DD #007 Die digitale Anleitung: Animationen

Digitale Informationsprodukte haben ihren gedruckten Äquivalenten voraus, dass sie interaktive multimediale Elemente beinhalten können. Mit ihnen lassen sich Sachverhalte und Handlungsanleitungen in Textform wirkungsvoll didaktisch und methodisch ergänzen. Eines dieser Elemente  ist die Animation.

Der Begriff Animation leitet sich ab aus dem Lateinischen „animare“ und bedeutet  „Leben einhauchen“. Bezogen auf die technische Dokumentation heisst das, mit visuellen statischen – also unbewegten- Objekten so zu arbeiten, dass sich daraus exakt definierte Bewegungsabläufe ergeben. Ob es sich hierbei um virtuelle – also gezeichnete – oder physikalisch vorhandene Objekte wie einen Maulschlüssel handelt, ist dabei zunächst ohne Belang.

Animationen lassen sich in der Technischen Dokumentation vielfältig einsetzen: Beispielsweise zur Visualisierung komplexer Sachverhalte wie etwa eines Prozessablaufes oder einer mechanischen Funktion aber auch im Rahmen einer Handlungsanleitung, die den Wechsel eines Filtereinsatzes beschreibt.

Insbesondere zur Visualisierung von Handlungen werden oftmals Prozess- oder Utility-Videos eingesetzt. Ihre Produktion erfordert jedoch nicht selten umfangreiche Vorbereitungen wie Drehbuch und Shotliste erstellen, den Drehort vorbereiten, Darsteller instruieren und nicht zuletzt den Transport sowie Auf- und Abbau der Technik am Drehtag. Diesen Aufwand kann man sich möglicherweise das eine oder andere  Mal ersparen, wenn man auf Animationen setzt.

Vorneweg:

Zu welchem Zweck und in welcher Form auch immer eine Animation in der Technischen Dokumentation angelegt ist:
Aus didaktischen Gründen – und weil es die IEC/IEEE 82079-1 in Kap. 9.3 so vorgibt – müssen Sprechertexte oder Untertitelungen synchron zur dargestellten Handlung bzw. dem Ablauf passen. Und bei der Visualisierung von Handlungsabläufen ist selbstverständlich darauf zu achten, dass diese auch der Reihenfolge der auszuführenden Tätigkeiten entsprechen.

Des weiteren sollte darauf geachtet werden, dass die Animation selbst nicht vom zu vermittelnden Inhalt ablenkt. Auch hier sollte also gelten, was die Norm 82079-1 vorgibt: Minimalismus und Prägnanz.

Animationen kennen wir alle. Die ersten Begegnungen mit ihnen hatten wir in der Kindheit, beispielsweise in Form von Zeichentrickfilmen wie Tom und Jerry, Bugs Bunny, Familie Feuerstein und vielen anderen.

Filme dieser Art sind Einzelbildanimationen. Hier wurde eine Vielzahl von handgezeichneten Grafiken logisch hintereinander angeordnet und fotografiert. Spielt man diese nun schnell nacheinander ab – je nach gewünschtem Effekt mit 12 bis 24 Bildern pro Sekunde, ergibt sich ein fließender Bewegungsablauf – der Zeichentrickfilm ist geboren. Nahezu allen Zuhörern dürfte in diesem Zusammenhang der Name Walt Disney geläufig sein.

Nun ist diese Animationsart keineswegs aus der Mode und findet – allerdings weniger künstlerisch und verspielt – ihre Verwendung auch in der technischen Dokumentation. Jedoch spricht man heute nicht mehr von Zeichentrick oder Einzelbildanimation, sondern von Stop-Motion-Animation. Ein anderer Name, der gleiche Effekt.

Doch anders als noch zu Walt Disneys Zeiten kommen hierbei längst Computer und für diese Anwendung spezialisierte Software zum Einsatz.
So lassen sich heute komplexe zwei- und dreidimensionale Animationen erstellen die keine Wünsche mehr offenlassen und – je nach Aufwand und Technik – Spielfilmqualität erreichen. Denken wir nur an Toy Story oder Avatar.

