Blender. Animaciones avanzadas y renderización

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MOVIMIENTO Y RENDERIZACIÓN DE UNA ANIMACIÓN MEDIANTE
LA HERRAMIENTA BLENDER

    En tutoriales anteriores de www.adictosaltrabajo.com 
referentes a Juegos Java en 3D ( https://www.adictosaltrabajo.com/tutoriales.php?id=44
), veíamos como animar de
manera inicial una figura simple diseñada mediante la
aplicación Blender. En este tutorial vamos a explicar más
a fondo el mundo de la animación mediante esta herramienta de
diseño, explicando alguno de los objetos indispensables en toda
animación, y posteriormente explicando el proceso de renderizado.
  

MOVIMIENTOS AVANZADOS

    Veamos cómo articular un brazo con movimiento
sincronizado entre sus articulaciones de manera que todo movimiento sea
proporcionado.


 
    Como podemos ver es un diseño sencillo.
Consta de dos cilindros colocados en horizontal y de tres esferas las
cuales representan las articulaciones de codo, muñeca y la mano.

    Tiene una configuración sencilla de
materiales como podemos observar en la figura.

    A continuación y como ya hemos visto en otros
tutoriales cuando queremos realizar una animación mediante
Blender la manera más sencilla es mediante el elemento
Armature”, el
cual simula un esqueleto que nos permite
crear articulaciones, extender o encoger huesos…
Para ello usamos la opción Add
-> Armature
, esto agrega a
nuestro diseño el correspondiente elemento. A
continuación lo rotamos y movemos hasta tenerlo en el punto
donde queramos comenzar a articular nuestra figura :


 
    A continuación añadiremos el resto de
las articulaciones para dar movimiento a nuestra figura. Para ello
seleccionamos el elemento Armature en modo “Object Mode”,
como podemos ver en la figura, a continuación pasamos al modo de
edición “Edit Mode” o bien mediante la venta del
menú, o bien mediante la tecla del tabulador. Para añadir
una nueva articulación seleccionamos, mediante el botón
derecho del ratón, la articulación de la cual queremos
que parta la nueva articulación y usamos la tecla
“E” de nuestro teclado para ello. Si tenemos seleccionadas
varias articulaciones, saldrán nuevas articulaciones de todas
ellas:


 
    Como podemos observar simple vista, podemos ver
nuestro objeto Armature a pesar de que se encuentra situado en el
interior de los otros objetos, esto se debe a la opción del
menú Armature, X-Ray ,
que como podemos ver en la parte inferior de la
pantalla se encuentra activada, si la desactivamos nuestro objeto deja
de verse. Esta opción es muy útil cuando más
adelante trabajemos con los movimientos de nuestra armadura, de manera
que podemos acceder a cada articulación de manera precisa.
   
    A continuación hemos de asociar dicho objeto
Armature a cada elemento, de manera que cada elemento se mueva en
relación a dicha armadura. Para ello seleccionamos uno a uno
cada elemento y en el menú inferior seleccionamos Add Modifier
-> Armature
, y en el campo “Ob:” indicamos el nombre de
la armadura que queremos asociar a dicho elemento, que en nuestro caso
es “Armature”:
 


 
    Ahora que ya tenemos todos nuestros elementos
asociados a nuestra armadura lo primero es probar como realiza los
movimientos. Para ello seleccionamos el objeto Armature en modo
“Object Mode”, y a continuación mediante dicha venta
cambiamos al modo “Pose Mode”, es el modo en que nuestra
armadura es capaz de realizar movimientos. A continuación
seleccionamos la articulación que queremos mover y mediante el
botón derecho del ratón pulsado movemos dicha
articulación:


 
    Como podemos ver el movimiento no es el adecuado.
Hemos movido la articulación correspondiente a la muñeca
y se ha movido solo parte de la esfera que corresponde a la
muñeca y no apreciamos movimiento en la mano.
   
