En el artículo anterior desentrañábamos las diferencias esenciales entre los conceptos “2D” y “3D”. Hoy les presentaremos un apretado resumen de las etapas por las que transita el diseño 3D en una animación. Por supuesto, trataremos aquí las cuestiones puramente técnicas del diseño asistido por computadoras dejando fuera a guionistas, dibujantes, operadores de audio, productores, choferes… Y como cada oficio tiene su jerga, ya de paso iremos presentando el vocabulario específico que se emplea en esta profesión.
Una buena parte del vocabulario y del algoritmo de trabajo es común a casi todas las plataformas de diseño 3D. En todos los casos, el diseñador trabaja en un área de la interfaz que representa un espacio tridimensional denominado escena. Todo cuanto se incluya en la escena recibe el nombre de objeto. Esta denominación se aplica por igual a luces, cámaras, poliedros, sistemas de partículas e incluso entidades que simulan campos de fuerza como la gravedad y el viento.
Los objetos aparecen en la escena de forma más o menos burda según la tarjeta de video que se emplee y de la opción que elija el usuario. Esta apariencia, claro está, no sirve para fines artísticos: una vez concluida la escena, esta deberá convertirse a su versión fotográfica mediante un proceso denominado representación o render . Este paso puede durar desde fracciones de segundo hasta varios meses en dependencia del número y tamaño de los fotogramas, la cantidad y complejidad de los objetos, las texturas empleadas y el hardware disponible. El resultado de la representación se obtiene en los formatos comunes de imagen fija (bmp, jpg, png, tga, tif…) o de video (avi, mov…). Aun con las mejores tarjetas de video existentes en la actualidad, la diferencia entre la escena y su render final es más que notoria:
Por supuesto, no todos los objetos de la escena aparecerán explícitamente en la imagen final. Las fuentes de luz, por ejemplo, no se representan a menos que se indique expresamente a través de los efectos de lente o los efectos volumétricos :
En general, el algoritmo del diseño 3D puede resumirse en cinco etapas, a saber:
• El modelado , donde se crean los objetos que servirán de personajes, utilería y entorno escenográfico;
• El ensamblaje o rigging , proceso en el cual se acopla al cuerpo del personaje un sistema de “huesos” para conformar su esqueleto, que usualmente es lo que se anima;
• El ajuste fotográfico , en el cual se establecen las texturas de los objetos (incluyendo el pelo), las fuentes de luz, las cámaras y los efectos ópticos;
• La animación , procedimiento gracias al cual se dota de movimiento –en el más amplio sentido de la palabra: todo cuanto signifique un cambio– a los objetos de la escena;
• Y finalmente, el render , que comprende todo el trabajo de edición y postproducción de video.
Por supuesto, si el resultado final está destinado a una imagen fija, se podría omitir la animación.
La banda sonora –que se supone ya esté editada– se incluye en cualquiera de las dos últimas etapas aunque por lo general se trabaja interactivamente durante la animación. Por ejemplo, la voz de un personaje se usa como referencia para la sincronización de los labios con cada sonido o fonema.
Cada una de estas etapas representa toda una especialidad en las medianas y grandes producciones, y cada especialidad, a su vez, incorpora a un conjunto de artistas. Cada equipo trabaja interconectado por una red local donde se intercambian personajes y escenarios que sirven de referencia mutua.
El modelado es el proceso básico en la cadena una animación 3D. Este parte de los bocetos de los dibujantes y es además la etapa que impone el tono en el resto del proceso. Un diseño no realista, por ejemplo, no exige realismo en las etapas subsiguientes:
Fotograma de Geri's Game , una deliciosa pieza psicológica, premio Oscar al mejor corto de animación en 1997. El modelado del personaje es caricaturesco, la escenografía es funcional, las texturas son bien simples… Eso sí: los animadores de Final Fantasy-The Spirits Within deberían tomar lecciones del equipo de Geri's Game a fin de dotar a sus fríos personajes con la vívida expresividad de este vejete.
