libro_animacion

8/3/2019 libro_animacion

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Diego GutirrezEva Cerezo

Juan Ignacio Pulido

Animacin porordenador


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Diego GutirrezEva Cerezo

Juan Ignacio Pulido

Animacin porordenador


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Edita:

Departamento de Informtica e Ingeniera de Sistemas

C/Mara de Luna 1, Campus Ro Ebro, Edificio Ada Byron

50018 Zaragoza (Espaa)

ISBN: 84-689-9891-5

Depsito Legal: Z-2199-2006

Imprime: Departamento de Informtica e Ingeniera de Sistemas


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IndiceEl proceso de produccin

Argumento e ideas, promocin 4

Guin 6

Storyboard 7

Modelado I: personajes 9

Modelado II: decorados y atrezzo 10

Audiciones y dilogos 11

Carrete Leica. Animtica 12

El trazado. Hojas de localizacin 13

Texturado 14Iluminacin 19

Renderizacin 21

Posproduccin 22

FX 24

Msica y sonidos 25

Publicidad y distribucin 26

Introduccin a la animacinPreliminares 29

Modelar para animar 34

Fundamentos de la animacin 45

Animacin de personajesEstudiando a los personajes 76

Jerarquas y deformaciones (rigging) 84

Esqueleto y deformaciones 100

Locomocin 105

Comportamiento 113

Animacin facial 122

Captura de movimiento 135

Animacin antropomrfica 151

Animacin de animales 154

Tcnicas avanzadasAnimacin de cmara 168

Tejidos, roturas, pelo 178

Manipulacin de objetos. Interaccin 195

Animacin de grupos 196

Bibliografa 202


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Animacin por Ordenador: Indice

Tema 1. El proceso de produccin

Tema 2. Introduccin a la animacin

Tema 3. Animacin de personajes

Tema 4. Tcnicas avanzadas

Diego Gutirrez, Eva Cerezo y Juan Ignacio Pulido


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Tema 1. El proceso de produccin I

1. Argumento e ideas, promocin

2. Guin

3. Storyboard

4. Modelado I: Personajes.

5. Modelado II: Decorados y atrezzo

6. Audiciones y Dilogos7. Carrete Leica. Animtica

8. El trazado. Hojas de localizacin

Tema 1. El proceso de produccin II

9. Texturado

10.Iluminacin

11.Renderizacin

12.Postproduccin

13.FX

14.Msica y Sonidos

15.Publicidad y Distribucin


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Tema 1. El proceso de Produccin 4

La pelcula se basar en dos ideas: la historia y lospersonajes (el huevo o la gallina?)

Brainstorm

Argumento e ideas, promocin

Haciendo una pelcula


Argumento e ideas, promocin

El argumento es la idea inicial de la produccin Para conseguir financiacin hay que vestir la idea

adecuadamente, sobre todo en costes Al vender la idea (opcin), hay que llegar a un acuerdo

de promocin Habitualmente el productor retoca bastante la idea

inicial El objetivo siempre es producir una pelcula de la

mayor calidad con el menor coste y en el menor tiempoposible

Antes de empezar hay que planificar el tiempo conplazos y costes muy concretos (curarse en salud)

Prctica: La idea debe ser sencilla pero con cierta gracia,adems tendris que decidir en que vais a incidir ms(Animacin o mod. Visual)


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Guin

No slo son los dilogos de los personajes, tambinhay que describir con el mayor detalle posible losescenarios y lo que est pasando

El hecho de empezar por el guon, antes que crear lospersonajes, no implica que la pelcula se predispongahacia el dilogo si tenemos suficiente imaginacin

Prctica: Dado que posiblemente apenas haya dilogos

(complican bastante), debis describir muy detalladamente lo

que se ver y lo que suceder


Storyboard

Es como hacer un tebeo de la produccin,debemos crear una o varias vietas para cadaescena

Suele haber anotaciones al pie y se anotan alos mrgenes y con flechas todo tipo deacciones (de objetos y de camara)

Se hacen con papel y lpiz y se van refinando Prctica: Podis empezar directamente con el storyboard si

la idea es muy visual. No importa que no sepis dibujar bien,

pero s que est representado lo mximo posible.


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Toda animacin comienza en una idea.

Esta se transforma a un script.

El storyboard es el nexo entre el script y laanimacin final.

Por ltimo, entra en juego la animtica

Storyboard


Modelado I: Personajes

Se empieza por una creacin esquemtica de lospersonajes, no slo de su aspecto sino suscaractersticas (forma de ser, peculiaridades,...)

Hay que conseguir que no causen indiferencia Pueden ser en papel (alzado y perfil), en arcilla. Test

de usabilidad de los modelos (emociones, gestos,...) Los personajes se hacen con brazos y piernas

abiertos para facilitar la animacin posterior Se dibujan bocetos que poco a poco se van refinando,

segn un compromiso entre lo que quiere hacer eldiseador-modelador y los animadores

Se pasa a formato digital y el director tcnico haceel rigging, a menudo hace falta software a medida

Prctica: Hacerlo sencillo, si se quiere con un sencillo toque depersonalidad


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Modelado II: Decorados y Atrezzo

Son el resto de objetos que forman parte de lasescenas

Los objetos suelen ser fijos (sino pueden ser

personajes como en La bella y la bestia) por lo quesu diseo es ms libre

En los escenarios nicamente se modela lo que se ve(por lo que se suelen hacer despus del carreteLeica)

Tener presente que hay muchas cosas que se puedenhacer con una textura sin ser necesario modelarlos(normalmente todos los objetos tienen partemodelada y parte texturada). Relacionado con ladistancia al espectador.

Prctica: Hacerlo muy sencillo, pensar en planos cortos que conllevandecorados mas sencillos


Audiciones y Dilogos

La audicin es el casting de las voces

Si el actor es bueno, en la audicin puede darbuenas ideas sobre la actuacin, en otras

ocasiones el aspecto del doblador se aleja deldel personaje Prctica: Vosotros mismos


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Carrete Leica. Animtica

Aqu se mezcla el storyboard con los dilogos

Debe tener la duracin final y ser lo ms definitivo

posible, lo nico que queda es hacerlo bonito El Carrete Leica es en 2D y la animtica en 3D burdo

Es como el prototipo del rdo. final Test deaceptacin

A partir de aqu, slo tendremos que definir aquellaspartes que se vean (clipping inteligente)

Prctica: Podeis usar un programa de edicin de vdeo para

el carrete Leica (p.ej. Premiere) o un programa 3D para laAnimtica


El trazado. Hojas de localizacin

La idea es llevar el control de versiones, seguimientoy almacenaje de todos los resultados intermedios,fundamental para el director tcnico

P.ej. Cada da un animador debe tener en su puesto

los archivos correspondientes a los personajes,atrezzo, escenarios y sonidos que tiene que utilizar.