    Para solucionar este problema veamos el uso de una
herramienta imprescindible en la configuración de todo
movimiento, dicha herramienta es el modo Weight Paint.
Como su nombre indica es una herramienta de dar pintura con peso, es
decir, aplicamos a cada partícula de cada elemento una cierta
textura que asocia dichas partículas al hueso (Bone) que
queramos. Nuestro objeto Armature no tiene dicho modo, evidentemente la
asociación es a la inversa por lo que no es necesario en dicho
elemento.

    Para su correcto uso la Armature debe estar en modo Pose, a continuación con
el botón derecho del ratón seleccionamos la parte de la
figura que queremos asociar, en este caso la mano, y con el
botón derecho de nuevo seleccionamos el Bone al que queremos
asociar dichas partículas, el cual se recuadra en azul.
   
    En un principio podemos observar que nuestra esfera
está completamente pintada en color azul, es el color de menos
peso por lo que quiere decir que cada partícula apenas
está asociada a dicho hueso de la armadura. Usaremos el
menú inferior “Paint
para modificar dicho
comportamiento:
 

 

    Dicho menú tiene distintas opciones a
destacar.

    En primer lugar en la parte derecha seleccionamos
Add” si queremos
asociar partículas a un
determinado hueso, o “Sub
si queremos desasociar
partículas. Por otro lado las opciones de scroll de Weight,
Opacity y Size, modifican el tamaño del cursor para aplicar la
pintura, y la cantidad de pintura a aplicar, esto nos es útil
cuando queremos asociar pequeñas cantidades de partículas
de una figura para simular por ejemplo deformaciones por el movimiento
de una articulación.
  
     En nuestro caso marcamos la opción Add,
y situamos los scroll al máximo valor ya que queremos asociar
toda la mano a dicho hueso. El resultado es nuestra mano entera con
pintura de peso roja, la de mayor peso, por lo que la mano queda
asociada completamente al movimiento de dicho hueso, además se
corrige la posición de cada partícula con respecto al
hueso asociado:
 

    Realizada esta operación podemos comprobar
que todos los elementos se mueven con respecto a la articulación
correcta.

    Podemos destacar otra opción muy interesante
de nuestro objeto Armature, es la opción del menú
inferior “Armature”, Auto
IK
. Esta opción hace que
el movimiento de cada articulación sea acorde con el movimiento
de la articulación a la que se encuentra unida, de manera que
los movimientos son completamente proporcionales.
 

    
  
     A continuación seleccionamos el objeto
Armature y pasamos al modo Pose, seleccionamos una de las
articulaciones y con el botón derecho pulsado sobre ella
realizamos un movimiento. Podemos observar como el movimiento es
proporcional en todas las articulaciones, además así lo
indica una línea discontinua de color marrón que
señala que el movimiento de la articulación que movemos
es proporcional a un determinado punto, en este caso, la
articulación inicial:


 
    Podemos descargar el modelo completo del ejemplo en
formato Blender (.blend)

brazoArticulado.blend

ANIMACIONES AVANZADAS

    Ahora que ya conocemos los conceptos avanzados para
poder articular una figura, nos centraremos en articular una figura
compleja, en este caso, nuestra “mosca de Autentia”, figura
que diseñamos en otro de nuestros tutoriales:

https://www.adictosaltrabajo.com/tutoriales/tutoriales.php?pagina=moscayblender


    
    Podemos descargar este modelo aún sin
articular:

moscaSinArticular.blend

    El primer paso es colocar un objeto Armature, el
cual colocamos en el centro de la figura que es de donde queremos
centrar el esqueleto de nuestra figura. A partir de esta empezamos a
crear y situar articulaciones hasta tener la armadura completa con su
posición correcta.
 
   A continuación nos aseguramos que los movimientos
de cada articulación son correctos, y para ello utilizamos la ya
vista herramienta “Weight Mode” de manera adecuada.


 
    Partiremos de este modelo para a continuación
ver el modo Blender de animación y crear nuestra propia
animación a partir de un modelo articulado. Podemos descargar el
modelo articulado de la figura del siguiente link :

moscaArticuladaSinMover.blend

    Para realizar las animaciones, Blender tiene un modo
de vista para ello, es el modo “Animation”.


