Proceso para desarrollo de animaciones 3d

Este articulo tiene como fin dar a conocer de forma sintetica y general, el proceso que se sigue para desarrollar peliculas, cortos o publicidades 3d (ya sea en parte o integralmente) y esta dirigido a aquellas personas interesadas en el tema ya sea por curiosidad o por que estan evaluando estudiar alguna de las especialidades relacionas con el mundo del 3d pero no saben bien de que se trata.

por lo tanto la informacion ofrecida no pretende ser extensa ni intensiva. Es un pantallazo general.

Antes de seguir quiero aclarar que cuando hablo de 3d, me refiero al uso de software de animacion 3d tradicional (por ejemplo Toy Story es una pelicula de animacion 3d), y no a las peliculas o contenidos que utilizan tecnologia 3d que requieren el uso de anteojos (por ejemplo Torrente 4 se puede ver en 3d, y no es una pelicula de animacion 3d)

El proceso consta principalmente de 3 partes:

Preproduccion

Produccion

Postproduccion

Si bien el orden es siempre el mismo y es lineal (no se puede empezar la postproduccion sin una produccion por ejemplo), por lo general no es necesario o posible siquiera,  esperar a que finalize al 100% una parte para poder empezar con la otra. Por ejemplo si en un corto animado participan 4 personajes, y 2 de ellos estan definidos a nivel conceptual y diseño, entonces puede iniciarse la produccion de dichos personajes mientras el area de preproduccion continua paralelamente con el desarrollo de los 2 personajes restantes. De esta forma se maximizan los tiempos y los costos generales de las producciones.
 

Es necesario ahora ir definiendo (en castellano o ingles segun sea el uso mas comun) las distintas areas propias del 3d :

 Modelado

Texturas y Shaders

 Rigging y Skinning

 Animacion

 Ilu minacion y render

Modelado

Es simplemente la accion de crear un modelo en 3d.  Esta es la primer etapa para generar personajes y objetos (organicos o inorganicos)

Puede ser

-Poligonal

-Nurbs

Mode lado poligonal

Es el mas usado en general y en el caso de los video juegos, exclusivamente. Consiste en editar de diversas formas poligonos (que pueden empezar siendo un simple cubo o tan solo un poligono de cuatro vertices) para lograr la forma final. Se suelen usar diseños (2d evidentenmente) como referencia para modelar. En general se trabaja por lo menos con una vista frontal y otra de costado las cuales se usan como plantilla dentro del programa de modelado y de esta forma se va "calcando" el dibujo, pero de forma volumetrica.

Modelado con Nurbs

Se usa sobre todo para diseño industrial y/o automotriz donde se requiere una perfeccion logaritmica en los angulos y curvas. Se usan curvas editables en el espacio 3d para luego solidificarlas de diversas formas. Si bien no es lo que mas se usa para personajes, publicidad etc, hay ciertas herramientas que son muy utiles para lograr ciertas superficies como vasos, botellas etc y que todos los programas de edicion 3d incluyen aunqeu no se especializen en dicha tecnica.

Texturas y Shaders

    Texturas-introduccion

Las texturas son las imagenes que visten y dan detalle y color a los modelos. Muchas veces un modelo muy sencillo puede dar la impresion de tener gran detalle y riqueza mediante el uso de fotografias o diseños/dibujos aplicados.   En la industria de los video juegos, como la computadora tiene que procesar en tiempo real la informacion visual, se suele usar mucho este artilugio por el cual los modelos tienen la menor cantidad posible de poligonos y el detalle esta en las texturas que se calcula mas rapido.

Las imagenes asignadas a los modelos no solo le atribuyen color, si no que controlan

-mapas de color

contiene la informacion de color

-mapas de especular

contiene la informacion necesaria para controlar en que zonas el modelo debe ser mas o menos brillante

-mapas de reflejo

contiene la informacion necesaria para controlar en que zonas el modelo debe ser mas o menos reflectivo

-mapas de relieve (pueden ser bump o de desplazamiento)

Estos mapas sirven para crear detalle de relieve real del modelo (desplazamiento) o que de la sensacion de relieve (bump).

   Shaders-introduccion

Basicamente los shaders definen que tipo de interaccion va a tener el modelo con la luz. Por ejemplo si se quiere lograr que un modelo sea transparente y con cierto tipo de brillo, se le asigna un shader acorde a la situacion y se le modifican los distintos canales para lograr el efecto deseado.

 Algunos shaders son muy complejos con hasta cerca de 50 parametros para editar. Tengamos en cuenta que en estos atributos de los shaders es donde se conectan las texturas de ser necesario. Cuando no se conectan texturas, simplemente se pueden elegir colores plenos o rangos de grises incluido el blanco y negro.

