5.3. Tipos de animación 3D

Animación donde los objetos pueden moverse en las tres dimensiones. Tiene un nivel de calidad y detalle que lo vuelve muy cercano a las imágenes de la realidad, en algunos casos haciéndose imperceptible la diferencia entre la animación y un objeto real. Un ejemplo de animación 3D es la película Toy Story 3

5.3.1. Cel-Shaded

Técnica que utiliza un tipo de renderización no fotorealística diseñada para hacer que los gráficos por computadora parezcan dibujados a mano. Es comúnmente usado para imitar el estilo de los cómics o dibujos animados.

 Es una adición relativamente nueva a los gráficos por computadora, común de verse en videojuegos de consolas tales como the legend of zelda the wind waker, Dragon ball Z, Naruto Ultimate Ninja Storm, etc.

Esta técnica comienza con un modelo 3D típico y se diferencia de la renderización convencional en su uso de iluminación no fotorrealística, en la forma de sombrear.

5.3.2. Morph

Técnica de manipulación de imágenes digitales que permite obtener una animación entre dos imágenes diferentes. Obteniendo una serie determinada de estados intermedios entre dos estados diferentes de la imagen.

Hablando de un objeto, morphing es la transformación de un objeto tridimensional en otro, que suele ser denominado “deformación”. Esto no deja de ser el un mismo concepto de “cambio a un nuevo estado de forma”.

El cambio de estado puede ocurrir cambiando el color de pixel a pixel en función al valor del pixel final exclusivamente. O donde el pixel cambia de posición y ocurre una direccionalidad o movimiento de la imagen, donde ahora el valor depende de un recorrido en las imágenes.

5.3.3. Skeletal

Consiste en animar a un personaje construyendo su esqueleto, añadiendo componentes (que en el caso de un humano serian huesos) de manera jerarquica y manual o algorítmicamente. De esta forma se puede animar cada uno de los componentes, teniendo en cuenta que al estar unidos de forma jerarquica el movimiento de uno de ellos puede afectar a los demás.

Una de sus desventajas es que en algunos casos no se genera un movimiento realista del musculo.

Se suele utilizar en videojuegos, en la industria del cine y en el ámbito militar para propósitos de entrenamiento.

5.3.4. Motion Capture

Tambien conocida como mocap, es una técnica que sirve para almacenar movimientos digitalmente. Como su nombre lo dice capturando movimiento.

Utiliza la técnica de la fotogrametría que determina las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones especiales de seres vivos a partir de imágenes fotográficas. Al utilizar dos fotos se puede obtener información tridimensional.

Motion Capture, en los últimos años se implementó en el cine y logro mostrarse con gran eficacia en la película Avatar.

Lo que se necesita para realizar este tipo de captura de movimiento es un traje con sensores de movimiento, 6 cámaras de captura y un ordenador con un software especializado.

5.3.5. Crowds

Esta técnica se inventó con finalidades militares para predecir la reacción de una multitud en casos de emergencia, consiste en una mejora de la Animación de Partículas.

Su principal objetivo es simular el movimiento de un gran número de objetos o personajes. Mientras se simulan estas multitudes, se toma en cuenta la interacción del comportamiento humano observado, para replicar la conducta colectiva.

Puede simular la acción de partículas distintas sobre todo tipo de materiales.

Principalmente se crean los personajes y se les dota de una inteligencia artificial: un objetivo, carácter, una manera de relacionarse con el medio

El sistema de uso civil más avanzado es el Programa Massive, que creó Weta Digital para animar a los ejércitos de El Señor de Los Anillos en la película de “Las Dos Torres”

Fuentes:

https://blanchardspace.wordpress.com/2011/09/19/cell-shading-tecnica-3d/

http://animacionartesanaltecnicas.blogspot.mx/2010/10/animacion-cgi-simulacion-de-multitud.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Simulaci%C3%B3n_de_multitudes

http://3dmencial.blogspot.mx/2010/07/captura-de-movimiento-mocap-motion.html

http://www.gmrv.es/~mgarcia/RVA/Skeletal.pdf

http://piziadas.com/2010/05/que-es-el-morphing.html

http://www.tipos.co/tipos-de-animacion/#ixzz4SMlo6Ehq

5.2. Tipos de animación 2D

En la animación 2D sólo puede haber movimientos hacia adelante, hacia atrás, hacia arriba y hacia abajo. Los objetos son planos, como en una fotografía.