Hay software especializado como AlienBrain Studio(http://www.alienbrain.com/)

Prctica: Llevar control de las escenas y versiones para no

liaros al final


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Mapear (aplicar)

correctamente latextura puede ser unode los aspectos mscomplicados

Texturado


En casi todos los CDs de revistas sobre 3D, o enlos propios paquetes de animacin, existen

catlogos con libreras de texturasPodemos pintarlas amano o bienfotografiar oescaneardirectamente lasuperficie deseada,

retocndola luego sifuera necesario

Texturado


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Son las texturas y, sobre todo, los shaders las

que darn el aspecto visual definitivo a nuestraobra.

Texturado


La iluminacin es otro de los aspectos claves

El tringulo bsico:

Luz principal: la ms brillante. +/- 45 y elevadaLuz de relleno: junto a la cmara. Sin sombrasLuz trasera: para perfilar. La ms elevada

Esto es slo un buen comienzo... el resto dependede nosotros

Hay mucho que decir sobre iluminacin...

Iluminacin


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Es una buena manera de crear ambientes

interesantes

Iluminacin Volumtrica

Iluminacin


Renderizacin

Lo veremos en las siguientes horas

Va mucho ms all del hecho de darle un botn yesperar

Prctica: Planificarlo! Qu mquina(s) tengo para

renderizar? Cunto le cuesta cada frame?


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Postproduccin

El proceso de generacin de la imagen NO acaba en elrender

Superposicin de capas, retoques, adicin de efectos,correccin de color....

Para sacar la pelcula en 35 mm hace falta mucharesolucin (>2.048 lneas)

Prctica: Sacaos de la cabeza el hecho de que todo debe ser

hecho en 3D. Un efecto carsimo de simular en 3D puede

tardar en hacerse 2 minutos en 2D con photoshop... De nuevo:

Planificad!,


No hay por qu animar la pelcula secuencialmente

Posibles salidas: CD-ROM, Internet, vdeo...

Postproduccin:Existen CDs con sonidos de efectos especiales(p.ej. Sound Factory)

No olvidarse del ruido de fondo

Photoshop...

Postproduccin


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Fx

Escribir cdigo o buscar maneras inteligentes deabordar ciertos problemas concretos cuando elsoftware utilizado no da una solucin para ellos

Ejemplo: Shrek tiene que baarse en barro. Existeun simulador de barro en el mercado? No. Pues loescribimos

Prctica: Si alguien decide hacer FX, el consejo es que slo

haga eso (y nos consulte)


Msica y sonidos

El sonido es fun-da-men-tal

Ancla las imgenes y stas cobran mucho msvolumen

Hay muchas bibliotecas disponibles

Para los sonidos raros siempre se puede acudir almicrfono y un programa de edicin (la imaginacin alpoder)

Prctica: No limitarse a usar una msica de fondo! (aadir

efectos de sonido)


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Publicidad y Distribucin

Slo un dato: Shrek 2 gast en publicidad lo mismoque lo que cost toda la produccin de El Cid

Aqu est claro: los americanos son los mejores Venta por fases: cine, Making-of, DVD, DVD specialedition, DVD con El Mundo...

El Cid sac ms ingresos por merchandising que porlas entradas de cine


NONO

INTENT

AR

INTENT

AR

HACER

HACER

TOYTOY

STORY

STORY

A LA

A LA

PRIMER

A!!

PRIMER

A!!

Publicidad y Distribucin


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Tema 2. Introduccin a la Animacin

1. Preliminares

2. Modelar para animar

3. Fundamentos de la animacin

Tema 2. Introduccin a la Animacin 29

La animacin por ordenador es mucho msque batallas espaciales...

Preliminares


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Preliminares


Animar es un proceso creativo. La tecnologa slonos ayuda a plasmar esa creatividad

Movimiento, expresin, peso, timing... Losaspectos bsicos siguen siendo los mismos quehace 50 aos en animacin tradicional

La animacin es el arte. Los ordenadores son sloel medio

Preliminares


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High-end software:

MayaSoftimage XSI

3D Studio Max

LightWave

Animation Master

Houdini

Mirai

Y si no:

ElectricImageRay Dream Studio 5

TrueSpace3

Blender

Infini-D

Imagine

Poser

En cuanto al hardware... cuanto ms, mejor!

Utilidades:

Edicin de pelculas:Premiere, AfterEffects, LiquidEdition,Combustion,...

Edicin de sonido:Cakewalk Pro,SoundForge,...

Hardware y Software

Preliminares


Mide tus conocimientos

Controla tu tiempo

Conoce tu software

Planifica, planifica y planifica

Un equipo profesional est compuesto por:director, escritor, artista de storyboards,director artstico, supervisor de animadores,animador, director tcnico, artista de animtica...

Antes de empezar

Preliminares


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Modelar para animar

En la fase de modelado hay que tener muy presentecmo se quiere animar, sobre todo los personajes

El mejor modelo es el que se anima fcilmente Eleccin de superficies: Polgonos, parches o sup.NURBS, tb. Metaballs, membranas, parchesjerrquicos, ...


Modelar para animar

La mejor eleccin depende del software, hay queconocer bien todos los tipos y conocer bien elsoftware (muchas veces lo mismo se llama diferenteen diferentes paquetes)

Consejos: Que sea ligero Manipulacin rpida

Mezclar tipos de superficies si es necesarioOjo con los cosidos!

Cuidado con las op.s booleanas!


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Primitivas bsicas

ExtrusinRevolucin

Skin

Deformaciones

Mallas

Operaciones booleanasMetaballs

......

Modelar para animar

Herramientas de Modelado


Los polgonos slo aproximan curvas, a base dedefinir muchos vrtices. Mediante unos pocos puntos

de control, los splines pueden definir la curvaexactamente.

