Der Hummelflug

Dokumentation der Erzeugung des Films “Der Hummelflug” von Andre Uhlig, Sven Trogus und Tim Janik.

Modellierung der Filmelemente

Die Objekte im Film wurden teilweise von Hand konstruiert, andere mit Hilfe von einem Modeller erstellt und von Hand nachbearbeitet.

Das Logo

Das Logo „Summer of Persistence“ besteht aus 3 Textobjekten und zwei Zylindern die mit einer CSG-Differenz (Contructive Solid Geometry) den Außenring bilden. Erstellt mit der Hilfe des 3D-Modellierungswerkzeugs Moray. Die Beleuchtung besteht aus mehreren Scheinwerfern vom Typ Spotlight.

Der Vogel

Der Vogel wurde ebenfalls mit Moray erstellt. Er besteht aus mehreren Rotationskörpern für Körper, Beine und Flügel. Die Federn sind Bezier-Patches, die wegen Darstellungsproblemen in Meshes umgewandelt wurden. Schnabel und Augen bestehen aus Tori, Kugeln und Kegeln, die mit CSG zusammen gesetzt wurden.

Die Hummel

Die Hummel wurde mit CSG aus geometrischen Grundkörpern erstellt. Aus skalierten Kugeln wurden folgende Teile der Hummel zusammengesetzt: Körper, Kopf, Augen, Pupillen, Mund, Fühler, Flügel. Diese wurden entweder mit dem Befehl union {...} zusammengesetzt oder mit dem Befehl differnece {...} voneinander abgezogen.

Der Garten

Für den Gartenzaun wurde mit CSG ein Brett, bestehend aus einem Rechteck und einem Prisma, erstellt welche mit dem Befehl merge {...} mit einer Holztextur überzogen wurden. Dieses Holzbrett wurde mit Hilfe von vier while-Schleifen in vier Richtungen um den Nullpunkt des Koordinatensystem verteilt so daß ein Quadrat aus den einzelene Zaunelementen um den Ursprung in vorgegebener Entfernung enstand. Die Pflanzen und weitere Gartenobjekte wie Gänseblümchen, rote Blume, Pilze, Baum, Stein, Buddha, diverse Grashalme und Schneckenhäuser wurden mit Hilfe von random-Variablen und while-Schleifen zufällig im Bereich des durch die Zaunbretter eingeschlossenen Gartens verteilt.

1.5.) Die Objekte im Garten

Viele der Objekte im Garten (Steine, verschiedene Blumen und Schneckenhäuser) entstanden ähnlich wie der Vogel. Die einzelnen Objekte wurden für die anschließende Verarbeitung noch mit einem Texteditor optimiert.

Animationen

Alle Animationen wurden als Povraydateien von Hand erstellt, zum Teil wurden für Bewegungsverläufe Stützstellen aus dem Modeller herangezogen.

Animation des Logos

Für die Animation der Scheinwerfer beim Logo “Summer of Persistence” werden die Spotlights über verschiedene Spline Kurven hin und her über das Bild bewegt. Am Ende der Logoanimation wird das Logo um die eigene Y-Achse gedreht während die Kamera eine Fahrt entlang einer Splinekurve beschreibt, die sich erst vom Logo wegbewgt und anschließend wieder auf das Logo zufährt.

Animation des Vogel

Für den Vogelflug wurde ein zweites Vogelmodel erstellt, dass die Beine angezogen hat, und das zwei Flügelstellungen erlaubt, eine mit gehobenen Flügeln und eine mit gesenkten Flügeln. Um die Flügel einzeln animieren zu können wurden mit Moray die einzelnen Flügelobjekte sinnvoll gruppiert, damit diese gemeinsam bewegt werden können. Danach wurden dann Schlüsselpositionen in der Flügelstellung gespeichert und für die Animation der Flügel wurde dann zwischen diesen beiden Flügelpositionen interpoliert. Eine Flügelschlagfrequenz von zwei Herz erwiess sich als einigermassen realistisch in der Verfolgungsanimation.

Animation der Hummel

Die zyklische Animation der Flügel und der Fühler wurden mit Pendelbewegungen um die jeweilige Achse erstellt. Dazu wurde eine Maximalamplitude angegeben und eine Frequenz für die Rotation der jeweiligen Objekte. Die genauen Werte wurden empirisch ermittelt.

Die Stützstellen der Animationspfade

Für die Verfolgungsjagd der Hummel und des Vogels wurden Stützstellen mit Hilfe von Moray in eine Hilfsszenerie gesetzt, die in den Ausmaßen dem mit Hilfe von Povraydirektiven erstellten Garten gleicht und in der markante Punkte (z.B. Baum und Buddha) extra ausgezeichnet waren. Die Stützstellen wurden hierbei in der Hilfszenerie mittels durchnummerierter Kugeln repräsentiert. Die Positionen diser Kugeln wurden dann einer exportierten Povraydatei entnommen und für die Erstellung linearer und kubischer Povraysplines verwendet.

Flug entlang der Animationspfade

Für den Flug entlang der Animationspfade wurden extra Flugszenarien gerendert um den angebotenen Parameterraum der Povrayfunktion Spline_Trans() zu explorieren. Werte für eine Kurvenanpassung wesentlich grösser als 0 erwiesen sich als unrealistisch im resultierenden Flugverhalten. Für die Kurvenneigung wurden Werte zwischen 0.5 und 1 verwendet.