In diesem Zusammenhang hat sich die Animationstechnik deutlich verändert. Nehmen wir beispielsweise eine ganz simple Abfolge: Ein Quadrat soll vom linken zum rechten Bildrand wandern. Mussten zu Walt Disneys Zeiten hierzu noch eine Vielzahl einzelner Quadrate auf je einem Blatt gezeichnet werden, verwendet man heute am Computer die sogenannte Schlüsselbild-Animation. Bei unserem einfachen Beispiel würde man das Quadrat zeichnen, am linken Bildrand positionieren und dieses Ausgangsbild als Schlüsselbild – auch Keyframe genannt – definieren. Das Quadrat wird im nächsten Schritt an den rechten Bildrand verschoben und erneut ein Schlüsselbild definiert – das Zielbild.
Die erforderlichen Zwischenbilder – wir wollen ja eine Bewegung erzielen – errechnet die Animationssoftware anhand unserer Vorgaben. Wir sprechen hierbei vom Tweening – der Begriff leitet sich vom englischen between (dazwischen) ab.

Wollen wir nun erreichen, dass unser Quadrat auf seiner Wanderung noch eine bogenförmige Auf- und Abwärtsbewegung ausführt, können wir hierzu einen Bewegungspfad zeichnen, dem unser Quadrat künftig folgen wird. Dies ist sowohl bei zwei- als auch dreidimensionalen Animationen möglich. Auch hier werden die erforderlichen Zwischenbilder wieder vom Computer errechnet. Wir sprechen in diesem Fall von der Pfadanimation.

Doch damit nicht genug: Mittels der Formanimation – auch als Morphing bekannt – könnte sich unser Quadrat auf seiner Reise zudem noch in einen Kreis verwandeln.
Insbesondere eine solche Animation wäre für Walt Disneys Zeichner schon ein Stückchen Arbeit gewesen. Heute erledigt der Computer dies in Bruchteilen von Sekunden – und auch in diesem Fall aus nur zwei gezeichneten Bildern.

Betrachten wir noch kurz die kinematische Animation. Hier bewegen wir uns bereits im Gebiet der Mechanik – sehr interessant für die technische Dokumentation bzw. Illustration. Hiermit lassen sich Bewegungsabläufe von mittels Gelenken verbundener Elemente realistisch darstellen. Als Beispiele wären ein Roboterarm in der Automobilindustrie oder ein Baggerarm zu nennen.

Mit den vorgenannten Animationstechniken sind wir nun in der Lage, Vorgänge zu visualisieren. Für eine professionelle Animation reicht das alleine jedoch noch nicht.

Die soeben genannten Punkte sind nämlich nur ein Teil dessen, was für die Erstellung einer realistischen Animation zu beachten ist. So sei jedem, der sich für dieses Thema interessiert, das Studium der 12 Animationsprinzipien ans Herz gelegt. Diese wurden von den Disney-Animatoren Ollie Johnston und Frank Thomas im Jahre 1981 in dem Buch „The Illusion of Life: Disney Animation“ vorgestellt.
Zwar beziehen sich diese Prinzipien auf den Zeichentrickfilm, jedoch sind sie ohne Weiteres auch auf Animationen in der technischen Illustration anwendbar.

Betrachten wir dazu ein weiteres Beispiel:
Wir möchten den Bewegungsablauf eines Roboterarmes visualisieren – eine einfache Drehbewegung von links nach rechts soll uns hierbei reichen.
Für gewöhnlich wird sich der Arm erst langsam in Bewegung setzen, sich dann zur anderen Seite bewegen und mit einem gewissen Verzögerungsmoment zum Stillstand kommen. Auch wenn An- und Auslauf des Armes möglicherweise so kurz sind, dass dies für unsere Augen kaum wahrnehmbar ist – diese Momente sind in der Realität vorhanden. Das ergibt sich aus der Massenträgheit die es immer zu überwinden gilt. Und in der Praxis sicherlich auch aus Gründen der Materialbelastbarkeit. Einen massereichen Roboterarm innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde auf maximale Geschwindigkeit zu beschleunigen und aus dieser Bewegung heraus in der gleichen Zeit auf 0 abzubremsen dürfte einigen Teilen nicht lange gut bekommen – die Physik lässt grüßen.

Wir müssen somit unserer Animation eine weitere Komponente hinzufügen, um sie realistischer wirken zu lassen. Diesen Kniff verwenden wir beispielsweise auch, wenn wir die Bewegungen unterschiedlich großer Objekte darstellen wollen. Große, massereiche Objekte beschleunigen und bewegen sich meist langsamer als kleine, leichte und haben einen längeren Anhalteweg. Bei der Animation muss also hier ggfs. die Verzögerung deutlich früher einsetzen als bei dem leichten Objekt.
Wir bedienen uns hierzu des 6. Prinzips von Johnston und Thomas: Slow in – slow out – auch Ease in – Ease out genannt.

Soweit ein kleiner Ausflug in die Animationstechnik – mehr würde den Rahmen dieses Podcasts bei weitem sprengen.