 Por ejemplo si en el canal de transparencia elegimos el color negro, el material (shader) en cuestion, va a ser 100% opaco, si lo ponemos blanco va a ser 100% transparente. Si elegimos un gris medio, va a ser semi trasnparente. Por otro lado si le ponemos una textura de tablero de ajedrez por ejemplo, esto va a derivar en un material con cuadrados transparente y otros opacos como indica la textura cuadriculada.

A grandes rasgos y sin usar terminos tecnicos que no se van a enteder,  estos son los canales que se usan el 95% de las veces.

-Transparencia

-Tanslucenci a

-color

-intensidad del especular (brillo)

-caracteristica del especular (difuminado, enfocado)

-bump (detalles de relieve)

-desplazamiento (relieve)

-reflectividad

-auto iluminacion

Rigging y Skinning

Rigging

El rigging es una de las areas de mayor complejidad y abstraccion dentro del proceso relacionado con la creacion de objetos animables/deformables.

 El rigging es el mecanismo que permite animar un personaje y que este se mueva y deforme de forma sencilla y efectiva. Un buen rigg puede hacer que un animador solo tenga que pensar en animar, mientras que un mal rigg va a hacer mas tedioso el trabajo del animador, o hasta le puede imposibilitar desarrollar su tarea de forma satisfactoria.

El proceso empieza alineando joints (huesos virtuales) en las zonas de articulacion del personaje. Estos joints son puntos de pivote con atributos especiales para controlar la orientacion y rotacion en estos puntos. Estan conectados entre si de forma jerarquica de modo que al mover el hueso de la cadera del personaje todo el torso y brazos van a acompañar el movimiento. Esto puede ser modificado de innumerables maneras de forma tal que el animador pueda elegir en que momento quiere que la jerarquia sea respetada o no.

 Un ejemplo seria decirle al rigg que mientras todo el cuerpo se mueve, las manos queden quietas fijas sobre una mesa, o que cuando el torso se quiebra para los costados, la cabeza se mantenga siempre mirando al frente, o por el contrario que siga al torso.

 Los riggs muchas veces permiten estirar a los personajes para lograr un efecto toon. esto se conoce como stretching y es a su vez uno de los principios de animacion tradicional.

Una vez los huesos estan en su lugar, es necesario generar controladores visuales asociados a estos huesos para que el animador pueda mover el personaje facilmente.

Skinning

El skinning vincula a los huesos para que afecten a la geometria del personaje. Cada hueso debe influenciar solo a la zona del personaje que tiene que mover. De no hacerse este vinculo, los huesos del personaje se moverian por su cuenta y el personaje quedaria estatico e inanimable.

Animacion

Una vez el rigging listo el personaje puede entrar en la etapa de animacion. El planteo de camaras debe estar definido antes de empezar con las animaciones, ya que "se anima para la camara". Esto quiere decir que si bien la animacion ha de ser solida desde cualquier punto de vista, es ante los ojos de la camara donde realmente debe brillar. Esto es asi por que la lectura de las poses de animacion debe ser clara, atractiva y acorde a lo que pide la toma. Si se anima para una camara y luego se cambia el encuadre, lo que era una animacion clara y atractiva puede pasar a ser una mas del monton o directamente insalvable.

Iluminacion y Render

La iluminacion es clave para crear ambientes, y muchas veces el realismo fotografico esta ligado en gran medida a la iluminacion mas que a ninguna otra area antes mencionada.

 Los shaders, texturtas, iluminacion y seteos del render estan todos ligados entre si, de forma tal que un cambio en cualquiera de ellos repercute en la percepcion de los otros.

 En el mundo del 3d hay dos grandes tipos de iluminacion

-directa

-indirecta

La iluminacion directa es irrealista ya que no actua como la luz real (rebotando). Es una luz artificial que es ideal para generar contenidos para niños, o que no tengan pretenciones de realismo. Si bien es posible acercarse a un realismo tratando de simular los rebotes de la luz mediante el uso de muchas luces ubicadas en la escena no se puede llegar facilmente a los resultados de la luz indirecta. El beneficio de estas luces es que consumen una fraccion del tiempo de render requirido para la iluminacion indirecta.

La iluminacion indirecta contempla los rebotes de la luz en las superficies de la escena, lograndose resultados muy realistas. Consume muchisimos recursos a la hora de calcularse.

Rendering

Es la etapa final del proceso relacionado con el 3d. Hasta este momento lo unico que hay es un archivo de un programa de 3d conteniendo las animaciones y toda la informacion de texturas ,luces, shaders etc. Todo esto es invisible para el animador que ve un personaje gris  sobre un fondo gris (esto no es asi literalmente pero es para ejemplificar mejor la idea). Para lograr las imagenes finales hay que "renderearlas", para ilustrar esta situacion, seria como tener una tarta con muchos condimentos y meterla al horno para conseguir el resultado final.

Este articulo esta pendiente de finalizacion.