Blender Technical Director

BTD/Modul 3: Rigging Engineering

Inhalte:

Bone Constraints und Custom Rig Controls
Deformations-Workflows
Auto-Rigging Tools (z.B. Rigify)
Python-gestützte Rigging-Tools
Performanceoptimierung und Debugging

Vorlesung 3

Rigging Engineering – Technische Rigs, Automatisierung und Debugging

Diese Vorlesung behandelt Rigging aus der Perspektive des Technical Directors. Der Fokus liegt nicht auf manuellem Character-Rigging, sondern auf skalierbaren, überprüfbaren und automatisierbaren Rig-Systemen.

1. Rolle des Rigging Engineers

Ein Rigging Engineer entwickelt technische Systeme, die:

reproduzierbar sind
für Artists intuitiv bedienbar sind
robust gegenüber Produktionsänderungen bleiben
performant ausgewertet werden

Wichtige TD-Fragestellungen im Rigging:

Ist das Rig technisch konsistent?
Sind alle Deformationsdaten korrekt angebunden?
Gibt es zyklische Abhängigkeiten?
Wie lässt sich das Rig automatisiert prüfen?

2. Armature- und Bone-Grundlagen (technische Sicht)

Ein Rig basiert auf einer Armature mit hierarchisch organisierten Bones.

Wichtige technische Eigenschaften:

lokale vs. globale Transformationen
Parent-Child-Beziehungen
Bone-Roll und Ausrichtung
Namenskonventionen

import bpy

arm = bpy.context.object
for bone in arm.data.bones:
    print(bone.name, "Parent:", bone.parent)

3. Bone Constraints – Konzepte und Risiken

Constraints steuern das Verhalten von Bones ohne direkte Keyframes.

Typische Bone Constraints:

Copy Transforms
Copy Rotation
IK
Limit Location / Rotation
Child Of

Risiken aus TD-Sicht:

Constraint-Loops
implizite Abhängigkeiten
Performance-Verluste
schwer debugbare Setups

import bpy

pose_bone = bpy.context.object.pose.bones[0]
for c in pose_bone.constraints:
    print(c.name, c.type)

4. Custom Rig Controls

Rig Controls sind meist:

separate Bones (Control Bones)
oder externe Objekte (Shapes, Empties)

Ziel:

saubere Trennung von Deformation und Steuerung
reduzierte Komplexität für Artists

import bpy

ctrl = bpy.data.objects.new("CTRL_Arm", None)
bpy.context.scene.collection.objects.link(ctrl)
ctrl.empty_display_type = 'CIRCLE'

5. Deformations-Workflows

Deformation entsteht primär durch:

Vertex Groups
Weight Painting
Modifier-Reihenfolge

Technische Fehlerquellen:

fehlende Vertex Groups
falsch benannte Gruppen
Bones ohne Einfluss
doppelte Gewichtungen

import bpy

obj = bpy.context.active_object
for vg in obj.vertex_groups:
    print(vg.name)

6. Rigging Quality Control (QC)

Technische Qualitätskontrollen sind essenziell für große Produktionen.

Typische Checks:

unapplied Transforms
fehlende Vertex Groups
Bones ohne Children
Constraints ohne gültige Targets

import bpy

issues = []

for obj in bpy.data.objects:
    if obj.type == 'ARMATURE':
        if obj.scale != (1,1,1):
            issues.append(f"{obj.name}: Scale nicht angewendet")

for issue in issues:
    print(issue)

Dieses Prinzip bildet die Grundlage für Übung 1.

7. Automatisiertes Bone-Setup

Automatisierung reduziert Fehler und spart Zeit.

Typische Schritte:

Erzeugen einer Armature
Erzeugen von Bones
korrekte Benennung
hierarchische Organisation

import bpy

bpy.ops.object.armature_add()
arm = bpy.context.object
arm.name = "AutoRig"

arm_data = arm.data
bone = arm_data.edit_bones.new("root")
bone.head = (0,0,0)
bone.tail = (0,0,1)

8. Hierarchien automatisch erzeugen

import bpy

arm = bpy.context.object
bones = arm.data.edit_bones

root = bones["root"]
child = bones.new("spine")
child.head = (0,0,1)
child.tail = (0,0,2)
child.parent = root

Saubere Hierarchien sind Voraussetzung für stabile Rigs.

9. Python-gestützte Rigging-Tools

Python ermöglicht:

Generierung komplexer Rigs
Batch-Anpassungen
automatische Reparaturen
Integration in Pipelines

import bpy

for bone in bpy.context.object.pose.bones:
    bone.lock_location = (True, True, True)

10. Auto-Rigging-Systeme (z.B. Rigify)

Auto-Rigging-Systeme:

beschleunigen Setup-Prozesse
liefern standardisierte Rigs
sind anpassbar, aber komplex

TD-Aufgaben bei Auto-Rigs:

Analyse der generierten Struktur
Erweiterung durch Custom Controls
Debugging von Problemen
Performance-Bewertung

import bpy

for obj in bpy.data.objects:
    if "rig" in obj.name.lower():
        print("Mögliches Rig:", obj.name)

11. Performance-Aspekte im Rigging

Performance-Killer im Rigging:

zu viele Constraints
verschachtelte IK-Ketten
unnötige Deformation Bones
zyklische Abhängigkeiten

TDs sollten regelmäßig prüfen:

Anzahl der Constraints
Evaluierungsreihenfolge
Dependency Graph Auswirkungen

12. Debugging von Rigs

Hilfreiche Debug-Techniken:

temporäres Deaktivieren von Constraints
Visualisierung von Bone-Hierarchien
Logging von Bone-Transformationen

import bpy

pb = bpy.context.object.pose.bones[0]
print("Location:", pb.location)
print("Rotation:", pb.rotation_euler)

13. Custom Controls mit Properties (Bonus-Thema)

Rig-Controls können über Properties steuerbar gemacht werden.

import bpy

arm = bpy.context.object

arm["stretch"] = 0.0
print("Stretch-Wert:", arm["stretch"])

Diese Technik bildet die Basis für UI-Slider in Übung 3.

14. Verbindung zu den Übungen

Die Übungen zu diesem Modul setzen direkt auf den gezeigten Konzepten auf:

automatisierte Rig-Prüfung (QC)
systematisches Bone-Setup
Generierung von Custom Controls

Die Aufgaben finden Sie unter Modul 3 – Übungen.

Modul3