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Verteilte, interaktive und agentenbasierte 3D-Animation

 
: Drossel, C.
: Luckas, V.; Sahm, J.

Darmstadt, 2001
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2001
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IGD ()

Abstract
Neben ihrer klassischen Anwendung in der Unterhaltungsbranche gewinnt 3D Computer Animation zunehmend auch im wissenschaftlichen und industriellen Bereich an Bedeutung. Durch die Visualisierung von Simulations- und Planungsdaten können komplexe und abstrakte Sachverhalte anschaulich dargestellt werden. Allerdings ist die Erstellung einer 3D Animation immer noch mit einem relativ hohen Arbeitsaufwand verbunden.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Konzept für ein Animationssystem entwickelt, welches den elementbasierten Ansatz mit Agententechnologie verbindet. Die bereits im CASUS System eingesetzte elementbasierte Animation sieht sogenannte Animationselemente als Grundbausteine vor. Diese können hierarchisch aufgebaut (strukturelle Abstraktion) und mit individuellem abstrakten Verhalten (funktionale Abstraktion) gekoppelt werden.
Hier wurden die Animationselemente als Agenten realisiert. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten bei der Kommunikationsfähigkeit der Elemente untereinander, der Interaktion mit dem Benutzer, der Reaktionsfähigkeit auf Ereignisse in der Szene und der Umsetzung von autonomem zielgerichtetem Verhalten.
Animationselementagenten können vom Anwender direkt angesprochen und auf einer hohen Abstraktionsebene animiert werden. Ein Beispiel ist eine aus mehreren Kindagenten (Arme, Beine, etc.) zusammengesetzte menschliche Figur. Sie kann ein komplexes Verhalten wie Laufen anbieten, welches sie durch die Animation ihrer Kindagenten umsetzt. Kommt autonomes Verhalten hinzu, dann geht die Animation in die Simulation über. Der Benutzer gibt die Handlung nur in groben Zügen vor, die Details werden durch das Animationssystem ausgefüllt. Auf diese Weise können aussagekräftige Animationen mit vertretbarem Aufwand und ohne besondere Fachkenntnisse erstellt werden.
Das Konzept umfasst weitere Agenten, welche die Szene und die Animationszeit verwalten oder Kameras repräsentieren. Sie bilden das Animationssystem, mit dem die in den Animationselementagenten gespeicherte Animation sofort wiedergegeben werden kann. Durch das Klonen des Szeneagenten kann eine Animation über mehrere Rechner verteilt werden. Sie kann dann von mehreren Benutzer gleichzeitig bearbeitet und betrachtet werden.
Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde das Konzept anhand eines Prototypen überprüft, welcher auf dem OfficePlus Agentensystem basiert. Für die Darstellung wurde Java 3D verwendet. Autonomes Verhalten muss noch integriert werden, beispielsweise durch das Ankoppeln eines Simulators.

 

3D computer animation is becoming popular in a number of areas apart from its classic application in the entertainment sector. Complex and abstract topics, like the results of a scientific simulation or planning data, can be presented in a form that can easily be perceived and analyzed by humans. The creation of an animation however is still a very complex and time-consuming process.
In this thesis, a concept for an animation system is developed that combines the element-based approach with agent technology. In element-based animation, which is already employed in the CASUS system, so-called animation elements are used as building blocks. They support hierarchical composition (structural abstraction) and individual abstract behavior (functional abstraction).
Here animation elements were implemented as agents thus becoming animation element agents. This opens new opportunities when it comes to communication among the elements, interaction with the user, reactivity and autonomous goal-directed behavior.
Animation element agents can be addressed directly by the user. They can be animated on a high level of abstraction. For example a human figure may be composed of several child agents (arms, legs, etc.). It can offer complex behavior such as walking, which is executed by animating its child agents. If autonomy is included, animation becomes equal to simulation. The user specifies only the broad outlines of an animation while the animation system fills in the details. This way, an expressive animation can be created in a reasonable amount of time without expert knowledge.
Furthermore the concept includes agents who maintain the scene and the animation time or represent cameras. They form an animation system that supports immediate playback of the animation, which is stored in the animation element agents. By cloning the scene agent, an animation can also be distributed. This allows the collaborative creation and the joint viewing of an animation.
As a result of the thesis a prototype was implemented using the OfficePlus agent system together with Java 3D. Autonomy is still to be integrated, e. g. by docking a simulator with the system.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-5738.html