5.2.1. Tweening.

En la interpolación o Tweening, se proporcionan fotogramas clave y se calculan marcos intermedios logrando una animación de aspecto suave. Cualquier fotograma puede convertirse en fotograma clave.

Lo que se realiza en esta técnica es simplemente mover un punto (o una serie de puntos) desde su posición inicial a una posición final. La ecuación para la interpolación a lo largo de una línea recta es una interpolación lineal: 
                                                  P = A (1-t) + Bt 
Donde A: La posición inicial del objeto, B: Su posición final y t: El tiempo que varía de 0 a 1.

El código necesario para interpolar una imagen, exige solamente un bucle donde se ejecuta una interpolación lineal para cada punto de su ubicación inicial a su posición final en el momento actual t. 

5.2.2. Morphing.

Morphing es una técnica que transforma una imagen en otra. Es similar a la interpolación excepto en un punto: en el morphing una parte es hecho por el usuario manualmente en ambas imágenes.

El usuario selecciona los puntos clave para realizar el Morphing, a diferencia de la interpolación, no tienen que ser los puntos iniciales y finales.

5.2.3. Onion skinning

Técnica utilizada en la creación de dibujos animados y películas de edición para ver varias imágenes a la vez. De esta manera, el animador o editor puede tomar decisiones sobre cómo crear o cambiar una imagen basada en la imagen anterior en la secuencia.

En la animación de dibujos animados tradicional, los marcos individuales de una película se dibujaron inicialmente en papel de cebolla fina sobre una fuente de luz. Los animadores pondrían los dibujos anteriores y siguientes exactamente debajo del dibujo de trabajo, de modo que pudieran llamar la "en medio" para dar un movimiento suave.

En el software de computadora, este efecto se logra haciendo marcos translúcidos y proyectándolos uno encima del otro.

Este efecto también se puede usar para crear desenfoques de movimiento, como se ve en The Matrix cuando los personajes esquivan las balas.

5.2.4. Interpolated rotoscoping.

Técnica de animación en la que los marcos o cels se trazan en una película de acción en vivo. Se basa en dibujar directamente sobre la referencia, que son los cuadros de la filmación de una persona real, donde parece ser dibujada o pintada usando un algoritmo de computadora.

Al trazar un objeto, el cineasta crea una silueta (llamada mate) que se puede utilizar para extraer ese objeto de una escena para su uso en un fondo diferente.

Rotoscopio también se ha utilizado para permitir que un efecto visual especial, como un resplandor, por ejemplo, sea guiado por la línea mate o rotoscópica. Un uso clásico del rotoscoping tradicional estaba en las tres películas originales de Star Wars, donde fue utilizado para crear el efecto del lightsaber que brilla intensamente, creando una mata basada en los palillos sostenidos por los actores. Para conseguir esto, los técnicos de efectos trazaron una línea sobre cada marco con el apoyo, luego agrandaron cada línea y agregaron el resplandor.

Así se animó en Disney algunas escenas de Blancanieves, protagonista del primer largometraje animado de Disney.

Fuentes

https://en.wikipedia.org/wiki/Rotoscoping

http://www.thefreedictionary.com/Interpolated+rotoscoping

https://en.wikipedia.org/wiki/Onion_skinning

http://www.tipos.co/tipos-de-animacion/#ixzz4SMlKqNak

http://etud.insa-toulouse.fr/~maffouot/multimedia/index.php?page=tweening

http://etud.insa-toulouse.fr/~maffouot/multimedia/index.php?page=tweening

INTRODUCCION A LA ANIMACIÓN POR COMPUTADORA

La animación por computadora, es el formato donde se presenta información digital en movimiento a través de una secuencia de imágenes o cuadros creados o generados por computadora, se utiliza principalmente en videojuegos y películas.

Cabe destacar la diferencia entre video y animación. El video toma el movimiento continuo y lo descompone en cuadros, la animación parte de varias imágenes estáticas y las une para crear la ilusión de movimiento continuo.

Mientras más imágenes conformen una animación, esta será más real.

5.1. Historia, evolución y aplicación de la animación por computadora

La animación por computadora, comenzó entre los 40s y 50s, con la creación de una serie de películas experimentales con un dispositivo creado a partir de una antigua computadora análoga llamada Predictor Kerrinson. Dicha computadora estaba conectada por servo motores para controlar el movimiento de las luces e iluminar objetos.