A cambio, los splines requieren soft ms avanzado.

Splines: B-splines o NURBS? Depender sobretodo de la NU en NURBS... y de la implementacinde cada soft. (p.e, en Softimage ciertas operacionesslo pueden realizarse sobre B-splines).

Modelar para animar

Polgonos vs Splines


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Modelar para animar

Conocer bien la anatoma:

Esqueleto: Brazos, hombros, columna vertebral,caderas, piernas

Msculos: Definen la forma del cuerpo y accionanel esqueleto

Modelado de cuerpos


Para facilitar la animacin es buena idea modelarel personaje con los brazos y piernas abiertos

Modelar para animar

Modelado de cuerpos


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Modelar para animar

Modelado de cuerpos


Modelar para animar

La cabeza y la cara son muy expresivas ycomplejas Estructura: Crneo +Mandbula

Conocer los msculos de la cara Deformacionesnaturales

Atencin a la boca, dientes, lengua, ojos, prpadospestaas, cejas

Las manos tambin son partes muy expresivas


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Modelar para animar

Divisin en partes. Segmentacin

Facilitan el modelado y la animacin, permitenutilizar diferentes tipos de sup. para diferentesparches

Cuidado con las uniones Se puede resolver conbuenos mapas de textura, cinturones collares,uniones ocultas, guantes o mangas, calcetines,...

Elegir en que partes dividir es importante

Las articulaciones entre partes no se deforman alanimar

Mtodos de construccin


Modelar para animar

De una pieza Son ms complejos, pero para personajes

orgnicos suelen dar mejor resultado (unionesdifcilmente ocultables)

Se anima mediante deformacin de las zonas de lasarticulaciones Esqueletos

Para evitar pbmas en la animacin debe conocersebien la anatoma

Se pueden modelar partes por separrado y luego

unirlas mediante uniones modeladas

Mtodos de construccin


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Rompamos el encanto: el 99% de los modelos CG

cinematogrficos provienen de maquetas escaneadas.

Modelar para animar

Scanners 3D


Fundamentos de la Animacin

Los dos pilares bsicos de la animacin sonmovimiento y timing

El movimiento: Entender cmo se mueven losdistintos personajes

Por un lado conocer las leyes del movimiento

Por otro observar y buscar referencias

El Tiempo: Sincronizar correctamente losmovimientos y sucesos de la escena.

Es la medida fundamental de la animacin

Es lo que convierte la ilustracin en animacin

Es la diferencia entre marionetas inanimadas y darsensacin de vida


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Estructura

1. Duracin total de la produccin2. La eleccin de escenas afectan al ritmo de la

produccin

3. La interpretacin y acciones afectan a la escena

Una cosa cada vez es lo adecuado para un buen timing

Debemos guiar al espectador para que se fije en lossitios adecuados en cada momento. Esta atencin debe

conseguirse antes de que la accin se lleve a cabo(como en los dibujos de Pica-Piedra)

Todos tenemos un vdeo y un cronmetro... es esencialinterpretar nuestra animacin antes de llevarla a cabo


Timing


El proceso La configuracin del tiempo se gesta en el guin y

storyboard, y se fija en la animtica leica reel ylos dilogos

Hojas de referencia: Requieren saber los fps (24,25 o 30) Filas: Frame

Columnas: Informacin: Toma del dilogo, instrucciones decmara, notas sobre personajes y la accin (con flechasindicando el inicio y fin)

Otra opcin es utilizar directamente la Animtica oincluso el carrete Leica (muchos programas deanimacin lo permiten)


Timing


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Animador JefeAnimador Jefe

Animadores SecundariosAnimadores Secundarios


Animacin por planos clave: keyframes

Inbetweening


Interpolacin:

Lineal.

Polinmica (Splines)

Parmetros a interpolar:

posiciones

rotaciones escalados

colores.


Animacin por planos clave: keyframes


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En la vida real, casi todas las partes del cuerpo

humano se mueven en arcosLa gravedad tambin causa movimientos en arcoen los objetos


Arcos en el movimiento


Curvas de funcin/animacin

Son la representacin grfica de la relacin entre el

tiempo y el parmetro a animar.


Grficos de Movimiento


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Herramienta ofrecida por la mayora de los

paquetes de animacin, Tambin se llaman Curvasde parametro, Curva de funcin (Fcurve), Grficode velocidad,...




Las cosas no arrancan y frenan de repente!!

Modos de arranque y frenada:

Constante (stop motion)

Lineal (robot)

Spline (por defecto, casi siempre)

Ease-inEase-in

Ease-outEase-out




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Permiten modificar/controlar el tipo de movimiento

o cambio:Fcurvas




Animacin de trayectorias:

Fcurva de traslacin.

Trayectoria 3D.

Curvas easy-in/ easy-out.




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Si no disponemos de software capaz de calcular

fenmenos fsicos reales, el timing es una buenaherramienta para simular peso



Puede un bicharraco de tropocientos pisos dealtura correr por las calles de Manhattan a una

velocidad tal que ni dos ligeros helicpterospueden escapar?

(Oscar a la peorescena de animacin3D: ms de un animadorhabr tenido que huirdel pas...)



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No todos los paquetes de animacin ofrecen las

mismas herramientas, aunque casi todos ofrecenun grupo que podramos llamar herramientasbsicas

Como herramientas avanzadas, tenemos:Animacin por forma (morphing)JerarquasCD,CI

RestriccionesDeformacin por curva o superficie....


Herramientas


Lattices (Celosas)

Traslacin, rotacin, escalado

FCurves

F/X (Quick&Strecht,Sistemas de Partculas,Campos de fuerzas...)

....


Herramientas


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Y la prctica!Y la prctica!

La teora...La teora...


Deformacin por superficie



Deformacin por curva


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Casi siempre, nuestros personajes estarn hechos

de carneEs importante mantener el volumen!!

Podemos usar escalados, esqueletos,deformaciones por malla, mecanismos

automticos...


Squash & Strecht



Squash & Strecht


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La fuerza transmitida a un objeto no afecta a

todas sus partes por igualSi esta compuesto por articulaciones,cada una actuar un poco mstarde que su predecesora.


