Animación de carácter o personaje :

Transcripción

1 Cuando los objetos de nuestra escena son de carácter o de personajes, se requieren una serie de operaciones previas destinadas a dotar al modelo de un esqueleto y unas cinemáticas. En el lenguaje técnico de la animación se conoce con en el nombre de character setup o rigging. Para configurar o realizar el setup de un personaje se suelen seguir los siguientes pasos : 1. Construir un modelo del personaje, consistente en una superficie NURBS o poligonal, con las formas y dimensiones perfectamente definidas y en una posición típica frontal con brazos y piernas abiertas. Maya nos proporciona un modelo de estas características en el archivo Skeletons.mb que podemos encontrar generalmente en C:/../maya/projects/GettingStartedLessonData/CharSetup

2 2. Construir un esqueleto de tamaño proporcionado, situado en el interior del modelo mallado y en su misma posición. 3. Elegir el tipo de cinemática y jerarquía, aplicando controladores, restricciones y resolutores para dotar a las partes del esqueleto de un movimiento coordinado. 4, Aplicar a la superficie mallada el deformador de piel, enlazándolo con el esqueleto, para que cuando el esqueleto se mueva deforme el modelo con él. Estas dos operaciones son conocidas también como skining y binding. 5. Preparar los morfismos de expresión facial. 6. Finalmente y si la escena lo requiere, los efectos especiales y dinámicos.

3 Esqueletos Un esqueleto es un grupo de objetos o huesos (bones) unidos entre sí que forman lo que se llama una Jerarquía y que se sitúan en el interior del modelo del personaje, para dirigir sus movimientos, gracias a su sistema nervioso o muscular que constituyen los controladores. Los objetos están relacionados de una forma ascendente/descendente, por lo que sus efectos se transmiten de forma directa. La estructura puede complicarse si se crean cadenas, mediante antecesores y sucesores Se crea mediante el comando Skeleton >.Joint Tool y de forma predefinida con cinemática directa, pero si accedemos mediante la Option Box, podemos crearlo con cinemática inversa.

4 Si seleccionamos el primer nodo de la mano de la decha (el que está arriba en la muñeca, ya que habríamos empezado por ahí a crear la cadena de huesos), veríamos que se selecciona todo el esqueleto de la mano y si además lo movemos, se mueve toda la mano. En la cinemática directa FK cada nodo arrastra a sus nodos hijos que son los que se han creado después de él. Para vincular el esqueleto al objeto mallado debemos: Skin > Bind Skin> Rigid Bind (Option Box) O Skin > Bind Skin>Smooth Bind, Si se desea que los objetos descendientes, transmitan sus transformaciones a los ascendientes, se deberá utilizar la Cinemática Inversa (IK).

5 Cinemática inversa (IK) Si la Cinemática Directa se inicia a partir de un Ascendiente o Raíz y desciende por sus elementos, la IK requiere unos controladores y resolutores para procesar el resultado de la posición y orientación final de la cadena. Para crear una Cinemática Inversa o IK, siguiendo a Molero, Josep, op. cit.: 1. Crear el modelo mallado animable, que puede ser de tres tipologias diferentes: mecanismo articulado, modelo de partes y modelo de superficie o piel. 2, Proceder, como siguiente operación, a la vinculación con la determinación de sus puntos pivote, operación similar a la que se realiza con la Cinemática Directa. En modelos de superficie, será conveniente utilizar la herramienta Joint Tool, como base de la animación. 3. Seguidamente, aplicar resolutores y crear las jerarquías que simplifiquen la solución final. 4. Como siguiente operación del proceso, pasar a la determinación del comportamiento de la articulación en lo que se refiere a parámetros de posición, en relación a sus ascendientes o descendientes. Habrá casos o tipos de articulación que precisarán la aplicación de objetos ficticios. 5. Por último, realizar la animación final del objeto.

6 Controladores de IK o IK Handles En una cadena de cinemática inversa, los IK handles son unos objetos ayudantes que permiten controlar los movimientos de las uniones que le han sido asignadas, de manera que cuando se mueve una unión de la cadena, un resolutor IK o IK solver, procesa y calcula e movimiento de todas las demás uniones relacionadas de la cadena En el caso que la unión final coincida con la última de la cadena, toma el nombre también de efector final o end effector. Cuando movemos una cadena, el resolutor de IK utiliza los efectores finales para definir el tipo de movimientos o giros que se producirán en el resto de elementos de la misma. El comando que permite mover una cadena IK es Move IK To FK, está en Animate> IK/FK Keys.