En la mayoría de los casos los objetos modelados son estructuras poligonales. Estas se arman a partir de numerosos polígonos yuxtapuestos. Y en verdad, estos objetos que se ven tan “sólidos” no son más que cascarones huecos:
La red de polígonos que conforma un objeto poligonal recibe el nombre de malla.
Los programas 3D permiten generar directamente diferentes objetos geométricos como esferas, cubos, conos, cilindros… pero en la mayoría de los casos estos resultan demasiado simples, por lo cual se toman como punto de partida para modelar objetos más complejos. A este proceso se denomina editar la malla.
En el proceso de edición de una malla se utilizan diferentes modificadores para torcer, aguzar, doblar, estirar, ondular, etc. el objeto, o bien se alteran directamente los elementos integrantes de la malla (vértices, aristas y polígonos). De este modo, se puede crear la cabeza de un personaje modificando los elementos de una simple caja:
Otro método de abordar el modelado es partir de curvas simples (líneas, arcos, círculos…). Las curvas pueden servir de generatrices, secciones transversales o aristas de polígonos en los objetos resultantes. Un caso particular entre las curvas son las llamadas NURBS (Non- Uniform Rational B - Splines) , las cuales reúnen un conjunto de propiedades y herramientas muy singulares.
Sombrero de guano modelado empleando NURBS a modo de curvas de nivel
Especialmente versátiles son los llamados sistemas de partículas, destinados a representar flujos de gases y líquidos, así como polvo, lluvia y aerosoles, imposibles de crear de otro modo. Un sistema de partículas consiste en un emisor desde el que emerge un enjambre caótico de pequeños objetos cuya forma, tiempo de vida, velocidad, rotación, multiplicación, etc. se controla globalmente. El objeto emisor no necesariamente aparecerá en la imagen final pero sí las partículas.
Existen diferentes sistemas de partículas, cada uno de los cuales se presta mejor para simular un determinado fenómeno. La mitad del éxito cuando se emplean partículas depende de la textura que se les otorgue. La otra mitad depende del comportamiento de estas, desde su nacimiento hasta su extinción. Ciertamente, un mismo sistema de partículas puede simular cualquier cosa:
El comportamiento de las partículas se controla a través de un extenso juego de parámetros destinados a imponer un poco de orden dentro del caos. También pueden recibir la influencia de campos de fuerza (tales como la gravedad y el viento) y de un conjunto de objetos especiales no representables, denominados deflectores, con los cuales se simulan rebotes, reflexiones y refracciones.
Más de la mitad del realismo o la fascinación de una escena lo aportan las texturas . Otorgar textura a un objeto es mucho más que pintarlo de un color: Aquí se pueden controlar el nivel de brillo y su distribución, la transparencia y el carácter reflexivo, la aspereza y un sinfín de características más. En las grandes producciones, la creación de texturas es toda una especialidad a la cual se dedican meses de trabajo.
Para la mesa se usó la fotografía de una vieja puerta de madera. En la tetera intervienen dos imágenes mezcladas
Los programas 3D brindan la posibilidad de emplear cualquier cosa como textura: desde un simple degradado de colores hasta una imagen fija o un video. Por ejemplo, la fotografía de la cáscara de un limón real podría servir para “vestir” un limón modelado, del mismo modo en que se envuelve un objeto con un papel de regalo. También se tienen a mano complejos algoritmos que generan las texturas más increíbles dentro del propio programa: las llamadas texturas de procedimiento.
La conveniente elección de las luces , por su parte, es lo que salva o echa a perder una textura. No olvidar que el cine es hijo de la fotografía, y esta –como su nombre lo indica– no es más que atrapar la luz en un soporte perenne.
