Dissertation [52] von 2001 vor allem auf die Bedeutung der LMA für computergenerierte Gesten. Dazu beschreibt auch er Teile des EMOTE Systems, zu denen er beigetragen hat. Zhao ent- 1 Badlers Artikel A Computational Alternative to Effort Notation wurde in der Publikation Dance Technology: Current Applications and Future Trends von J.A. Gray editiert und von der National Dance Association veröffentlicht.

28 KAPITEL 3. VERWANDTE ARBEITEN 21 wickelte eine Erweiterung des Modells zur Verwendung für Motion Capture Daten und ein Maya Plugin. Dieses Plugin wirkt auf einer ebenso simplen Figur wie in der originalen Software und verwendet Deformer, um Bewegungen mehr Ausdruck zu verleihen. Da das Plugin aber nur für diese Figur und nicht für allgemeine Skelettstrukturen konzipiert ist, ist es für die Produktion von Animationen ungeeignet und dient rein zu Forschungszwecken. 3.4 Aktueller Forschungsstand Die Laban Bewegungsanalyse und Labanotation sind nach wie vor Systeme, die in Animationskreisen sehr unbekannt sind. Durch die Publikationen, Workshops und Präsentationen von Leslie Bishko und vor allem durch das Buch Acting for Animators [31] von Ed Hooks werden Labans Theorien bekannter und werden vielleicht bald regelmäßiger als Unterstützung für Character Animation herangezogen. In Bezug auf parametrische Generierung von Bewegungen wurden bisher nur die Kategorien Antrieb und Form genauer analysiert. Die anderen vier Komponenten Körper, Raum, Phrasierung und Beziehung können ebenso zum Realismus in Animation beitragen und müssen deshalb in Betracht gezogen werden. Es wurde auch noch keine Software entwickelt, die Animatoren ermöglichen würde, sie fürproduktionenzu verwenden. Fast alle Forscher entwickeln eigenständige Programme, die nicht in die Produktions- Pipeline eingefügt werden können und somit für Animatoren unbrauchbar sind. Ein Grund dafür kann natürlich sein, dass die Effizienz für qualitative Animationssoftware noch nicht genügend erforscht wurde. Weiters muss herausgefunden werden, ob ein solches System bei Animatoren Akzeptanz finden und für ihre Produktionen eingesetzt werden würde.

29 Kapitel 4 Laban Bewegungsanalyse für qualitative Animation Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den einzelnen Komponenten der Laban Bewegungsanalyse, wie diese als Parameter in einer Animationssoftware verwendet werden können und welche Aspekte hierbei berücksichtigt werden müssen. Das Ziel einer solchen Software ist, neutralen Bewegungen von 3D Charactern Ausdruck zu verleihen und somit die Arbeit des Animators zu erleichtern und zu beschleunigen. Um dieses Ziel auf effektive Weise zu erreichen, sind einige generelle Anforderungen an das System erforderlich 1 : In dieser Arbeit wird eine Vorgehensweise angenommen, die eine existierende Animation als Basis nimmt und Algorithmen zum Hinzufügen von Ausdruck ausführt. Dabei ist wichtig, dass diese Basisanimation erhalten bleibt, um so die Möglichkeit zu erhalten, die Kurven und Keyframes im Nachhinein noch zu verändern. Der Benutzer hat somit weitaus mehr Einfluss auf die finale Animation und fühlt sich sicherer, weil er weiß, dass er nicht die gesamte Kontrolle an die Software abgeben muss. Das Programm soll so konzipiert sein, dass die Basisanimation von verschiedenen Quellen stammen kann. Der Animator kann beispielsweise durch das Setzen von Keyframes eine neutrale Animation erstellen und anschließend die LMA-Software darauf anwenden, um sie ausdrucksvoller zu gestalten und eventuell mit anderen Parametereinstellungen wieder zu verwenden. Eine weitere, wenn auch seltenere Möglichkeit für die Generierung von neutralen Animationen sind prozedurale Methoden wie z.b. physikalische Simulationen. Besonders zyklische Animationen können durch die Verwendung verschiedener sinusförmiger Kurven erzeugt werden. Die resultierenden Kurven enthalten jedoch keine Keyframes, welche als Anhaltspunkte für Berechnungen verwendet werden könnten, weshalb hier ein anderer Weg gefun- 1 Die Arbeit beschreibt Ansätze für die Produktion von Character Animationen. Deshalb sind einige Ideen und Vorschläge sehr auf Autodesk Maya und die Möglichkeiten der dazugehörigen API bezogen. 22

30 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 23 den werden muss. Vorgefertigte Animationen aus Bibliotheken sind ebenfalls als Input möglich. Diese sind aber meist entweder durch Keyframe Animation oder Motion Capture erstellt worden und bilden somit keine eigene Kategorie. Da für Character Animation häufig Motion Capture verwendet wird, sollen auch diese Kurven als Input für das LMA-System funktionieren. Hier spielt die Wiederverwendbarkeit eine besonders große Rolle, da oft die gesamte Sequenz in aufwändiger Arbeit neu eingespielt werden muss, wenn der Ausdruck oder andere Elemente der Bewegung nicht stimmen. Im Unterschied zur Keyframe-Animation ist aber jeder Frame ein Keyframe, was die Vorgehensweise entscheidend verändert. In [22] wird dieses Problem dadurch gelöst, dass Keyframes automatisch extrahiert und die Algorithmen auf die dadurch entstandenen Animationskurven angewendet werden. Nachteil dieser Methode ist aber, dass die feinen Nuancen der Bewegung, was einer der Vorteile von Motion Capture ist, verloren gehen. Eine bessere Lösung ist, einen Algorithmus zu entwickeln, der unabhängig von den Keyframes auf die Kurven wirkt und somit für jede Art von Kurve gleichermaßen funktioniert. Eine weitere Voraussetzung an die Software ist, dass die Parameter der Laban Bewegungsanalyse nur innerhalb eines definierten Wertebereichs verändert werden können, z.b. zwischen -1 und +1. Die Minimal- und Maximalwerte repräsentieren jeweils bestimmte Qualitäten, zwischen denen interpoliert wird, wobei die äußersten Extreme nicht überschritten werden dürfen. Animierte Abfolgen von Ausdrucksveränderungen sollen auch ähnlich wie Clips in Maya abgespeichert werden können. Diese Clips könnten anschließend beliebig wiederholt und überblendet werden, was dem Animator wiederum Zeit ersparen würde. In Kapitel wurde grob beschrieben, worum es sich bei der Laban Bewegungsanalyse handelt. Dabei haben sich schon einige Vorteile für die Verwendung in qualitativer Animationssoftware herauskristallisiert, welche hier konkret dargestellt werden 2.Dergrößte Vorteil liegt eindeutig darin, dass die LMA über ein sehr begrenztes Vokabular verfügt, das aber dennoch vielfältig kombiniert werden kann und somit unlimitierte Möglichkeiten des Ausdrucks bietet. Außerdem ist Labans Terminologie sehr intuitiv und dem normalen Wortschatz entnommen, was bedeutet, dass die Benutzer keine neuen Begriffe oder ein neues Notationssystem erlernen müssen. Bei qualitativen Parametern besteht immer die Gefahr der Subjektivität, jene der LMA sind aber sehr gut definiert und objektiv genug, um von unterschiedlichen Personen auf gleiche Weise interpretiert zu werden. 2 In [21] werden diese Vorzüge auf ähnliche Weise dargelegt.

31 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Bewegungen mit Ausdruck Bis jetzt war oft die Rede von ausdrucksstarken Bewegungen und der parametrischen Erzeugung von Ausdruck in Animation. Wie aber wird der Begriff Ausdruck definiert und wie nehmen Personen Bewegungen mit Ausdruck eigentlich wahr? Wir müssen uns vor Augen führen, dass wir eigentlich nur Muskeln und Knochen sehen, die mit einer Haut überzogen sind und sich strecken, zusammenziehen und ihre Position verändern. In dem Sinne ist es erstaunlich, dass wir überhaupt Emotionen anderer Menschen wahrnehmen und meist korrekt interpretieren. In [1, S. 2] wird der Begriff Emotion im psychologischen Sinn folgendermaßen definiert: Environmental and psychological events influence brain processes that actively modulate clearly observable behaviors. Plutchnek/Kellersmann 3 Rudolf Arnheim verwendet in [2] den Begriff der visuellen Dynamik und hebt hervor, dass Tänzer und Schauspieler visuelle Dynamik von reiner Fortbewegung unterscheiden müssen. Dies gilt folglich auch für Animatoren, die ihren Figuren Ausdruck verleihen möchten. Arnheim erklärt weiter, dass jede physikalische Bewegung von einer Art Kraft ausgeht, dass aber nur Dynamik für Ausdruck und Bedeutung verantwortlich ist. Er weist in diesem Zusammenhang auf Labans Arbeit und deren erfolgreiche Beschreibung von Ausdruck durch Dynamik hin. Auch Leslie Bishko beschäftigt sich in [6] mit der Wahrnehmung von Emotion und der Tatsache, dass durch die Verbindung von Körper und Geist in der LMA das Gefühl von Lebendigkeit vermittelt wird. Dies gilt nicht nur für Tanz, sondern bezieht sich auf jegliche Art von Bewegung, also auch auf Animation. Wird die mentale Komponente nicht berücksichtigt, bleibt nur die physikalische Bewegung übrig und die Animation wirkt mechanisch. Wassily Kandinsky geht laut Arnheim noch einen Schritt weiter und ersetzt das Konzept der Bewegung durch Spannung. Spannung bedeutet hier die innewohnende Kraft eines Elements, wie z.b. eines Characters. Zu dieser muss noch die Variable Richtung hinzugefügt werden, um visuelle Dynamik als Resultat zu erhalten. 4 Doch wie bzw. warum wird Ausdruck wahrgenommen? Mit dieser Frage haben sich einige Psychologen und Philosophen beschäftigt, es gibt aber keine eindeutige Antwort. Arnheim ist der Meinung, dass ausdrucksstarke Qualitäten von Bewegungen mit dem jeweiligen Wissen des Beobachters über ihre Bedeutungen verbunden sind. Derselben Ansicht ist der Philosoph 3 Dieses Zitat stammt ursprünglich aus Emotion: Theory, Research and Experience von Robert Plutchnek und Henry Kellersmann, Volume 1-3, Academic Press, Obwohl Wassily Kandinsky ein Maler und Grafiker war und sich deshalb mit zweidimensionalen Bildern beschäftigte, können seine Ideen und Theorien bezüglich Bewegung in die dritte Dimension übertragen und somit mit Animation verbunden werden.

32 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 25 George Berkeley, der in [2] zitiert wird. Er betont, dass die eigentlichen Emotionen für das Auge unsichtbar sind, aber von Veränderungen des Aussehens und der Bewegung begleitet werden. Wir beobachten diese Zusammenhänge und sind demnach in der Lage, diese Änderungen richtig zu deuten. Charles Darwin hält es für möglich, dass das Erkennen von Emotionen in diesem Zusammenhang auch angeboren sein könnte. Er stellt aber weiter fest, dass Menschen schon im Kindesalter Emotionen mit bestimmten Reaktionen verbinden, die sie an sich selbst erfahren und anschließend bei anderen Personen wiedererkennen. Die Kenntnisse von Emotion und dazugehörigem Ausdruck werden nach und nach erweitert, bis sie als Instinkt bezeichnet werden können. Die meisten Theorien stimmen überein, dass die Verbindung zwischen wahrgenommener Erscheinung und tatsächlicher Emotion nicht im Menschen innewohnend ist, sondern erst erlernt werden muss. Andere, vor allem Gestaltpsychologen und William James im Besonderen, waren laut Arnheim jedoch unterschiedlicher Meinung. James argumentierte, dass, obwohl Körper und Geist unterschiedliche Medien sind, sie doch einige gemeinsame Strukturen besitzen. Demnach weisen oft sowohl Körper als auch Geist dieselben miteinander verbundenen Attribute auf, wie z.b. Intensität, zeitliche Abfolge, Einfachheit oder Komplexität, Ruhe oder Aufregung, usw. Diese Zusammengehörigkeit wird in der Gestaltpsychologie als Isomorphismus bezeichnet. Wolfgang Köhler, ein weiterer Gestaltpsychologe, weist in diesem Kontext aber darauf hin, dass Menschen nur das Verhalten des Körpers selbst wahrnehmen, ohne es als Reflexion der inneren Emotion zu betrachten. Er stellt sogar fest, dass wir ähnliche Eigenschaften in leblosen Dingen erkennen, wie beispielsweise Traurigkeit in den hängenden Ästen einer Trauerweide. Arnheim definiert den Begriff des Ausdrucks in [2, S. 445] schließlich folgendermaßen: Modes of organic or inorganic behavior displayed in the dynamic appearance of perceptual objects or events. 4.2 Von Tanz zu Animation Tanz besteht rein aus Bewegung, und genau betrachtet besteht unser ganzes Leben aus Bewegung. Daraus lässt sich schließen, dass Elemente des Tanzes, besonders der LMA, auf das alltägliche Leben und somit auch auf Animation angwendet werden können. Tanz und Animation sind aber offensichtlich nicht dasselbe, weshalb wir uns der Unterschiede bewusst werden müssen. Darstellende Künstler und Ästhetiker wie z.b. Curt Sachs [23] sind sich einig, dass Tanz die einzige Kunst ist, in welcher der Erschaffer und das erschaffene Kunstwerk ein und dasselbe sind. Bishko weist in [6] darauf hin, dass der Animationsprozess den Animator von den inneren Impulsen trennt, die ausdrucksstarke Bewegungen verursachen. Ausdruck und Emotion können

33 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 26 lediglich beschrieben und imitiert werden, sind aber selbstverständlich nicht real. Sie könnenjedochwährend des Betrachtens des Filmes real werden. Ein weiterer Unterschied ist die Spontanität und Direktheit. Im Tanz wird ein innerer Impuls sofort auf den Körper übertragen, was Spontanität und Intuition ermöglicht. Die Emotionen, die von der Tänzerin dargestellt werden, wirken direkt auf die Zuseher und auf die anderen Tänzer auf der Bühne. In der Animation ist dies hingegen nicht möglich. Jede Bewegung, jeder Ausdruck muss im Vorhinein genau geplant werden, um glaubwürdig zu erscheinen, und es ist schwierig für den Animator, seine Intuition in die Animation einfließen zu lassen. Es besteht keine Direktheit, da der Prozess des Animierens von jenem der Vorführung vor Publikum zeitlich getrennt ist. Es kann nur geahnt werden, wie der Film auf die Zuseher wirkt und wie sie die Emotionen empfinden. Arnheim stellt in [2] ebenfalls fest, dass im Tanz er zählt auch Schauspiel hinzu der Künstler, sein Werkzeug und seine Arbeit im menschlichen Körper verschmolzen sind. Das Interessante dabei ist, dass das Kunstwerk zwar in einem Medium, dem Körper, kreiert, aber in einem anderen Medium, dem visuellen, wahrgenommen wird. Die Tänzerin mag zwar gelegentlich einen Spiegel als visuelle Unterstützung verwenden, aber grundsätzlich arbeitet sie mit dem kinästhetischen Sinn, um sich ihren Bewegungen bewusst zu werden und Ausdruck zu erzeugen. Im Gegensatz dazu spielt sich Animation rein im visuellen Medium ab, während der Produktion sowohl als auch bei der Vorführung. Obwohl Animatoren oft Sequenzen durchspielen, um ein Gefühl für die Zeit- und Raumgestaltung zu erlangen, handelt es sich bei der Animation selbst doch schließlich nur um eine visuelle Imitation der kinästhetischen Erfahrung. Die visuelle Dynamik verbindet im Tanz die zwei verschiedenen Medien. In der Animation beschreibt dieser Begriff aber laut [6] die Festlegung von sequentiellen inneren Impulsen für einen Character und die Verbindung dieser mit physikalisch repräsentativen Bewegungen. Arnheim erwähnt an einer anderen Stelle, dass im Allgemeinen einige Anpassungen und Berichtigungen notwendig sind, wenn zwei Dinge angeglichen werden sollen, die zwar verwandt, aber ursprünglich nicht füreinander gedacht sind. Lücken müssen geschlossen werden und oft ist es notwendig, zu spekulieren und Kompromisse einzugehen. Diese Aussage trifft auf das hier vorliegende Problem zu. Die LMA war anfänglichreinfür Tanz konzipiert und in dieser Arbeit wird versucht, die Theorien auf den Bereich der Animation zu übertragen. Die nächsten Kapitel beschäftigen sich mit den konkreten Problemen der Übersetzung der einzelnen Komponenten von Labans Theorien und bieten mögliche Lösungsvorschläge.

34 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Körperzonen Die fünf Körperzonen wurden in Kapitel beschrieben, aber auf ihre Bedeutung im Zusammenhang mit Animationssoftware wurde noch nicht eingegangen. Bei der Planung eines solchen Programmes muss sehr bald festgelegt werden, wie die Algorithmen auf den Character bzw. auf das Skelett angewendet werden sollen. Die Körperzonen von Laban können bei dieser Entscheidung zu Hilfe genommen werden. Grundsätzlich zeigen sich Antrieb, Form und die anderen Komponenten der LMA im ganzen Körper, was der Begriff der Positur beschreibt. 5 Folglich ist es naheliegend, auch in der Software die Parameter auf den ganzen Körper wirken zu lassen. Dabei wird garantiert, dass der Körper immer eine Einheit bildet und die Bewegungen aller Gliedmaßen harmonisch und überzeugend sind. Der Nachteil besteht darin, dass der Benutzer eher wenig Einfluss auf das Resultat hat und die Bewegungen größtenteils vom System kontrolliert werden. Weiters sind nicht immer harmonische und symmetrische Animationen erwünscht, was aber auf diese Weise schwer zu verwirklichen ist. DiezweiteLösung ist, den Körper in Labans Körperzonen zu unterteilen, was bedeutet, dass die Parameter jeweils auf die beiden Beine, die beiden Arme und die Wirbelsäule separat angewendet werden. Folglich ist es für den Benutzer zeitaufwändiger, die fünf Teile zu animieren, er besitzt aber weitaus mehr Kontrolle über die Bewegungen und kann sie je nach Belieben symmetrisch oder asymmetrisch, harmonisch oder disharmonisch gestalten. Bei dieser Lösung kann jedoch das Problem auftreten, dass manche Parameter für bestimmte Zonen nicht geeignet sind, 6 diese können aber einfach weggelassen werden. Für eine Animationssoftware ist die zweite Methode aufgrund ihrer Flexibilität grundsätzlich besser geeignet, es kann aber auch eine Mischform gewählt werden. Beispielsweise wäre eine Möglichkeit, die Komponente Antrieb auf den ganzen Körper, und Form auf die einzelnen Körperzonen anzuwenden. Besonders bei der zweiten Methode muss auf das Wahrnehmungsprinzip der Gestalttheorie geachtet werden, welches hier Geltung findet. Bei der Animation muss zuerst die Bewegung des Character als Ganzes betrachtet bzw. definiert werden, da die Zuschauer die Animation ebenfalls als Ganzes wahrnehmen. Erst dann sollen wir uns auf die Einzelteile konzentrieren. Es ist hilfreich, einer Bewegung zu Beginn ein Thema zuzuschreiben, z.b. fröhlich und ungezwungen, welches sich anschließend bis ins kleinste Detail durchziehen muss. Da aber alle Gelenke einzeln animiert werden, wird leicht darauf vergessen, weshalb man sich dessen immer bewusst sein sollte. 5 Im Gegensatz zur Positur sind bei der Geste nur bestimmte Gliedmaßen beteiligt. Diese beiden Begriffe sowie deren Zusammenhänge werden in [23] behandelt. 6 Im Prototypen ES Editor, der in Kapitel 5 vorgestellt wird, wurden für die Wirbelsäule die Parameter Effort Flow und Horizontal nicht implementiert, da keine passende Übersetzung auf die Low-Level-Attribute des Skeletts gefunden wurde.

