Creación de gráficos 3D

Fases para la creación de elementos/gráficos 3D:

1. Modelado
La etapa de modelado consiste en ir dando forma a objetos individuales que luego serán usados en la escena. Existen diversos tipos de geometría para modelador con NURBS y modelado poligonal o Subdivisión de Superficies (Subdivision Surfaces en inglés). Además, aunque menos usado, existe otro tipo llamado "modelado basado en imágenes" o en inglés "image based modeling" (IBM). Consiste en convertir una fotografía a 3D mediante el uso de diversas técnicas, de las cuales, la más conocida es la fotogrametría cuyo principal impulsor es Paul Debevec.

2. Shading/Texturizado
Definición de la forma que le afecta la luz, para ello se usan materiales shaders que son algoritmos que controlan la incidencia de la luz, produciendo materiales de tipo: Anisótropo, Lambert,Blin... Combinándolas con texturas.

3. Iluminación
Creación de luces de diversos tipos puntuales, direccionales en área o volumen, con distinto color o propiedades. esto es la clave de una animacion.

4. Animación
Los objetos se pueden animar en cuanto a
Transformaciones básicas en los tres ejes (XYZ), Rotación, Escala o Traslación.

Forma(shape):
Mediante esqueletos: a los objetos se les puede asignar un esqueleto, una estructura central con la capacidad de afectar la forma y movimientos de ese objeto. Esto ayuda al proceso de animación, en el cual el movimiento del esqueleto automáticamente afectara las porciones correspondientes del modelo. Véase también animación por cinemática directa (Forward Kinematic animation) y animación por cinemática inversa (Inverse Kinematic animation).

Mediante deformadores: ya sean lattices (cajas de deformación) o cualquier deformador que produzca por ejemplo deformación sinusoidales.

Dinámicas: para simulaciones de ropa, pelo, dinámicas rígidas de objeto.

5. Renderizado
Se llama rénder al proceso final de generar la imagen 2D o animación a partir de la escena creada. Esto puede ser comparado a tomar una foto o en el caso de la animación, a filmar una escena de la vida real. Generalmente se buscan imágenes de calidad fotorrealista, y para este fin se han desarrollado muchos métodos especiales. Las técnicas van desde las más sencillas, como el rénder de alambre (wireframe rendering), pasando por el rénder basado en polígonos, hasta las técnicas más modernas como el Scanline Rendering, el Raytracing, la radiosidad o el Mapeado de fotones

El software de rénder puede simular efectos cinematográficos como el lens flare, la profundidad de campo, o el motion blur (desenfoque de movimiento). Estos artefactos son, en realidad, un producto de las imperfecciones mecánicas de la fotografía física, pero como el ojo humano está acostumbrado a su presencia, la simulación de dichos efectos aportan un elemento de realismo a la escena. Se han desarrollado técnicas con el propósito de simular otros efectos de origen natural, como la interacción de la luz con la atmósfera o el humo. Ejemplos de estas técnicas incluyen los sistemas de partículas que pueden simular lluvia, humo o fuego, el muestreo volumétrico para simular niebla, polvo y otros efectos atmosféricos, y las cáusticas para simular el efecto de la luz al atravesar superficies refractantes.

El proceso de rénder necesita una gran capacidad de cálculo, pues requiere simular gran cantidad de procesos físicos complejos. La capacidad de cálculo se ha incrementado rápidamente a través de los años, permitiendo un grado superior de realismo en los rénders. Estudios de cine que producen animaciones generadas por ordenador hacen uso, en general, de lo que se conoce como render farm (granja de rénder) para acelerar la producción de fotogramas.

Animación por computadora

La animación por computadora es el arte de crear imágenes en movimiento mediante el uso de computadoras. Cada vez más los gráficos creados son en 3D, aunque los gráficos en 2D todavía se siguen usando ampliamente para conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rápido. Algunas veces el objetivo de la animación es la computación en sí misma, otras puede ser otro medio, como una película. Los diseños son elaborados con la ayuda de programas de diseño, modelado y por último renderizado.

Para crear la ilusión del movimiento, una imagen se muestra en pantalla sustituyendose rápidamente por una nueva imagen en un fotograma diferente. Esta técnica es idéntica a la manera en que logra la ilusión de movimiento en las películas y en la televisión.

Para las animaciones 3D, los objetos se modelan en el ordenador (modelado) y las figuras 3D se unen con un esqueleto virtual(huesos). Para crear una cara en 3D se modela el cuerpo, ojos, boca,etc. del personaje y posteriormente se animan con controladores de animación. Finalmente, se renderiza la animación.