 Estos fueron los primeros ejercicios de control de fotografías en movimiento, realizados por John Whitney y su hermano James. Jhon fue un animador estadounidense, compositor e inventor, actualmente es conocido como el padre de la animación por computadora.

Entre sus orígenes se encuentra la generación del primer escáner digital en 1957, desarrollada por Russell Kirsch, era un escáner de tambor; el cual servía para medir las variaciones de intensidad en la superficie de una fotografía.

En 1963 Edward Zajac produjo una de las primeras películas generadas por computadora en los laboratorios Bell, titulada A Two Gyro Gravity y Ken Knowlton desarrolló el sistema de animación Beflix (Bell Flicks), el cual fue utilizado para producir decenas de películas.

En 1965, Michael Noll creó una película 3D con la técnica de proyección estereográfica y para 1967 utilizaba su técnica para crear secuencias de títulos del cortometraje Incredible Machine y el especial de television The Unexplained.

En 1968 un grupo de físicos y matemáticos soviéticos con Nikolai Konstantinov al mando crearon un modelo matemático para determinar el movimiento de un gato, obteniendo como resultadola solución a diversas ecuaciones.

Colin Emmett y Alan Kitching desarrollaron su primer sólido renderizado a un color en 1972, para la animación del título para el especial de televisión de la BBC The Burke Special.

Creación de Antics, primer software desarrollado para crear animaciones sin lenguaje de programación, hecho por Kitching en 1973.Tambien surgió el primer largometraje que utilizo procesamiento de imágenes digitales para la película Westwold, realizada por Michael Crichton

En 1980 surge "The brave little toaster", primera caricatura en ordenador, propuesta por Lasseter a Disney. Un año después se realizó la fundación de Silicon Graphics, Inc (SGI) en 1981 por Jim Clark, dedicada a la fabricación de equipos de cómputo de alto nivel y software. Crearon el Geometry Engine transformaciones matemáticas que daban lugar a un espacio 3D

En 1981, Quantel lanzó el “Paintbox“, El primer sistema de animación para usuarios finales, diseñado para la creación y composición de contenidos gráficos y de video para la televisión.

En 1986 Steve Jobs compra la división de gráficos de PC de George Lucas y establece una empresa independiente llamada "Pixar". 

En 1989 James Cameron lanzó la película de acción submarina El Secreto del Abismo. Fue la primera película que incluyó CGI foto realista en sus escenas. 

En 1991 Disney y Pixar anuncian un acuerdo para producir "La bella y la bestia" a y "Jurassic Park" en 1993. 

En 1995 Pixar y Disney producen "Toy Story", dirigida por John Lasseter, en tres dimensiones, la cual marcó un hit en el uso de la tecnología CGI y el Sistema de Motion Control en las cámaras.

"Toy Story 2" se estrena en los cines en 1999, siendo la primera película en ser exhibida de forma digital, teniendo como director a Lasseter. Con una calidad técnica sorprendente, con gran cantidad de gráficos y fondos. Además de grandes colores y movimientos parte de sus personajes.

En el 2004 se da lugar el lanzamiento de la película "Los increíbles”. Donde se utilizó un nuevo software y la nueva tecnología “goo”. Disney y Pixar llegan al final de su contrato, por ello desaparece el 2D.

En 2008 se demuestra el alto nivel de animación y el avance de la tecnología que logra el cálculo de cada movimiento, de los personajes, en el largometraje: WALL.-E, en la escena del baile en el espacio entre EVE y WALL-E donde se mueven al ritmo de la música.

En 2011 sale la película “Cars 2" donde se aprecia el detalle que puede darse a las texturas y colores que emanan a través de la pantalla.

En 2012parecen animaciones muy realista como se pude observar en el cortometraje de "Valiente" (Brave) de los directores Mark Andrews, Brenda Chapman & Steve Purcell.

Actualmente existen numerosas tecnologias y tecnicas que permiten dar animación de formas variadas con efectos sorperendentes.Podria decirse que su aplicación estra presente en todos los campos ya que se utilizan tambien en la enseñanza de diversas areas.