35 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 28 Unabhängig davon, wie der Character animiert wird, dürfen die Körperproportionen und die Geometrie der Figur keine Rolle spielen. Die Parameter müssen für jegliche Art und Größe von menschlichen Körpern gleichermaßen funktionieren. Dabei ist es aber nahezu unvermeidlich, dass bei extremen Werten der LMA-Parameter Verzerrungen entstehen können. Es liegt am Benutzer, hier die richtigen Einstellungen zu finden und das Ergebnis korrekt aussehen zu lassen. 4.4 Die sechs Komponenten der LMA Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den sechs Komponenten der Laban Bewegungsanalyse: Körper, Raum, Form, Antrieb, Phrasierung und Beziehung. Diese werden im Detail beschrieben und ihre Theorien und Parameter auf mögliche Verwertbarkeit in Animationssoftware untersucht. Form und Antrieb besitzen einige Affinitäten, auf welche ebenfalls eingegangen wird. Schließlich spielen auch individuelle Bewegungsmuster eine große Rolle in der LMA und sollen deshalb in eine Software eingebunden werden. Es muss noch darauf hingewiesen werden, dass bei der Beurteilung der Komponenten immer angenommen wird, dass bereits eine Animation des Characters existiert, auf die aufgebaut bzw. die verändert wird Körper Animatoren müssen sich der Körperstruktur und der Bewegung einzelner Körperteile bewusst sein, um ausdrucksstarke Animationen zu erzeugen. Dies ist nicht einfach, da wir als Menschen die meisten Bewegungen oft genug praktiziert haben und sie deshalb unbewusst werden. Wir denken nicht über die Rotationsgrade der Gelenke nach oder beschäftigen uns mit komplexen Muskeldehnungen, wenn wir gehen, nach Dingen greifen oder ähnliche alltägliche Bewegungen durchführen. Genau dies ist aber die Kunst der Character Animation. Hinzu kommt, dass die Feinheiten der menschlichen Bewegung aus Zeitgründen und aufgrund technischer Limitationen vereinfacht werden müssen. Beispielsweise besteht laut Bishko in [8] die Wirbelsäule von 3D Charactern meist nur aus zwei bis vier Wirbeln; der Mensch besitzt aber insgesamt 24 Wirbel, wie in Abbildung 4.1 dargestellt wird. Trotz dieser groben Repräsentation des menschlichen Körpers ist es möglich, Bewegungen überzeugend zu gestalten. Im ursprünglichen Sinn des Tanzes beschäftigt sich Körper ebenso wie in dieser Arbeit mit der Bewegung der Körperteile und deren Verhältnis zueinander. [25] beschreibt, dass aber für Tänzer im Vordergrund steht, den Körper als ihr Werkzeug gänzlich zu verstehen und dessen Struktur zu erlernen. Animatoren müssen sich auf ähnliche Weise mit dem menschlichen Körper beschäftigen und besonderes Augenmerk auf das Zusammenspiel der Gliedmaßen legen. Dabei stellt sich bei jeder Bewegung die Frage, welches

36 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 29 (a) (b) Abbildung 4.1: Vergleich einer menschlichen Wirbelsäule mit einer 3D- Repräsentation: a) Menschliche Wirbelsäule, aus [20], b) Wirbelsäule des Lowman Character Rigs [48], wobei das unterste Gelenk als Root-Gelenk und das oberste als Genick fungiert. Körperteil diese Bewegung initiiert, wie das Gewicht verteilt wird und wie die Gliedmaßen beteiligt sind und dem initiierenden Körperteil folgen. Bishko beschäftigt sich mit diesem Thema in ihrem Essay [8]. Gewichtsverlagerung und Initiierung Einige Bewegungen, vor allem jene, die mit Fortbewegung zu tun haben, werden durch eine Verlagerung des Gewichts initiiert. Wenn wir z.b. zu gehen beginnen, verlagert sich das Gewicht zuerst nach vorne und bringt den Körper aus dem Gleichgewicht. Anschließend heben wir einen Fuß und müssen das Gewicht auf den Standfuß übertragen, um nicht zur Seite zu kippen. Das Becken führt den Körper nach vorne und beim Aufsetzen des Fußes verlagert sich das Gewicht auf die andere Seite. Richard Williams beschreibt den Vorgang des Gehens in The Animator s Survival Kit [50] treffend als ein Vornüberkippen des Körpers, das im letzten Moment abgefangen wird. Wenn eine Gewichtsverlagerung durchgeführt wird, hat dies meist einen funktionalen Grund. Bishko hebt aber in [8] hervor, dass Funktion und Ausdruck in Bewegungen nicht nur verbunden sind, sondern dass ein Element ohne dem anderen gar nicht möglich ist. Die Art und Weise, wie das Gewicht verlagert wird und in welchem Ausmaß dies erfolgt, sagt einiges über die Qualität und den Impuls zu dieser Bewegung aus.

37 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 30 Step Catch Abbildung 4.2: Darstellung des Gehens von Richard Williams, aus [50]. In Bezug auf eine qualitative Animationssoftware kann mit ziemlicher Sicherheit behauptet werden, dass die automatische Erzeugung einer korrekten und ausdrucksstarken Gewichtsverteilung nicht möglich ist. Um dies zu realisieren, müsste die Software fähig sein, die Bewegung des Characters genau zu analysieren und festzustellen, ob eine Verlagerung des Gewichts notwendig ist und in welchem Ausmaß diese ausfallen soll. Menschliche Bewegung ist aber viel zu komplex, um von Animationskurven auf eine konkrete Handlung und besonders auf mitwirkende Emotionen schließen zu können. Es wäre wohl vorstellbar, dass ein Gang anhand der Kurven identifiziert werden kann. Nehmen wir aber an, dieser Gang wird sofort durch ein Ereignis unterbrochen und der Character reagiert darauf. Das Programm würde diesen kurzen Abschnitt eines Ganges wahrscheinlich nicht als solchen erkennen, obwohl die gleiche Gewichtsverteilung als Initiierung nötig ist. Was sich aber im Gegensatz dazu im Rahmen des Möglichen befindet, ist die Veränderung einer existierenden Gewichtsverlagerung. Wir gehen davon aus, dass die Verteilung des Körpergewichts im Becken stattfindet, weshalb sich die Software auf die Analyse dieses Bereiches konzentrieren muss. Nehmen wir z.b. an, dass ein Character auf beiden Beinen steht. Das Becken kann nur in beschränktem Maße nach vorne bewegt werden, ohne die Balance zu verlieren. Auch wenn sich das Becken nach hinten bewegt, wird der Körper bald aus dem Gleichgewicht gebracht, außer der Torso wird nach vorne gebeugt. In der sagittalen Ebene kann deshalb sehr leicht ermittelt werden, ob es sich bei einer Beckenbewegung um eine Gewichtsverlagerung oder lediglich um eine Veränderung der Positur handelt. Dieses Konzept kann auf gleiche Weise auf die seitlichen Bewegungen des Beckens angewendet werden. Bewegt sich das Becken nach rechts, bleibt der Körper nur dann in Balance, wenn sich die Wirbelsäule nach links beugt. Dies bedeutet, dass das Gewicht nicht maßgeblich verlagert wird, sondern auf beiden Beinen bleibt. Bewegt sich der Oberkörper ebenfalls nach rechts, wird das Gewicht auf das rechte Bein verlagert und der Körper gerät aus dem Gleichgewicht.

38 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 31 Wurden die Animationskurven analysiert und die betroffenen Abschnitte herausgefiltert, besteht die Möglichkeit, das Ausmaß und das Timing je nach gewünschtem Ausdruck anzupassen. Um eine bestimmte Emotion zu definieren, eignen sich vorzugsweise die Parameter der weiteren Komponenten der LMA. Beispielsweise können so die Geschwindigkeit, die Krümmung, der Fluss und die Kraft beeinflusst werden, mit denen eine Bewegung initiiert wird. Es soll dem Benutzer auch die Option geboten werden, die automatische Anpassung der Gewichtsverteilung ein- und auszuschalten, um mehr Freiraum und Kontrolle zu bieten. Sukzession, Simultanität und Sequenzierung Jeder Körper besitzt ein gewisses Maß an Trägheit, so auch laut [42] der Mensch. Das bedeutet, dass der Körper in Ruhestellung bleibt, bis er durch eine Kraft gestört wird. Diese Kraft kann entweder von außen oder von innen durch die Muskeln auf den Menschen wirken. Und selbst dann wirkt die Kraft vorerst nur auf bestimmte Gelenke des Körpers. Andere befinden sich nach wie vor in der Ruhestellung und werden nach und nach von der Kraft beeinflusst. Dieses Wandern der Bewegung vom Zentrum zu den äußersten Gliedmaßen wird als Prinzip der Sukzession bezeichnet. Eine Bewegung des Beckens resultiert z.b. meist in einer sukzessiven Rotation der Wirbel, um den Oberkörper in Balance zu halten, wie Bishko in [8] schildert. Das Gegenteil der Sukzession ist die Simultanität. Simultane Bewegungen sind jene, bei denen sich mehrere Gelenke gleichzeitig bewegen. Dies tritt z.b. auf, wenn viel Kraft für eine Bewegung, wie etwa beim Hacken von Holz, aufgebracht werden muss. Nur durch das simultane Bewegen der Gelenke kann genug Spannung aufgebaut werden. Sukzessive Bewegungen zeugen im Gegensatz zu simultanen von einem organischen Fluss und wirken leicht und elegant. Dieses Beispiel zeigt, dass der Parameter Fluss der Komponente Antrieb eng mit der Art, wie Kraft auf unseren Körper wirkt, zusammenhängt. In [36] werden die Konzepte der Sukzession und der Simultanität auch als monolineare und polylineare Bewegungen bezeichnet. Bishko fügt in [8] 7 noch ein drittes Prinzip des Bewegungsflusses hinzu, die Sequenzierung. Diesesähnelt der Sukzession, ist aber dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung in ein nicht angrenzendes Körperteil weitergeleitet wird. Im Tanz kann dieses Konzept sehr wirkungsvoll sein, z.b. wenn eine Drehung des Kopfes unmittelbar auf einen Kick folgt und so ein ungewohntes Bild, aber dennoch eine zusammengehörige Bewegung bildet. Animatoren werden eher selten auf sequentielle Bewegungen zurückgreifen, da diese im Alltag nicht oft vorkommen und an einem 3D Character sehr unnatürlich aussehen würden. Um nun zu bestimmen, welcher der drei Typen 7 Bishkos Beschreibungen von Sukzession, Simultanität und Sequenzierung stammen aus Making Connections: Total Body Integration through Bartenieff Fundamentals von Peggy Hackney, Routledge, Oktober 2000.

39 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION (a) (b) (c) Abbildung 4.3: Vergleich der drei Arten von Bewegungsfluss durch eine drei-gliedrige Struktur: a) Sukzession, b) Simultanität, c) Sequenzierung mit der Beteiligung von zwei Gliedmaßen. verwendet werden soll, muss zuerst definiert werden, wo die Bewegung initiiert wird. Danach wird festgelegt, welche Körperteile beteiligt sind und in welcher Reihenfolge der Bewegungsfluss stattfindet. Abbildung 4.3 zeigt die Unterschiede zwischen Sukzession, Simultanität und Sequenzierung anhand einer schwingenden drei-gliedrigen Knochenstruktur. Einigen Lesern wird bestimmt aufgefallen sein, dass die eben beschriebenen Konzepte von Sukzession und Initiierung mit den Disney Animationsprinzipien Follow Through und Overlapping aus [44] übereinstimmen. Diese beiden Begriffe bilden grundsätzlich ein Prinzip, das beschreibt, wie eine Bewegung von einem Punkt im Körper ausgeht. Diese Bewegung fließt anschließend von einem Körperteil ins nächsteunderzeugt so meist eine wellenförmige Kurve. Dieses Konzept lässt Figuren weniger mechanisch aussehen, weshalb es bei jeder Character Animation berücksichtigt werden muss. Beim Animieren eines Characters wird üblicherweise damit begonnen, die Key-Positionen der Handlung festzulegen. 8 Wird die Animation abgespielt, sind somit alle Bewegungen simultan. Ist dieser Vorgang abgeschlos- 8 Dieses Prinzip von Disney wird als Pose-to-Pose bezeichnet und steht im Gegensatz zu Straight Ahead, bei dem die Positionen in chronologischer Reihenfolge und je nach Entwicklung der Bewegung im Moment definiert werden. Straight Ahead bietet mehr Raum für Spontanität und ermöglicht eine sofortige Einbeziehung von Sukzession. In diesem Fall wird eher wenig Bedarf bestehen, die im folgenden beschriebenen Konzepte anzuwenden.

40 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 33 sen, werden Details hinzugefügt und der Bewegungsfluss wird ausgearbeitet. Es stellt sich nun die Frage, ob dieser Prozess in einer qualitativen Software automatisiert werden könnte. Die Sequenzierung kann hierbei offensichtlich sofort ausgeschlossen werden. Die Software wird nicht fähig sein, zu identifizieren, welcher Körperteil einem anderen, nicht angrenzenden Teil folgen soll. Dieser Typ des Bewegungsflusses muss deshalb immer manuell animiert werden. Wird im Gegensatz dazu eine simultane Bewegung gewünscht, muss an dieser Stelle nichts verändert werden, da sich die Keyframes aller Gelenke ohnehin an derselben Stelle befinden. Der wichtigste und am häufigsten verwendete Typ des Bewegungsflusses ist die Sukzession, da sie eine organisch fließende Animation garantiert. Um z.b. die Wirbelsäule auf diese Art zu beugen, bleibt nur der Keyframe des Beckens an der Key-Position. Der Keyframe des untersten Wirbels wird anschließend um einen, zwei oder in manchen Fällen mehr Frames nach hinten verschoben. Diese Prozedur wird bis zum Kopf wiederholt und die resultierende Bewegung bildet eine Wellenform. Auf dieselbe Weise können Bewegungen in den Armen und Beinen fließender gestaltet werden. Da dieser Prozess immer ähnlich aussieht, ist es grundsätzlich möglich, ihn zu automatisieren. Dafür muss der Benutzer vorerst einige Einstellungen durchführen: Es muss zunächst der Start- und Endpunkt eines Pfades definiert werden, an dem die Bewegung entlang fließen soll. Als Start wird wahrscheinlich oft das Becken gewählt und Endpunkte können z.b. der Kopf oder eine Hand sein. Dabei ist wichtig, dass das Skelett durchgehend ist und keine Lücken aufweist, damit die Software der Gelenkstruktur folgen kann. Wurde der Pfad festgelegt, muss weiters ein Offset, also die Anzahl der Frames, um welche die Keyframes der Gelenke jeweils verschoben werden sollen, definiert werden. Wird ein Offset von einem Frame gewählt, erfolgt die Sukzession sehr rasch und ist eventuell kaum wahrnehmbar. Ein Offset von fünf Frames ist dagegen sehr offensichtlich und kann zu einer starken Verzögerung der Bewegung führen. Schließlich muss noch die Option vorhanden sein, einen gewissen Zeitbereich auszuwählen, da wohl kaum erwünscht ist, alle Keyframes zu verschieben. Eine bewährte Lösung in Autodesk Maya ist, entweder den Time Slider als Zeitbereich zu verwenden oder einen Start- und End- Frame anzugeben, zwischen denen die Sukzession berechnet werden soll. Es ist sehr einfach, den Prozess der automatisierten Sukzession umzukehren und eine simultane Bewegung aus einer sukzessiven zu generieren. Die Einstellungsmöglichkeiten für den Pfad und den Zeitbereich bleiben gleich, der Offset wird in diesem Fall aber nicht benötigt. Nehmen wir an, das Becken bildet wiederum den Startpunkt des Pfades und der Kopf steht am Ende. Wird die Operation ausgeführt, werden die Keyframes aller Gelenke, die sich auf dem Pfad befinden alle Wirbel, der Hals und der Kopf auf die Position des Keyframes des Beckens verschoben. Somit bewegen sich alle Gelenke auf simultane Art und Weise.

41 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 34 Übertreibung ist ein weiteres Disney Animationsprinzip, das in diesem Zusammenhang erwähnt werden muss. Frank Thomas und Ollie Johnston beschreiben in [44], dass nur durch Übertreibung die Essenz der Bewegung betont und eine überzeugende Darbietung geboten werden kann. Es muss jedoch darauf geachtet werden, eine Bandbreite von Subtilität bis zur Komödie auszuschöpfen, um nicht die gesamte Animation zu sehr mit Übertreibungen zu sättigen. Auch das Konzept der Sukzession kann und soll durch größere Offsets zwischen angrenzenden Gelenken übertrieben werden. Die natürliche Bewegung, wie sie bei Menschen auftreten würde, wird somit stark überzeichnet und für den Zuseher sichtbar und glaubwürdiger gemacht. Genau betrachtet wird jede Bewegung im Kopf initiiert, da sich das Zentrum des Nervensystems dort befindet. Rudolf Arnheim stellt in [2] aber fest, dass dies nur auf limitierte Weise, wie z.b. mit Gesichtsausdrückenoder Kopfbewegungen, gezeigt werden kann. Der Rest des Körpers bewegt sich oft unabhängig vom Kopf und es ist manchmal schwierig, diese beiden Teile zu koordinieren. Ein Großteil der menschlichen Bewegungen wird ohnehin nur vom Kopf und von den Händen ausgeführt, ohne den Rest des Körpers miteinzubeziehen. Weiters beobachtet Arnheim, dass eine Bewegung, in welcher der gesamte Körper eingebunden wird, immer vom Torso ausgehen muss, dem kraftvollsten Teil. Folglich ist das Zentrum von Bewegungen immer vom psychischen Zentrum getrennt. Heinrich von Kleist formuliert dies in [2, S. 409] auf folgende Weise: For affectation, as you know, appears when the soul finds itself at a point other than that of the center of gravity of the movement Raum Im vorigen Kapitel wurde die Komponente Körper diskutiert, die beschreibt, wie sich die Körperteile zueinander verhalten. Das Konzept des Raumes behandelt hingegen das Verhältnis des Körpers zum ihn umgebenden Raum. Wir wissen bereits, dass jede Bewegung einem inneren Impuls entspringt. Die Reaktion darauf ist eine Verlagerung des Körpers oder eine seiner Gliedmaßen von einer räumlichen Stellung in eine andere wie Rudolf Laban in [32, S. 21] definiert. Er erläutert weiters, dass die Ausgangsstellung des Körpers ebenso wie die Endposition einfach beschrieben werden kann, der Weg von einem Platz zum anderen erfordert jedoch genauerer Analyse. Diesem Weg widmet sich die so genannte Choreutik, auch als Raumharmonielehre bezeichnet, mit deren Forschung Laban einen Großteil seiner jüngeren Lebensjahre verbrachte. Die Choreutik ist Teil der Choreosophie und beschäftigt sich mit den verschiedenen Formen harmonisierter Bewegung. Die Raumharmonielehre hängt stark mit der Komponente Form in Kapitel zusammen, weshalb leichte inhaltliche Überschneidungen nicht

42 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 35 vermieden werden können. Warren Lamb illustriert in [23] das Konzept der Choreutik als Skulptur, die entsteht, wenn sich Düsen an allen Körperteilen befinden und bei der Bewegung Rauch abgeben würden. Je nach Art der Bewegung würden diese Rauchschwaden unterschiedlich aussehen, aber sie würden keinerlei Ähnlichkeit mit dem eigentlichen Körper besitzen. Diese Veranschaulichung kann in Maya mit Motion Trails simuliert werden. Diese verfolgen den Pfad, den Gelenke beschreiben und stellen ihn als Linie dar. Abbildung 4.4 zeigt die Pfade der Hand- und Fußgelenke in einem Walkcycle. Abbildung 4.4: Motion Trails der Hand- und Fußgelenke in Maya. Die Kinesphäre Wenn wir das Verhältnis des Körpers zum uns umgebenden Raum diskutieren, müssen wir zwei Arten von Raum unterscheiden, den allgemeinen und den persönlichen. Letzterer beschreibt den Raum in der Reichweite des Körpers und wird von Laban in [32] Kinesphäre genannt. Wir können uns die Kinesphäre als Raumkugel vorstellen, welche wir mit unseren Gliedmaßen an allen Punkten erreichen können, ohne den aktuellen Standort zu verlassen. Bewegen wir uns fort, so bewegt sich die Kinesphäre wie eine Aura mit uns, der allgemeine Raum bleibt jedoch immer gleich. Das Zentrum dieser Raumkugel befindet sich in etwa im Gleichgewichtszentrum unseres Körpers, welches als Ausgangspunkt für die Erforschung der Kinesphäre dient. Abbildung 4.5: Die Platonischen Körper.