En la mayoría de los métodos de animación por ordenador, un animador crea una representación simplificada de la anatomía de un personaje, con menos dificultad para ser animada. En Personajes Bípedos o Cuadrúpedos, muchas partes del esqueleto del personaje corresponden a los huesos reales. La animación con huesos también es utilizada para animar otras muchas cosas, tales como expresiones faciales, un coche u otro objeto que se quiera dotar de movimiento.

En contraste, otro tipo de animación más realista sería la captura del movimiento, que requiere que un actor vista un traje especial provisto de sensores, siendo sus movimientos capturados a un ordenador y posteriormente incorporarlos en el personaje.

Para animaciones 3D, los fotogramas deben ser renderizados después de que el modelo es completado. Para animaciones vectoriales 2D, el proceso de renderizado es clave para el resultado. Para grabaciones grabadas anticipadamente, los fotogramas son convertidos a un formato diferente o a un medio como una pelicula o video digital. Los fotogramas pueden ser renderizados en tiempo real, mientras estos son presentados al usuario final. Las animaciones para transmitir via Internet en anchos de banda limitados (ejem. 2D Flash, X3D) utilizan programas en la computadora del usuario para renderizar en tiempo real la animación como una alternativa para la transmisión y para animaciones pre-cargadas para enlaces de alta velocidad.

Animacion Japonesa (video)

Métodos para animar personajes virtuales

En la mayoría de los sistemas de animación 3D, un animador crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un esqueleto o stick figure. La posición de cada segmento del modelo del esqueleto es definida por "variables de la animación", o Avars.

En personajes humanos y animales, muchas partes del modelo de esqueleto corresponden a la ubicación real de los huesos, pero la animación del modelo de esqueleto skeletal animation es también utilizada para animar otras cosas, como expresiones faciales (a pesar de que existen otros métodos de animación facial facial animation). "Woody", el personaje de Toy Story, por ejemplo, usa 700 Avars, incluyendo 100 Avars en la cara. La computadora no renderiza el modelo de esqueleto directamente normalmente render el esqueleto es invisible, pero usa el modelo de esqueleto para calcular la posici´n exacta y la orientación del personaje, que es eventualmente renderizado en una imagen. Cambiando los valores de los Avars sobre la linea de tiempo, el animador crea movimiento realizando el personaje cuadro por cuadro.

Existen varios métodos para generar los valores de Avars para obtener un movimiento realista. Tradicionalmente, los animadores manipulan los Avars directamente. En lugar de crear Avars para cada cuadro, usualmente colocan los Avars en puntos estrategicos de los cuadros y permiten a la computadora realizar la transición entre ellos, este proceso es llamado keyframing. Keyframing pone el control en las manos del animador, y esta basado en la animación manual traditional animation.

En contraste, un método nuevo llamado "captura de movimiento" (motion capture), utiliza acción real (live action). Cuando la animación por computadora es realizada por esta técnica, un actor real realiza la escena como si fuera el personaje a ser animado. Su movimiento es grabado en una computadora utilizando cámaras de vídeo y marcadores, y ese movimiento es aplicado al personaje animado.

Cada método tiene sus ventajas, y hasta el 2007, juegos y películas utilizaban alguno o ambos de ellos en sus producciones. Animación por cuadros puede producir movimientos que sería imposible realizar para un actor, mientras que la "captura de movimiento" puede reproducir las características de un actor en particular. Por ejemplo, en la pelicula del 2006 Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest, el actor Bill Nighy realizó el personaje Davy Jones. Incluso aunque el prácticamente no aparece en la peícula, la producción se benefició grabando las características de su lenguaje corporal, posturas, expresiones faciales, etc. Esta "captura de movimientos" es apropiada en situaciones cuando se requiere un comportamiento realista, pero que las características de un personaje excede lo que se puede realizar con maquillaje y vestuario convencional.

Animación por computadora 3D

La animación 3D se realiza modelando objetos en un ambiente tridimensional, como si tuviéramos plastilina en la mano pero por computadora, no se elaboran dibujos tal cual, sino son instrucciones que el operador da a la computadora sobre la forma, objetos en escena, posicion, colorm textura, grado de brillantez, reflexión, transparencia, refracción, rugosidad, etc. de las superficies; así como posición, intensidad, dirección , color y tipo de cada luz que afecta a la escena, lugar y dirección de cámara, tipo de lente, distancia focal, formato, etc.., para después animarlo (darle movimiento) y renderizarlo (convertirlo a una imagen final).

Cada vez la animación por computadora se asemeja más a la realidad, las texturas, la piel en los personajes, el cabello son asombrosamente parecidos a la realidad todavia tienes sus pequeños detalles en contra como es el movimiento, que todavia se ve irreal.

Tomemos como ejemplo la pelicula Final Fantasy (Spirits Within, 2001), Largometraje de animación 3-D, la calidad de la animación es estupenda, detalles como la barba y poros de la piel son una verdadera obra de arte.