Buena parte de esta etapa se destina a las llamadas atmósferas (o efectos atmosféricos) y a los efectos de render. Las primeras están a cargo de la modelación de niebla, nubes, conos luminosos, fuego e, incluso, el pelo. Los segundos se encargan de los juegos de la luz en la “lente” de la cámara (resplandores, halos, rayos…), la profundidad del campo, el tinte de la imagen, el desenfoque por movimiento y muchos otros parámetros.
El encuadre exacto de cada escena se obtiene con el empleo de cámaras virtuales que pueden ubicarse en emplazamientos fijos o animarse libremente. Las cámaras vienen provistas de un amplio surtido de “lentes” y un poderoso zoom, entre otras facilidades. Una de las posibilidades que ofrecen estas cámaras es la habilidad para acoplarse a la perspectiva de una fotografía o un video mediante un procedimiento denominado camera match o camera live.
Buda en el malecón habanero. Montaje gráfico empleando la técnica de camera match . El auto solitario que pasa frente a la estatua y el camión que sale de la sombra del edificio tampoco pertenecen a la foto original. Son modelos 3D
La otra mitad del realismo en una producción cinematográfica proviene de la animación. En los grandes programas 3D prácticamente todo puede animarse: el color de una fuente de luz, la textura de un objeto, la pupila de un personaje…
Los objetos se animan por diferentes procedimientos, desde los fotogramas clave hasta el empleo de complejos controladores. Los controladores son funciones matemáticas que determinan cómo se producirá el cambio de un parámetro. Por ejemplo, la intensidad de una fuente de luz puede variar de forma continua, intermitente, sinusoidal, aleatoria, etc., en dependencia del controlador que se elija para ese parámetro.
Una ventana especial, el editor de curvas , permite añadir nuevos cuadros claves y controladores así como establecer cómo será transición entre un estado y el siguiente por medio de gráficas:
Para la animación de mallas complejas suele emplearse un sistema de huesos que conforman el esqueleto del personaje. La mayoría de los programas de animación 3D disponen de objetos especiales que hacen las veces de huesos. Esto recuerda el proceso de animación llamado stop motion, donde se emplean muñecos de plastilina u otra materia moldeable con una armazón interna de alambre: En el caso de las animaciones asistidas por computadora el esqueleto hace las veces del alambre mientras la malla sería la plastilina.
Para cada hueso se establece una zona de influencia sobre los vértices de la malla. Al animar el esqueleto, la malla se deforma en dependencia del área de acción asignada a cada hueso. Los huesos, claro está, no aparecerán en la imagen final a menos que el usuario lo indique expresamente.
Ejemplo muy simplificado de un sistema esquelético y del modo en que opera: al cambiar la posición de los huesos, la malla se deforma en correspondencia con la influencia de cada parte del esqueleto.
Elegir del número de huesos necesarios y suficientes, colocarlos convenientemente dentro de la malla, establecer sus zonas de influencia de modo que la malla se deforme sin pliegues ni torsiones no es nada trivial y sí todo un arte. El ajuste del esqueleto a la malla se conoce por rigging, y es una especialidad atendida por un equipo independiente de los animadores. Estos últimos reciben el conjunto malla-esqueleto ya listo para trabajar. Solo entonces se procede a la animación de cada personaje.
Cuando las escenas ya están a punto, comienza la “filmación”, esto es, el render . Todos los programas 3D poseen su propio sistema de representación; no obstante, existen numerosos motores de render del tipo stand-alone que admiten ficheros de diversas plataformas. Quizá el más poderoso sea el Pixar Renderman. Un caso curioso es el Mental Ray el cual –probablemente, por razones de competencia– se integró plenamente a los grandes programas de animación (Maya, 3D Studio MAX, LightWave, etc.)
La potencia de estos motores de render radica en su habilidad para dotar a la imagen final de un realismo increíble al implementar algoritmos para simular fenómenos luminosos como la reflexión difusa o la concentración de los rayos de luz. De no tenerse a mano un motor de render capaz de asumir tales aspectos de la iluminación, habría que ignorarlos o imitarlos empleando fuentes de luz adicionales, asunto que, además de engorroso, nunca queda del todo bien.