43 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 36 Laban verwendet zur Darstellung der Kinesphäre die Platonischen Körper. [36] erläutert, dass sich Plato mit der Harmonie in geometrischen Körpern beschäftigte und diese in den fünf perfekten Polyedern fand. Diese sind das Tetraeder, dashexaeder bzw. der Würfel, das Oktaeder, dasdodekaeder und das Ikosaeder, welche in Abbildung 4.5 dargestellt werden. Nur diese fünf Körper weisen laut [16] folgende Eigenschaften auf: Alle Flächen des Körpers sind genau übereinstimmend. Alle Flächen sind regelmäßige Vielecke. An jeder Ecke stoßen gleich viele Kanten zusammen. Der Polyeder ist konvex. Zu Beginn arbeitete Plato mit nur vier dieser Körper, welche er mit den vier Elementen assoziierte. Das Tetraeder verband er mit Feuer, das Hexaeder mit Erde, das Oktaeder repräsentiert Luft und das Ikosaeder Wasser. Das Dodekaeder kam als fünfter perfekter Körper erst später hinzu. Plato assoziierte dieses mit dem Kosmos, da es der Form einer Kugel am nächsten kommt. Laban, welcher die Bezeichnung Kristall statt Körper bevorzugte, erkannte Zusammenhänge zwischen den fünf Polyedern und der Art, wie sich der Mensch bewegt. Seine Erkenntnisse beruhten dabei nicht auf mathematischen Beweisen, sondern auf seine Beobachtung und Intuition. 9 Das Tetraeder ist der kleinste Körper und besitzt die schärfste Form, weshalb es am beweglichsten scheint. Wenn wir uns vorstellen, wir befinden uns im Zentrum des Tetraeders und verwenden es als Kinesphäre, gewinnen unsere Bewegungen an Ausdruck und Spannung. Die größte Spannung entsteht, wenn sich unsere Gliedmaßen entlang der drei Dimensionen des Kristalls in die Nähe der Eckpunkte bewegen, wie Abbildung 4.6 zeigt. Im Gegensatz dazu besitzt das Hexaeder am meisten Standhaftigkeit und erscheint ab einer gewissen Größe beinahe unbeweglich, weshalb es nur wenig Spannung besitzt. Da dieser Körper der einfachste ist, werden die Konzepte der Choreutik, die später in diesem Kapitel folgen, anhand ihm erklärt. 10 Das Oktaeder ist der Kristall mit den zweitschärfsten Kanten. Er läuft auf hoher und niedriger Ebene spitz zu, auf mittlerer Ebene dagegen weist er den größten Umfang auf. Stellt man sich nun eine Person darin stehend vor, finden die meisten Bewegungen folglich auf der mittleren Ebene statt. Das Dodekaeder kommt einer perfekten Kugel am nächsten, weshalb es Laban mit eher kleinen, stabilen, nach innen gerichteten Bewegungen in 9 Die Informationen über die Platonischen Körper stammen gänzlich aus [32] und [36]. 10 Alle Bewegungen von Lebewesen werden aber grundsätzlich auf runde Art und Weise ausgeführt, weshalb die Form einer Kugel passender wäre. Laban versicherte jedoch, dass diese Abweichungen für die Analyse von Bewegung keine entscheidende Rolle spielen.

44 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 37 Abbildung 4.6: Mögliche Positur in einem Tetraeder, aus [36]. Verbindung brachte. Das Ikosaeder fördert dagegen ausladende, die Kinesphäre durchstoßende Bewegungen, die oft von Labilität zeugen. Aus diesen Gründen beachtete Laban das Dodekaeder kaum und beschäftigte sich hauptsächlich mit dem Ikosaeder, welches für ihn am Besten der Struktur des Menschen entspricht. Ein Ikosaeder besteht aus zwanzig Flächen und dreißig Kanten, von denen jeweils zwei parallel sind, was fünfzehn Paare von parallelen Kanten bildet. Laban stellte fest, dass die Seitenlängen der Rechtecke, die in diese Paare eingeschrieben werden können, dem Goldenen Schnitt entsprechen. Seit frühen Zeiten, besonders bei den Ägyptern und den Griechen, gilt der Goldene Schnitt als Verhältnis für Balance und Harmonie. Pythagoras konnte beweisen, dass der perfekte menschliche Körper nach diesen Gesetzen gebaut ist, was Leonardo da Vinci später mit dem Vitruvian Man in Abbildung 4.7 darstellte. Es ist beachtenswert, dass Rudolf Laban bei seinen Forschungen in der Raumharmonielehre auf eben dieses ästhetische Verhältnis stößt. Abbildung 4.7: Der Vitruvian Man von Leonarda Da Vinci, aus [36].

45 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 38 Abbildung 4.8: Der 3D Character ist von einem Ikosaeder umgeben. Das Konzept der Kinesphäre können wir uns in der Character Animation zu Nutze machen. Da es sich bei den Platonischen Körpern um geometrische Formen handelt, ist es möglich, diese zu erzeugen und direkt als Raumkugel zu verwenden. Maya bietet sogar einen eigenen Menüpunkt für Platonische Körper, was diesen Prozess noch erleichtert. Die Kristalle sollen jedoch nicht als feste Geometrie dargestellt werden, sondern als Referenz-Objekt, das nicht gerendert werden soll. Dafür bietet sich in Maya das Konzept der Locator 11 an. Mit einem Plugin kann jede beliebige dreidimensionale Form als Locator generiert und anschließend manipuliert werden. Auf Wunsch könnte für jeden der fünf Körper eine eigene Farbe definiert und die Anzeige einer Bounding Box implementiert werden. Wird die Kinesphäre in eine Software inkludiert, so muss zu Beginn die richtige Positionierung und Skalierung gefunden werden. Abbildung 4.8 zeigt das Character Rig Lowman [48], das beide Arme in die Höhe streckt und somit die maximale Größe erreicht. Dies bedeutet, dass das Programm lediglich beide Arme aus der Standardposition um 90 nach oben rotieren muss, um die Höhe der Kinesphäre zu berechnen. Wird diese Distanz halbiert, erhalten wir den Mittelpunkt der Bewegungskugel. Mit diesen Informationen kann die Software nun jeden der fünf Platonischen Körper erzeugen. Wichtig ist, dass sich die Kinepshäre mit dem Character bewegt und mit ihm rotiert. Die Software muss die Möglichkeit bieten, jederzeit einen anderen Kristall als Kinesphäre auszuwählen, z.b. durch ein Dropdown-Menü. Sie sollen idealerweise auch während einer Animation durch Keyframes beliebig 11 Eine genauere Beschreibung der Locator und ihrer Implementierung als Maya Plugin befindet sich in [27].

46 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 39 ausgetauscht werden können. Dazu muss jedem Platonischen Körper eine Nummer zugeordnet werden, wie etwa von eins bis fünf. Die Werte können anschließend in ganzzähligen Schritten animiert und die Kurven somit wie gewohnt im Graph Editor in Maya bearbeitet werden. Die Kinesphäre stellt hierbei eine Hülle dar, welche die Bewegungen der Figur auf ihre Form beschränkt. Je nach gewähltem Kristall sieht die Begrenzung anders aus, was den generellen Charakter der Bewegungen beeinflusst. Würde eines der Gliedmaßen die Hülle durchstoßen, muss darauf geachtet werden, dass die Bewegung nicht abrupt endet, sondern durch eine Polynomfunktion z.b. die Hermiteschen Polynome [39] abgebremst wird und den Fluss behält. Dem Leser ist mit Sicherheit aufgefallen, dass der Character in Abbildung 4.8 seine Kinesphäre relativ leicht durchstoßen kann, wenn er mehrere Gelenke in eine Bewegung miteinbezieht. In vielen Fällen wünscht der Benutzer natürlich nicht, dass eine solche Bewegung durch die Hülle begrenzt wird, weshalb es nötig ist, die Bewegungskugel skalieren zu können. Laban bezeichnet dies als Grade der Ausdehnung der Kinesphäre, die von eng bis weit reichen können. Folglich muss die Animationssoftware ein Attribut zur Skalierung der Kristalle beinhalten. Der Standardwert soll eins betragen und der Benutzer muss dieses Attribut beliebig ändern und animieren können. Das Prinzip der Kinesphäre kann bei Bedarf noch weiter unterteilt und verfeinert werden. Laban beschreibt in [32], dass jede Körperzone genau genommen eine eigene Kinesphärebesitzt, diedurchdasbetreffende Glied ohne Anstrengung erreicht werden kann. Beispielsweise kann ein trainierter Tänzer sein Bein sehr hoch heben, wie es für normale Menschen kaum möglich ist. Diese Bewegungsräume sind immer kegelförmig, da sie von einem Gelenk ausgehen, die Grundfläche kann dabei aber verschiedene Formen annehmen. Die Spitze dieses Kegels bleibt immer an das Gelenk gebunden und bewegt sich mit dem Körper mit. Durch die Form dieser Kinesphären können jene Bereiche erkannt werden, die aufgrund des Körperbaus von den einzelnen Gelenken leichter zu erreichen sind als andere. In einer Animationssoftware können die Kinesphären der einzelnen Körperzonen auf ähnliche Weise wie die Platonischen Kristalle dargestellt werden. In diesem Fall soll aber die Möglichkeit bestehen, die Form der Hüllen zu verändern. Das Programm bietet z.b. zu Beginn einen Vorschlag, wie die fünf Kinesphären aussehen können und positioniert sie an die Gelenke, wobei die Seitenlängen der Kegel den Längen der Gliedmaßen entsprechen. Abbildung 4.9 zeigt als Beispiel die Kinesphäre des linken Armes. 12 Weicht die gewünschte Bewegungsfreiheit des Characters von den Standardwerten ab, muss das Plugin ermöglichen, die Form des Kegels auf einfache Art und Weise zu ändern. Z.B. kann die Grundfläche des Kegels aus einer NURBS- 12 Zur besseren Veranschaulichung beinhaltet die Abbildung zusätzlich zum Kegel eine Halbkugel, die den Bewegungsradius des Armes darstellt, in einer Software aber nicht notwendig wäre. Um den Kegel besser identifizieren zu können, wurde dessen Außenlinie rot umrandet. Die Spitze befindet sich am Schultergelenk.

47 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 40 Abbildung 4.9: Modellierte Kinesphäre des linken Armes. Kurve bestehen, die der Benutzer bearbeiten kann. Die Kinesphäre wird anschließend dynamisch aufgrund der neuen Grundform aktualisiert. Der Leser könnte an dieser Stelle argumentieren, dass Maya bereits eine Funktion besitzt, die Bewegung der Gelenke einzuschränken. Doch ist das Eingeben von numerischen Minimal- und Maximalwerten in den drei Achsen nicht immer intuitiv und nimmt viel Zeit in Anspruch. Durch das Modellieren von Bewegungsräumen erhält der Benutzer sofort eine genaue Vorstellung davon, wie weit sich die Gliedmaßen des Characters biegen und strecken können. Außerdem ist solch eine Funktion schneller und unmittelbarer als numerische Einschränkungen. Die Raumkreuze Die drei Raumkreuze spielen in der Choreutik eine entscheidende Rolle. Laban entwickelte diese, um Bewegungen genau analysieren, notieren und auf bestimmte Punkte in der Kinesphäre beziehen zu können. Die Raumkreuze werden zunächst zum Zweck der Einfachheit anhand des Hexaeders vorgestellt und anschließend in das Ikosaeder übertragen, das eher der Struktur des menschlichen Körpers entspricht. Für die graphische Darstellung der Richtungen im Raum werden die Symbole der Labanotation verwendet, welche in Kapitel bereits präsentiert wurden. Wir müssen uns wiederum vorstellen, dass sich der Character in der Mitte des Würfels befindet und dem Leser den Rücken zuwendet. Das Dimensionalkreuz in Abbildung 4.10 stellt die Richtungen hoch und tief, vorne und hinten, rechts und links dar. Diese drei Dimensionen sind uns allen geläufig, da wir diese Begriffe täglich verwenden. Sie sind in dieser Form auch als kartesisches Koordinatensystem in jeder 3D Software vorhanden. Die Richtungen im Diagonalkreuz verlaufen jeweils von einer Ecke des

48 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 41 Hexaeders zur gegenüberliegenden Ecke wie in Abbildung Die Diagonalrichtungen besitzen keine eigenen Namen und werden deshalb mit ihren umgebenden Dimensionen bezeichnet, z.b. Links-Hoch-Hinten. Das dritte Raumkreuz wird in Abbildung 4.12 dargestellt und in [32] als Diametralkreuz bezeichnet. Insgesamt sind dies 26 Richtungen, die vom Mittelpunkt des Würfels ausgehen und sich zwischen den Dimensional- und Diagonalrichtungen befinden. Selbstverständlich können unendlich viele Richtungen vom Zentrum ausstrahlen, diese 26 sollen aber zur Orientierung ausreichen. Abbildung 4.10: Das drei-dimensionale Kreuz. Abbildung 4.11: Das vier-diagonale Kreuz.

49 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 42 Abbildung 4.12: Das sechs-diametrale Kreuz. Werden die Raumkreuze in das Ikosaeder übertragen, bleiben die Richtungen grundsätzlich gleich, es können aber einige entscheidende Unterschiede festgestellt werden. Es wurde in diesem Kapitel erwähnt, dass dem Ikosaeder fünfzehn Rechtecke eingeschrieben werden können. Drei davon stehen jeweils normal aufeinenader, was zu dem Kreuz in Abbildung 4.13 führt. Dieses ist analog zum Dimensionalkreuz im Hexaeder, im Unterschied dazu wird aber jede Richtung durch eine Ebene dargestellt. Die Hoch-Tief-Ebene erstreckt sich nach links und rechts, die Rechts-Links-Ebene nach vor und zurück und die Vor-Zurück-Ebene nach oben und unten. Weitere Unterschiede finden sich in den Diagonal- und Diametralrichtungen in Bezug auf die Ecken des Ikosaeders. Die Diagonalen verbinden keine Eckpunkte, sondern durchdringen den Mittelpunkt der Dreiecke, die von Ecken von Dimensionalebenen gebildet werden. In Abbildung 4.13 wird die Diagonale Rechts-Hoch-Hinten mit dem Zentrum des Dreiecks als Beispiel dargestellt. Die Diametralen verbinden im Ikosaeder die Eckpunkte und liegen auf den Dimensionalebenen. Ein Animator muss sich der Tatsache bewusst werden, dass der menschliche Körper hauptsächlich auf zwei Dimensionen ausgedehnt ist, der Hoch- Tief-Ebene und der Rechts-Links-Ebene. Betrachten wir einen Menschen nämlich von der Seite, so erkennen wir, dass die Vor-Zurück-Ebene nur sehr schwach ausgeprägt ist und erst in der Bewegung zu Tage tritt. Laban erläutert in [32], dass es ein Übergangsstadium gibt, wenn wir von einer eher zweidimensionalen Position in eine dreidimensionale Bewegung wechseln. Diese Überleitung findet über die Diagonalrichtungen statt, da sich eine Seite des Körpers nach vorne bzw. hinten drehen muss, um eine Bewegung in die jeweilige Richtung auszuführen. Diese Erkenntnis führt zu den Spannungen von Bewegungen in den Raumkreuzen.

50 Rechts-Links-Ebene KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 43 Hoch-Tief-Ebene Vor-Zurück-Ebene Abbildung 4.13: Das Dimensionalkreuz im Ikosaeder. In Bewegungen gibt es grundsätzlich zwei Prinzipien von Spannung, die dimensionale und die diagonale. Wenn wir uns in den dimensionalen Ebenen bewegen, erkennen wir gewisse gleichgewichtige Qualitäten. Es wird ein Gefühl von Stabilität vermittelt, was nicht unbedingt Statik und Stillstand bedeutet. Stabilität heißt hier, dass die Bewegung eine Tendenz zu Ruhe und Gleichgewicht aufweist und möglicherweise einen Abschluss findet. Diagonale Spannung ist das Gegenteil, sie erzeugt Labilität, was soviel bedeutet wie lebhafte und fließende Bewegungen. Der Körper kann sich nur einen Bruchteil einer Sekunde in einer Diagonalrichtung befinden, ohne die Balance zu verlieren, und muss anschließend wieder in eine Dimensionalrichtung zurückkehren. Am häufigsten führen wir aber abgeneigte Bewegungen durch, dies sind z.b. die Diametralrichtungen oder alle anderen Richtungen zwischen den Raumkreuzen. Diese Bewegungen enthalten stabile und labile Tendenzen und führen eine Bewegung auf natürliche Art und Weise fort. Die eben vorgestellten Konzepte der Raumkreuze in der ihnen innewohnenden Spannungen können wohl kaum direkt in einer Software für Character Animation umgesetzt werden. Sie sind sehr abstrakt und oft fällt es schwer, Bewegungen konkret damit in Verbindung zu bringen. Es ist aber von Vorteil, die Spannungen von bestimmten Bewegungsarten zu kennen und sie somit gezielt einsetzen zu können. Diese Spannungen und besonders die Dimensionalkreuze kommen uns aber beim Analysieren der nächsten LMA- Komponente sehr zugute. Es ist dies die Form, welche zwar stark mit der Komponente Raum verbunden ist, damit aber nicht verwechselt werden darf. Zur Erinnerung, die Raumharmonielehre befasst sich mit dem Verhältnis des Körpers zum ihn umgebenden Raum.

51 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Form Form wird in [21] als Prozess der Veränderung des Körpers in Beziehung zu sich selbst beschrieben. Die Art, wie wir unseren Körper formen und halten, trägt einen Großteil zur nonverbalen Kommunikation bei. Welche Form wir einnehmen, ist dabei entweder durch unsere Umwelt oder durch uns selbst beeinflusst. Wenn wir z.b. versuchen, uns durch eine große Menschenmasse zu kämpfen, formen wir uns anders als bei Bewegungen im freien Raum. In [42] wird weiters darauf hingewiesen, dass der gesamte Körper an der Form beteiligt ist und die Kräfte vermittelt, die auf ihn wirken. Die Kräfte werden jedoch hauptsächlich in der Linie der Wirbelsäule sichtbar, die Formierung der Gliedmaßen und des Kopfes unterstützen diese Wirkung. Die so genannte Line of Action, die jedem Animator geläufig sein sollte, zeigt diese dynamische Grundform einer Bewegung, wie in [34] diskutiert wird. Den Konzepten von Form liegt das Dimensionalkreuz des Ikosaeders zu Grunde, das in Kapitel vorgestellt und in Abbildung 4.13 illustriert wurde. Es wurde dargelegt, dass jede dieser Dimensionalebenen neben ihrer primären Ausdehnung in die Dimensionalrichtungen auch eine sekundäre Ausdehnung entlang der kürzeren Seite des Rechtecks aufweist. Folglich teilt die Hoch-Tief-Ebene den menschlichen Körper in eine vordere und hintere Seite, die Rechts-Links-Ebene schneidet ihn in eine obere und untere Hälfte und die Vor-Zurück-Ebene bildet symmetrische rechte und linke Hälften. Veränderungen der Form des Körpers können anhand dieser Ebenen beschrieben und analysiert werden. [23], [36] und [32] behandeln die Dimensionalebenen und die Wirkung von Bewegungen entlang bzw. diagonal zu den Ebenen. Laban bezeichnete diese als Table Plane, Door Plane und Wheel Plane, welche in den Abbildungen 4.14 bis 4.16 visualisiert werden. Während es für den Men- Abbildung 4.14: Table Plane, aus [36].

52 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 45 Abbildung 4.15: Door Plane, aus [36]. Abbildung 4.16: Wheel Plane, aus [36]. schen nicht möglich ist, Bewegungen in einer Dimension auszuführen, kann er sich in diesen zweidimensioanlen Ebenen bewegen, wenn auch nur auf beschränkte Weise. Bewegungen in den Ebenen besitzen jeweils ihre eigenen Qualitäten, was uns zu den Parametern der Komponente Form führt. Form besitzt im Gesamten vier Parameter: Horizontal, Vertikal, Sagittal und Fluss, wobei wir uns zunächst mit den ersten drei beschäftigen. Jeder dieser Parameter bezieht sich auf eine der drei Ebenen, Horizontal auf die Door Plane, Vertikal auf die Table Plane und Sagittal auf die Wheel Plane. Bewegungen in jeder dieser Ebenen können sich jeweils an beliebiger Stelle zwischen zwei Extremen befinden, die in Tabelle aufgelistet werden.