7 Resolutores de IK o IK Solvers Son los objetos que contienen los algoritmos matemáticos para procesar los giros que se deben producir en las uniones, bajo los efectos del IK handle correspondiente. El efecto producido en la unión depende del tipo de IK solver que se utilice : IKSCsoIver. Es uno de los resolutores predefinidos y son de cadena simple ikrpsolver. Como el anterior es un resolutor predefinido y permite controlar rotaciones planas. iksp!inesolver. Como los dos anteriores forma parte de los resolutores predefinidos y realiza los cálculos cuando se utilizan splines como trayectorias de movimiento. Ik2BsoIver y IkMCsolver. Son resolutores adicionales utilizables en cadenas de dos huesos y en multiticadenas. ikspringsolver. Son resolutores que permiten que en las uniones de miembros con muchas articulaciones, las rotaciones se produzcan de forma uniforme. Si hemos creado una cadena de huesos y deseamos asignar un resolutor, debemos aplicar un controlador mediante los comandos IK Hand Tool o IK Spline Handle Tool y hacer click sobre los puntos de unión entre los que queremos defmir la cadena. Gracias a los atributos IK Blend y mediante los comandos apropiados Animate IK/FK Keys pode combinar keys IK con keys FK

8 Full Body IK Todos los comandos de la aplicación se encuentran en los submenús Joint Labelling y Full Body IK. En el submenú Full Body IK se encuentra los comandos Add Full Body IK, Add Secundary Effector, Active Secundary Effector y Change Secundary Effector Placement que permiten gestionar, editar y posicionar la aplicación. Sketeton > Full Body IK> Get FBIK Example y en el visor que aparece pulsamos sobre la imagen del bípedo con el botón derecho del ratón y elegimos la opción File > Import en el menú contextual que aparece.

9 Full Body IK Tras esto aparece en la escena un esqueleto completo con sus cinemáticas y ya preparado para su manipulación. Si seleccionamos cualquier efector, por ejemplo, la pelvis y efectuamos una rotación vemos que se producen los movimientos afectados de una forma uniforme y natural

10 Full Body IK Restricciones o Constraints Son restricciones que se pueden imponer a unos objetos respecto a otros, para imitar cier tos movimientos en la animación a lo largo de trayectorias determinadas por ciertas características, Para ello y como regla fundamental se precisa un objeto animable y otro objeto de destino. Esta asignación de restricción, puede activarse y desactivarse a voluntad durante un periodo determinado de la animación. Se puede además de vincular recorridos, vincular objetos entre si en un periodo de la animación. También podremos vincular el recorrido de un objeto entre varios recorridos. Se pueden restriccionar objetos a planos y orientados de una forma determinada.

11 Glosario de comandos de Constraint tomado de Molero, Josep, op. cit. Restricción Point Es la que se utiliza para enlazar los atributos de traslación desde el punto de un un objeto origen o source a otro de destino o target. El método consiste en seleccionar los dos objetos, en primer lugar el destino o target y en segundo lugar el de origen. Accedemos al menú Constraint> Point y se producirá la restricción. Cuando en una animación se aplica aplica esta restricción, e! objeto sigue los movimientos del animado. Mediante la Option Box, se pueden configurar parámetros de restricción como ejes y distancias de separación de restricción. Restricción Aim En este caso la restricción que se produce es de dirección u objetivo, de forma que en una animación el objeto origen apunte siempre al destino. El procedimiento de aplicar la restricción es seleccionar el objetivo y al mismo tiempo, pulsando la tecla Shift del teclado origen y después acceder al menú Constraint> Aim. Un ejemplo característico podría ser un personaje que gira pero sus ojos deban mirar siempre al mismo punto.

12 Glosario de comandos de Constraint tomado de Molero, Josep, op. cit. Restricción Orient Esta restricción permite unir y transmitir atributos de rotación del objeto target al objeto source, empleando exactamente el mismo procedimiento que en los anteriores apartados. Con esta restricción se consigue que un objeto durante una rotación vaya orientando su eje según el movimiento en vez de mantenerse fijo. Restricción Scale Esta restricción permite unir y transmitir atributos de escala del objeto target al objeto source, empleando exactamente el mismo procedimiento que en los anteriores apartados. Es utilizable en aquellos casos que deben animarse objetos que varíen proporcionalmente sus volúmenes como por ejemplo en el inflado de globos. Restricción Parent Esta restricción permite transmitir al objeto source la relación de hijo respecto al objeto target. Restricción Geometry Con esta restricción puede determinar en la animación, que un objeto source se adapte a lo largo de la superficie de otro objeto target.