Wie bereits erwähnt, bedienen wir uns heute der Computertechnik ergänzt um die entsprechende Software.
Auch in diesem Segment können wir auf kostenlose und kostenpflichtige Anwendungen zurückgreifen. Dass „kostenlos“ nicht automatisch mit „das taugt doch nichts“ gleichzusetzen ist, beweist die Software Blender, welche ursprünglich von Ton Roosendaal erschaffen und heute von der Blender-Foundation – deren Vorsitzender Roosendaal ist – weiterentwickelt wird. Sie ist für macOS, Linux und Windows im freien Download erhältlich. Zwar ist im Internet die recht umfangreiche Blender-Dokumentation verfügbar, ich empfehle jedoch begleitend die Anschaffung des Handbuches, welches derzeit im Rheinwerkverlag angeboten wird.

Mit Blender bewegen wir uns gleich in der Königsklasse der Animationswelt – der 3D-Animation. Zwar geht es hier ebenfalls prinzipiell um die Bewegung von Elementen in der X/Y sowie Z-Ebene – nur dass diese nicht zwei- sondern dreidimensional sind. Eine Kugel wird hier nicht als einfacher Kreis dargestellt – sie erscheint als Kugel – so wie wir sie in der Realität auch wahrnehmen würden.

Komplexe Animationen mit dreidimensionalen Elementen, welche zudem noch spezielle Texturen ihrer Oberflächen aufweisen und bei denen Licht-/Schattenwirkungen  eine Rolle spielen, wären klassisch von Hand in dieser Form gar nicht mehr zu erstellen. Ein Beispiel für eine 3D-Animation ist die Visualisierung eines Bauteilwechsels innerhalb einer Maschine.

Doch längst nicht immer müssen Animationen so aufwendig gestaltet werden. Für viele Visualisierungen reicht die 2D-Darstellung oftmals völlig aus. So zum Beispiel wenn Strömungsrichtungen von Gasen oder Flüssigkeiten oder einfache mechanische Bewegungen darzustellen sind. Hierzu wäre beispielsweise Adobe Animate zu nennen.

Die Erstellung der zu animierenden Objekte selbst lässt sich zwar meist bereits in der Animationssoftware durchführen, mitunter kann es jedoch sinnvoll sein, hierzu ein externes Programm zu verwenden. So bietet es sich an, Objekte für Adobe Animate mit Adobe Illustrator zu zeichnen, da sich die Illustrator-Arbeitsdateien bequem in Animate einbinden lassen – was übrigens auch für Photoshop gilt. Vektorgrafiken können Sie übrigens auch mit der freien Software Inkscape erstellen. Diese ist ebenfalls für macOS, Linux und Windows im freien Download erhältlich.

Diese Frage ist nicht pauschal zu beantworten. Geht es um einfache zweidimensionale Animationen – ich erwähnte eingangs das wandernde Quadrat – ist dessen Erstellung durchaus auch in der Grafikwelt ungeübten Anwendern möglich. Deutlich schwieriger gestaltet sich jedoch die 3D-Animation. Lassen sich manche 3D-Körper  noch mithilfe der Software erstellen, ist das sogenannte Staging für Einsteiger in die Materie eine echte Herausforderung, wenn nicht sogar unmöglich. Mit Staging bezeichnet man die Inszenierung der Szene selbst. Wir haben es übrigens hierbei mit dem Ersten der 12 Prinzipien von Johnston und Thomas zu tun. In der 3D-Animation sind wir nämlich nicht nur Zeichner, sondern zusätzlich auch Regisseure, Kameraleute, Bühnentechniker und Beleuchter. Es geht um nicht weniger, als das Positionieren und Ausleuchten der zu animierenden Objekte, festlegen von Kameraeinstellungen und -fahrten oder das Ausstatten der Animationsbühne mit Hintergründen und Ähnlichem. Glauben Sie mir, an einem echten Filmset in der analogen Welt wird nicht anders gearbeitet.

Warum ist das so?

Nun, sobald wir mit dreidimensionalen Objekten in der Animation arbeiten, müssen wir uns beispielsweise um das Szenenlicht Gedanken machen. Stellen Sie sich einen Würfel vor, der sich dreht: Ständig ändert sich das von seinen einzelnen Oberflächen reflektierte Licht für den Betrachter. Haben wir mehrere Objekte in der Szene, wird das meist Auswirkung auf die Beleuchtung der anderen Objekte haben – Stichwort: Reflektion und Streulicht. Und wo Licht ist, da ist auch Schatten – wie in der analogen Welt rufen beleuchtete Objekte Schattenbildung hervor – so etwas will realitätsgetreu wiedergegeben sein.