La reflexión difusa de la luz (conocida comúnmente por radiosity) es el rebote en todas direcciones de una parte de los rayos luminosos cuando estos inciden sobre superficies no negras. Esto se acentúa en locaciones interiores donde la luz queda prácticamente encerrada dentro de una habitación. En este caso, cada objeto “tiñe” ligeramente con su color propio a los objetos circundantes a la vez que recibe luz coloreada de los alrededores. Esta es la razón por la cual una lámpara ofrece una mayor iluminación si se enciende dentro de un recinto cerrado, de paredes claras, que en plena noche en un espacio abierto.
En las imágenes siguientes se muestra una escena sin reflexión difusa (izquierda) y con el cálculo de radiosity activado (derecha). Nótese en el segundo caso la influencia del color de las cajas sobre las paredes, el techo y el cilindro. Nótese además cómo el piso aparece más claro debido a la reflexión de la luz en las paredes y el techo. Las fuentes de luz de estas escenas están señalizadas con puntos luminosos:
La concentración de la luz (conocida en el argot como caustics) es un fenómeno debido tanto a la refracción como a la reflexión. Como consecuencia de la curvatura de los objetos, la luz puede concentrarse en determinadas áreas de los alrededores provocando así un incremento de la iluminación en esas zonas. El caso típico de concentración por refracción se obtiene con un cristal de aumento cuando, por ejemplo, se intenta quemar un papel con los rayos del sol. El fenómeno de caustics por reflexión se puede observar en las paredes que rodean una piscina techada y bien iluminada o alrededor de los objetos brillantes:
En resumen, el algoritmo de trabajo en una producción 3D –particularmente, si se trata de una película– es sumamente complejo, donde todo está interrelacionado. Una buena textura puede malograrse por un mediocre juego de luces, en tanto ambos aspectos pueden salvar algún defecto del modelado. Esto indica que el diseñador 3D ha de ser escultor, pintor y fotógrafo a un tiempo.
Por otra parte, la animación de los personajes muchas veces olvida la expresión facial o está llena de gestos superfluos que nada aportan a la intención dramática, lo que indica que el animador debe tomar clases de actuación aunque jamás en su vida suba a un escenario.
Por supuesto, alrededor de una producción de envergadura se vinculan otros departamentos que no tienen que ver directamente con el software 3D. Antes de encender las computadoras –aunque, en verdad, actualmente casi todo pasa por ellas– hay que tener a mano una historia, una buena historia que contar, sin la cual todo se perdería en mucha forma y escaso contenido. A esa historia hay que dotarla de dramaturgia, esto es, sobre ella ha de escribirse el guión que indique minuto a minuto qué va a ocurrir.
De este último se valen los dibujantes para esbozar a lápiz los personajes, las locaciones, la utilería y todo lo demás pero siempre tras un extenso e intenso trabajo de mesa donde todos investigan, discuten y aportan. Paralelamente al trabajo de los diseñadores 3D, deberá componerse, grabarse y editarse la música, así como habrá que elegir a los actores, dirigirlos –con ayuda del story board , una especie de guión en forma de tira cómica–, grabar y editar sus voces…
Muchas veces se requiere de especialistas en programas colaterales para lograr una escena compleja. Actualmente, por ejemplo, casi todo el trabajo serio en materia de fluidos corre a cargo del RealFlow, poderoso simulador que importa y exporta desde y hacia las más importantes plataformas 3D. Por su parte, After Effects y Premiere son los más solicitados para el acabado final de muchas producciones aunque algunos prefieren todo cuanto lleve la marca Avid.
Una realización 3D es un trabajo en equipo donde cada colectivo asume una faceta del algoritmo. No obstante, quienes se inician en esta profesión como aficionados tendrán la oportunidad de transitar por todos los “departamentos”, desde el modelado hasta la postproducción.
La práctica les dirá qué les gusta más y dónde podrán ser más diestros.
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