Arrastre


Anticipacin es la forma natural que tiene elcuerpo de ganar impulso antes de un movimiento

(hombre saltando...)Nos permite captar la atencin del espectador

Anticipar exageradamente (dentro de un lmite)es mejor que no anticipar

Si la accin es muy rpida, aadir motion blur


Anticipacin


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Anticipacin


Igual que la anticipacin comienza un movimiento,el overshoot lo termina

Muchas veces, el cuerpo no se detiene de unaforma exacta y perfecta, sino que sobrepasa elpunto de parada y retrocede posteriormente(Correcaminos frenando)

El overshoot tambin puede ser exagerado paradotar a la animacin de ms personalidad


Overshoot


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Acenta la sensacin de movimiento y velocidad

Sin Motion BlurSin Motion Blur

Con Motion BlurCon Motion Blur


Motion Blur


Puede cambiar el concepto global de una escena

Dormir o caer en picado...


Motion Blur


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Son pequeos gestos, movimientos en el

background, retoques aadidos a la animacinprincipal, que dan vida y realismo a nuestrahistoria (parpadeos, respiracin...)

Suele ser creada como una segunda capa, unavez concluida la animacin principal

La animacin secundaria no debe interferir nirobar protagonismo a la animacin principal


Accin Secundaria


La animacin avanzada hace uso de otras dosherramientas: simulaciones fsicas y restricciones.

Las primeras son computacionalmente muy caras siqueremos realizar simulaciones muy complejas o conmuchos elementos interactuando.

Las restricciones suelen conseguir efectossimilares con menos carga computacional, aislando laanimacin secundaria rutinaria del animador. Suelenescribirlas los TD en colaboracin con los

animadores, siendo luego transparentes para stos.


Fsica vs Simulacin


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Ambos estn relacionados con la animacinsecundaria

Follow through: el objeto principal se detienepero alguna de sus partes siguen movindose (lasorejas de un perro)

Overlap: el objeto posee partes que no se mueventodas a la vez (la tripa de un seor gordo

corriendo, o un atleta saltando)


Follow-through & Overlap


El concepto es idntico al utilizado en las

persecuciones en animacin tradicional

El primer y ltimo keyframe deben coincidir: secopian y ya est.

No abusar de ella sin retocar a mano!!


Animacin por ciclos


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STOP

En animacin por ordenador, una parada total del

personaje lo mata completamente

Podemos crear dos keyframes muy similares, ydejar que el ordenador interpole entre ellosmientras dura la parada

Por supuesto, podemos recurrir a la animacinsecundaria

De hecho, animacin implica movimiento, si nomovemos nada, no estamos haciendo animacin(estamos haciendo el vago).



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Tema 3. Animacin de personajes

1. Estudiando a los personajes

2. Jerarquas y Deformaciones (Rigging)

3. Esqueleto y Deformaciones

4. Locomocin

5. Comportamiento

6. Animacin facial

7. Captura de movimiento

8. Animacin Antropomrfica

9. Animacin de animales

Tema 3. Animacin de Personajes 76

La personalidad de un personaje bien diseadosalta a la vista nada ms verlo

Adems, un personaje bien diseado es ms fcilde animar

Estudiando a los personajes

Diseo de un personaje


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Antes de modelar un personaje, es conveniente

ponernos en su lugar: Dnde vive? Qu come?Qu herencia cultural ha recibido? Es undepredador, carroero u ocupa un lugar ms bajoen la cadena alimenticia? Cmo ataca? Cmo sedefiende? Es inteligente? Cunto?...




Una vez conceptualizado, y antes de ponerseUna vez conceptualizado, y antes de ponersemanos a la obra, hay que preguntarse:manos a la obra, hay que preguntarse:

QuQu papel va a desempepapel va a desempear?ar?QuQu partes se van a mover?partes se van a mover?QuQu herramientas tengo?herramientas tengo?QuQu trucos puedo emplear?trucos puedo emplear?

Documentarse. Buscar documentaciDocumentarse. Buscar documentacin,n,referencias...referencias...




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El objetivo es hacer un ser completamente

creble (dentro de su contexto).Godzilla y criaturassimilares olvidan la leycbico - cuadrtica deNewton...

Deberan moriraplastados bajo su

propio peso!!




Las poses de los personajes ayudarn a laaudiencia a captar las emociones de los personajes

Antes de moverlos por la escena, debemosdotarles de posturas convincentes

Una buena postura refleja peso

Equilibrio, ausencia de simetra total, fuertessiluetas, lnea de accin, buena situacin respectoa la cmara (staging)...


Poses


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Fuertes siluetasFuertes siluetas


Poses


StagingStaging Lnea de accinLnea de accin


Poses


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Equilibrio y Ausencia de SimetraEquilibrio y Ausencia de Simetra


Poses


Jerarquas y Deformaciones

Despus de modelar un personaje hay queprepararlo para la animacin, esto se conoce como

rigging.Esta fase es la ms crucial

Personaje segmentado Unin de segmentos enJerarquas

Personaje no segmentado (o parcialmente) Esqueleto Jerrquico para Deformaciones


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Estas se han de utilizar tanto para

deformar como para moversegmentos al unsono

Es la manera en que establecemoslos vnculos entre la partes(segmentos o huesos)

Normalmente es un rbol, pero enocasiones a un personaje lebenefician varias jerarquasindependientes

Jerarquas



Si la jerarqua est bien al mover la raz (normalmentela cadera) se debera mover todo

Ejes y giros En personajes segmentados hemos deestablecer los ejes de giro (normalmente se sitan enel centro del objeto por defecto)

Jerarquas


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En deformaciones

tenemos que establecerun esqueleto, donde cadahueso ser una partemvil

Los esqueletos puedenser de huesos o deobjetos nulos (no

renderizables)

Jerarquas



Para que un esqueleto permita deformar una malladebemos asignar los vrtices del modelo

Asignacin Directa Cada vrtice a un hueso

Jerarquas


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Pero esto puede causar problemas de pliegues en los

extremos

Jerarquas



Para evitarlo se usanasignaciones o envolturas

cargadasDan el rea de influencia decada hueso (lo que hace quealgunos vrtices sean influidopor varios)

Algn sw utiliza clusters enlugar de envolturas Un

cluster es un grupo de vrticesque puedn verse influenciadosen un % por diversos huesos