Die Kamera wurde dann den Animationspfad entlang bewegt, genauso wie der Vogel und die Hummel. Die Hummel bekam bei der Bewegung entlang des Pfades einen Vorsprung von 20 Frames, der Vogel einen Vorsprung von 4 Frames gengenüber der Kamera.

Als Sichtposition der Kamera (look_at<>-Statement) wurde genau der Mittelpunkt von Vogel und Hummel gewählt.

Schnitt

Die im Film verwendeten Schnitteffekte wurden alle entweder mit Povray oder mit selbstgeschriebenen Programmen, sowie manueller Frameauswahl erzielt. Eine der Grundmotivationen beim Schneiden war die Reduktion der zu rendernden Frames aufgrund knapper zur Verfügung stehender Rechenzeit.

Kameraschwenk und Kamerazoom

Der Kameraschwenk in der ersten Gartenszene erfolgt mittels eines einfachen drei Punkte Splines von Hummel zu Buddha (Gartenecke) zu Vogel. Die Position der Hummel musste hierbei mittels #debug-statements ermittelt werden, da sie sich bereits auf einer interpolierten Position des ersten Flugpfades befindet. Die Positionen des Buddhas und des Vogels waren durch die Erstellung des Gartens selbstbestimmt. Der vorangehende Kamerazoom wurde mittels Einfrieren des ersten Animationsframes des Schwenks und Animieren des Kamerawinkels erstellt. Rückschwenk, sowie beschleunigter Vor- und Rückschwenk konnten durch systematisches wiederverwenden von Frames ohne weiteres Bildrendern erstellt werden.

Hummelaugeneffekt

Der Hummelaugeneffekt bot sich aus zwei Gründen an. Erstens als lustiges Storyelement, und zweitens zur Reduktion der Rechenzeit, da nur ein kleiner Ausschnitt des Originalbildes gerendert werden musste. Für die Aneinanderfügung der sechseckigen Bildausschnitte wurde eine C-Routine erstellt, die einen rechteckigen Bildausschnitt kopiert und dabei anhand vorgegebener Steigung die Bildecken ausläst, unter Verwendung einer einfachen Geradengleichung die Antialiasing der Randpunkte erlaubt. Diese knapp 40 Zeilen lange Routine musste dann bloss noch für verschiedene Zielbildbereiche aufgerufen werden um die zu komponierenden Frames in der Originalauflösung zu erstellen.

Schnittbesonderheiten

An drei Stellen im Film mussten wärend der Animation 'unrealistische' Änderungen an der Gartenszenerie von Hand vorgenommen werden. So wurde während der Verfolgungsjagd der Baum im Garten entfernt um eine saubere Drehung während der Flucht zu ermöglichen, und am Ende wurde der Vogel entfernt um überflüssige Flügelschläge in den Endframes zu vermeiden, sowie eine extra Schwärzung des Fluchtlochs vorgenommen. Am Anfang der Verfolgungsjagd wurde zudem mit nahzu Vollbild auf das Vogelhinterteil gezoomt, um eine Kamerapositionsänderung zu kaschieren. Die vorstehenden Änderungen konnten sehr einfach vorgenommen werden, da mit Povray erstellte Filme in Einzelframes geschnitten und reproduziert werden können.

Mittels der Kameraführung und des Filmschnittes, unterstüzt von einer entsprechenden Geräuschkulisse (Vogelpiepsen), konnte so die Animation des Vogelabflugs vermieden werden, sowie die Erstellung einzelner Pfade für Hummel, Vogel und Kamera, was eine erhebliche Aufwandsreduktion bedeutete.

Erstellung des Abspanns

Um in kurzer Zeit einen langen Abspann erstellen zu können wurde ein 640 mal 5400 Pixel grosses Bild mit Gimp erstellt das den kompletten Abspann enthält. Die Einzelframes des Abspanns wurden dann von einem einfachen C-Program ausgegeben, welches im 3 Pixelabstand alle 480 Pixel hohen Teilframes des Abspannbildes erzeugte.

Vertonung

Zur Vertonung wurde das Musikbearbeitungsprogramm Cubase verwendet, welches Framegenaues positionieren von Soundeffekten und Melodien erlaubt.

4.1.) Titelmelodie und -geräusche

Die Titelmelodie die beim Anzeigen des Logos verwendet wurde, wurde als MIDI-Datei in Cubase hereingeladen und von einem Softwareinstrument abgespielt. Der Hummelflugsound der beim Filmtitel erklingt ist ein aufgenommenes Geräusch eines Automotors unterlegt mit braunem Rauschens und einigen weiteren Filtereffekten. Insbesondere wurde dieses Geräusch durch Pitchshift hoch und runter moduliert, um den Eindruck zu erzielen als handle sich um das Fluggeräusch einer angetrunkenen Hummel.

Filmgeräusche und Melodien

Die Ambientklänge die in der Gartenszenerie zur Anwendung kamen wurden von einer Soundeffekt-CD eingespielt. Die Verfolgungsmelodie wurde mit diversen Softwareinstrumenten und einem Sample aus Korsakovs Hummelflug erstellt. Die Abspannmelodie wurde ebenso mit Cubase ertstellt.

5.) Eingesetzte Werkzeuge

Zur Erstellung des Films wurden folgende Softwarewerkzeuge verwendet:

Moray

Povray

Cubase

Gimp

Eigene C Programme

2005-07-14T22:25:19