Bewegen sich die Objekte über die Bühne, muss sichergestellt sein, dass ausreichend Licht an jedem Punkt der Szene vorhanden ist, sonst „säuft das Objekt ab“ wie man in der Filmsprache sagt. Hierzu sind virtuelle Leuchten fachgerecht zu positionieren. Und selbstverständlich spielt die Kameraführung bei der 3D-Animation eine überaus wichtige Rolle. Mein Vergleich mit einem Filmset kommt also nicht von ungefähr – nur der Ton wird in dieser Produktionsphase erst einmal fehlen.

Das ist abhängig von den Elementen, welche für die Animation benötigt werden. Einfache geometrische Objekte lassen sich wie bereits erwähnt schnell selbst und individuell erstellen. Komplexe, wie Maschinenteile hingegen, sollte die Konstruktionsabteilung liefern. Hier wird sicherlich mit CAD-Software gearbeitet, alle Komponenten liegen somit bereits in elektronischer Form vor. Je nach Kenntnisstand können technische Redakteure die benötigten Maschinenteile in einem Daten-Austauschformat wie DXF oder STEP von den Konstrukteuren erhalten und diese in der Animationssoftware weiterverarbeiten. Insbesondere wenn es um die Darstellung von 3D-Objekten geht, sollte man die Konstrukteure bitten, das STEP-Format zu wählen, da dieses unter anderem Informationen zu der Materialeigenschaft und Textur des Bauteils enthält.

Ob 2D oder 3D – je nach Software lassen sich die Animationen in verschiedene Formate exportieren. Beispielsweise als Einzelbildsequenzen zur weiteren Bearbeitung, animiertes GIF, klassisches Video und andere mehr. Diese werden dann dem Verwendungszweck entsprechend in das jeweilige Dokument eingebunden.

In diesem Zusammenhang verweise ich auf meine vorhergegangenen Podcasts DD#005 Die digitale Anleitung: PDF oder E-Book? sowie DD#006 Die digitale Anleitung – Publizieren in HTML

Haben wir uns bisher mit der Animation zur Visualisierung von Abläufen und Ähnlichem beschäftigt, komme ich nun zu einem völlig anderen Einsatzgebiet: Der dokumentbezogenen Animation – wie ich sie nenne.

Hierbei geht es darum, ein Informationsprodukt so aufzubereiten, dass es für den Betrachter etwas lebendiger wirkt und dadurch aufmerksamkeitssteigernder wird. Als Beispiel sei die PowerPoint-Präsentation genannt. Hier sieht man oft, dass ein Folienwechsel nicht mit einem harten Schnitt erfolgt, sondern beispielsweise mittels einer weichen Überblendung.

Auch die Inhalte selbst, also die Grafiken, Diagramme sowie Textboxen, erscheinen durch Aufblenden oder schieben sich vom Bildrand ein. Wussten Sie eigentlich, dass sich auch mit Desktop-Publishing-Programmen wie Adobe InDesign Animationen erstellen lassen?

Ein anderes – wohl jedem bekanntes – Beispiel sind Webseiten: Wer kennt sie nicht, die Schaltflächen in den Navigationsfeldern und Formularen, deren Aussehen sich verändert, sobald man mit dem Mauszeiger darüber fährt oder sie anklickt? Auch wenn  hierzu weder Blender, Adobe Animate & Co. verwendet werden – Animationen sind es trotzdem. In diesem Fall jedoch mit Javascript bzw. CSS erstellt.

Längst sind die Funktionen aber nicht nur auf die eben Genannten beschränkt. CSS ermöglicht es heute Text, Bilder oder ganze Boxen in einem HTML-Dokument zu animieren. Zusammen mit Benutzerinteraktion lassen sich so ausgezeichnete Online-Informationsprodukte erstellen.

Halten wir also fest: Animationen bieten in der technischen Dokumentation durchaus einen Mehrwert, wenn es um die Informationsvermittlung geht, aber auch, um ein Dokument ansprechender zu gestalten oder um Aufmerksamkeit beim Betrachter zu erzeugen. Darüber hinaus können sie mitunter aufwendige Videoproduktionen ersetzen. Animationen sollten jedoch sparsam eingesetzt werden und sich inhaltlich nur auf das nötigste beschränken, um vom zu vermittelnden Inhalt nicht abzulenken oder den Betrachter gar zu überfordern.

Während einfache 2D-Animationen durchaus auch für Ungeübte realisierbar sein können, sind für die Erstellung komplexer 3D-Animationen erweiterte Kenntnisse zwingend erforderlich. Die Konstruktionsabteilung wird hierbei immer eine ergiebige Quelle für Bauteildaten sein.