Jerarquas


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Pero hay que tener cuidado con vrtices influenciados

de manera errnea y desasignarlos (Hay sw. Que nodeja Modelar con los objetos separados)

Jerarquas



Otro pbma tpico de malaasignacin se da debajo

del hombroHay sw. Que permitecrear clsteres (grupos devrtices) para cargarporcentajes de influenciade cada articulacin

Jerarquas


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Una vez establecida la jerarqua se puede utilizar

para deformar un personaje de una pieza o para moverinteligentemente los diferentes segmentos

Las dos maneras bsicas de hacer esto son medianteCinemtica Directa o Inversa

Deformaciones



En Cinemtica Directa cuando se mueve una parte dela jerarqua se mueven todas las que estn por debajo

de igual manera

Deformaciones


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En Cinemtica Inversa se

establece una cadena en laque se indica a donde sequiere llegar y el ordenadorcalcula la posicin yorientacin de lasarticulaciones

Construccin de cadenas

CI: Se componen de Raz,Articulaciones, huesos y unefector

Deformaciones



La solucin en CI puede no ser nica Limitacionesde Articulacin (depende del Sw):

Tipo articulacin : Esfrica o planaRango de giro permitidos

Deformaciones


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Colocacin de reposo

o metas: Cuando elefector est en laposicinpredeterminada,todas lasarticulaciones adoptanuna posicin yorientacin especfica

Deformaciones



Cuando el efector se va fuera de los lmites unospaquetes alargan y otros simplemente apuntan hacia el

efector

Deformaciones


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A veces no interesa que un

extremo de la jerarqua semueva mientras los otros si(p.ej el pie al andar) Limitacin de movimiento:

Permite pegar unobjeto a otro, comoprincipal (suelo) y

dependiente (pie),impidiendo que el piedeslice

Deformaciones


Esqueleto y Deformaciones

Herramientas dedeformacin avanzadas:

Algunos paquetes permitendeformar el modelos enfuncin de ngulo dearticulaciones (P.ej. parasimular abultamiento demsculos al contraerse oestiramientos de piel)

Otras deformaciones


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Retculas (Lattices)

Otras deformaciones



Clsteres:

Es una coleccin de vrtices (con posibilidad de

cargar un vrtice en varios clsteres)Deformacin spline:

Un spline controlala forma de un objeto

Otras deformaciones


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Morphing: 2D (texturas) y 3D (modelos)

Interpola suavemente entre dos formas (P.ej. Paraanimacin facial)

Metaballs: Debido a sus propiedades, al mover lascomponentes se deforman los objetos

...Hay muchos ms dependiendo del Sw (y losplugins)

Otras deformaciones



Qe deformacin usar?

NO hay ninguna mejor que otra en todos los casos

La eleccin de cada una depender del caso concreto

En la prctica se usan todas


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Es fundamental entender la mecnica del

movimiento antes de intentar reproducirloEl CG del cuerpo est en las caderas: poseen dosmovimientos diferentes

Los brazos actan a modo de pndulos

La cabezay la espalda forman una lnea de accinque absorbe el golpe transmitido a las

caderas en cada paso. Tambinreflejan el estado de nimodel personaje

NOABUS

AR

DELOS

CICLO

S!!NO ABU

SAR

DELOS

CICLO

S!!

Locomocin


Analizando el caminar desde un lado, apreciamosalgunos detalles importantes, como el balanceo de

los brazos y el constante caer hacia adelante:

Locomocin


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Analizando el caminar

de frente y desdearriba, apreciamosalgunos detalles menosconocidos, como elbalanceo de las caderasy el caer alternadohacia los lados:

Locomocin


Caminando:

Un pie en el sueloPasos cortos

Corriendo:Baja el CG

Ambos pies en el aireZancadas largas

Motion blur

Timing ms rpido

Locomocin

Caminando o Corriendo?


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Ejemplo clsico de mtodo procedural.

Dificultades: Nmero de grados de libertad: ~200 22 segmentos 70 parmetros ~ 126000 nos/minuto

Sensibilidad.

GVU

Locomocin

Algoritmos


Suelen utilizar: Cinemtica directa e inversa, interpolaciones

(lineales/ cbicas). Conocimientos explcitos (valores y lmites de

ngulos, biomecnica).

Resultado: parametrizacin del movimiento: Parmetros de locomocin (longitud y

frecuencia del paso). Atributos de locomocin (rotacin de cadera,

del torso, flexin de rodillas...).

Locomocin

Algoritmos


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(Arnold Bruderlin et al)

Caractersticas del

algoritmo: la base es el paso

dos estados:

soporte doble

soporte simple.

dos fases: apoyo

balanceo.

Locomocin

Algoritmos


Generacin de ciclos de locomocin:

duracin de cada una de las fases segn la frecuencia y amplituddel paso

ngulos de las piernas al final del paso

puntos de control de la cadera en la pierna en reposo.

Determinantes del paso:

rotacin plvica

contoneo plvico

desplazamiento plvico lateral.

Integracin del movimiento en el cuerpo (balanceo de hombros,brazos...).

Locomocin

Algoritmos


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Physically based modelling:

aspectos realistas relacionadoscon el movimiento, la deformacin,elasticidad o las colisiones .

Behaviour based modellingaspectos internos como lapersonalidad, las diferencias

sociales, la percepcin o lareaccin actores sintticos.

GIGA

Comportamiento


Control Motor o de bajo nivel

(movimientos bsicos, ya seanmodelados o capturados)

Planificacin Motora o de altonivel

(conexin entre la percepciny la accin)

IMPROV

Comportamiento

Actores Sintticos


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Control directo: el actor virtual es

controlado directamente a travs desensores conectados a una persona ovarias

Control semiautnomo: actoresdotados de cierta autonoma pero cuyaactividad principal es dirigida por unapersona real, ya sea por medio demens, botones, habla, ratn, guante dedatos, joystick...

AVATARES

Comportamiento

Actores Sintticos


Control autnomo: el actor no es controlado porninguna persona. Han de ser capaces de percibir el

entorno y reaccionar frente a l. El actor ha detener un cierto nivel de conocimientos,inteligencia para adaptarse a su entorno, realizardeterminadas tareas, mostrar una determinadapersonalidady ser capaz incluso de realizartrabajos colaborativos con otros actores.