 
    En este modo podemos distinguir distintas zonas en
nuestra pantalla. En la zona inferior tenemos los menús que ya
teníamos en los otros modos de edición. En la parte
izquierda de la pantalla podemos ver un explorador de las distintas
partes o nodos que forman nuestra figura. En la parte derecha tenemos
otra división. Dicha pantalla representa una gráfica
donde el eje horizontal es el tiempo, en frames, que
transcurre en nuestra animación, y el eje vertical es el valor
de la posición, escala y rotación de los distintos huesos
de nuestra armadura según el frame en que nos encontremos. Por
último podemos distinguir debajo de esta venta la línea
de tiempos (TimeLine) la cual
nos indica en todo momento el tiempo en frames donde nos
situamos en nuestra animación.

    Comencemos a modelar nuestra animación. Para
ello seleccionamos nuestra Armature en modo “Object Mode” y
pasamos al modo “Pose Mode
o modo de movimiento. Bien a
continuación nos aseguramos de que nos encontramos en el primer
frame de nuestra aplicación, para ello nos fijamos en la
TimeLine. A continuación activamos el modo “Rotate
Manipulator Mode
”, el cual nos permite con una esfera
apreciar
mejor los movimientos de nuestras articulaciones en todo momento. El
siguiente paso ahora que ya estamos donde queremos es coloca nuestro
muñeco en la posición inicial para nuestra
animación. Para ello elegimos el hueso (Bone) que queremos mover
y vamos colocando poco a poco nuestro muñeco en la
posición que queremos. Recordemos que siempre es muy útil
manejar las vistas con el teclado numérico:


 
    Lo primero que tenemos que hacer es indicarle a
Blender que fije tanto la posición inicial, como la
rotación inicial y escala de nuestros huesos en el frame uno de
nuestra animación. Para fijar dichos valores lo que hacemos es
insertar “KeyFrames
a lo largo de nuestra
animación. Para ello en la situación inicial
seleccionamos todos los huesos de nuestra armadura en Pose Mode, para
ello seleccionamos uno de los huesos y usamos la tecla “A”.
A continuación pulsamos la tecla de insertar KeyFrame, la cual
está situada en la parte inferior, y añadimos un KeyFrame
de “LocRotScale”, lo que quiere decir que estamos fijando
tanto la posición, como escala, como rotación de todos
nuestros huesos. En caso de querer solo fijar alguno de los valores o
excluir alguno, basta con que el KeyFrame que añadimos sea de
otro tipo. Si observamos la pantalla derecha, donde se representa
gráficamente la posición de cada hueso, al elegir uno de
nuestros huesos y situar dicha ventana en Pose Mode podemos ver la
gráfica de la posición actual de dicho hueso:

 

    Como podemos ver la gráfica es completamente
plana en todos los valores que representa, esto quiere decir que es la
posición inicial, veremos cómo representa los cambios en
nuestros huesos al añadir más KeyFrames a nuestra
animación.

    A continuación comenzamos a añadir el
resto de KeyFrames, para ello pulsamos el botón
grabar” que de
manera más concreta es el
botón para añadir KeyFrames de forma automática lo
que simula una grabación. Elegimos la opción de
Add/Replace keys”,
a partir de ahora cuando nos situemos
en cualquier parte de la TimeLine y cambiemos la posición de
cualquier parte de nuestra armadura, se añadirá
automáticamente un nuevo KeyFrame de bloqueo de los nuevos
valores, y esto quedará reflejado en la gráfica de la
pantalla de la izquierda:
 

    Podemos apreciar cómo han cambiado los
valores de la gráfica de posición con respecto al hueso
que tenemos seleccionado. A partir de ahora solo nos queda ir pinchando
en los diferentes frames que queramos situarnos e ir variando la
posición de nuestra figura.