Fuentes

https://3dtrain.wordpress.com/2014/09/03/historia-de-la-animacion-por-computadora/

https://prezi.com/qhx4sdeh-lfa/evolucion-de-la-animacion-por-computadora/

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lis/suarez_r_pk/capitulo3.pdf

GRAFICACION 3D

El mundo con WebGL

Para realizar esta práctica se utilizaron varias herramientas de la librería THREE.js:

Se utilizaron dos tipos de luz, una ambiental y otra direccional. Con el fin de darle el efecto de sombra abajo. La única geometría que se uso fue una esfera, a esta se le asigno una textura como material y se le dio la propiedad de que la envolviera. Esta textura era una imagen del mapamundi.

Para darle el efecto de las nubes se le asigno otra textura envolvente, pero esta de formato .png para poder agregarle la propiedad de transparencia.

Enseguida en la función de rende rizado se agrego rotación a la tierra y a las nubes, siendo la de las nubes un poco más rápida, para que diera un mejor efecto.

Al final se le agrego un pequeño recuadro para poder controlar la animación y otro donde se muestran el estado. Además de la posibilidad de mover la imagen al gusto utilizando el mouse.

Blender

Insertando figuras en blender

Practica donde se realizó la inserción de algunas figuras de blender, sobre un plano.

En primer lugar, se insertó el plano y se escaló, según el gusto de cada uno. Enseguida se fueron insertando las figuras, acomodándolas para que quedasen justo encima del plano y alineadas.

Se utilizó la herramienta de edición de la figura Shading y se aplicó la propiedad smooth, en todas las figuras, esto para suavizarlas un poco más y que se vieran menos cuadradas.

Posteriormente se insertó material a todas las figuras, incluyendo el plano, se dejó el predeterminado y solo se le asigno color a cada uno.

Por último, se acomodó la lámpara justo enfrente de las figuras y se dejaron todas sus propiedades predeterminadas. La lámpara se acomodó detrás de esta de forma que quedase justo enfrente de las figuras.

Cubo sobre plano con varias propiedades

Practica donde se realizó la inserción de un cubo, sobre un plano al cual se le dieron diversas propiedades.

Para iniciar se insertó un plano, y se acomodó sobre él el cubo que blender muestra por default al abrirse. Se le asigno material al cubo, y se dejó el que blender pone por default(Diffuse).

Enseguida se le asignó el material de mix shader al plano, y se eligió el check box de utilizar nodos para hacer mas fácil la agregación de más materiales.

En el mix shader agregue el material de diffuse y el de glossy para que diera un efecto brilloso. A este mix shader se le concateno otro mix shader donde se le pusieron los materiales de diffuse y el de checker texture para dar el efecto cuadriculado.

Para finalizar se acomodó la cámara frente al cubo. Se agregó una luz de tipo sun y se puso encima del cubo con la dirección de rayo de sol a un lado del cubo, razón por la cual la sombra del cubo aparece en ese sitio.

Tela sobre pecera

En esta práctica se colocó un plano sobre una pecera, y se le dio animación para que esta callera, así al pausar la animación podíamos blenderizar la imagen del plano cayendo sobre la pecera.Se cambio el color del mundo a negro.

En primer lugar, se insertó una esfera, se le hicieron modificaciones en modo edición para que esta adquiriera la forma de una pecera. Posteriormente se le asigno material de tipo glass, y su propiedad roughness se puso en 0 para que diera efecto de vidrio. Se insertó un plano debajo de esta.

Enseguida se insertó un segundo plano este se clocó encima de la pacerá con una esquina dentro, se le asigno material glass, pero este se dejó en 1 en la propiedad de roughness, y en las modificaciones se le agrego de tipo cloth, para que tomara efecto de tela. Se hizo una pequeña animación para que callera.

Posteriormente se puso la lámpara de tipo punto y se acomodó la cámara, para finalizar se dio play a la animación y en el punto deseado se pone pause y se renderiza.

Logo de twitter

En esta práctica se realizó un tipo botón con el logo de twitter.

Se utilizó una imagen real del logo de twitter, la cual se importó hasta el escenario de blender y se fue modelando con curvas de bézier.

Posteriormente se le asignaron algunos cortes y se asignó material diffuse junto con el color, también se le asigno grosor para convertirla en imagen 3d. Como en otras prácticas se insertó un plano al fondo.

 Luego se agregó un circulo al que también se le dieron propiedades como material y grosor. Este se colocó entre el logo y el plano.