AGENTES

Comportamiento

Actores Sintticos


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Inteligencia: habilidad para aprender o comprender o

resolver situaciones nuevas o que cambian Memoria: capacidad de reproducir algo que se ha aprendido oretenido, especialmente a travs de mecanismos asociativos. Autonoma: sistema que se autogobierna, es decir que dictasus propias leyes de conducta, sin acciones exteriores Percepcin: deteccin de elementos en un entorno a travs desensaciones fsicas Adaptacin: el sistema se ajusta satisfactoriamente a lascondiciones del entorno, aunque este sea no predecible o

cambiante Comportamiento: manera en la que animales/ personas seconducen frente a las situaciones.

Comportamiento

Actores Sintticos


Aplicaciones: Estudios de ergonoma (JACK)

Presentadores virtuales para TV Presentadores virtuales autnomos Avatares y agentes en entornos virtuales inmersivos(Networked Virtual Environment): entorno virtualnico controlado por un nico servidor, el cual escompartido por diferentes participantes conectados atravs de clientes). El avatar es la representacinsimblica en un mundo virtual de una persona real. Losagentes se suelen utilizar para prestar ayuda alusuario.

Comportamiento

Actores Sintticos


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Thalmann et al.:actores sintticos en red...

Comportamiento

Actores Sintticos


KUKASIM: Aplicacin al modelado de un sistema biolgico.

ALW: Sistema para el modelado de Vida Artificial y Mundos Virtuales

Comportamiento

Actores Sintticos


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Jack

Se trata de un sistema para el modelado y simulacin de actoreshumanos especialmente orientado a estudios ergonmicos.

Permite: Construir un entorno virtual Crear un actor humano virtual, definiendo su tamao y figura Posicionarlo Asignarle tareas Analizar la realizacin de las tareas.

Comportamiento

Actores Sintticos


Animar una cara es una de lastareas ms difciles en animacin

por ordenadorSi usamos Morphing, podemosalmacenar una librera de formas,para luego combinarlas. Inclusocombinar partes de distintascaras

Tambin podemos usar

esqueletos o mallas

Animacin Facial


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Modelado facial:

Digitalizadores 3D. Tecnicas fotogramtricas. Lseres.

Control del movimiento.

Rendering.

Animacin Facial


Librera de formas para interpolar:

Animacin Facial

Interpolacin


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MIRALab

Animacin Facial

Interpolacin


Podemos crear una librera con 6-8 posicionesdiferentes para los labios y hacer morphing con

ellasLa mejor herramienta para hacer esto es... unespejo!!

Animacin Facial

Movimiento de los labios


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Con cualquier programa de edicin de sonido y una

exposure sheet, podemos crear el timing adecuadoa nuestro dilogo, al romperlo frame a frame

Animacin Facial

Movimiento de los labios


Los ojos son quiz la parte msexpresiva. Consigue los ojos, y

tienes a tu personaje.Crean lneas psquicas muypoderosas dentro de la imagen

Podemos usar funciones tipoMirar a...

Otro truco interesante es el de

los conos invisibles, como la luz delos faros de un coche

Animacin Facial

Los ojos


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Animacin Facial

Los ojos


Parametrizacin ad-hoc:

Parmetros de expresin Parmetros conformalesApertura del prpado Anchura de mandbulaCurvatura de la ceja Forma de la frenteRotacin mandbula Longitud y anchura de narizAnchura boca Forma de las mejillasExpresin boca Forma de la barbilla

Posicin labio superior Forma del cuelloPosicin extremo boca Tamao y separacin de ojos

Ojos mirando a Forma de la cara

Rotaciones, desplazamientos, escalados locales....

Animacin Facial


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Modelos de accin muscular:

Unidad de accin Base muscular

Tirador extremo labio Zygomatic Major (C)

Depresor labioinferior

Depresor Labii Inferioris (E)

Elevacin barbilla Mentalis (F)Fruncir ceo Corrugator (H)

Arrugar frente Frontalis (J)

Guios Orbicularis Oculi (I)

Animacin Facial


Modelos fsicos

Modelos actuados:

Fotografa. Rotoscopia. Captura de movimientos.

Koch et al 96

Terzopoulos

Animacin Facial


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Sincronizacin: visemas

GIGA

Animacin Facial


Sincronizacin: visemas

GIGA

Animacin Facial


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Vamos a romper (parte) del romanticismo: ms del

50% de las animaciones cinematogrficas utilizan enalgn momento tcnicas de mocap.

Hay casos en que slo se usa como esqueleto de laanimacin (p.e., si no puedes convencer a un extra deque se parta la espalda como en Titanic, o tienesproblemas encontrando un reptil de 30 pisos de altocomo en Godzilla, y que adems acte bien...)

Captura de movimiento


Conjunto de herramientas de softwarey dispositivos de hardware que

permiten la captura de datosprocedentes de un actor real.

Tras un anlisis posterior se convierten endatos integrables en el sistema 3Dasocindolos al personaje que hayamos creado.


Qu son?


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Para obtener una gran cantidad deanimacin de forma rpida (3 s/2-20 m).

Para sincronizar perfectamente elmovimiento (baile/msica, cara/voz...).

Para capturar los matices del personaje.

Para capturar los movimientos de una

persona determinada.

Para que el director pueda dirigir al personaje.


Para que se utilizan?


Animacin de personajes para TV, cinejuegos o publicidad.

Animacin en vivo(life performance animation).

Anlisis deportivo y mdico (CAREN) :(http://www.e-motek.com/medical/applications/index.htm)

anlisis biomecnico

medicina de rehabilitacin.


En que aplicaciones?


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Mocap: electromagntico vs. ptico

(o ruido vs. oclusin).



Receptores electromagnticosadheridos al cuerpo capaces de

conocer su posicin y orientacin enel espacio respecto a una base fijaque acta de emisor

El nmero de sensores puede llegar a 90 La posicin global y orientacin de cadasensor se suele convertir en una jerarqua conuna nica posicin y mltiples rotaciones

Aplicaciones en tiempo real


Sistemas Magnticos


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Ventajas:

Informacin 3D (pos/orient) Generacin/Visualizacin del

movimiento en tiempo real Ms baratos Sin oclusiones pticas Captura de varios actores

simultneosDesventajas:

Cableado rea de trabajo limitada Interferencias.