53 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 46 Spreading Horizontal Enclosing Rising Vertikal Descending Advancing Sagittal Retiring Tabelle 4.1: Parameter von Form mit den gegensätzlichen Qualitäten. In [23] wird auf die Bedeutungen der einzelnen Extreme der Parameter genauer eingegangen. Bewegungen in der horizontalen Ebene mit der Qualität Spreading öffnen und enthüllen den Körper und reichen bis an den Rand der Kinesphäre. Ein Beispiel dafür ist die ausladende, weite Armbewegung nach außen beim Begrüßen eines lange nicht gesehenen Freundes. Das Gegenteil von Spreading ist Enclosing. Diese Qualität kann bei Personen erkannt werden, die sich in sich zurückziehen oder ihren Körper so formen, als ob sie sich vom Rest der Welt abschotten möchten. Die Extreme der Door Plane sind Rising und Descending, wobei sich Bewegungen in dieser Ebene entweder in die Höhe oder in die Tiefe erstrecken. Sie haben mit Selbstdarstellung zu tun und je nachdem, wie man sich zeigen möchte, sind hier stark die sekundären Ausdehnungen der Ebene nach links und rechts erkennbar. Aufwärts strebende Bewegungen, z.b. wenn eine Person in einer Menge auf sich aufmerksam machen möchte, zeugen von der Qualität Rising. Descending führt hingegen zu tiefen Bewegungen, wie etwa das Schleichen in einer verbotenen oder gefährlichen Umgebung. Der Parameter Sagittal bezieht sich auf die Wheel Plane und besitzt die Qualitäten Advancing und Retiring an den Extremen. Advancing schließt eine Beugung des Torsos nach vorne ein, welche eine konvexe Form mit sich bringt. Diese Haltung wirkt z.b. aktiv, zielstrebig, wissensdurstig oder eilig. Retiring ist das Gegenteil und ist gekennzeichnet durch eine rückwärtige, konkave Beugung des Rückens. Diese Bewegung suggeriert Furcht, Schüchternheit oder Verzögerung, je nach Art und Weise, wie sie ausgeführt wird. Der menschliche Körper ist natürlich nicht auf Bewegungen in einer dieser drei Ebenen beschränkt, die Richtungen können ebenso wie die Qualitäten von Form beliebig variieren. Der vierte Parameter von Form ist Fluss, der oft wie etwa in [52] und [22] als Reach Space bezeichnet wird. Der Fluss steht in direktem Zusammenhang mit der Größe der Kinesphäre und kann sich zwischen den Extremen Shrinking und Growing befinden, für welche auch die Begriffe Near und Far verwendet werden können. Das Verändern dieses Parameters in einer Bewegung ändert das Verhältnis der Körperteile zueinander und resultiert in einem kleineren oder größeren Gesamtvolumen des Körpers bzw. des von ihm eingenommenen Raumes. Die Atmung ist ein Beispiel für die Änderung des Volumens, andere sind das Strecken bei Müdigkeit oder das Zusammenziehen und -rollen bei Kälte.

54 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 47 Implementierungen von Form In Kapitel wurde bereits vorgeschlagen, die Kinesphäre als Drahtmodell darzustellen und als Abgrenzung für die Bewegungen des Characters zu verwenden. Weiters wissen wir, dass es wichtig ist, die Größe der Kinesphäre verändern zu können, um verschiedenartige Bewegungsqualitäten zu erzeugen. Am Besten wäre offensichtlich, das Objekt selbst mit dem Skalierungswerkzeug in Maya zu vergrößern und zu verkleinern. Ist dies aus bestimmten Gründen nicht möglich, kann als Alternative ein GUI mit einem Slider implementiert werden, der von Shrinking bis Growing reicht und direkt mit der Größe der Kinesphäre verbunden ist. 13 Beim Verändern des Sliders erhält der Benutzer Feedback durch die sofortige Aktualisierung der Größe des gewählten Platonischen Körpers. Das Volumen der Kinesphäre wirkt sich aber nicht nur auf die Beugungslimits der Gelenke aus. Wir stellten eben fest, dass sich durch die Veränderung des Bewegungsraumes das Verhältnis der Körperteile zueinander ändert. Dies bedeutet schlicht und einfach, dass die Software bei einer Verkleinerung der Kinesphäre die Gliedmaßen näher zum Zentrum des Körpers bringen muss. Bei einer Vergrößerung tritt der umgekehrte Fall ein. Für den Torso selbst sieht die Implementierung dieses Parameters anders aus. Shrinking kann zu einer gekrümmten Wirbelsäule führen, wobei alle Wirbel um einen bestimmten Winkel nach vorne rotiert werden müssen. Ist die Qualität Growing erwünscht, sollte die Wirbelsäule maximal gestreckt werden, wenn dies nicht ohnehin schon der Fall ist. Wenden wir uns nun den Parametern Horizontal, Vertikal und Sagittal zu, die dazu verwendet werden können, die grundlegende architektonische Struktur einer Bewegung festzulegen. Dabei ist wichtig zu verstehen, dass die Grundform einer Bewegung hauptsächlich im Torso zum Vorschein tritt und der Effekt der Schwerkraft hier ebenso am stärksten erkennbar ist. In [22] wird das EMOTE Modell präsentiert, eine Software, welche die Parameter von Form auf die Arme und den Torso anwendet. Der Torso inkludiert hier den Hals, alle Wirbel, das Becken und die beiden Schlüsselbeine. In dieser Arbeit wird aber der Kopf auch hinzugenommen, da dieser stark zum Gesamtausdruck des Characters beiträgt. Eine effiziente Methode, die in [22] verwendet wurde, ist eine gezielte Anwendung der Parameter auf bestimmte Gelenke. Dies bedeutet, dass nicht alle Parameter auf alle Gelenke wirken, sondern lediglich auf jene, an denen beim Menschen eine deutliche Auswirkung erkennbar ist. Somit werden Bewegungen in der Horizontalen hauptsächlich durch Rotationen der Schlüsselbeine und des Beckens ausgeführt, da diese meist für die seitlichen Beugungen verantwortlich sind. Die Wirbel, der Hals und der Kopf können 13 Die Grade der Ausdehnung der Kinesphäre von eng bis weit aus Kapitel sind identisch mit den Qualitäten Shrinking und Growing. Dies liegt daran, dass Form ursprünglich Teil von Raum war, dann aber eine eigenständige Komponente wurde.

55 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 48 diese Bewegungen jedoch unterstützen und sind besonders für Übertreibungen wichtig. Die sekundäre Abweichung der Table Plane ist die Vor-Zurück- Ebene, weshalb sich die öffnenden und schließenden Posituren auch in diese Richtungen ausdehnen. Vertikale Ausdehnungen wirken vor allem auf die Wirbel, den Hals und den Kopf, da diese Gelenke nach oben gestreckt bzw. nach unten gebeugt werden. Für die seitliche Komponente, die der vertikalen Ebene innewohnt, wird zusätzlich das Becken benötigt. Bewegungen in der sagittalen Dimension spielen sich hauptsächlich in Beckenrotationen ab, die Wirbel, der Hals und der Kopf haben jedoch großen Einfluss auf die gesamte Beugung des Torsos. Besonders in Bezug auf die vertikale Ebene wäre es von Vorteil, wenn der Torso des 3D Characters die Fähigkeit besitzt, das Volumen auszuweiten bzw. zusammenzuziehen. Squash und Stretch, ein weiteres Disney Animationsprinzip, könnte zu diesem Zweck herangezogen werden. Die Bewegungen werden somit klarer gemacht und auch Übertreibungen sind leichter möglich. Für die Atmung wäre diese Funktion ebenfalls sehr sinnvoll. Solch subtile Animationen, die man in der Animationssprache Moving Holds nennt, werden gerne vernachlässigt, tragen aber bedeutend zum Ausdruck bei. Z.B. entsteht ein völlig anderes Resultat, wenn die Figur einen flachen, langsamen oder einen abgehackten, asthmatischen Atem besitzt. Die Parameter Horizontal, Vertikal und Sagittal müssen selbstverständlich auch auf die Arme und Beine angewendet werden. Ein logischer Ansatz ist, die Gliedmaßen in jene Richtungen zu bewegen, deren Werte verändert werden. Wird der Slider von Horizontal für den rechten Arm z.b. auf das Extrem Spreading verschoben, soll sich der Arm der Table Plane entlang weiter außen bewegen und so eine öffnende Geste erzeugen. Folglich befindet sich die Bewegung des Armes hauptsächlich in einer Dimension, was der Animation einen eher statischen Charakter verleiht. Nehmen wir die sagittale Ebene hinzu und ändern hier den Wert auf Retreating, bewegt sich der Abbildung 4.17: Armbewegungen in den drei Dimensionen: 1) Dimensionalrichtung, 2) Diagonalrichtung, 3) Diametralrichtung.

56 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 49 Arm in der Diametralrichtung Rechts-Hinten. Wird der Parameter Vertikal schließlich noch auf Descending gesetzt, befindet sich der Arm in der Diagonalen Rechts-Tief-Hinten. Somit kommt jetzt das Prinzip der Spannungen zur Anwendung, das in Kapitel diskutiert wurde. Es bleibt aber die Aufgabe des Benutzers, durch gekonnte Veränderungen der Form- Parameter dieses Konzept effektiv zu nutzen. Die drei eben beschriebenen Armbewegungen werden in Abbildung 4.17 dargestellt. Nehmen wirnunan, wirhaben eineanimation erstellt undmöchten diese qualitativ verändern. Dies kann durch die Anwendung der Form-Parameter erreicht werden, welche die grundlegende Formierung des Characters im Raum verändert. Die Software muss zu diesem Zweck ein GUI anbieten, das ein einfaches Anpassen der Werte ermöglicht. Am intuitivsten ist auch hier wieder ein Slider für jeden Parameter, der von einem Extrem bei -1 zum anderen Extrem bei +1 reicht. Der Anfangswert ist dabei immer 0 und verursacht keine Veränderungen. Abbildung 4.18 zeigt das GUI für das Maya-Plugin, das in Kapitel 5 präsentiert wird. Werden die Parameter auf jede Körperzone individuell angewendet, müssen diese Slider natürlich in fünffacher Ausführung vorhanden sein. Abbildung 4.18: Benutzerschnittstelle zum Anpassen der Form-Parameter. Wie die Übersetzung der Parameter von Form auf die Translationen und Rotationen der einzelnen Gelenke erfolgt, ist offensichtlich die Hauptschwierigkeit bei der Implementierung einer solchen Software. Zunächst muss herausgefunden werden, ob ein Gelenk eine Animationskurve besitzt oder nicht animiert wurde. Existiert bereits eine Animation, muss diese an die Werte der Parameter angepasst, darf aber nicht komplett verändert werden. Die Struktur der Animation und besonders die Details müssen erhalten bleiben, weshalb in diesem Fall nur Multiplikationen und Additionen der Animationskurven erlaubt sind. Wurde ein Gelenk nicht animiert, besteht grundsätzlich Freiheit, dieses an die gewünschte Form anzupassen. Die einfachste Art der Entwicklung eines Algorithmus ist, zuerst die Bewegungen der Extreme wie z.b. Rising oder Descending zu identifizieren. Diese dienen folglich als Begrenzung, da die Bewegung offensichtlich nicht weiter in eine Richtung stattfinden kann als durch diese Extreme definiert wurde. Nachdem ein Weg gefunden wurde, auf algorithmische Weise auf das

57 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 50 gewünschte Ergebnis zu kommen, muss zwischen dem Wert 0 und dem Extrem, also -1 oder +1 interpoliert werden. Es muss dabei beachtet werden, dass der Parameter Fluss erst zum Schluss in die Berechnungen mit einbezogen wird. Berechnet die Software die Skalierung der Kinesphäre zuerst, könnte dies zu unerwünschten Verzerrungen führen. In diesem Kapitel beschäftigten wir uns mit der Komponente Form, der architektonischen Grundstruktur von Bewegungen, die auf die Dimensionalrichtungen bezogen wird. Form steht in engem Zusammenhang mit der nächsten Komponente, Antrieb, welche als entscheidende Ergänzung gilt. Form kann nicht ohne Antrieb, und Antrieb kann nicht ohne Form existieren Antrieb Jede Bewegung, die ein Mensch ausführt, erfüllt einen bestimmten Zweck. Wird z.b. nach einem Objekt gegriffen oder ist ein Objekt auf eine andere Weise in die Bewegung eingebunden, ist der Zweck leicht wahrnehmbar. Ist jedoch kein Objekt beteiligt, kann es schwer fallen, den Zweck bzw. den Ursprung einer Bewegung zu identifizieren. Um darüber Aufschluss zu erhalten, müssen wir die dynamischen Qualitäten genauer betrachten. Mit dieser Dynamik in Bewegungen beschäftigte sich Laban in seiner späteren Karriere und er bezeichnete dieses Gebiet zuerst als Eukinetik, später als Antrieb. Laban definierte Antrieb in [33] als den inneren Impuls, der eine Bewegung in Gang setzt und deren Art und Intensität bestimmt. Es ist möglich, anhand des Antriebs verschiedene Aspekte einer Bewegung zu verdeutlichen. Rhythmus und Raumnutzung offenbaren z.b. die innere Haltung einer Person in einer bestimmten Situation. Weiters können charakteristische Merkmale und stimmungsabhängige Eigenschaften der Persönlichkeit aufgezeigt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Art von Bewegung von der Umgebung beeinflusst werden kann. Jemand aus dem Adel bewegt sich z.b. völlig anders als eine Person aus ärmlichen Verhältnissen. Die Grundstrukturen der Persönlichkeit können aber dennoch sehr ähnlich sein. Vera Maletic, Professorin für Tanz an der Ohio State University, schreibt in [35, S. 2]: Laban sees Effort as the inner impulse - a movement sensation, a thought, a feeling or emotion - from which movement originates; it constitutes the link between mental and physical components of movement. In [32] werden zwei weitere Begriffe im Zusammenhang mit Antrieb definiert: Aktion und Aktionsstimmung. Eine Aktion ist eine beliebige Tätigkeit, welche für gewöhnlich einem Gedanken oder einer Absicht entspringt und allein durch den Willen in Gang gesetzt wird. Diese Absicht kann rein praktischer Natur sein, z.b. wenn wir in unserer Umgebung eine Veränderung bewirken möchten. Eine Aktion schafft eine neue Situation in Raum und Zeit, hat aber noch weitere inhärente Qualitäten, die Aktionsstimmung.

58 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 51 Die Aktionsstimmung bezeichnet grundsätzlich den oben genannten Begriff des inneren Impulses. Wir können sie als Färbung betrachten, die wir aufgrund unserer Psyche jeder Bewegung verleihen. Deshalb sind wir auch als Betrachter in der Lage, nicht nur die Wege und Rhythmen von anderen Personen zu sehen, sondern wir werden uns auch ihrer Stimmung und Haltung bewusst. Es gibt unendlich viele verschiedene Aktionsstimmungen, wovon eine mehr oder weniger intensiv in jeder Bewegung erkennbar ist. Laban entwickelte ein System zur Analyse und Kategorisierung dieser und stellte sich dazu in [33] für jede einzelne Bewegung folgende Fragen: Welche Teile des Körpers werden in welcher Abfolge bewegt? In welche Richtung bzw. Richtungen wird die Bewegung ausgeführt? Mit welcher Geschwindigkeit schreitet die Bewegung fort? Welches Maß an Muskelkraft wird für die Bewegung aufgewendet? Faktoren von Antrieb Diese vier Fragen führten zu den vier Hauptfaktoren der Komponente Antrieb: Raum, Zeit, Gewicht 14 und Fluss. Jedes dieser Elemente bildet ein Kontinuum von zwei gegensätzlichen Qualitäten, dessen Kombinationen unzählige Variationen von Aktionsstimmungen ermöglichen. Auf der einen Seite befinden sich Qualitäten, die dem jeweiligen Faktor nachgeben, z.b. Leicht oder Langsam. Die andere Seite repräsentiert Qualitäten, die gegen den Faktor ankämpfen, wie etwa Gebunden oder Direkt. Jeder der vier Faktoren von Antrieb kann in jeder Bewegung erkannt werden, wenn auch manchmal nur dezent. Natürlich können wir entscheiden, ob wir eine Bewegung auf nachgiebige oder widerstrebende Weise ausführen möchten, meist ist diese Entscheidung aber unbewusst und wird automatisch gefällt, wie in [33] ausführlicher beschrieben wird. Die Qualitäten der Faktoren jeweils eine nachgebende auf der einen Seite des Kontinuums und eine widerstrebende auf der anderen Seite können folgendermaßen zusammengefasst werden: Faktor Nachgebend Widerstrebend Raum Gerade Krumm Zeit Schnell Langsam Gewicht/Kraft Stark Leicht Fluss Gebunden Frei Tabelle 4.2: Die vier Faktoren mit den gegensätzlichen Qualitäten. Die Einteilung stammt aus [23], die deutschsprachigen Begriffe aus [32]. 14 Manchmal wird Gewicht auch als Kraft bezeichnet, wie z.b. in [25].

59 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 52 Raum: Der Faktor Raum bezieht sich auf die uns umgebende Kinesphäre, darf aber nicht mit dem Antriebsfaktor Raum verwechselt werden. In war die Rede von der Art der Kinesphäre, deren Ausdehnung und Größe. Der Antriebsfaktor beschreibt jedoch, mit welcher dynamischen Qualität sich die Gliedmaßen in der Raumkugel bewegen. Dies kann auf direktem, genau untersuchendem Weg oder auf flexible, überblickende Weise erfolgen. Laut [36] und [42] sind gerade Bewegungen durch direkte, steife Linien gekennzeichnet, die oft weiter vom Körper entfernt sind. Die Kräfte, die dabei auf die Person wirken, sind eher auf das Ziel selbst, als auf den Weg dorthin, konzentriet. Bei krummen Bewegungen werden die Gliedmaßen oft gebeugt und verdreht, was meist näher beim Körper geschieht. Solche Bewegungen können Heimlichkeit, Unsicherheit oder auch Gleichgültigkeit vermitteln. Wie wir uns im Raum bewegen, hat auch mit Aufmerksamkeit und Fokus zu tun. Krumme Bewegungen zeugen von einer allumfassenden, dreidimensionalen Wahrnehmung des Raumes, welche auf mehrere Punkte gleichzeitig konzentriert ist. Im Gegensatz dazu sind gerade Bewegungen auf einen bestimmten Punkt fixiert und in einer Dimension gebündelt. [3] bringt als Beispiele für Krumm das Wegwehen von Fliegen oder das Suchen nach verlorenen Schlüsseln. Gerade Bewegungen werden z.b. verwendet, um auf einen bestimmten Punkt in der Ferne zu deuten oder einen Faden durch eine Nadel zu ziehen. Der Fokus muss aber nicht unbedingt im umgebenden Raum sein, er kann sich auch in der Person selbst befinden. In diesem Fall wird die Bewegung im Raum sehr subtil sein und sich auf indirekte Weise um das Zentrum des Körpers herum bewegen. Zeit: Jede Bewegung benötigt eine gewisse Zeit, was wir als Geschwindigkeit oder Tempo bezeichnen. Laban nimmt in [33] den normalen Gang als Ausgangsposition mit mittlerer Geschwindigkeit. Nehmen wir an, ein Schritt dauert genau einen Herzschlag. Folglich wird ein Schritt, der mehrere Herzschläge benötigt, als langsam empfunden, und mehrere Schritte während eines Herzschlags als schnell. Langsame Bewegungen sind kontinuierlich, andauernd, zögernd oder werden von der Person einfach genossen. Beispiele hierfür sind das Gähnen oder das Streicheln eines Haustieres. Das Gegenteil davon sind schnelle Bewegungen, die unerwartet, überraschend, eilig oder dringend erscheinen. Dies ist oft im Sport zu beobachten, wenn Athleten nach vorne springen, um z.b. einen Ball zu fangen. Wie wir eben gesehen haben, verändert sich mit der Geschwindigkeit der gesamte Ausdruck der Bewegung. Arnheim beschäftigt sich in [2] mit der Wahrnehmung verschiedener Tempi und bringt als Beispiel die frühen Slapstick-Komödien. Wenn Autos im Zeitraffer gefilmt werden, fahren sie als Resultat nicht nur schneller, sondern sie peitschen durch die Straßen und bleiben abrupt an Kreuzungen stehen. Werden Läufer hingegen in Zeitlupe aufgenommen, erscheinen die üblicherweise zackigen Bewegungen nicht

60 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 53 nur langsamer, sondern auch weicher. Bei der Wahrnehmung von Tempo spielt auch das Medium eine große Rolle, durch das sich Personen und Objekte bewegen. Beobachten wir Schulen kleiner Fische, so ist kein Widerstand erkennbar und es erscheint, als würden sie sich durch Luft bewegen. Goldfische sehen dagegen aus, als bewegten sie sich durch Öl. Die Wahrnehmung von hohem Tempo kann also einerseits durch die Schnelligkeit des Objektes, durch kleinen Widerstand des Mediums oder beides verursacht werden. Bei langsamen Tempo ist das umgekehrte Szenario der Fall. Gewicht: Um eine Bewegung auszuführen, ist ein gewisses Maß an Muskelkraft erforderlich. Schon vor dieser Bewegung fühlt der Körper genau, wieviel Kraft aufgewendet werden muss, weshalb sie auch kinetische Kraft genannt wird. Diese steht im Verhältnis zum Gewicht, das bewegt werden muss, und zu dessen Widerstand, wie Laban in [33] ähnlich zu Arnheims Überlegungen zur Geschwindigkeit schildert. Das zu bewegende Gewicht ist entweder der Körper bzw. das Körperteil selbst oder ein Objekt, das zusätzlich zum eigenen Gewicht getragen wird. Der Widerstand wird durch die entgegenwirkenden Muskeln, also durch die begrenzte Beweglichkeit des Körpers, gebildet und oft von außen durch Objekte und andere Personen verstärkt. Als Folge ist die Bewegung entweder stärker, um den Widerstand zu brechen, oder aber schwächer, da nicht genug Muskelkraft vorhanden ist. Eine ständig präsente Art des Widerstandes ist die Schwerkraft. Unsere Fähigkeit, aufrecht stehen zu können, hängt von der Spannung zwischen der Körperkraft und dem Hinabziehen der Schwerkraft ab. Wir wissen, dass unser Körpergewicht eigentlich nichts anderes ist als das Maß an Schwerkraft, das uns hinabzieht. In [36] wird aber festgestellt, dass das wahrnehmbare Gewicht einer Person nicht unbedingt nur eine Frage ihrer Kilogramm ist. Manchmal sehen wir dicke Menschen, die sich dennoch mit Leichtigkeit fortbewegen. Im Gegensatz dazu gibt es auch dünne Personen, deren Bewegungen unheimlich schwer und kräftig wirken. Daraus können wir schließen, dass das Gewicht bzw. die Kraft einer Bewegung ebenso mit der inneren Haltung und dem Willen zu tun hat. [3] bietet als Beispiel für leichte Bewegungen das Tupfen von Farbe auf eine Leinwand oder das Herausziehen eines Splitters aus dem Finger. Starke Bewegungen sind z.b. das Schieben eines schweren Objekts oder das Ausdrücken eines nassen Handtuchs. Fluss: Der Fluss beschreibt grundsätzlich, wie wir den Ablauf einer Bewegung fühlen. Dieser kann Frei oder Gebunden sein oder sich zwischen diesen zwei Extremen befinden. In [23] wird Fluss als eine bestimmte Dynamik in der Bewegung erklärt, die Posituren und Gesten verbindet. Jeder der drei zuvor beschriebenen Antriebsfaktoren Raum, Zeit und Gewicht baut auf den Fluss auf und kann freier oder kontrollierter sein. Wenn wir uns vom Wind davontragen lassen und die Füße mit dessen Geschwindigkeit bewegen,