13 Glosario de comandos de Constraint tomado de Molero, Josep, op. cit. Restricción Normal Parecido al anterior pero en este caso permite que en una animación, un objeto source se sitúe en posición normal a la superficie del objeto target. Restricción Tangent Parecido al anterior pero en este caso permite que en una animación, un objeto source se sitúe en posición tangente a la superficie del objeto target. Restricción PoleVector Esta restricción se utiliza en animación de personajes para conservar el vínculo en movimientos de cinemática inversa. En el mismo menú Constraint encontramos los comandos Remove Target pan eliminar objetivos: Set Rest Position para la restitución de posiciones y Modify Constrained Axis, para variar ejes de restricción.

14 Glosario de comandos del menú Animate>Skeleton tomado de Molero, Josep, op. cit Joint Tool Permite crear cadenas de huesos y uniones. Ya hemos visto como usarlo en la práctica de la mano. IK Handle Tool Este comando permite aplicar un controlador IK Hand en una cadena normal FK, definiendo las uniones inicial y final en que actúa el controlador. IK Spline Handle Tool Mediante este comando se puede asignar a la cadena un controlador de spline gracias al cual las uniones de la cadena cinemática IK sigan los movimientos de la curva spline. Para ello debemos elegir La Option Bex de este comando y comprobar que esté activada la casilla Auto Create Curve. Seleccionar seguidamente el númem de tramos o spans y designar los puntos inicial y final de la cadena.

15 Glosario de comandos del menú Animate>Skeleton tomado de Molero, Josep, op. cit Insert Joint Tool Para insertar uniones en una cadena ya creada. Sólo hay que de designar la unión donde quiere situar la articulación y arrastrar para definir el tamaño del hueso. Reroot Skeleton Para redefinir la jerarquía de la cadena cinemática mediante el cambio de la unión raíz. Únicamente hay que seleccionar la unión que deseamos que sea raíz y seguidamente seleccionar el comando. Remove Joint Este comando permite eliminar la unión seleccionada. Disconnet Joint Sirve para desconectar las uniones seleccionadas de una cadena y por tanto dividirlas en varias. Simplemente hay que seleccionar la unión y acceder al comando. Si a continuación, movemos la cadena resultante, veremos que es totalmente independiente a la jerarquía de la inicialmente creada.

16 Glosario de comandos del menú Animate>Skeleton tomado de Molero, Josep, op. cit Set Preferred Angle Una vez hemos completado un esqueleto, debemos adjudicar a los ángulos de las uniones como ángulos preferentes. Assume Preferred Angle Permite devolver al estado original los ángulos que han sido configurados con el comando Set Preferred Angle. Connect Joint Permite conectar una cadena a otra a través de la selección de la unión padre más la selección de la unión de la otra cadena en e! punto de conexión. Mirror Joint Para crear cinemáticas simétricas a las seleccionadas. Es conveniente acceder mediante Option Box para determinar los ejes de simetría y la elección de orientación o comportamiento.

17 Glosario de comandos del menú Animate>Skeleton tomado de Molero, Josep, op. cit Orient Joint Para reorientar las uniones seleccionadas mediante las opciones de su Option Box. Retargeting Este comando abre un submenú en el que se encuentran una serie de subcomandos con los que se pueden redefinir los objetivos o targets de una animación compleja y con muchos componentes en la escena, ya que de esta manera es posible transferir animaciones entre los esqueletos que la forman. Joint Labeleing Este comando abre el submenú que gestiona el etiquetado de uniones del esqueleto Full Body IK.

18 - Técnica skinning para vincular un esqueleto a un objeto mallado Es la aplicación de unos deformadores determinados sobre un modelo mallado para conseguir que sea deformado por el esqueleto que contiene, gracias al efecto de envolvente que la malla forma sobre sus huesos. En el mundo de la animación se le conoce también como binding. El efecto que produce esta técnica es muy parecido a la que producen los deformadores de celosía o lattice, que a través de una armadura de vértices por secciones, controlan la deformación del modelo al que afecta. Así al aplicar una piel sobre un esqueleto, se crean envolventes de vértices que se vinculan a las uniones o joints del esqueleto y que arrastran a la geometría en los movimientos producidos.

19 - Técnica skinning para vincular un esqueleto a un objeto mallado Rigid Bind Esto método, hace que la vinculación de la superficie afectada con el hueso se produzca únicamente en el punto de unión, a través del conjunto de vértices que forman una envolvente alrededor de la juntura o joint, también denominada joint clusters.,. Se accede desde menú Skin > Bind Skin> Rigid Bind, abriendo la Option Box para poder configurar adecuadamente sus atributos Smooth Bind ( Se accede desde menú Skin> Bind Skin> Smooth Bind) A diferencia de la anterior, permite ejercer influencia en una mayor zona, que sobre un único punto de la piel. Esta influencia se ejerce en transición desde el punto más cercano a la unión y el punto más alejado.

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