Enseguida se puso un texto y también se le dio grosor y material. Finalmente se acomodó la cámara y la luz se tipo sol.

Cubos

Para esta práctica se utilizaron varios elementos para dar la forma de unos cubos saliendo de un cilindro.Con la utilización del mundo en color negro.

Esta práctica se realizó en dos capas, en la primera capa se insertó un cilindro horizontalmente. Y en la segunda capa se crearon varios rectángulos en 3D de un mismo tamaño y un mismo material, pero de diferentes colores.

Luego se le asignaron al cilindro partículas, las cuales eran los rectángulos, al girar los rectángulos 90° estos dan el efecto de desparpájante que se puede observar en la imagen.

Para finalizar se asignaron varias propiedades para mejorar su visualización, como algo de brillo y enfoque. Enseguida se acomodó la cámara y se insertaron dos planos encima y en un lado del cilindro, estos fueron los encargados de proporcionar luz, es por eso que se les asigno el material de emission.

Introducción

Graficación

La graficación es el arte o la ciencia de producir imágenes gráficas con la ayuda de la computadora.

Su principal objetivo es establecer los principios, técnicas y algoritmos para la generación y manipulación de imágenes mediante una computadora. 
Las imágenes pueden ser de distinta complejidad, en dos dimensiones, hasta modelos tridimensionales donde se requiere producir imágenes de aspecto real. 

(Definición de Graficación, s.f.)

WebGL

WebGL es una API multiplataforma destinada a crear gráficos 3D basada en estándar de gráficos 3D OpenGL. Se ejecuta en el elemento Canvas de HTML5.

WEB GL tiene una completa integración con todas las interfaces DOM (Document Object Model). Al ser una API DOM, se puede utilizar cualquier lenguaje de programación compatible con DOM como JavaScript o Java, es por esto que también es compatible con todos los elementos del estándar HTML y con distintos navegadores y plataformas.

Esta tecnología aprovecha la aceleración por hardware de las placas de video, sin ella, los gráficos son generados por la CPU, cargándola demasiado y volviendo muy lento al sistema, e aquí una de las grandes ventajas.

Al aprovechar la aceleración de hardware permite la renderización de los gráficos en el mismo navegador y al utilizar lenguajes de programación interpretados no es necesario la compilación del código antes de renderizarlo, sino que puede ser mostrado directamente en pantalla.

Blender

Blender es un programa libre  y abierto de creación de figuras 3D. Es compatible con la totalidad de modelado 3D, aparejos, animación, simulación, renderizado, composición y seguimiento de movimiento, incluso la edición de vídeo y creación de juegos.

Es un proyecto público, hecho por cientos de personas de todo el mundo; por estudios y artistas individuales, profesionales y aficionados, científicos, estudiantes, expertos en efectos visuales, animadores, artistas de juego, e. t. c.

Algunas de sus Características generales

• Multiplataforma: Windows, Mac OS X, GNU/Linux, Solaris, FreeBSD e IRIX.
• De código abierto y libre.
• Capacidad para  variedad de primitivas geométricas , incluyendo curvas, mallas poligonales, vacíos, NURBS, metaballs.
• Junto a las herramientas de animación se incluyen cinemática inversa, deformaciones por armadura o cuadrícula, vértices de carga y partículas estáticas y dinámicas.
• Edición de audio y sincronización de video.
• Posibilidades de renderizado interno versátil
• Motor de juegos 3D integrado, con un sistema de ladrillos lógicos.
• Funcionalidades: modelado 3d, mapeado UV, texturizado, edición de gráficos rasterizados, animación esquelética, simulación de fluidos y humo, simulación de partículas, simulación de cuerpos suaves, escultura, animación, match moving, seguimiento de cámara, renderizado, iluminación, topología dinámica, edición y composición de video, etc.

Bibliografía

Definición de Graficación. (s.f.). Obtenido de http://www.buenastareas.com/ensayos/Definici%C3%B3n-De-Graficacion/2709901.html
Web GL. (Viernes de Marzo de 2012). Obtenido de Web GL: http://ayudasprogramacionweb.blogspot.mx/2012/08/que-es-webgl.html

http://www.taringa.net/post/info/16658284/Proba-WebGL-Aceleracion-grafica-en-tu-navegador.html

https://www.blender.org/

http://www.alegsa.com.ar/Dic/blender.php

http://blender3d.es/caracteristicas/