61 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 54 so ist die Bewegung frei; wir sind nicht in der Lage, abrupt stehen zu bleiben. Wir können aber nach einer Weile in unser eigenes Lauftempo wechseln und der Kraft des Windes widerstehen, was uns in eine gebundene Bewegung überführt. Erst jetzt sind wir fähig, den Lauf relativ rasch zu stoppen. [36] und [33] beschäftigen sich mit Fluss im Sinne von nach außen oder innen gerichteten Bewegungen. Beginnt die Bewegung im Zentrum des Körpers und bewegt sich sequentiell 15 nach außen in die Gliedmaßen, so wirken die Arme und Beine frei und unkontrolliert. Bleibt der Torso jedoch regungslos und die Gliedmaßen beginnen sich zu bewegen, dann erscheint die Bewegung gebunden und kontrolliert. Manche Bewegungen besitzen eine natürliche Tendenz zu freiem Fluss, andere wiederum zu gebundenem Fluss. Wir wenden freien Fluss häufig an, wenn wir sehr überzeugt sind von dem, was wir gerade tun. Wir haben kein Bedürfnis, eine Aktion schnell zu stoppen, weshalb wir uns flüssig bewegen. Wenn wir uns in einer Situation jedoch nicht wohl fühlen und unsicher sind, werden die Bewegungen gebunden und kontrolliert. Dies erkennen wir z.b. deutlich, wenn wir mit verbundenen Augen gehen. Jeder Schritt ist geplant und wir beugen uns nicht zu weit nach vorne, um sicherzustellen, dass wir jeden Moment stehenbleiben können. Faktor Qualität Beschreibung Raum Gerade zielgerichtet, gebündelt, eindimensional, unbeirrbar, direkt, konzentriert, auf einen Punkt fixiert. Krumm flexibel, indirekt, auf mehrere Punkte fixiert, aufmerksam im dreidimensionalen Raum, allumfassend, gewunden. Zeit Schnell eilig, dringend, hastig, unerwartet, überraschend. Langsam gemächlich, gemütlich, sich Zeit lassend, verweilend, zögernd, vorsichtig. Gewicht Stark wirkungsvoll, energisch, kraftvoll, bestimmend, heftig, klobig, schwer. Leicht delikat, luftig, graziös, elastisch, lebhaft, feinfühlig, die Schwerkraft überwindend. Fluss Gebunden kontrolliert, präzise, gehemmt, gebändigt, Bewegung jederzeit aufhaltbar. Frei entspannt, leicht, befreiend, ungezwungen, herrenlos, Energie freisetzend. Tabelle 4.3: Zusammenfassung der vier Antriebsfaktoren, wie sie auf ähnliche Weise in [9] zu finden ist. 15 Hier kann erkannt werden, dass der Faktor Fluss sehr stark mit der Initiierung und dem Bewegungsfluss aus Kapitel zusammenhängt.

62 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 55 Wir wissen bereits, dass Antrieb in jeder Bewegung, die wir ausführen, enthalten ist. Die Faktoren Raum, Zeit, Gewicht und Fluss werden auf unzählige Arten kombiniert und meist ist nicht nur eine Aktionsstimmung an einer Bewegung beteiligt. Für den Übergang von einer Aktionsstimmung zur nächsten gibt es bestimmte natürliche Regeln, die von Rudolf Laban in [32] definiert und in das Raumkreuz der Kinesphäre übertragen worden sind. Als Folge hängen Antrieb und Form stark zusammen, was in Kapitel im Detail diskutiert wird. Effort Graph: Um die Qualitäten von Antrieb nicht immer mit Worten beschreiben zu müssen und für eine schnellere Notation von Beobachtungen, entwickelte Laban den so genannten Effort Graph. Dieser stellt die vier Faktoren mit ihren gegensätzlichen Polen graphisch als eine Anordnung von Linien dar. Abbildung 4.19 zeigt, dass der Effort Graph durch eine diagonale Linie in die zwei generellen Kategorien Nachgebend und Ankämpfend unterteilt ist. Auf der nachgebenden Seite befinden sich demzufolge die Qualitäten Krumm, Leicht, Frei und Langsam. Die anderen Extreme Gerade, Gebunden, Schnell und Stark sind folglich auf der widerstrebenden Seite abgebildet. Um Beobachtungen zu notieren, werden nur die relevanten Linien gezeichnet, die folglich Repräsentationen der verschiedenen Aktionsstimmungen bilden. Abbildung 4.20 zeigt drei Beispiele für Kombinationen der Antriebsfaktoren. Ist ein Faktor in der Grafik nicht vorhanden, so ist dieser neutral und besitzt keine besondere Qualität. Nachgebend Krumm Leicht GEWICHT RAUM Gerade FLUSS Frei Gebunden Langsam ZEIT Schnell Stark Ankämpfend Abbildung 4.19: Im Effort Graph werden die Antriebsfaktoren grafisch dargestellt, aus [35].

63 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 56 (a) (b) (c) Abbildung 4.20: Beispiele für Aktionsstimmungen, die im Effort Graph dargestelltwerden: (a) zeigteine Bewegung mit den QualitätenLeicht, Direkt und Schnell, (b) mit Leicht, Frei und Langsam, (c) mit Stark und Gebunden. Die kurze, diagonale Linie in der Mitte dient als Referenzpunkt. Antrieb in Animation Wir können die Faktoren von Antrieb und ihre Parameter verwenden, um Character Animation ausdrucksstärker zu gestalten. Einerseits kann der Animator für jede Bewegung oder Sequenz Aktionsstimmungen notieren, die er anschließend beim Animieren umzusetzen versucht. Bishko verwendet diese Methode, um ihren Animation mehr Ausdruck zu verleihen und in [6] empfiehlt sie diese Vorgehensweise, da man sich hierbei mehr Gedanken über die gewünschte Emotion machen muss. Andererseits ist es möglich, die Antriebsfaktoren als Grundlage für eine qualitative Animationssoftware zu verwenden, die automatisch verschiedene Aktionsstimmungen erzeugen kann. Egal, auf welche Weise wir mit den Antriebsfaktoren arbeiten, wir müssen gewisse grundlegende Dinge beachten. Animatoren sollen z.b. immer im Hinterkopf behalten, dass die Parameter nicht unendlich sind. Erreicht ein Antriebsfaktor eine Qualität am Ende des Kontinuums, muss sich dieser auch wieder zurückbewegen, um weitere Veränderungen zu ermöglichen. Wird dies nicht berücksichtigt, besteht die Gefahr der Paralyse, was der Animation jeglichen Ausdruck nehmen würde. Folglich sollen sich die Parameter sowohl von Antrieb als auch Form ständig entlang ihrer Kontinuums verändern. Wir nehmen zu Beginn an, dass jeder Character die Bewegungen im gesamten Bereich der Antriebsfaktoren ausnutzen kann. Anschließend ist aber erforderlich, der Figur Präferenzen zuzuschreiben, was bedeutet, dass sie sich in gewissen Abschnitten des Kontinuums häufiger bewegt als in anderen. Diese bewusste Einschränkung wird als Bewegungsmuster bezeichnet und in Kapitel untersucht. Wir wollen uns nun auf die zweite Verwendungsmöglichkeit von Antrieb konzentrieren, die Umsetzung für eine qualitative Animationssoftware. Um den Ausdruck eines Characters zu steuern, werden die Antriebsfaktoren mit ihren gegensätzlichen Qualitäten direkt als Eingabeattribute in der Software

64 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 57 Abbildung 4.21: Mögliche Umsetzung von Antrieb in einer qualitativen Animationssoftware. übernommen. Die beste Lösung ist wie bei den Parametern der Komponente Form die Verwendung von Slidern. Wiederum definieren wir ein Extrem des Kontinuums als -1 und das andere als +1. Abbildung 4.21 zeigt die Benutzerschnittstelle für die Parameter von Antrieb im ES Plugin, das als Prototyp für diese Arbeit entwickelt wurde. Wir nehmen an, dass sich der Entwickler der Software für die Unterteilung des Characters in Körperzonen entschieden hat. Dies bedeutet, dass das GUI in der Abbildung für jede Körperzone separat vorhanden sein muss. Die Parameter von Antrieb müssen nun auf die Low-Level-Attribute des Characters, die Rotationen und Translationen der Gelenke, übertragen werden. Der erste Gedanke ist womöglich, einen Schauspieler oder Tänzer, der die LMA beherrscht, in einem Motion Capture Anzug die Antriebsfaktoren darstellen zu lassen und anschließend die Animationskurven zu analysieren. Dieselbe Idee hatten auch die Entwickler des EMOTE Modells in [21] und [52]. Sie stellten aber bald fest, dass dies keine brauchbaren Ergebnisse lieferte. All die Feinheiten in der menschlichen Bewegung, die den Ausdruck ausmachen, waren in den Motion Capture Daten kaum enthalten, was sie praktisch nutzlos machte. Der beste Weg, festzustellen, wie sich die Antriebsfaktoren genau auf den Körper übertragen, ist Beobachtung. Hierfür wäre ein CMA von großer Hilfe gewesen, leider stand für diese Arbeit aber keiner zur Verfügung. Folglich wurden die nötigen Informationen aus Büchern zum Thema herausgefiltert und aus der Sicht eines Animators auf die Verwendbarkeit in einer Software für Character Animation untersucht. Die Beobachtung von Menschen in Bewegung spielte ebenfalls eine große Rolle. In [21] wurden einige gute Algorithmen erarbeitet, wie die Parameter von Antrieb auf die Gelenke übersetzt werden können. Allerdings sind die meisten für diese Arbeit nicht geeignet, da in [21] die Keyframes selbst verschoben werden. In den vorliegenden Untersuchungen wird aber vorausgesetzt, dass eine vorhandene Basisanimation nicht verändert wird und alle ihre Keyframes gleich bleiben. Dadurch wird ermöglicht, dass diese Animation auch nach der Anwendung der Parameter der LMA-Komponenten noch bearbeitet werden kann. Das bedeutet weiters, dass die Algorithmen

65 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 58 zur Änderung des Ausdrucks von Bewegungen rein mathematischer Natur sein müssen und die Basisanimation als Input sowie eine neue, modifizierte Animationskurve als Output haben. Umsetzung für die Wirbelsäule: Die Wirbelsäule bildet die Grundstruktur jeder Positur des Körpers und definiert die Aktionslinie, welche die Bewegung lenkt und deshalb immer klar definiert sein sollte. Aus diesem Grund beschäftigen wir uns zuerst mit der Wirbelsäule und suchen nach Wegen, wie die Antriebsfaktoren auf sie übertragen werden können. Genaue Algorithmen werden dabei eher selten präsentiert. Das primäre Ziel ist die Definition des gewünschten Resultates und eventuell Vorschläge, wie diese erreicht werden können. Besitzt eine Bewegung die Qualität Gerade, so bedeutet dies eine generelle Einschänkung der Rotationen, da Gerade von Eindimensionalität gekennzeichnet ist. Folglich bewegt sich der Torso immer nur in eine Richtung, wobei wir hier annehmen, dass dies die Blickrichtung ist. Weiters soll die Wirbelsäule eher gestreckt oder leicht nach vorne gebeugt sein, da diese Position Aufmerksamkeit und Konzentration vermittelt. Krumme Bewegungen orientieren sich jedoch an gebogenen Pfaden und sind mehrdimensional. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass sich die Wirbelsäule bzw. hauptsächlich die Hüfte stark um die eigene Achse rotiert und somit die Blickrichtung ständig gewechselt wird. Die Schultern sollen eher unabhängig von der Hüfte rotieren und der Torso soll etwas nach hinten gebogen sein, da dies den Anschein von mehrfachem Fokus noch verstärkt. Schnell und Langsam sind sehr offensichtliche Qualitäten. Bei schnellen Bewegungen muss die Anzahl der Frames zwischen Keyframes verringert, und bei langsamen Bewegungen erhöht werden. Wäre es erlaubt, die Keyframes zu verschieben, wäre dieser Prozess sehr einfach. Wir müssen uns aber eine andere Lösung überlegen, da dies wie eben beschrieben wurde nicht erlaubt ist. Eine Möglichkeit, die zwar etwas rechenintensiv ist, aber gut funktioniert, ist eine neue Interpolation. Dies bedeutet, dass bei schnellen Bewegungen eine gewisse Anzahl von Frames übersprungen wird, wobei der hierfür verwendete Offset immer größer werden muss, um die Geschwindigkeit beizubehalten. Bei langsamen Bewegungen werden Frames zwischen die bereits existierenden eingefügt undinterpoliert, was ebenfalls durcheinen Offset, der in diesem Fall negativ ist, bewerkstelligt wird. Bei leichten und starken Bewegungen muss Gewicht und Kraft simuliert werden, wobei entweder wenig oder viel Kraft auf den Torso ausgeübt wird. In [52] wird vorgeschlagen, den Faktor Gewicht mit der Höhe des Brustbeins zu assoziieren, was grundsätzlich eine gute Idee ist. Es müssen aber noch weitere Anpassungen vorgenommen werden. Besitzt eine Bewegung die Qualität Leicht, so ist der Torso gestreckt und schwebt fast über dem Boden. Die Wirbelsäule kann leicht nach hinten und der Kopf nach oben rotiert

66 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 59 werden, um den luftigen Charakter zu unterstützen. Weiters beginnt die Bewegung meist schnell und nimmt anschließend ab, was Elastizität vermittelt. Bei starken Bewegungen ist genau das Gegenteil der Fall. Das Brustbein ist tief, was bedeutet, dass der Torso und der Kopf nach vorne gebeugt sind, als ob der Character eine immense Last tragen würde. Starke Bewegungen beginnen langsam und werden schneller, da Gewicht Trägheit besitzt. Die Qualitäten Gebunden und Frei sind im Torso nur sehr subtil vorhanden und deshalb schwer zu erkennen. Entwickler könnten sich dafür entscheiden, diesen Faktor für die Wirbelsäule auszulassen und Rechenleistung einzusparen, wie im ES-Editor aus Kapitel 5. Dennoch kann sich die Wirbelsäule durch den Fluss verändern. Die Qualität Frei zeugt von fließenden, fast schlangenartigen Rotationen der einzelnen Wirbel und wird durch Sukzession erreicht. Wie in Kapitel beschrieben wurde, bedeutet dies, dass die Bewegung im Becken beginnt und anschließend durch die Gelenke strömt. Soll der Torso die Qualität Gebunden aufweisen, soll kein Fluss vorhanden sein, was bedeutet, dass sich alle Gelenke simultan bewegen. Folglich erhalten wir den Anschein, als befände sich ein Brett im Rücken des Characters. Umsetzung für die Arme: Die Arme tragen einen großen Anteil des Ausdrucks und werden ständig bewegt, weshalb diesen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte. Das EMOTE Modell aus [21] implementiert die Faktoren von Antrieb für die Arme und liefert einige Ideen, die hier auf ähnliche Weise präsentiert werden. Es wurde aber versucht, diese zu verfeinern und andere Aspekte einfließen zu lassen. [52] definiert die Begriffe der Pfad- und Eckkrümmung. Ersteres beschreibt die Wölbung des Pfades, an dem sich die Arme bewegen und zweiteres den Winkel dieses Pfades bei Richtungswechsel. Bei der Qualität Gerade ist praktisch keine Pfadkrümmung vorhanden und die Bewegung wirkt dadurch sehr fokussiert. Eckkrümmungen sind dagegen sehr ausgeprägt, was starke Richtungswechsel verursacht. Wir müssen uns nur die Bewegung eines marschierenden Soldaten vor Augen führen, um dafür ein Beispiel zu erhalten. Um die Gesamterscheinung zielgerichteter und konzentrierter wirken zu lassen, sollte das Handgelenk bzw. der End-Effektor bei der Verwendung von inverser Kinematik die Bewegung anführen. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass das Handgelenk und der Ellbogen kaum bis gar nicht rotieren und der Arm relativ starr bleibt. Ist eine Bewegung mit der Qualität Krumm erwünscht, muss die Pfadund Eckkrümmung umgekehrt werden. Die Pfade müssen hier geschwungen sein und sich in alle drei Dimensionen ausbreiten. Im idealen Fall sind keine richtigen Ecken vorhanden, weshalb die Eckkrümmungenüblicherweise schwach ausfallen. Anstatt der Ecken sollen die Arme Schwünge vollziehen, die je nach Intensität kleinere oder größere Radien beschreiben. [21] schlägt weiters vor, die Bewegungen so aussehen zu lassen, als ob sie vom Ellbogen

67 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 60 geführt werden, was Rotationen vom Ellbogen und vom Handgelenk mit einbezieht. Als Resultat scheinen die Bewegungen mehr vom umgebenden Raum einzunehmen und wirken allumfassender. Um die Qualitäten Schnell und Langsam für die Arme zu implementieren, wird dieselbe Methode wie für die Wirbelsäule verwendet. Leicht und Stark sehen dagegen völlig anders aus. Wenn wir die Arme auf leichte Art und Weise bewegen, wirken diese sehr elastisch und lebhaft. Dies wird mit einer Abbremsung erzielt, deren korrespondierende Animationskurve in Abbildung 4.22 (b) zu sehen ist. Das bedeutet, dass die Bewegung sehr schnell beginnt, zum nächsten Keyframe hin abbremst, um danach wieder schnell zu beginnen. Abbildung 4.22 (c) zeigt die gegensätzliche Variante, nämlich die Beschleunigung, die für starke Bewegungen verwendet wird. Diese beginnen üblicherweise sehr langsam, da viel Gewicht in Bewegung versetzt werden muss und beschleunigen bei einer Abwärtsbewegung. In [3] wird auf die Wichtigkeit des Handgelenks beim Faktor Gewicht hingewiesen. Bei starken Bewegungen rührt sich das Handgelenk kaum, es bleibt meist starr und ist leicht abgewinkelt. Um die Elastizität von leichten Bewegungen zu unterstützen, soll hierbei das Handgelenk ständig nach innen und außen gebogen werden. Weiters kann Squash und Stretch angewendet werden, um die Wirkungen von Leicht und Stark noch zu verdeutlichen. Beim Beobachten von Bewegungen kann außerdem festgestellt werden, dass starke Bewegungen mehr Eck- und weniger Pfadkrümmung, leichte Bewegungen dagegen mehr Pfad- und weniger Eckkrümmung aufweisen. Die Qualität Stark beinhaltet oft eine enorme Antizipation und Leicht führt meist zu einem gewissen Maß an Overshoot, was in der Animationssoftware berücksichtigt, oder aber dem Benutzer selbst überlassen werden kann. Um die Qualität Frei zu erzeugen, sollten sich die Gelenke wie bei der Wirbelsäule auf sukzessive Art bewegen. Werden dabei wie in [21] die Rotationen der Handgelenke nach innen und außen verstärkt, entsteht eine sehr ungezwungene Bewegung. Außerdem bleibt die Bewegung praktisch nie ste- Abbildung 4.22: Drei Animationskurven, mit den gleichen Keyframes, aber jeweils anderem Gewicht: (a) normale Bewegung, (b) leichte Bewegung, (c) schwere Bewegung. a a Die Animationskurven in (b) und (c) sind stark überzeichnet, um die charakteristische Form einer leichten/abbremsenden und einer schweren/beschleunigenden Kurve klar deutlich zu machen.

