Animación 3D

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Este recurso de aprendizaje es una lección creada originalmente como material didáctico del proyecto de aprendizaje Tecnologías multimedia e interacción.

Esta lección es una breve introducción a la animación 3D por computador. Se presentan los métodos utilizados para generar secuencias animadas y las técnicas para lograr distintos efectos visuales.

Introducción[editar]

Broken glass - Secuencia animada 3D

Animación por computador se puede definir como cualquier secuencia temporal donde se aprecien cambios visuales en una imagen.[1]

Estos cambios pueden ser en el tamaño, color, posición, transparencia o textura de los objetos. También se pueden variar parámetros en la posición de la cámara y la iluminación de la escena.

Por otro lado, un objeto tridimensional es una conexión de puntos. Por ejemplo, un cubo tridimensional está compuesto de seis cuadrados de dos dimensiones, cada uno colocado en un cara independiente. El efecto de trazar un objeto 3D en una pantalla de dos dimensiones se logra con trigonometría y manipulación de matrices.

Por tanto, la animación 3D consiste en realizar manipulación sobre objetos tridimensionales en un secuencia temporal de forma tal que se puedan apreciar cambios visuales.

Métodos para generar secuencias animadas[editar]

Tiempo real[editar]

Tiempo real es un método que consiste en mostrar cada etapa de la secuencia a medida que se va generando. Es el método utilizado en los simuladores.

Método de barrido de doble búfer[editar]

Este método se utiliza para generar animaciones en tiempo real utilizando dos búferes. Un búfer de refresco es un área de memoria donde se almacena la definición de la imagen.

Durante este proceso se conmuta entre ambos búferes. En uno se genera una imagen mientras el otro se utiliza para refrescar la pantalla. Esto ocurre durante toda la secuencia de animación.

Por otro lado, la construcción de una imagen tiene que completarse en lo que dura un ciclo de refresco de lo contrario la animación no será fluida.

Imagen a imagen[editar]

El método de imagen a imagen consiste en generar por separado cada imagen de la secuencia para luego mostrarlas de manera consecutiva. Se utiliza para animaciones de escenas con muchos detalles como pueden ser las de una película de dibujos animados en 3D generados por computador.

Etapas de desarrollo de una secuencia animada[editar]

El proceso de desarrollo de una secuencia animada consiste en la creación de un guión, la definición de los objetos, definición de los fotogramas claves y generación de los fotogramas intermedios.

Guión[editar]

Conjunto de dibujos junto a una breve descripción de los movimientos o simplemente una lista donde se describe la secuencia de animación.

Objetos[editar]

En la secuencia de animación es necesario definir que objetos tomarán parte de la acción animada. Además de definirse dichos objetos, deben definirse los movimientos que realizarán durante la secuencia de animación.

Fotogramas claves[editar]

Es un dibujo de la escena en un cierto momento de la secuencia de animación. Los movimientos elaborados requieren más fotogramas claves que los movimientos lentos.

Fotogramas intermedios[editar]

Son los que se encuentran entre un fotograma clave y el siguiente y permiten suavizar la transición entre fotogramas claves.

Cuestionario de auto-evaluación[editar]

Los movimientos elaborados en una secuencia animada 3D requieren...

Más fotogramas
Menos fotogramas pero con más detalles
Da igual el número de fotogramas


Técnicas de animación[editar]

A Touch Too Much - Animación 3D donde se utilizan varias técnicas clásicas de animación

Existen varias técnicas para generar secuencias de movimiento como son la deformación de un objeto, temporizar fotogramas, la anticipación y el enfoque de la acción.

Compresión y expansión[editar]

Es una técnica que se utiliza para simular la aceleración de objetos no rígidos. El objeto se expande cuando acelera y se comprime cuando frena.

Temporizar[editar]

Hace referencia a como espaciar los fotogramas en una secuencia. Un objeto que se mueva más lentamente se representa mediante fotogramas con una espaciado menor, mientras que un objeto que se mueva rápidamente se mostrará distribuyendo menos fotogramas a lo largo de todo el trayecto de movimiento.[1]

Anticipación[editar]

Son los movimientos preliminares antes de realizar una acción. También se pueden utilizar movimientos de seguimiento después de haber realizado una acción.

Enfoque de la acción[editar]

Consiste en enfocar la cámara a una parte concreta de la escena.

Cambios en la morfología[editar]

Consiste en deformar un objeto para que adopte una forma distinta para transformaciones complejas de objetos que cambian a lo largo del tiempo como las características faciales.

Se utilizan los fotogramas intermedios para realizar una transición entre las modificaciones de las formas de los polígonos entre dos fotogramas claves.

Los fotogramas intermedios añaden o quitan las aristas necesarias de los polígonos para realizar la transformación de un fotograma clave al siguiente. Este proceso se conoce como ecualizar fotogramas.

Aceleraciones y especificación[editar]

La especificación directa de los movimientos consiste en especificar los ángulos de rotación, los vectores de traslación y aplicar las matrices de transformaciones geométricas.

Para simular aceleraciones se utilizan técnicas de ajustes de curvas para especificar los trayectos entre fotogramas. Los cambios de velocidad se modelan con splines, funciones trigonométricas, funciones temporales parabólicas o cúbicas.

Por lo general, los paquetes de software de animación como Autodesk Maya suelen proporcionar funciones trigonométricas.

Digital Puppetry[editar]

Digital puppetry consiste en generar por computador una secuencia animada utilizando un títere controlado por un titiritero o un humano como fuente de la secuencia animada en tiempo real.[2]

Autodesk Maya[editar]

Clifford-torus - Secuencia animada 3D creada con Autodesk Maya

Existen muchos programas para generar gráficos y animaciones 3D pero Autodesk Maya se considera el más completo y potente. Para hacernos una idea de la calidad de este programa mencionar que es el único software para generar imágenes 3D al que se le ha concedido un Óscar por el enorme impacto que ha tenido en la industria cinematográfica.[3]

Rigging[editar]

Sintel-hand - Rigging

Es una técnica de animación por computador que se utiliza cuando se quiere modelar a un humano o animal. El modelo se compone de dos partes. Por un lado el conjunto de polígonos que dan forma al objeto (mesh). Por otro lado se encuentra el esqueleto o rig utilizado para animar. Esta técnica permite un mayor de nivel de abstracción sobre moviemientos donde intervienen algoritmos complejos. La función de la técnica de rigging es facilitarle el trabajo a la persona encargada de realizar la secuencia animada.[4]

Conclusiones[editar]

La animación 3D combina la tecnología con la creatividad para producir efectos visuales asombrosos. Hoy en día, gracias a la gran capacidad de procesamiento que ofrecen los ordenadores, la animación 3D acapara todo el espectro del entretenimiento visual.

Podemos dividir las secuencias animadas como de tiempo real o de imagen a imagen. Para generar secuencias animadas en tiempo real se utiliza el método de doble búfer. Para secuencias imagen a imagen se utilizan los fotogramas.

Por otro lado, existen varias técnicas para generar efectos visuales en secuencias animadas. Están las técnicas clásicas como la compresión y expansión u otras más recientes como digital puppetry que se combinan con software como Autodesk Maya para generar secuencias animadas.

Lecciones relacionadas[editar]

Referencias[editar]

  1. 1,0 1,1 Hearn, Donald (2006). Gráficos por computador con OpenGL. 
  2. Digital Puppetry (inglés)
  3. Autodesk Maya (inglés)
  4. Rigging (inglés)

Participantes[editar]

Categorías[editar]