71Biomechanische Explikation zur Diagonalschritttechnik BISp Jahrbuch Forschungsförderung 2015 16 3 Charakter Rig und Mesh Deformation Erste Voraussetzung für Animationskontrollen von 3D Modellen sind hierarchisch aufgebaute Modellrepräsentationen Rig bestehend aus Gelenken mit entsprechenden Freiheitsgraden und den sie verbindenden Knochen sowie den Nachbildungen von Sportgerätestrukturen mit zu vereinbarenden kinematischen Constraints Zusätzlich sind die jeweiligen Effektoren der kinematischen Teilketten einschließlich Sport geräte zu definieren siehe Abb 1 Im Rahmen der durchgeführten Wettkampf untersuchungen bei denen ein Anbringen von Markern sowie deren semiautomatische Digi talisierung auszuschließen waren konnten nur die zeitlich äquidistanten Translationsparame ter definierter Systempunkte erfasst werden Es fehlten die Parameter der Rotationsmatrix um die jeweiligen Segmentachsen Computerani mationen virtueller Charaktere unter Verwen dung der direkten Kinematik erfordern jedoch die vollständige Beschreibung der Transformati onsmatrix Im Sport eingesetzte Softwarelösun gen beschränken sich häufig auf Volumenmo delle mit polygonalen Grundobjekten Darüber hinaus reicht in der Regel die Anzahl der manu ell zu digitalisierenden Systempunkte nicht aus um alle Gelenke des Modells im Rahmen von 3D Animationen direkt steuern zu können Aus diesen genannten Gründen machte sich ein Ein beziehen der inversen Kinematik erforderlich Hier geht man im Gegensatz zur direkten Kine matik von Positionsänderungen und Orientie rungen der Effektoren Endglieder der kine matischen Ketten aus und bestimmt die hierzu notwendigen Veränderungen der Gelenkwin kelpseudovektoren Durch Expressioncons traints konnten außerdem parametergesteuerte kinematische Teilketten für die Hände Finger Skistöcke sowie Skilanglaufschuhe Skibindung Ski erstellt werden Die Verbindung zwischen 3D Modell und Charakter Rig zweischichtiges Modell erfolgte durch Skinmodifikatoren Diese sind in der Lage das Mesh zu deformieren Das eingesetzte Verfahren der Skeleton Subspace Deformation SSD basiert darauf dass jedes Vertex des 3D Modells mit Gewichtungsfakto ren an zu definierende Knochenkomplexe des Charakter Rig gebunden wird siehe Abb 1 Die translatorischen Systempunktdaten bzw kinematischen Modellpunktdaten wurden anschließend im Motion Application Prozess über die Zwischenstufe Actor auf den animier baren Charakter übertragen Abb 1 Texturiertes Polygonmesh einschließlich Sportgeräte mit definierter Bonehierarchie

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