68 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 61 hen, sondern fließt ständig weiter. Zu diesem Zweck könnte ein eindimensionales Glättungsfilter, z.b. von Gauß, auf die Animationskurven angewendet werden, um sie so weicher zu gestalten. Overshoot trägt ebenfalls zur gesamten Qualität bei. Gebundene Bewegungen sind wiederum genau das Gegenteil. Die Gelenke sollen sich simultan bewegen und das Handgelenk bleibt eher steif, um Kontrolliertheit und Vorsicht auszudrücken. Oft kann in gebundenen Bewegungen ein häufiges Stoppen und Starten festgestellt werden. Eine Person, die z.b. auf eisigem Grund geht, wird einen Schritt tätigen, den Körper anschließend ausbalancieren und erst dann den nächsten Schritt wagen. Diese Art von Bewegung kann durch verstärktes Ease-In und Ease-Out an bestimmten Keyframes erlangt werden. Umsetzung für die Beine: Die Implementierung für die Beine ist ähnlich zu jener der Arme, wobei die Beine weniger Ausdruckskraft besitzen. Sie dürfen aber deshalb keinesfalls vernachlässigt werden, da sie zum Gesamtausdruck des Körpers sehr wohl beitragen. Es muss hier allerdings die Gewichtsverteilung berücksichtigt werden. Jenes Bein, auf dem das Körpergewicht lastet, also das Standbein, kann nur sehr beschränkt durch die Antriebsparameter verändert werden, da es an der gleichen Position bleiben muss. Befindet sich aber ein Bein in der Luft, können die Vorschläge für die Arme meist ohne Änderung übernommen werden. Im Folgenden werden demnach nur die Unterschiede beschrieben; wird eine Qualität nicht erwähnt, so ist die Erklärung für die Arme heranzuziehen. Der Ellbogen muss dabei natürlich mit dem Knie und das Hand- mit dem Fußgelenk ersetzt werden. Da das Fußgelenk in seiner Bewegungsfreiheit viel eingeschränkter ist als das Handgelenk, können bei den Qualitäten Krumm, Leicht und Frei die Rotationen nicht so ausgeprägt sein. In der sagittalen Ebene besteht die größte Bewegungsfreiheit, die anderen erlauben nur wenige Grad, welche deshalb komplett ausgeschöpft werden sollen. Um die eingeschränkte Rotation des Fußgelenks wettzumachen, kann das Knie bewegt werden und somit das gesamte Bein verdrehen. Die Qualitäten Direkt und Gebunden können für gewöhnlich nicht viel Änderungen bei den Beinbewegungen bewirken. Das liegt daran, dass wir beim Animieren von Charactern zu Beginn ohnehin eher gerade und gebundene Bewegungen erzeugen. Erst bei Bedarf werden feinere Bewegungen wie z.b. Rotationen der Fußgelenke oder Kniedrehungen nach außen hinzugefügt. Wurde dieser Schritt nicht durchgeführt und ein Animator möchte mit der LMA-Software eine direkte und gebundene Bewegung erzeugen, kann sich folglich nicht viel ändern. Werden alle diese Vorschläge für die Wirbelsäule, die beiden Arme und die beiden Beine implementiert, kann die Anzahl der Operationen sehr hoch und eventuell zu rechenintensiv werden. Der Entwickler muss deshalb Kompromisse eingehen, welche Feinheiten er in den einzelnen Qualitäten weglassen

69 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 62 kann. Es soll aber dennoch garantiert werden, durch geschickte Kombination der Antriebsparameter das gesamte Spektrum an Ausdruck darstellen zu können. Da Antrieb die Reaktion des Körpers auf innere Impulse und Willen zeigt und somit die Essenz einer jeden Bewegung repräsentiert, ist es die wichtigste Komponente der Laban Bewegungsanalyse. Sie darf deshalb in einer Software auf keinen Fall fehlen und muss sich mit den Parametern von Form ergänzen, welche wie wir wissen die architektonische Grundstruktur und den Prozess der Veränderung in einer Bewegung behandelt. Die acht Basis-Aktionsstimmungen Laban war sich natürlich bewusst, dass die Variationen des menschlichen Ausdrucks unendlich sind. Nichtsdestotrotz versuchte er aus Gründen der einfacheren Analyse von Bewegungen, diese auf Basis-Aktionsstimmungen zu reduzieren. Grundsätzlich verwenden wir alle diese Aktionsstimmungen täglich, obwohl viele Menschen mit nur zwei oder drei dieser acht auskommen und die anderen eher vernachlässigen. [36] bringt das Beispiel von Personen, die durchs Leben gleiten und deren energischste Bewegung ein schneller Klaps ist. Andererseits kennen wir auch Menschen, die sich fast wie Stiere bewegen und keiner leichten Bewegungen fähig sind. Um die acht Basis-Aktionsstimmungen zu erhalten, bildete Laban alle möglichen Kombinationen der gegensätzlichen Qualitäten von Zeit, Raum und Gewicht, die in Tabelle 4.4 aufgelistet sind. Im Folgenden werden einige Beispiele gebracht, welche die acht Basis- Aktionsstimmungen veranschaulichen sollen. Die meisten wurden aus [36] und [32] übernommen, wo mehr Informationen dazu nachgelesen werden können. Es wird dem Leser aufgefallen sein, dass der Faktor Fluss in diesem Aktionsstimmung Zeit Raum Gewicht Drücken/Schieben Langsam Stark Gerade Wringen/Ziehen Langsam Stark Krumm Gleiten Langsam Leicht Gerade Schweben Langsam Leicht Krumm Stoßen Schnell Stark Gerade Peitschen Schnell Stark Krumm Tupfen Schnell Leicht Gerade Flattern Schnell Leicht Krumm Tabelle 4.4: Aufstellung der acht Basis-Aktionsstimmungen mit den jeweiligen Antriebsqualitäten. Die Begriffe stammen aus [32]. a a Da die englischen Begriffe für die Aktionsstimmungen gebräuchlicher sind und öfter in der Literatur vorkommen, sollen sie als Ergänzung angeführt werden. In der Reihenfolge der Tabelle sind dies folgende: Press, Wring, Glide, Float, Thrust, Slash, Dab und Flick.

70 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 63 Zusammenhang nicht beachtet wird. Dies liegt daran, dass Fluss laut Laban in jeder Handlung mehr oder weniger intensiv vorhanden ist, wie in [23] erläutert wird. Es gibt jedoch Kombinationen, in denen jeweils Zeit, Raum oder Gewicht durch Fluss ersetzt wird. Diese stehen aber in einem anderen Kontext und werden in dieser Arbeit nicht berücksichtigt. Im Alltag werden die wenigsten Handlungen mit nur einer Aktionsstimmung vollzogen, wie bereits festgestellt wurde. Wenn wir uns z.b. vorstellen, ein schweres Objekt auf ein hohes Regal zu stellen, beginnen wir mit einer peitschenden Bewegung nach oben, um das Objekt an die Kante des Regals zu bringen. Im Anschluss drücken bzw. schieben wir das Objekt weiter nach hinten, um sicherzustellen, dass es nicht wieder herabfällt. Wir sehen hier, dass bei der Aktionsstimmung Drücken eine sehr konzentrierte Kraft aufrecht erhalten wird, was unter Umständen längere Zeit andauern kann. Wringen bzw. Ziehen ist die zweite Basis-Aktionsstimmung. Wir können diese mit dem Auswringen eines nassen Handtuchs vergleichen, wobei sich dies nicht nur auf die Arme bezieht. Wichtig ist dabei, dass sich die Gliedmaßen in entgegengesetzte Richtungen bewegen und einige Drehungen eingebunden werden. Die nächsten beiden Aktionsstimmungen unterscheiden sich von den bisher beschriebenen im Faktor Gewicht. Gleiten ist eine weiche, streichende Bewegung, die oft mit Eislaufen assoziiert wird. Sie kann aber ebenso mit der Hand durchgeführt werden, wenn wir langsam an einer Oberfläche entlang gleiten. Schweben ist sehr ähnlich zu Gleiten, besitzt aber die Qualität Krumm und erzeugt deshalb zarte und delikate Bewegungen. Oft wird Schweben mit Bewegungen in Wasser oder in der Luft verbunden. Die folgenden vier Aktionsstimmungen besitzen im Gegensatz zu den ersten vier die Qualität Schnell. Peitschen ist eine sehr aggressive, aber indirekte Handlung, die aufs Geratewohl ausgeführt wird. Beispiele hierfür sind das Wegschlagen von Pflanzen im dichten Dickicht oder das Kämpfen mit Schwertern. Stoßen ist dagegen eine zielstrebige, direkte und sehr kräftige Aktionsstimmung, die leicht mit dem Boxsport assoziiert werden kann. Schnelle Bewegungen mit der Qualität Leicht werden von Laban als Tupfen und Flattern bezeichnet. Tupfen ist eine direkte, tätschelnde Bewegung, die wir oft anwenden, z.b. beim Schreiben auf einer Tastatur oder wenn wir weinen und die Augen trockentupfen. Flattern ist im Gegensatz dazu krumm und eher ruckartig. Wir verwenden flatternde Bewegungen, wenn wir z.b. etwas vom Fuß schütteln oder Fliegen wegwehen, die auf unserem Essen sitzen. Flattern ist eine kurze, leicht schlagende Bewegung, die eindeutig von einem entspannten Schütteln oder Winken unterschieden werden kann. Es stellt sich nun die Frage, wie wir diese acht Basis-Aktionsstimmungen in einer qualitativen Animationssoftware nutzen können. Es ist offensichtlich, dass wir sie nicht als eigenständige Parameter verwenden, da dies die Qualitäten auf ihre Extremwerte reduzieren würde. Es wurde aber gezeigt, dass diese acht Aktionsstimmungen auf die Parameter von Antrieb aufbauen, die in der Software schon als Slider zur Verfügung stehen. Somit können sie

71 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 64 eine Ebene über den Antriebsfaktoren als Beispieleinstellungen umgesetzt werden. Für den Benutzer wäre eine Funktion zum Abspeichern und Laden von beliebig vielen Kombinationen von Zeit, Raum, Gewicht und Fluss ohnehin sehr von Vorteil. Die acht Basis-Aktionsstimmungen könnten somit als Voreinstellungen vorhanden sein und vom Benutzer geladen werden. Dies würde auch den Einstieg erleichtern, da gleich zu Beginn die gegensätzlichsten Aktionsstimmungen präsentiert werden und der Benutzer sofort die Auswirkungen der einzelnen Parameter erlernt. In diesem Kapitel wurde keinesfalls eine vollständige Beschreibung von Antrieb geliefert. Weitere Aspekte von Antrieb beinhalten die unvollständigen Aktionsstimmungen, die auch Modes genannt werden, und die vier External Drives. Wer mehr darüber erfahren möchte, findet Informationen in [6] und vor allem in [36], worin sehr detaillierte Ausführungen enthalten sind. Diese Aspekte sind zwar sehr interessant, für eine qualitative Software für Character Animation jedoch nicht geeignet. Es wäre außerdem vom Benutzer zu viel verlangt, sich in diese komplexen Gebiete einarbeiten zu müssen, um die Software zu verstehen Phrasierung Bevor die Phrasierung diskutiert wird, sollen die Zusammenhänge der LMA- Komponenten noch einmal in Erinnerung gerufen werden. In Abbildung 2.3 wird gezeigt, dass sich im Kern jeder Bewegung die Komponenten Körper, Antrieb, Raum und Form befinden. Diese hängen stark zusammen und beeinflussen sich gegenseitig, wie durch das Tetraeder dargestellt wird. Phrasierung und Beziehung bilden jeweils eine Schale um den Kern, was bedeutet, dass sie eine bzw. zwei Ebenen darüber liegen. Phrasierung wirkt auf den Kern und Beziehung beeinflusst alle darunterliegenden Komponenten. Bis jetzt wurden die vier Kernelemente der LMA behandelt. Es wurde dabei erwähnt, dass sich die jeweiligen Eigenschaften und Parameter innerhalb einer Bewegung verändern können. [25] hebt hervor, dass besonders die Art, wie diese Veränderungen und Übergänge stattfinden, das Charakteristische im Bewegungsverhalten des Menschen zum Vorschein bringt. Phrasierung wird folglich als zeitliche Strukturierung und Betonung von Bewegungen definiert. Diese Betonungen können verschoben und ihredauer variiert werden, was den Ausdruck und den Sinn einer Bewegung entscheidend verändert. Die Grundlage der Komponente Phrasierung ist der Rhythmus. In [36] wird erläutert, dass Laban Rhythmus als eine Kombination von akzentuierten und unbetonten Momenten definierte. Rhythmus und Zeit sind untrennbar und steuern alle unsere Bewegungen. Jener Rhythmus, der üblicherweise unser Leben bestimmt, ist der Herzschlag. In Erholungsphasen ist er regelmäßig, bei erhöhter Muskelkraft oder emotionaler Aufregung beschleunigt er jedoch, was die Bewegungen stark beeinflusst. In dem Sinne kann der

72 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 65 Herzschlag bei Bewegungen mit dem Takt in der Musik verglichen werden. Der zweite Organische Rhythmus, wie sie in [42] genannt werden, ist der Atem. Je nachdem, wie viel Sauerstoff der Körper benötigt, wird der Atem schneller, stärker und dadurch wahrnehmbarer. Der persönliche Rhythmus eines Characters ist also bei jeder Animation zu berücksichtigen. Die Phrasierung beschreibt den Rhythmus von Bewegungen auf qualitative Weise. Tabelle 4.5 listet die sechs Arten der Phrasierung 16 und ihre jeweiligen Bedeutungen auf. Increasing und Decreasing werden dabei als graduelle Phrasierungen bezeichnet. Increasing then Decreasing, Accented und Vibratory fallen in die übergeordnete Kategorie Resilient. Even Increasing Decreasing Increasing/ Decreasing Accented Vibratory Die Bewegungsqualitäten bleiben unverändert während sich der Character bewegt oder stillsteht. Die Bewegung ist eher neutral zu Beginn und gewinnt an Intensität, bis die Qualität deutlich erkennbar wird. Endet diese Steigerung mit einem Akzent, wird die Phrasierung als Impact bezeichnet. Die Qualität einer Bewegung nimmt stetig an Intensität ab, bis sie eventuell eine neutrale Erscheinung erreicht. Befindet sich ein starker Akzent am Beginn dieser Phrasierung, wird sie Impulse genannt. Eine Qualität nimmt an Intensität zu und anschließend mit derselben Phrasierung wieder ab. Eine oder mehrere Qualitäten bilden eine Abfolge von pulsierenden Akzenten, die einen Rhythmus bilden. Mehrere schnelle, sich wiederholende Bewegungen werden fortlaufend ausgeführt. Tabelle 4.5: Klassifikation der Phasierung, aus [35]. Leslie Bishko bringt in [6] das Beispiel von kreisenden Armen. Diese Bewegung besteht aus zwei Teilen; zuerst werden die Arme nach vorne und oben bewegt, anschließend nach hinten und hinab. Um ein schwingendes Kreisen zu erzeugen, muss der erste Teil eher langsam und leicht sein, während beim zweiten Teil die Arme schnell und stark nach unten fallen. Folglich wechseln sich die Qualitäten Increasing und Decreasing von Zeit und Gewicht ab. Bishko verwendet den Begriff der Phrasierung rein in Bezug auf den Antrieb, obwohl auch die anderen Kernkomponenten Körper, Raum und Form in Betracht gezogen werden müssen. 16 Die hier präsentierte Aufgliederung stammt von Vera Maletic aus [35], Leslie Bishko verwendet in [6] jedoch eine andere Klassifizierung. Increasing then Decreasing ist in ihrer Auflistung nicht vorhanden, dafür definiert sie den Begriff Resilient als eigene Phrasierung, die eine Abfolge von federnden, zurückprallenden Bewegungen beschreibt. In dieser Arbeit wurde die Einteilung von Vera Maletic bevorzugt.

73 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 66 Implementierung von Phrasierung Es muss nun herausgefunden werden, wie die vier Kernkomponenten durch die Qualitäten der Phrasierung zeitlich strukturiert werden können. Im Gegensatz zu den Kernkomponenten wirken die Parameter von Phrasierung nicht auf die Low-Level-Attribute, sondern können direkt auf die Faktoren und Eigenschaften dieser vier Komponenten angewendet werden. Um die Phrasierung überhaupt anwenden zu können, müssen die Parameter der jeweiligen Kernkomponente animierbar sein, da sonst keine zeitliche Veränderung hergestellt werden kann. Da sich die Parameter von Antrieb und Form auf einem Kontinuum befinden und offensichtlich animierbar sind, wenden wir uns diesen zuerst zu. Mit den sechs Parametern der Phrasierung können die Übergänge der Faktoren von Form und Antrieb von einem zu einem anderen Zustand gesteuert werden. Im Kontext der 3D Animation bedeutet dies folglich, dass die Interpolation der Animationskurven zwischen zwei oder mehreren Keyframes je nach verwendeter Phrasierung anders berechnet werden muss. Diesen Interpolationen muss wiederum eine Basis-Animation zu Grunde liegen. Dies bedeutet, dass der Benutzer die Parameter von Antrieb und Form zuerst manuell animiert, um die benötigten Keyframes zu erzeugen. Im Anschluss daran soll die Software die Möglichkeit bieten, eine gewisse Anzahl von Keyframes zu selektieren und die gewünschte Phrasierung auszuwählen. Das Programm berechnet eine neue Interpolation und erzeugt eine neue Animationskurve. Wie viele Keyframes für einen Übergang benötigt werden und wie die resultierenden Animationskurven aussehen könnten, wird im Folgenden näher betrachtet. Nehmen wir an, die Parameter von Antrieb und Form werden zunächst linear animiert. Abbildung 4.23 (a) zeigt zwei Keyframes einer Animationskurve, die wir als Zustände bezeichnen. Even ist die einfachste Phrasierung und bedeutet, dass die Werte unverändert bleiben. Deshalb genügt in diesem Fall, dass der Benutzer einen Keyframe selektiert. Dessen Wert bleibt anschließend bis zum nächsten Keyframe unverändert, wie in Abbildung 4.23 (b) erkannt wird. Die beiden Qualitäten Increasing und Decreasing können zusammengefasst werden, da es an den Keyframes liegt, ob die Kurve steigt oder fällt. Die Phrasierungen Increasing bzw. Decreasing verfeinern die Interpolation einer Kurve mit einer Beschleunigung und einer Abbremsung, wie Abbildung 4.23 (c) und (d) zeigt. Der Benutzer muss hierbei zwei Keyframes selektieren, um den Übergang berechnen zu können. Wie wir in Tabelle 4.5 gesehen haben, sind Impact und Impulse spezielle Varianten von Increasing und Decreasing. Impact weist einen Akzent am Ende einer steigenden Kurve auf, Impulse am Beginn eines fallenden Überganges. Dies kann mit den Disney Prinzipien Overshoot und Anticipation verglichen werden, in diesem Fall aber auf die Qualitäten undnichtauf die eigentliche Bewegung bezogen. Abbildung 4.24 (a) zeigt eine Kurve mit einem

74 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION (a) (b) 1 (c) (d) 2 Abbildung 4.23: Verschiedene Möglichkeiten der Phrasierung zwischen unveränderten Keyframes: (a) Basiskurve mit linearer Interpolation, (b) Even, (c) Increasing, (d) Decreasing (a) (b) 2 Abbildung 4.24: (a) Steigende Kurve mit der Phrasierung Impact, (b) Fallende Kurve mit der Phrasierung Impulse. Impact. Der Benutzer muss wiederum zwei Keyframes selektieren, um diesen Übergang zu berechnen, hierbei werden aber noch zusätzliche Informationen benötigt. Der Benutzer muss angeben können, wie stark der Akzent ausfallen soll und wo genau er sich zwischen den zwei Keyframes befinden soll. Am einfachsten sind prozentuelle Angaben für Zeit und Intensität, die in eigenen Feldern numerisch eingegeben werden können. Das gleiche Konzept kann für den Impulse in Abbildung 4.24 (b) verwendet werden. Sowohl die Phrasierung Increasing/Decreasing als auch Vibratory bestehen aus Wechseln zwischen zwei Zuständen, weshalb diese zusammengefasst werden könnten. Der einzige Unterschied besteht in der Frequenz, in der diese Wechsel vollzogen werden, wie die Abbildungen 4.25 (a) und (b) zeigen. Wünscht der Benutzer wellenförmige Wiederholungen von Zuständen, muss er zwei Keyframes selektieren, zwischen denen die neue sinusförmige Animationskurve berechnet werden soll. Anschließend muss der Benutzer die Frequenz bzw. die Anzahl der Wiederholungen angeben können, um zum gewünschten Ergebnis zu gelangen. Die Phrasierung Accented in Abbildung 4.25 (c) unterschiedet sich zu den eben genannten in dem Sinne,

75 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION (a) (b) (c) 1 Abbildung 4.25: Phrasierungen mit sich wiederholenden Zuständen: (a) Increasing/Decreasing, (b) Vibratory, (c) Accented. dass mehrere Zustände an den Wiederholungen beteiligt sein können. Außerdem folgen diese Wiederholungen nicht unmittelbar aufeinander, sondern bilden Pausen, um so einen Rhythmus zu formen. Der Benutzer soll also die gewünschten Keyframes selektieren und die Dauer der Pausen sowie der Akzente selbst angeben. Diese Akzente werden anschließend im festgelegten Zeitraum mit den gewünschten Pausen wiederholt. Wir sehen also, dass die Umsetzung der Komponente Phrasierung für Antrieb und Form sehr wohl möglich ist, für Körper und Raum ist die Implementierung aber keineswegs offensichtlich. Diese beiden Komponenten besitzen keine Parameter, die über Zeit animiert werden können. Raum wird durch den Platonischen Körper, den wir als Kinesphäre wählen, definiert. Natürlich ist es möglich, einen Slider mit fünf Stufen zu erstellen, mit dem der Benutzer zwischen den fünf Kristallen wechseln kann. Eine Phrasierung der Form der Kinesphäre macht aber dennoch keinen Sinn. Ähnliches gilt für den Körper, obwohl hier Sukzession, Simultanität und Sequenzierung sehr wohl innerhalb einer Bewegung phrasiert werden können. Diese drei Arten des Bewegungsflusses existieren aber nicht als einfache Parameter in der Software, sondern müssen vom Benutzer gezielt auf gewisse Bereiche der Animation angewendet werden. Deshalb ist auch hier die Verwendung der Phrasierung nicht effektiv möglich. Bei den Übergängen zwischen Zuständen von Antrieb und Form spielt die Dauer eine große Rolle. Es liegt aber am Benutzer, sich dessen bewusst zu werden und die Dauer beim Setzen der Keyframes von Beginn an zu berücksichtigen. Ken Perlin hebt in [38] hervor, dass die Übergangszeiten starken Einfluss auf den Ausdruck einer Bewegung ausübt, besonders wenn die verschiedenen Körperzonen variiert werden. Perlin bringt als Beispiel eine Tänzerin, die ihren Körper und den Blick zum Publikum wendet. Anschließend dreht sie die Arme langsam weg, um in den Tanz überzugehen, wobei der Kopf noch längere Zeit in den Zuschauerraum blickt. Diese Bewegungskombination erzeugt einen völlig anderen Ausdruck als wenn der Kopf rasch weggedreht werden würde, bevor sich der Körper bewegt. Diese unterschiedlichen Übergangszeiten der Körperzonen transportieren subtile Emotionen, die der Benutzer in seiner Animation nutzen kann.