Nmero de sensores limitado Frecuencias de muestreo no

muy elevadas


Sistemas Magnticos


Parches reflectores en el actor(esferas)

Conjunto de cmaras digitalescontroladas por un computador.

El nmero de cmaras suele estar comprendido entre 4 y32: para seguir un punto se necesitan dos vistas, el restose utiliza para garantizar el seguimiento de todos losmarcadores por al menos dos cmaras

Calibrado de las cmaras con un objeto de dimensionesconocidas


Sistemas pticos


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Postprocesado de la informacin:

Extraccin de los marcadores en 2D Determinacin de la posicin 3D de cada uno de ellos

a partir de al menos 2 posiciones 2D Seguimiento de cada marcador a lo largo de toda la

escena.

El fichero final contiene la secuencia de lasposiciones globales de todos los marcadores a lolargo del tiempo: no hay informacin rotacional nijerarquas: postproceso para software de animacin.


Sistemas pticos


Ventajas: Datos de gran precisin Se pueden usar gran cantidad de marcadores Se puede obtener aproximaciones a posiciones internas

combinando varios marcadores Sin cableado Alta frecuencia de muestreo rea de actuacin amplia

Desventajas: Paso 2D 3D: postprocesado

Oclusiones. Ms caros.


Sistemas pticos


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Mdulos rgidos conectados por articulaciones cuyasrotaciones son medidas mediante potencimetros o

sensores angulares. En realidad hay de dos tipos:

Armaduras para keyframing: elanimador las coloca manualmentepara generar cada uno de losplanos clave de la animacin.

Armaduras actuadas: capturaen tiempo real del movimiento deun actor.


Sistemas Mecnicos


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Ventajas:

Ideales para animadores que se basan en posturas(incluida la gestin de varios personajes a la vez)

Sencillo de adaptar a diferentes personajes

Algunas de Bajo coste

Datos disponibles de forma inmediata

Desventajas: Datos locales

Incmodo

Seguimiento casi exclusivo dearticulaciones

Algunas de Coste Elevado


Sistemas Mecnicos


Alternativa: compra de ficheros de movimiento(http://www.charactermotion.com)

Captura de partes del cuerpo:

Captura facial mecnica y ptica

Guantes: Cyberglobe, DataGlove, PowerGlobe


Captura parcial


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Caractersticas:

Marcadores retroreflectores enpuntos estratgicos de la cara.

Iluminacin mediante infrarrojos. Cmara.

Diferencias: Una nica cmara (en la cabeza).

Posiciones locales y bidimensionales. Tiempo real.


Captura facial


Problemas: Oclusiones, reflejos. Incomodidad.

Calibrado. Sincronizacin!


Captura facial ptica


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Animacin antropomrfica es el darvida a objetos inanimados (LaAlfombra de Aladdin)

Si el objeto no tiene brazos, o caracmo le podemos atribuirpersonalidad?

PosturasTimingPosturasTiming

Animacin Antropomrfica


Los personajes de este estilo pueden ser de tipoesttico (Luxo Jr.) o deformables (una loncha dequeso)Suele ayudar el asociar elpersonaje a un animal (unamanguera puede ser unaserpiente, una mesa unperro...), incluso asociarpartes del personaje a partesde ese hipottico animalLa ausencia de cara puede ser una ventaja



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Las principales diferencias se dan en la anatoma

Cuadrpedos

Reptiles con patas

Reptiles sin patas

Insectos y Araas

Animacin de Animales


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Los elementos anatmicos difieren de los

humanosOjo a los apoyos (dedos-uas)

Centro de gravedad distinto


Cuadrpedos


Esquema del esqueleto

Las extremidades

delanteras rotan haciaatrs

La cola con CI


Cuadrpedos


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Locomocin:

Trote


Cuadrpedos

Apoyos


Locomocin:

Medio Galope


Cuadrpedos

Apoyos


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Locomocin:

Galope


Cuadrpedos


Patas extendidas a los lados

Columna muy flexible

Algunos se levantan


Reptiles con patas


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Serpenteo normal

Serpenteo lateral (para superficies lisas oresbaladizas) Movto. Diagonal


Reptiles sin patas


Serpenteo Acorden

Rectilneo (serpientes grandes)


Reptiles sin patas


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Construccin de una

serpiente:Pbmas con cadenas de CI

Costoso con CD

No conserva volumen conspline de control


Reptiles sin patas


Construccin de una serpiente:

Lo mejor es con una spline CI (si hay)


Reptiles sin patas


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Insectos y Araas

Insectos 6 patas

Cada pata una cadena CI (unidas al cuerpo porjerarquas)

Las patas suspenden al cuerpo como un puente

Secuencia demvto:



Insectos y Araas

Araas 8 patas

Secuencia de mvto:

Las araas puedenutilizar el primer par para

agarrar objetos


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Tema 4. Tcnicas Avanzadas

1. Animacin de cmara

2. Tejidos, roturas, pelo

3. Manipulacin de objetos. Interaccin

4. Animacin de grupos

Tema 4. Tcnicas Avanzadas 168

Los paquetes de animacin modelan cmarasvirtuales con mayor o menor similitud con lascmaras reales. De su correcta utilizacin depende

en buena parte el xito de una animacin.

Animacin de cmara


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Antes de empezar a animar los personajes esfundamental bloquear los mvtos. De la cmara (Dar

por aprobada la Animtica)

Ahorra muchas cosa de la escena Modelos,Luces, texturas, detalles, Animacin,...

Pero sobre todo los personajes han de actuarpara la cmara

Animacin de cmara


Plano largo: Long shot Visin completa de laescena.

Para situar al espectador en la escena

Habitualmente la cmara no est en unaposicin humana

Transmite poca emocin

Las acciones slo se intuyen

Animacin de cmara

Tipos de Planos


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Plano general: Full Shot Visin amplia de la escena, debe

incluir los pies del personajeAade mas detalles y emocin a la escena

Permite apreciar las poses y gestos

Plano medio: Medium shot Visin intermedia (sale lamayor parte del cuerpo del personaje)

Alturas de corte convencionales: Bajo las Axilas, bajoel trax, bajo la cintura, a medio muslo y bajo las rodillas

Permite apreciar las poses y gestos de las partes que seven con mayor detalle

Animacin de cmara

Tipos de Planos


Plano corto: Close Shot Centrado en la cabezay parte superior del tronco

El fondo no distrae

Las emociones son fuertes

Plano corto especfico: Specific Close ShotCentrado en un detalle (cabeza, mano, objetos,...)