    En cada momento podemos ver como resulta la
animación que estamos diseñando. Para ello nos basta con
pulsar el botón “Play
TimeLine
” que está
situado justo al lado del de grabación.

    De igual manera que podemos ir añadiendo
KeyFrames, también podemos eliminarlos, para ello usamos el
botón Delete KeyFrame situado justo al lado del botón con
el que insertamos el primer KeyFrame:
 

    Como último paso en la creación de la
animación, hemos de destacar dos elementos indispensables en
toda animación de Blender, estos son los objetos
“Camera” y la “Lamp”.

    Para añadir un objeto Camera nos valemos de
Add -> Camera, dicho objeto
representa una cámara la cual
toma la imagen de nuestra figura. Situaremos el objeto a nuestro antojo
desde la posición que queremos que grabe. Existen multitud de
técnicas de seguimiento de cámara que dejaremos para
tutoriales posteriores. Expliquemos otro objeto  Blender que es
muy útil, se trata del objeto “empty”,
este objeto
representa un objeto vacío el cual tiene multitud de utilidades
en Blender. Con respecto a nuestra cámara añadiremos una
restricción de movimiento de esta con respecto al objeto empty,
de manera que hacia donde movamos dicho objeto, apuntará en todo
momento nuestra cámara. Para ello seleccionamos nuestra
cámara en Object Mode, posteriormente mediante
SHIFT+BotónDerechoRatón
seleccionamos el objeto empty, a
continuación usamos CNTRL+T
lo que despliega el menú de
“Make Track”,
pulsamos la opción Make Track to
Constraint, y a partir de ahora podemos ver como nuestra cámara
sigue en todo momento a Empty:


 
    Destacar que las cámaras pueden tener sus
propios movimientos durante la escena, así como diferentes
enfoques, ángulos …  durante la misma. Para ello se
añaden sus propios KeyFrames accediendo al menú de
edición de cámara, y fijando allí sus
parámetros. Esto tiene multitud de opciones y aplicaciones por
lo que dejaremos este tema para tutoriales futuros.

    En segundo lugar es necesario en toda
animación darle la luz oportuna, para ello nos valemos de los
objetos del tipo “Lamp”,
tenemos diversos objetos de este
tipo, unos representan una luz con menos intensidad, otros simulan la
luz del sol y las sombras que este produce en el cuerpo… Para
nuestro ejemplo elegimos la luz “Lamp”.
 

    Podemos descargar nuestro modelo completamente
articulado y con la animación ya generada a través del
siguiente link:

moscaArticuladaConAnimacion.blend

RENDERIZACIÓN

    El último paso en toda animación es la
renderización de la misma, es decir, el obtener el resultado
final de la misma, el cuál quedará reflejado en un
archivo de nuestro disco, para su posterior reproducción. Nos
centraremos en una renderización bastante básica ya que
este proceso tiene multitud de opciones, desde obtener una simple
imagen de nuestra figura, hasta renderizar en un formato óptimo
para video.

    El menú de renderizar lo podemos en la parte
inferior de nuestra pantalla, o simplemente pulsando “F10”.


 
    En este menú podemos observar distintas
ventanas. Veamos una explicación breve de la utilizada de cada
uno, y de las opciones más importantes de las mismas.


    
    En primer lugar nos encontramos la ventana
“Output”, como
podemos ver nos indica la carpeta donde
irán a parar nuestras renderizaciones, que por defecto, es la
carpeta “/tmp”.
Por ahora no nos incumbe el resto de la
funcionalidad de esta ventana.

 

    Justo al lado encontramos la ventana
“Render”. Podemos
observar ciertos campos de
interés. En primer lugar cuando renderizamos es bueno tener
activada la opción OSA,
dicha opción sirve para activar
al anti-aliasing, para entenderlo mejor, una imagen generada por un
ordenador está compuesta de píxeles. Estos píxeles
pueden ser por supuesto de un solo color. En el proceso de render debe
asignar un color a cada pixel basándose en qué objeto se
muestra en ese píxel. A menudo esto conduce a resultados muy
pobres, especialmente en los límites muy contrastados, o donde
ay líneas delgadas, y es muy notable en las líneas
oblicuas. Este efecto es conocido como “Aliasing”, luego lo
que hace nuestra opción es evitar dicho resultado, para ello
sobremuestrea cada pixel renderizándolo como si fueran 5
píxeles o más, y asignando un color “medio”
al pixel renderizado. El nivel de muestreo se puede modificar en los
valores que observamos justo debajo de la opción.

    Otro valor a destacar en esta ventana es la
resolución de salida de la renderización, que como
podemos ver puede ser desde el 25% hasta el 100%.

    Por último mediante el botón
“RENDER”,
renderizamos el frame en el que nos encontremos
de manera que podemos previsualizar como quedará en nuestro
resultado final. Está pre visualización no se almacena en
nuestro PC.

 

    Está ventana tiene como principal
función configurar el formato de salida de nuestra
renderización. Como podemos ver tenemos diferentes formatos de
salida predefinidos que modifican ciertos valores de nuestra
renderización, como por ejemplo el tamaño de pantalla
asignado a cada uno de ellos.

    Por otro lado Blender es capaz de renderizar y
obtener distintos formatos de salida. Por defecto suele venir
configurado como salida por defecto el formato “Jpeg”, es
decir, al renderizar Blender guardará cada frame como una imagen
Jpeg en nuestro PC. Pero como podemos ver en la figura existen multitud
de formatos de salida, algunos de los más comunes como AVI,
permitiendo incluso escoger el códec de compresión.

 

    La última ventana de este menú es la
que tiene como funcionalidad comenzar el proceso de renderizado o
mostrar el resultado final nuestro disco.

    Como observamos podemos configurar el frame de fin y
comienzo de nuestra animación, en los campos “Sta” y
“End”, el
número de frames que queremos que salte en
nuestra renderización, con el campo “Step”, cuyo
valor por defecto evidentemente es uno.

    La opción “Do
Composite”
, es
aconsejable tenerla activada durante nuestra renderización ya
que utilizará los nodos como referencia para la
renderización y el resultado final será una
animación más fluida.

    Por último resaltar las opciones principales
de esta ventana. “ANIM”
que comienza el proceso de
renderizar nuestra animación e irá generando el resultado
en nuestro disco. Este proceso es el paso final en toda
renderización, como podemos imaginar es un proceso lento, ya que
renderiza frame a frame, y este tiempo de proceso depende de la
configuración de nuestra animación y de la
duración de la misma, así como de la capacidad de nuestro
PC.

    Este proceso lanza una ventana donde podemos ver en
la esquina superior izquierda por el frame que está
renderizando, cuando llegue al frame final se para:


 
     Podemos entonces cerrar la venta y observar en
nuestra carpeta “/tmp”
el resultado.

    Si vemos que nuestra figura es demasiado poligonal,
es decir, se notan demasiado las caras de cada figura, podemos usar la
opción AutoSmooth + setSmooth,
para ello seleccionamos todos los
objetos a aplicar en Object Mode y en su menú de edición
activamos ambas opciones.
Hemos de poner atención al resultado de esta opción ya
que puede que ciertas figuras pierdan forma:
 

    Ahora podemos apreciar un resultado en la
renderización más realista:

    La última opción de nuestro
menú de renderización, la cual está en esta
última ventana es la opción “PLAY”, la cual
nos muestra el resultado directamente de nuestro disco.

    Podemos ver el resultado final de la
animación de nuestra mascota:

http://www.youtube.com/watch?v=pr_KGzzALDo

 
    Como podemos ver el proceso de animación y
renderización mediante Blender es un proceso complejo que puede
tener multitud de opciones y configuraciones diferentes, aparte de
cientos de elementos que aún desconocemos. En www.adictosaltrabajo.com 
seguiremos investigando para acercaros un poco más al uso
profesional de esta herramienta de diseño, BLENDER.

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