76 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Beziehung Die Komponente Beziehung unterscheidet sich von allen bisher diskutierten darin, dass sie sich mit anderen Personen und Objekten beschäftigt. In [25] wird darauf hingewiesen, dass sich Menschen zu zweit oder in Gruppen immer zueinander, nebeneinander oder voneinander weg positionieren. Dies sagt einiges über die innere Haltung zu den Gegenübern und der momentanen Stimmung von Personen aus. Besonders zufällige Begegnungen auf der Straße von Menschen, die wir kennen, beinhalten Aspekte der Beziehung wie z.b. Sympathie oder Antipathie. Wir können direkt auf Personen zugehen oder einen Bogen um sie machen, wir können sie herzlich aus der Nähe begrüßen, aus der Ferne zuwinken oder uns in eine andere Richtung drehen, um nicht erkannt zu werden. Wir können also sehen, dass die persönliche Beziehung entscheidend zum Ausdruck von Bewegung beiträgt. Wenn wir uns bewegen, verändert sich unsere Beziehung zu umgebenden Menschen und Objekten ständig. Laban unterteilt den Prozess der Beziehungsaufnahme in [33] in drei Phasen: Vorbereitung, Kontakt und Auflösung. Die Vorbereitungsphase besteht hauptsächlich aus dem Fokus des Körpers, was bedeutet, dass wir mit dem Torso, dem Kopf, usw. ein Ziel ansteuern. Anschließend nähern wir uns diesem Ziel aus einer beliebigen Richtung, treten aber noch nicht in Kontakt. Die zweite Phase ist der eigentliche Kontakt, wobei hier die räumliche Relation zueinander sehr wichtig ist. Laban beschreibt verschiedene Arten des Kontaktes, die hier nur grob beschrieben werden sollen. Wir können beispielsweise ein Objekt von einer beliebigen Seite berühren, können an der Oberfläche entlang gleiten, können es über uns tragen oder es halten, wobei wir es mit mehreren Körperteilen einfassen. Wir müssen das Objekt aber nicht notwendigerweise berühren. Oft gehen wir einfach daran vorbei, springen über das Objekt, kriechen darunter oder begegnen ihm auf andere ähnliche Art und Weise. Im Anschluss an den Kontakt kommt die Phase der Auflösung. Diese kann in jegliche Richtung erfolgen, solange diese gegensätzlich zur Richtung der Kontaktaufnahme ist. Um die Komponente Beziehung in eine qualitative Software für Character Animation zu inkludieren, muss ein Verhaltensmodell implementiert werden. Der Character fungiert in solchen Modellen als mehr oder weniger selbstständiger Agent. Die Aufgabe des Animators ist in diesem Fall lediglich, dem Character mitzuteilen, wie er zu dem Objekt bzw. zu der Person, dem/der er begegnet, steht. Die Art der Annäherung, des Kontaktes und sein Ausdruck werden anschließend von der Software generiert. Viele Forscher im Bereich der Computer Animation und Echtzeit-Interaktion haben sich mit Verhaltensmodellen befasst, wovon einige, wie z.b. [40] und [15], in Kapitel 3.1 kurz beschrieben wurden. Dieses Gebiet ist zu umfangreich für diese Arbeit; für mehr Informationen zu Verhaltensmodellen möge der Leser die unzähligen wissenschaftlichen Arbeiten diesbezüglich heranziehen.

77 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Affinitäten von Antrieb und Form In den letzten sechs Kapiteln sind die Komponenten der Laban Bewegungsanalyse einzeln vorgestellt und analysiert worden. Es wurden öfters Verbindungen zwischen den Komponenten hergestellt, die zeigten, dass diese im Grunde nicht einzeln, sondern als Gesamtkonzept betrachtet werden müssen. Die wichtigste Affinität in der LMA ist aber der Zusammenhang zwischen Antrieb und Form. Laban und nach ihm Warren Lamb beobachtete laut [23], dass Antrieb, der innere Impuls einer Bewegung, und Form, das Positionieren des Körpers im Raum, Affinitäten aufweisen. Dies bedeutet, dass jeweils eine Qualität von Antrieb in einer bestimmten Qualität von Form in der Kinesphäre sichtbar wird. Dieses Konzept beschreibt natürliche und harmonische Tendenzen oder Charakteristiken von Bewegungen. Tabelle 4.6 bietet einen Überblick über diese Verwandtschaften und führt an, in welche Richtung die einzelnen Bewegungsarten üblicherweise tendieren. Antrieb Form Richtung Faktor Qualität Faktor Qualität Raum Krumm Horizontal Spreading Seitlich nach außen Gerade Enclosing Seitlich kreuzend Gewicht Leicht Vertikal Rising Nach oben Stark Sinking Nach unten Zeit Langsam Sagittal Advancing Vorwärts Schnell Retreating Rückwärts Fluss Frei Fluss Growing Streuend Gebunden Shrinking Sammelnd Tabelle 4.6: Zusammenfassung der Faktoren und Qualitäten von Antrieb beziehungsweise Form und ihre verwandten Richtungen, an die Auflistung in [6] angelehnt. In [32] werden die ersten sechs Affinitäten der Tabelle genauer definiert. In der horizontalen Ebene ist eine Bewegung eines Körperteils auf der eigenen Seite räumlich sehr frei. Wir können den Raum frei nutzen und das Körperglied flexibel und krumm bewegen. Folglich hängen die Qualitäten Krumm und Spreading zusammen. Gerade und Enclosing bilden genau das Gegenteil. In einer Bewegung mit der Qualität Enclosing überkreuzen z.b. unsere Arme den Oberkörper. Der Spielraum ist in diesem Fall sehr gering und eingeengt, weshalb eine direkte, gerade Bewegung verursacht wird. In der vertikalen Ebene streckt sich der Körper entweder in die Höhe oder sinkt in die Tiefe. Eine Bewegung nach oben vermittelt das Gefühl von Leichtigkeit, wirkt entspannt und gibt Kraft ab. Somit ist die Antriebsqualität Leicht mit Rising verwandt. Es ist weiters viel einfacher, eine starke, schwere Bewegung in die Tiefe als in die Höhe auszuführen, weshalb Stark

78 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 71 Leicht Gerade Langsam Krumm Schnell Stark Abbildung 4.26: Die Qualitäten Raum, Gewicht und Zeit in der Dynamosphäre, angelehnt an eine Abbildung in [36]. mit Sinking zusammenhängt. Wir können sagen, dass sich der Schwerpunkt des Körpers mit einer starken Bewegung nach unten verlagert. In der Tabelle erkennen wir weiters, dass die Qualität Langsam mit Advancing und Schnell mit Retreating korreliert. Schnelle, plötzliche Bewegungen werden meist mit einer gewissen Kontraktion, einem ruckartigen Zusammenzug, verbunden, z.b. in Situationen des Schocks oder der Angst. Langsame, sich entwickelnde Bewegungen befinden sich im Gegensatz dazu fast immer vor dem Körper. Die Korrelation des Flusses von Antrieb und Form ist ähnlich zu den bisher beschriebenen, wird aber in der Literatur nicht weiter definiert. In wurde geschildert, dass die Ebenen von Form das Dimensionalkreuz bilden und somit in die Kinesphäre übertragen werden können. Als Folge der Affinitäten von Antrieb und Form ist es deshalb möglich, auch die Qualitäten von Antrieb in den Bewegungsraum zu transformieren. Dieser wird im Zusammenhang mit Antrieb Dynamosphäre genannt, die in Abbildung 4.26 in der einfacheren Form des Hexaeders illustriert wird. Diese Grafik ist mit Abbildung 4.10 identisch, mit der Ausnahme, dass die Richtungen im Raum nun mit den Qualitäten von Antrieb 17 benannt sind. In der Dynamosphäre können, wie in der Kinesphäre, die Symbole der Labanotation zur Darstellung der Qualitäten verwendet werden. Da die Qualitäten von Antrieb das Dimensionalkreuz im Würfel bilden, können wir die acht Basis-Aktionsstimmungen im Diagonalkreuz darstellen. Wir wissen, dass jede Aktionsstimmung aus Kombinationen der Faktoren Raum, Gewicht und Zeit besteht. Somit liegt es nahe, diese auch in der 17 Der Faktor Raum wird auf die rechte Seite des Körpers bezogen, weshalb Krumm nach rechts und Gerade nach links gerichtet ist. Für die linke Seite des Körpers gilt der umgekehrte Fall.

79 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 72 Tupfen Gleiten Schweben Flattern Drücken Wringen Stoßen Peitschen Abbildung 4.27: Die Acht Basis-Aktionsstimmungen in der Dynamosphäre, Informationen dazu stammen aus [32]. Dynamosphäre zu bilden, wie in Abbildung 4.27 gezeigt wird. Nehmen wir als Beispiel die Aktionsstimmung Wringen, welche die Qualitäten Krumm, Stark und Langsam beinhaltet. Da sich Krumm auf der rechten Seite, Stark in der Tiefe und Langsam vor dem Körper befindet, wird Wringen also bei der Diagonale Rechts-Tief-Vorne platziert. Mit demselben Verfahren werden die Positionen der anderen Aktionsstimmungen bestimmt. Aktionsstimmungen können mit den Parametern der Komponente Antrieb erstellt werden, wie in Kapitel geschildert wurde. Beim Übergang von einer Aktionsstimmung zu einer anderen steht uns aber laut [32] der Weg nicht völlig frei, sondern wir müssen deren Position in der Dynamosphäre berücksichtigen. Gleiten befindet sich direkt neben Schweben, weshalb ein Übergang leicht und ohne spürbare Pause vonstatten geht. Wollen wir aber von Gleiten zu Peitschen, dem völligen Kontrast, wechseln, so müssen wir einen Umweg über andere Aktionsstimmungen machen. Mögliche Wege sind z.b. über Tupfen und Stoßen oder über Drücken und Wringen. Wird dies nicht beachtet, entstehen unnatürliche, ruckartig wechselnde Bewegungen. In der qualitativen Animationssoftware wird es wohl kaum möglich sein, diese Übergänge für den Benutzer zu steuern, weshalb sich dieser der natürlichen bzw. unnatürlichen Sequenzen von Aktionsstimmungen bewusst werden sollte. Was in einer Software hingegen verwirklicht werden kann, ist die Affinität zwischen Antrieb und Form. Nehmen wir an, wir möchten die Bewegung eines Characters leichter gestalten und schieben den Slider für den Faktor Antrieb in Richtung Leicht. Da die Antriebsqualität Leicht mit Rising korreliert, könnte die Software den Slider fürdie vertikale Ebene eben-

80 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 73 falls Richtung Rising schieben, um so den Ausdruck der Leichtigkeit noch zu verstärken. Der Benutzer wünscht sich womöglich nicht, dass der Anteil von Rising genauso groß ist wie jener von Leicht, sondern geringer. Deshalb soll die Software ermöglichen, das Ausmaß der Affinität in Prozent anzugeben. 100% bedeutet, dass sich die Slider von Form genauso weit bewegen wie jene von Antrieb und 0% bewirkt keine Affinität. Somit wäre unter Umständen sogar denkbar, dieses Ausmaß der Affinität zu animieren und somit mehr oder weniger harmonische Bewegungen zu erzeugen. Es ist wichtig, dass der Benutzer die Affinität vollständig abschalten kann, da diese nicht immer erwünscht ist. [7] behauptet treffend, dass die Verwendung von Affinitäten im Tanz ein Gefühl von Sicherheit und Normalität vermittelt. Die Zuschauer fühlen sich bald gelangweilt, da die Handlung zu vorhersehbar ist. Sind Affinitäten nur ab und zu erkennbar, wirkt die Bewegung auf eigenartige Weise störend. Die entstehende Wirkung ist unüblich, seltsam, bewegend und grotesk, was die Konzentration des Publikums aufrecht hält. Das gleiche Prinzip gilt für Character Animation, bei der es ebenso wichtig ist, die Zuseher durch den Auftritt der Figur zu bannen und ihr Interesse zu halten Bewegungsmuster Eine wichtige Erkenntnis der LMA ist, dass jede Person ein individuelles Bewegungsmuster aufweist, wie Bishko in [10] hervorhebt. Dieses Muster ist tief in uns verwurzelt und wir wenden es an bei allem, was wir tun. Faktoren, die darauf Einfluss haben, sind z.b. die Körperproportionen, Knochenlänge, Dehnbarkeit der Sehnen und Muskelkraft. In [23] wird sogar festgestellt, dass wir in Stress versetzt werden, wenn wir unser Muster für längere Zeit nicht verwenden können. Laban bezeichnete dieses als Movement Signature. Sie kann mit der Terminologie der LMA beschrieben werden und beinhaltet nicht nur die Grundcharakteristiken der Bewegungen einer Person, sondern auch, wie sie üblicherweise auf eine gewisse Situation oder Reize reagiert. Die Movement Signature kann sich auf alle Komponenten der LMA beziehen. In Bezug auf das Element Körper kann behauptet werden, dass jede Person sowohl Sukzession, Simultanität als auch Sequenzierung verwendet. Welche Art des Bewegungsflusses aber bevorzugt und somit am häufigsten verwendet wird, ist individuell. In der Kinesphäre, die uns umgibt, gibt es für jede Person laut [32] einen Bereich, in dem sie sich am wohlsten fühlt und Bereiche, in die sie nie vordringt. Viele Tänzer nutzen z.b. die gesamte Kinesphäre aus, während sich die meisten Menschen mehr in der vorderen Hälfte bewegen und die hintere eher selten benötigen. Dies kann in einer 3D Software gut mit der modellierten Kinesphäre aus umgesetzt werden. Besonders bezüglich Antrieb und Form können bei Personen eindeutige Bewegungsmuster festgestellt werden. [23] hebt hervor, dass die Art und Weise, wie wir uns im Raum formieren, den Eindruck auf andere Perso-

81 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION 74 Abbildung 4.28: Umsetzung der Movement Signature im ES Editor. nen bestimmt. Manche Menschen schrumpfen buchstäblich, wenn sie in ein Gespräch eingebunden werden, andere wiederum wachsen und ziehen den Kopf nach oben, um wichtiger zu erscheinen. Jede Person verwendet die Qualitäten von Antrieb und Form anders und bevorzugt gewisse Bereiche im Kontinuum der Faktoren. Wir haben in und bereits diskutiert, dass die Verwendung von Slidern von -1 bis +1 für die Qualitäten vonformundantriebdiebestelösung ist. Die Animationssoftware soll nun die Möglichkeit bieten, diese Kontinuen manuell einzuschränken. Im ES Plugin wurden zu diesem Zweck Felder im GUI inkludiert, die jeweils den Minimal- und Maximalwert eines Faktors spezifizeren, wie Abbildung 4.28 zeigt. Hier wurde das Minimum des Sliders Fluss auf -0.3 geändert, was bedeutet, dass der Character seine Gliedmaßen nicht nahe am Körper bewegt, sondern grundsätzlich eine sehr große Kinesphäre besitzt. Auf diese Weise können auch alle anderen Faktoren eingeschränkt werden, um dem Character ein individuelles Bewegungsmuster zu verleihen. Auch die Phrasierung von Bewegungen ist bei jeder Person verschieden, was bei Character Animationen berücksichtigt werden muss. Manche Menschen verweilen für längere Zeit in einer Aktionsstimmung, andere wechseln den Antrieb oft. Natürlich gilt Ähnliches für die Komponente Beziehung. Jeder besitzt seine individuelle Art, auf bestimmte Personen, Gegenstände und Situationen zu reagieren. Bishko erörtert in [10] die Wichtigkeit der Movement Signature im Prozess des Character Designs. Es muss genau festgelegt werden, wie sich die Figur selbst präsentiert, auf ihre Umwelt reagiert und mit anderen Personen interagiert. Bei der Animation selbst müssen die Animatoren diese Bewegungsmuster in die Bewegungen einfließen lassen. So kann eine überzeugende und konsistente Vorstellung des Characters garantiert werden. Die Parameter der Laban Bewegungsanalyse sind dabei eine große Hilfe und können diesen Prozess erleichtern und beschleunigen.

82 KAPITEL 4. LMA FÜR QUALITATIVE ANIMATION Mögliche Erweiterungen Nehmen wir an dieser Stelle an, dass eine qualitative Software für Character Animation mit den vorgeschlagenen Implementierungen entwickelt wurde. Die Benutzer sind nun in der Lage, Basisanimationen mit Hilfe der Laban Bewegungsanalyse zu verändern und ausdrucksstärker zu gestalten. Es sind unzählige Variationen möglich, 3D Charactern Individualität und Emotionen zu verleihen. Durch eine Erweiterung der Funktionalität könnte die Arbeit eines Animators allerdings noch weiter vereinfacht und effektiver gestaltet werden. Es wäre z.b. möglich, eine Kollisionserkennung zu inkludieren. Folglich müsste sich der Benutzer weniger Sorgen machen, dass sich Teile der Geometrie überschneiden. Eine Anwendung für die Animation von Massen wäre als weitere effiziente Erweiterung denkbar. Der Benutzer müsste hierbei zunächst lediglich die Figur mit der Basisanimation einige Male kopieren. Die Software könnte anschließend bestimmte Parameter z.b. jene von Antrieb und Form auf alle Character anwenden. Um nicht jede Figur mit dem gleichen Ausdruck zu versehen, kann ein Zufallsgenerator das Bewegungsmuster und die Qualitäten von Antrieb und Form bestimmen. Das Resultat sind mehrere Character, die grundsätzlich die gleiche Bewegung ausführen, sich im Ausdruck aber voneinander unterscheiden. Besonders wenndie Softwarefür zyklische Bewegungen wie beispielsweise einen Lauf oder einen Gang verwendet wird, kann ein Pfadgenerator von großer Hilfe sein. Die Software würde hierbei die Möglichkeit bieten, einen Pfad zu zeichnen, dem der Character anschließend genau folgt. Die Arbeit des Animators würde weiters erleichtert werden, wenn das Programm die Translation der Figur in sagittaler Richtung anhand der Schrittlänge automatisch ermittelt. Somit kann sich der Animator voll auf den Ausdruck und das Schauspiel des Characters konzentrieren, ohne sich um die eigentliche Fortbewegung kümmern zu müssen.