Distancia ntima

El fondo se obvia

Animacin de cmara

Tipos de Planos


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Plano extremadamente corto: Extreme close

shot Visin parcial de un detalle (ojos, parte deun objeto,...)

Para obligar a fijarse en algo

Puede ser muy emocionante o abrumador, peroen cualquier caso debe ser breve

Manejar con cuidado

Animacin de cmara

Tipos de Planos


Panormica: Pan Giro sobre y (horizontal)

Inclinacin: Tilt Giro sobre x (vertical)

Acercamiento: Dolly La cmara se acerca

Seguimiento: Tracking La cmara sigue a algo

Zoom La escena se agranda (el angular disminuye)Rack Focus Es una mezcla de Dolly y zoom que hace queel sujeto principal mantenga su tamao, produciendo unefecto muy dramticoCortes: Cuts Es cuando cambiamos de cmara en unamisma escena, hay que procurar mantener la continuidadpara no despistar al espectador

Animacin de cmara

Movimientos de Cmara


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Regla de oro: la cmara no debe hacerse notar.Hazlo sencillo.

La posicin de la cmara en una escena transmiteambiente: ladeada -> tensin; tilt -> superioridad oinferioridad...

Sndrome de la Cmara de Dios.

La cmara debe participar en la escena (personajesahogndose en Titanic...).

Utilizar fades y cuts. No mover la cmaraconstantemente.

Animacin de cmara


Animacin de cmara

Tensin- Calma


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Animacin de cmara

Aumentar


Los objetos flexibles soninherentemente ms complejosde modelar

Surgen dos tipos de problemas:

Animacin sin tener en cuentacolisiones

Animacin teniendo en cuentacolisiones (de la ropa consigomisma y con el cuerpo)

Animacin de Tejidos

Tejidos, Roturas, Pelo


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La animacin de ropas no slo

interesa en el campo de laInformtica Grfica sinotambin a la industria textily de la moda.

La industria textil se haconcentrado especialmenteen estudiar las propiedadesmecnicas de los tejidos.

Pero la ropa se lleva y elclculo de las formas basadoen propiedades mecnicas esmuy carocomputacionalmente.

Animacin de Tejidos



Animacin de Tejidos



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Animacin de Tejidos



Animacin de Tejidos



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Roturas


Se llevan a cabo mediante simulaciones fsicas muy

costosas. Todava est en InvestigacinDeformaciones Elsticas Vuelve a la forma Original

Deformaciones Plsticas No vuelve a la forma Original

Dctil vs Frgil

Elstico Plstico Fractura

Punto de Vencimiento

Umbral de rotura

Elstico Fractura

Umbral de rotura


Roturas


Las paredes estn sujetas al suelo

La bola en la segunda fila es 50 veces ms pesada queen la primera.


99/108


Roturas


Simulacin de un bloque de cristal roto por una bola


Roturas


Cada de varios objetos frgiles


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Roturas


Tazas de diferentes durezas cayendo desde la mismaaltura


Roturas


Comparacin de una simulacin con la realidad


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Roturas


1: Punto de vencimiento (lmite Elstico)

2: Umbral de rotura (Lmite Plstico)


Roturas


Comparacin con la realidad


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Pelo


Proceso de peinado


Pelo


Diferentes Estilos


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Pelo


Efecto de viento


Pelo


Deteccin de Colisiones


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Podemos crear y destruir jerarquas durante la

animacin, animar por grupos, cortar planos......aunque es ms interesante crear dos objetos y dar

visibilidad a uno o a otroantes y despus de cogerloObjeto duplicado

Objeto duplicado

Manipulacin de objetos. Interaccin

Cogiendo Objetos


Animacin Miembros Inteligencia Fsica Colisiones ControlSistemas departculas

Muchos Ninguna S Deteccin yrespuesta

Campos defuerzas

Bandadas Algunos Alguna Algo Se evitan Tendenc.globales

Comportamiento Pocos Alta No Se evitan Reglas

Animacin de grupos

Aproximaciones


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Animacin de grupos

William T. Reeves

Coleccin que tomada en

conjunto representa un

objeto difuso (fuzzy):

cascadas, explosiones,

fuego...

Sistemas de Partculas


Atributos de laspartculas: Posicin.

Velocidad.

Forma y tamao.

Transparencia y color.

Vida media.

Animacin de las partculas:

Gravedad.

Campos de fuerzas.

Simplificaciones:

Las partculas no colisionan.

Las partculas no producen sombras.

Las partculas no reflejan la luz.

Animacin de grupos



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Cada fotograma se procesa en cinco pasos:

Inyeccin de nuevas partculas.

Asignacin de atributos a las nuevas partculas.

Eliminacin de la partculas que han excedido la vidamedia.

Movimiento de la partculas segn los procedimientos decontrol.

Renderizado.

Animacin de grupos



Nmero medio de miembros.

Conjunto de reglas muy sencillas que operan

localmente. Inteligencia limitada.

Fsica (gravedad, evitado de colisiones, arrastre...).

Tendencias que caracterizan el comportamientogregario: Tendencia a la concentracin.

Evitado de colisiones.

Adaptacin de velocidades.

Reynolds

Animacin de grupos

Bandadas


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Cada miembro posee un rea de percepcin

limitada: Conciencia de uno mismo y de dos/tres vecinos.

Conciencia de lo que hay enfrente; campo devisin limitado.

Tendencia migratoria por defecto.

Pesar la influencia con leyes de la distancia alcuadrado o al cubo.

No seguir a ningn lder.

No tener conocimiento de la posicin del centrodel grupo.

Animacin de grupos

Bandadas


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Bibliografa

Creacin digital de personajes animados

Maestri G.

Anaya Multimedia (2000)

Computer Animation, Algorithms and Techniques

Rick Parent

Morgan Kaufmann Publishers (2002)

Advanced Animation and Rendering Techniques: Theory and Practice

A. Watt, M.Watt

Addison Wesley (1992)

Understanding Motion Capture for Computer Animation and Video Games

A. Menache

Morgan Kaufmann Publishers (1999)

libro_animacion

Documents