83 Kapitel 5 Effort Shape Editor Der Effort Shape Editor, abgekürzt ES Editor, ist ein Maya Plugin, das ausdrucksstarke Gangarten automatisch generiert. Das Programm benötigt einen neutralen Walkcycle als Ausgangsposition, um dessen Animationskurven durch mathematische Algorithmen bearbeiten zu können. Dazu werden die Faktoren von Antrieb und Form der LMA zur Verfügung gestellt, die der Benutzer verändern und animieren kann. Beim ES Editor handelt es sich um einen Prototypen, der entwickelt wurde, um zu testen, ob die Parameter der LMA für die prozedurale Animation von Charactern geeignet ist. 5.1 Anforderungen Vor Beginn der Implementierung wurden einige Anforderungen an das System festgelegt, die erfüllt werden mussten. Dieser Schritt war wichtig, um ein benutzerfreundliches, effizientes und hilfreiches Programm zu entwickeln. 1. Die Parameter von Antrieb und Form werden nicht auf den gesamten Körper, sondern auf die einzelnen Körperzonen angewendet. Für jede Körperzone muss ein so genanntes Modul erstellt werden, das die zugehörigen Gelenke speichert. Der Benutzer kann wählen, welche Module er benötigt und er weist ihnen die jeweiligen Gelenke zu. Da üblicherweise Kontrollobjekte zur Steuerung verwendet werden, sollen diese anstatt der Gelenke den Modulen zugewiesen werden. 2. Für die Faktoren von Antrieb und Form wird jeweils ein Slider erzeugt, der von -1 bis +1, also von einem Extrem zum anderen, reicht. Die Faktoren sollen auch im Channel Editor von Maya aufscheinen, um ein leichtes und gewohntes Animieren zu ermöglichen. 3. Die Basis-Animation, auf die das Plugin aufsetzt, darf nicht verändert werden. Der Benutzer soll sie auch nach der Erzeugung der Module noch bearbeiten können. Außerdem kann so leicht zur Ausgangssituation ohne Module zurückgekehrt werden. 76

84 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR Das Programm muss Möglichkeiten zum Deaktivieren, Zurücksetzen und Löschen von Modulen bieten. Es sollen auch alle Knoten gleichzeitig deaktiviert bzw. aktiviert werden können, um Vergleiche mit der ursprünglichen Animation zu erlauben. Möchte ein Benutzer das Plugin für ausdrucksstarke Gangarten zu Hilfe nehmen, so muss auch er bestimmte Anforderungen erfüllen. Nur auf diese Weise kann garantiert werden, dass die gewünschten Resultate erzielt werden. 1. Der Character muss eine menschliche Knochenstruktur aufweisen. Das bedeutet, dass der Arm eine Schulter, einen Ellbogen und ein Handgelenk, das Bein eine Hüfte, ein Knie und ein Fußgelenk besitzt. Die Wirbelsäule muss aus einem Kopf, einen Hals und beliebig vielen Wirbeln bestehen. Auch ein so genanntes Root-Gelenk in der Gegend des Beckens muss vorhanden sein. 2. Bevor ein Benutzer das Programm verwenden kann, muss er einen Walkcycle animieren, der neutral sein sollte. Im derzeitigen Stadium werden nur Animationen mit Kontrollobjekten unterstützt, was Motion Capture also ausschließt. Die Beine müssen mit inverser Kinematik, die Arme mit Vorwärts-Kinematik animiert werden. 5.2 Implementierung und Benutzung des Systems Ein Maya Plugin besteht meist aus verschiedenen Bestandteilen, um effizient zu arbeiten. Abbildung 5.1 zeigt die einzelnen Elemente des ES Editors und wie diese zusammenhängen. Der Knoten speichert die Parameter von Antrieb und Form und führt die gesamten Operationen zum Generieren von Ausdruck aus. MEL 1 Befehle erstellen die Knoten, verbinden diese mit den existierenden Animationskurven und verändern Parameter. Das GUI kann ebenfalls auf Werte der Knoten zugreifen, führt aber meist MEL Befehle aus. Zuletzt ist noch ein Script Job nötig, um je nach selektiertem Objekt das GUI anzupassen. Die Bestandteile werden im Folgenden genauer behandelt Dependency Graph Knoten Eine Szene in Maya ist im Grunde genommen lediglich eine Ansammlung von Knoten, wie in [27] detailliert beschrieben wird. Ein Knoten repräsentiert z.b. ein Polygon-Objekt, eine Kamera, ein Material, und führt bestimmte Funktionen aus. Jeder Knoten besitzt Eingangs- und Ausgangsattribute, die mit anderen verbunden werden können. Das somit entstehende Netz wird in Maya Dependency Graph genannt. Mit der C++ API von Maya können eigene Knoten mit zusätzlichen Funktionen und Attributen erstellt werden. 1 Als Referenzen während der Entwicklung wurden [27] und [49] verwendet.

85 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 78 Script Job aktualisiert GUI führt aus ändert Werte MEL Befehl erstellt, verbindet ändert Werte animiert Knoten Abbildung 5.1: Bestandteile des Plugins. Wird ein Objekt animiert, erstellt Maya eigene Knoten zum Speichern der Animationskurven. Abbildung 5.2 zeigt als Beispiel, wie der aktuelle Wert an das Kontrollobjekt einer Schulter gesendet wird. Um die Kurven durch mathematische Algorithmen zu bearbeiten, ohne die Knoten selbst zu verändern, muss ein neuer Knoten implementiert werden. Dieser wird zwischen den Animationskurven und den animierten Objekten eingefügt und sendet somit den neuen Wert, wie Abbildung 5.3 veranschaulicht. Um die ursprüngliche Situation wiederherzustellen, können alle Verbindungen einfach zurückgesetzt und der Knoten gelöscht werden. DasESEditorPluginverfügt über drei verschiedene Knoten, einen für die Beine, einen für die Arme und einen für die Wirbelsäule. Die acht Faktoren von Antrieb und Form Space, Time, Weight, Effort Flow, Horizontal, Vertical, Sagittal und Shape Flow sind in allen drei Knoten vorhanden und können zwischen -1 und +1 animiert werden. Weiters benötigt jeder Knoten Eingangsattribute für alle möglichen Animationskurven. Abbildung 5.4 zeigt die Attribute eines Arm-Knotens im Channel Editor und wir können erkennen, dass die Schulter, der Ellbogen und das Handgelenk jeweils um Abbildung 5.2: Animationskurven des Kontrollobjektes einer Schulter.

86 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 79 Abbildung 5.3: Integration des eigenen Knotens zwischen Animationskurven und Kontrollobjekten. alle drei Achsen rotieren können. Da Animatoren oft individuelle Attribute hinzufügen wie z.b. das Beugen von Fingern, wurden fünf freie Positionen inkludiert, welche die jeweiligen Werte einfach weiterleiten. In der Abbildung fällt das Attribut Stoop auf, das nur in Arm-Knoten vorhanden ist. Wenn sich ein Character vornüber beugt, würden die Arme auf unnatürliche Weise seitlich des Körpers mitschwingen. Folglich müssen sie nach vorne rotiert werden, um hinabzuhängen und der Schwerkraft nachzugeben. Beträgt der Wert von Stoop 0, wird nichts verändert, beträgt er hingegen 1, so wird der Arm um 90 nach vorne rotiert. Die Hauptaufgabe der Knoten ist neben dem Speichern der Attribute das Übersetzen der LMA-Parameter auf die Rotationen und Translationen der Kontrollobjekte. Es mussten Algorithmen gefunden werden, welche die Abbildung 5.4: Attribute eines Arm-Knotens.

87 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 80 jeweiligen Bewegungsqualitäten erzeugen. Am häufigsten werden die Animationskurven skaliert und durch Addition verschoben. Dies geschieht oft in Abhängigkeit von bestimmten Animationen, wie z.b. des Schrittes nach vorne. Die Kurven der Beine werden nur dann bearbeitet, wenn sich der Fuß nach vorne bewegt, nicht aber, wenn er am Boden verweilt. Eine weitere Funktion, die häufig verwendet wird, ist die kubische Polynomfunktion von Hermite. Diese besitzt den Vorteil, dass sie am Anfang und am Ende abgeflacht ist und in beide Richtungen nur Werte von 0 bis 1 aufweist, was sie leicht auf die gewünschte Breite ausdehnen lässt. Abbildung 5.5 zeigt die zwei verwendeten Basisfunktionen von Hermite Abbildung 5.5: Basisfunktionen von Hermite, aus [39]. Bei der Entwicklung der einzelnen Algorithmen etablierte sich eine gewisse Vorgehensweise, die für jede Qualität angewendet wurde. Zuerst war wichtig, zu analysieren, wie sich ein Parameter auf die Gangart auswirkt. Im Anschluss daran wurden diese Überlegungen mit dem Character Lowman animiert und das Resultat auf Glaubwürdigkeit überprüft. Nun wurden die Kurven der neutralen Animation mit der eben erzeugten verglichen und es musste ein mathematischer Weg für eine Übersetzung gefunden werden. Zum Schluss musste eine korrekte Interpolation gewährleistet und das Ergebnis an das Ausgangsattribut des Knotens weitergegeben werden MEL Befehl Für das Plugin wurden insgesamt drei MEL Befehle implementiert: ES leg, ES arm und ES spine, also je ein Befehl für einen zugehörigen Knoten. Jeder Befehl besitzt eine gewisse Anzahl an Flags, die durch einen Bindestrich als Präfix gekennzeichnet sind. Flags sind Attribute, die übergeben und anschließend je nach Bedarf verarbeitet werden. Wenn der Benutzer z.b. einen Bein-Knoten erstellt, muss er die Körperseite angeben und dem Plugin somit mitteilen, ob er das Modul für das rechte oder das linke Bein erzeugen möchte. Wie bereits erwähnt wurde, müssen die Kontrollobjekte der Gelenke den einzelnen Zonen zugewiesen werden, was ebenfalls mit den MEL Befehlen ausgeführt wird. Optional können gleich zu Beginn Werte für die Antriebs- und Formparameter definiert werden.

88 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 81 Wird einer der MEL Befehle zum Erstellen eines neuen Knoten ausgeführt, muss vorerst das Root-Gelenk selektiert werden, um das richtige Skelett zu identifizieren. Der Befehl überprüft, ob dies getan wurde und kontrolliert, ob alle übergebenen Kontrollobjekte auch zu diesem Skelett gehören. Damit wird sichergestellt, dass nicht aus Versehen die Kontrollobjekte von anderen Charactern verwendet werden. Wenn alle Angaben korrekt sind, wird ein neuer Knoten erstellt und alle Verbindungen zu den angegebenen Kontrollobjekten und deren Animationskurven hergestellt. Der folgende Code- Abschnitt zeigt jeweils ein Beispiel für die Erstellung einer Art von Knoten mit den implementierten MEL Befehlen. ES_leg -side "right" -rootcontrol "root" -hipcontrol "hip" -kneecontrol "Right_knee" -footcontrol "Right_Leg"; ES_arm -side "left" -shouldercontrol "Left_Arm" -elbowcontrol "Left_Elbow" -wristcontrol "Left_Wrist"; ES_spine -numbervertebrae 3 -vertebraecontrol "spinelower" -vertebraecontrol "spinemid" -vertebraecontrol "spinehigher" -neckcontrol "neck" -headcontrol "head" -rootcontrol "root"; Mit diesen Befehlen können auch Werte verändert und abgefragt werden. Dafür wurden die speziellen Flags -edit und -query hinzugefügt, wobei diese Bezeichnungen von Maya vorgegeben sind und die Implementierung dieser Flags sehr empfohlen wird. Es können mehrere Werte zur gleichen Zeit editiert werden, aber es kann immer nur ein Wert pro Befehl abgefragt werden. Gibt der Benutzer hierbei mehrere Flags an, wird nur der erste beachtet. Im Folgenden werden einige Beispiele angeführt: ES_leg -edit -time 0.2; ES_arm -edit -horizontal 0.4; ES_spine -edit -weight shapeflow 0.1; ES_leg -query -time; //Result: 0.2 ES_arm -query -horizontal; //Result: 0.4; ES_spine -query -shapeflow -weight; //Result: Benutzeroberfläche Es wäre theoretisch möglich, das Plugin ohne grafische Benutzeroberfläche zu implementieren und rein durch die MEL Befehle zu bedienen. OffensichtlichisteinGUIaberunumgänglich, um ein effizientes und produktives Arbeiten mit dem Programm zu ermöglichen. Die MEL Befehle werden folglich durch die grafische Oberfläche ausgeführt und es können relativ schnell neue Funktionen, wie z.b. ein Zurücksetzen aller Antriebs- und Formparameter, hinzugefügt werden.

89 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 82 Wird das Plugin in Maya geladen, erscheint im Menü Character ein neues Untermenü Effort/Shape, wie in Abbildung 5.6 gezeigt wird. Der Menüeintrag Effort/Shape Editor öffnet das Hauptfenster des Editors und Activate/Deactivate All schaltet die gesamte Funktionalität vorübergehend aus, um Vergleiche mit der neutralen Bewegung des Characters zu ermöglichen. Abbildung 5.7 zeigt das Hauptfenster des Plugins, was die gesamte Funktionalität beinhaltet. Das Fenster ist in drei Bereiche unterteilt: Der Outliner, ein Bereich für die LMA-Parameter und die Menüleiste. Abbildung 5.6: Neuer Menüeintrag nach dem Laden des Plugins. Abbildung 5.7: Hauptfenster des Effort Shape Editors. Im Outliner auf der linken Seite werden alle Objekte der Szene aufgelistet. Abbildung 5.7 illustriert, dass die angezeigten Objekte durch den Filter ES* auf die Effort Shape Knoten reduziert wurden. Wird einer dieser Knoten selektiert, erscheinen die jeweiligen Parameter im rechten Bereich des Fensters. Beinhaltet die Selektion mehr als einen Knoten, so werden

90 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 83 die Parameter untereinander angezeigt. Die acht Faktoren von Antrieb und Form werden als Slider repräsentiert und reichen von einem Extrem zum anderen, wobei die Qualitäten über den Slidern angeführt sind. Die einzelnen Faktoren können entweder durch Rechtsklick oder im Channel Editor animiert werden. Die dadurch entstehenden Animationskurven scheinen im Graph Editor auf und können dort bearbeitet und verfeinert werden. Unter den Antriebs- und Formparametern befinden sich zusätzliche Werte für die Definition einer Movement Signature. Für jeden Faktor können der Minimal- und Maximalwert verändert werden, um ein Bewegungsmuster für den Character zu erstellen. Zu Beginn sind alle Minimalwerte -1 und alle Maximalwerte +1, was bedeutet, dass wir das gesamte Spektrum an möglichem Ausdruck ausschöpfen können. Wird einer dieser Werte verändert, verringert sich die Breite des zugehörigen Sliders und der Character kann in bestimmte Bereiche nicht mehr vordringen. Abbildung 4.28 in Kapitel zeigt z.b., wie der Faktor Shape Flow auf -0.3 eingeschränkt wird. Am oberen Rand des rechten Bereichs befindet sich ein Button für den Master Control. Mit dieser Funktion können die Parameter von mehreren Modulen gleichzeitig verändert werden. Der Benutzer selektiert zuerst jene Module, die er bearbeiten möchte und öffnet anschließend mit dem Button ein neues Fenster. Darin befinden sich wiederum alle Parameter von Antrieb und Form mit Slidern. Verändert der Benutzer die Werte im Master Control, werden die Parameter der Module sofort aktualisiert und das Resultat ist in der Szene sichtbar. Es muss beachtet werden, dass die Änderungen nicht absolut auf die Module übertragen werden, sondern relativ zu deren vorigen Werten. Update übernimmt die Veränderungen und schließt das Fenster, Apply übernimmt die neuen Werte, setzt aber anschließend alle Parameter im Master Control zurück auf 0, um neue Bearbeitungen zu ermöglichen. In der Menüleiste finden wir drei Menüs: Create, Edit und Help. Das Menü Create enthält drei Untermenüs, mit denen die verschiedenen Knoten erzeugt werden können. Dabei öffnet sich jeweils ein neues Fenster, in dem die Kontrollobjekte der Gelenke zugeordnet werden müssen, wie Abbildung 5.8 am Beispiel eines Beines zeigt. Die Namen dieser Objekte können dabei in das Textfeld eingegeben oder in der Szene selektiert und durch Set gesetzt werden. Nun muss die richtige Seite ausgewählt werden und anschließend das Root-Gelenk selektiert werden, bevor das Modul mit Create oder Apply erzeugt werden kann. Dabei werden alle eingegebenen Informationen in den MEL Befehl umgewandelt und ausgeführt. Das Fenster für die Arm-Knoten sieht im Wesentlichen aus wie das für die Beine, jenes für die Wirbelsäule weist aber entscheidende Unterschiede auf. In Abbildung 5.9 kann erkannt werden, dass die Anzahl der Wirbel definiert werden muss. Je nach eingegebener Nummer ändert sich die Anzahl der Textfelder dynamisch und die Kontrollobjekte aller Wirbel können in beliebiger Reihenfolge zugeordnet werden. Selbstverständlich benötigt das Modul der Wirbelsäule keine Angabe der Körperseite.

91 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 84 Abbildung 5.8: Fenster zum Erstellen eines Bein-Knotens. Abbildung 5.9: Fenster zum Erstellen eines Wirbelsäulen-Knotens. Im Menü Edit können Funktionen rückgängig gemacht und alle Parameter auf ihre Standardwerte zurückgesetzt werden. Weiters besteht hier die Möglichkeit, selektierte Module zu deaktivieren bzw. aktivieren und sie zu löschen. Dabei werden die ursprünglichen Verbindungen der Animationskurven und der Kontrollobjekte wiederhergestellt, bevor der Knoten gelöscht wird. Die Funktion Mirror Values spiegelt die Parameter der Arme und Beine auf die andere Körperhälfte. Standardmäßig werden alle Werte kopiert, mit der Option Box kann der Benutzer bestimmte Parameter spezifizieren. Abbildung 5.10 zeigt die Möglichkeiten, die hierfür geboten werden Script Job Der Script Job ist zwar nur ein kleiner, dafür aber ein essentieller Teil des Programms. Es ist kein eigentlicher Bestandteil des Plugins selbst, weil er nicht beim Laden des Plugins erstellt, sondern in jeder Maya-Datei abgespeichert wird. Das bedeutet, dass er in jeder Datei, die Knoten des ES Editors beinhalten soll, separat erzeugt werden muss. In diesem Plugin wird der Script Job dafür verwendet, die Benutzeroberfläche bei Änderungen der Selektion zu aktualisieren. Wenn ein Benutzer die Selektion ändert, wird ein

92 KAPITEL 5. EFFORT SHAPE EDITOR 85 Abbildung 5.10: Fenster zum Spiegeln von Werten. Event ausgelöst, das den Code im Script Job abarbeitet. In diesem Fall wird eine MEL Prozedur aufgerufen, welche die Typen der aktuell selektierten Objekte überprüft. Wird ein Objekt als Arm-, Bein- oder Wirbelsäulen- Knoten erkannt, werden die entsprechenden Parameter im rechten Bereich des Hauptfensters angezeigt. 5.3 Tests und Evaluierung Benutzertests spielen bei der Entwicklung des Effort Shape Editors eine große Rolle, da es sich für die meisten Animatoren um eine eher ungewohnte Methode des Animierens handelt. Es war eines der Hauptziele dieses Projekts, zu evaluieren, ob die Parameter der Laban Bewegungsanalyse angenommen, effizient genutzt und für eigene Animationen verwendet werden würde. Zu diesem Zweck wurden einige Testpersonen aufgefordert, bestimmte Aufgaben mit dem Programm durchzuführen und im Anschluss daran einen Fragebogen dazu auszufüllen. In den folgenden Absätzen wird dieser Prozess der Evaluierung genauer diskutiert. Zu Beginn der Testphase mussten Überlegungen angestellt werden, welche Testmethode für diese Art der Untersuchung am besten geeignet ist. Es stand außer Frage, dass die Testpersonen selbst mit dem Plugin arbeiten mussten, um es beurteilen zu können. Sie sollten aber währenddessen nicht beobachtet oder durch Fragen unter Druck gesetzt werden, sondern die Atmosphäre sollte so natürlich wie möglich sein. Weiters durfte die Zeit, die ihnen zur Verfügung stand, nicht eingeschränkt sein, da jede Person die Aufgaben auf andere Weise durchführt und manche dadurch länger brauchen als andere. Diese Aspekte schlossen Labortests unter Beobachtung und die Methode des Lauten Denkens von vornherein aus. Es wurde die Entscheidung getroffen, einen Fragebogen als Evaluierungsmethode zu verwenden. Dieser bietet noch weitere entscheidende Vorteile: