Taller 3d de introducción a blenrig

Introducción
Recuerdo que siendo niño pasaba las tardes del fin de semana viendo la televisión. Me encantaba ver los reportajes de cómo se hizo de la Guerra de las galaxias o las películas de Jim Hensons, y solía sumergirme en el mundo de los muñecos, la Fantasía, la Ciencia ficción y los efectos especiales.

Cuando era niño quería a ver sido capaz con mis propias manos de hacer alguna de esas criaturas. Pero entonces, un día, el mundo del 3D entró en mi vida.

Me llevó años aprender los oficios del 3D y cuanta más experiencia acumulaba, más problemas técnicos surgían. Especialmente cuando empecé con la animación de los personajes. Solía ver cómo los programas ampliaban sus posibilidades, pero las licencias cada vez eran más caras y soñaba en comprar una. Pero nunca tuve dinero suficiente para hacerlo.

Luego descubrí Blender y a la mayoría, en la Comunidad Blender. Estos tipos son realmente buena gente.

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Por lo tanto, un día, no hace mucho tiempo me dije, ¿Qué diablos, no voy a pasar mi vida esperando a qué alguien desarrolle la simulación de un músculo como característica de Blender., Me senté firmemente y empecé a averiguar cómo podía hacerlo con las herramientas que tenía a mi disposición. Así que empecé BlenRig.

Hay algunos que dicen que está plataforma tiene demasiados huesos, con eso debo de estar de acuerdo. Y este hecho puede asustar a primera vista, pero una vez que conoces bien el programa, puedes ver que no es tan duro empezar a trabajar con él (el Manual está disponible también). Y los resultados definitivamente valen la pena. Además, nunca he sido aficionado a la creación de cientos de claves de forma para corregir la mala deformación de la malla.

Bueno, aquí está BlenRig: una armadura capaz de prevenir la contracción de la piel de un personaje y evitar los terribles problemas que suelen verse en el 3D. Además, viene con un conjunto completo de los huesos para Animación Facial.

Vale la pena mencionar que BlenRig lo he diseñado yo mismo, como animador, en mí mente. Por lo tanto, yo no uso controladores divertidos o características ocultas. No hay absolutamente nada de script o secuencias de comandos. Todo está basado en contrains. A mí personalmente, me gusta la sensación de que el modelo se anime, de la misma manera cómo se haría en un modelo de arcilla, de modo que, si quiero mover la mejilla, voy a mover el hueso que tiene más cerca de la mejilla y eso es todo. He intentado mantenerlo todo tan sencillo e intuitivo como que he podido.

Un modelo de arcilla, esta es una buena forma de describir cómo me gusta hacer el proceso de animación.

Poniéndonos un poco más técnicos Como ya sabes, una de las grandes cuestiones de animación de un personaje 3D es que la piel del modelo tiende a doblarse hacia el interior en el centro de la articulaciones, como si se tratara de perder masa. Otro gran problema es que no se puede disimular fácilmente la piel deslizada.

Con esos dos temas en mente empecé a descubrir un mecanismo basado huesos que me permitiera lograr mi objetivo. Al mismo tiempo, hice un poco de investigación a través de la web y encontré unos pocos artistas 3D que han pasado por el mismo camino que yo. Y eso me animó a continuar con el proyecto.

Entonces, manipulé un personaje parecido a un enano en que estaba trabajando, que se basaba en una malla humana y que tenía hacía mucho tiempo, y comencé a hacer el rigging. Las nuevas Herramientas de modelado Sculpt y MultiRes de Blender son sorprendentes.

Decidí ir a por la técnica vértices en grupo (vertex group) porque sabía qué tendría mucho más control sobre la deformación que la qué la técnica de envoltura (envelopes technique) podría darme. Además, parecía ser mucho más lento que deformar el vértice en grupo.

Con el fin de lograr la deformación que estaba buscando, sabía qué tenía qué desarrollar una especie de mecanismo Pull up (tracción).

En primer lugar, construí una especie de martillo como armadura al que pudiera girar junto con las extremidades y tirar de la piel en el punto de articulación.

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Por último, vino el día qué llegué a los hombros.
Hombros, pesadilla de animadores (riggers nightmare)
Todo era perfecto, las piernas estaban totalmente manipuladas y con bonito movimiento, el torso se hizo y la cabeza estaba haciendo un buen trabajo sobre ese enano de poco cuello. Pero luego, comencé la creación de los huesos de los hombros.

Parecía imposible lograr la adecuada deformación, nada de lo que había intentado estaba bien, cuando el brazo rotaba correctamente en una dirección y no en otra, la piel se reducía, la rotación del hombro era desastrosa, el pecho, así como la parte de atrás estaban llenos de problemas cuando se movía el brazo. Me estaba empezando realmente a desesperar.

Pasé tres semanas intentando diferentes enfoques, y nada parecía funcionar. Yo estaba a punto de renunciar, pero mi esposa me alentó para llevarlo a cabo una y otra vez. Todos los días, cuando regresaba a casa y le decía qué era imposible, que yo no podía hacerlo, ella me decía qué me mantuviera con el proyecto. - Si has llegado hasta aquí, seguramente conseguirás lo de los hombros - me decía.

Bueno, entonces llegó el día en que finalmente pude conseguir una buena deformación del hombro. Yo estaba en el trabajo, y la llamé, estaba tan entusiasmado. (sí, yo estaba en el trabajo, pero no se lo digas a nadie que estaba con el Blender cuando debería estar haciendo otra cosa).

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Había conquistado los hombros. Y había desarrollado un mecanismo basado en huesos elasticos guiado por un ayudante de huesos. Este mecanismo simula el comportamiento real de los músculos en el hombro y la zona del pecho. Después de todo no fue tan difícil, pero realmente tuve dificultades calculando la estructura.

Desafortunadamente para mí, he descubierto que este tipo de estructura elastica puede hacerse con todas las demás partes del cuerpo. En realidad, sería mucho mejor que el martilloarmadura qué había creado para él resto del cuerpo.

Por lo tanto, y esta es la razón para él nombre del artículo, tuve que reconstruir todos los mecanismos de deformación de todo el cuerpo de acuerdo con esta nueva técnica, y me llevó un tiempo.

De todas formas, ha valido la pena. Y por esto está BlenRig el día de hoy.
Cómo funciona BlenRig.
La plataforma se organiza en 5 capas diferentes. Los controladores principales están en la capa 1 (el cuerpo) y en la capa 4 (la cara). Todas las otras capas contienen los huesos auxiliares o ayudantes y el hueso elastico o músculo.

Estos dos tipos de huesos no están para ser manipulados cuando se anima, ya que son automáticamente movidos por el controlador principal de los huesos gracias a todos los mecanismos de restricción asignados al esqueleto (rig).

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Todos los conceptos de funcionalidad del esqueleto se describen en detalle en el Manual de BlenRig. En este caso, voy a intentar hacer una breve reseña sobre la manera en que la plataforma logra el objetivo de producir una deformación realista sobre la malla, con el fin de dar lo que creo que es información útil para su trabajo de es queletizado (rigging) en general.

El concepto básico es lo que yo decía cuando mencioné el mecanismo de Pull up. La cosa es que tiene que obtener los vértices influenciados por una fuerza qué contrarresta el movimiento hacia el interior producido por el conjunto de la flexión.

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La mejor y más intuitiva manera qué encontré para hacerlo es mediante la creación de algunos huesos elasticos y colocarlos sobre la superficie de la malla. Repito, por encima de la superficie de la malla.

De esta forma, tiene un hueso ayudante vinculado al hueso principal de la articulación y otro vinculado al hueso de rotación. Estos dos huesos de ayuda impulsaran la acción del hueso elastico. Para hacer que esto ocurra, el hueso elastico debe tener una restricción del tipo Copia Ubicación (Copy Location) que apunte al primer hueso ayuda nombrado y una restricción del tipo Elastico (Stretch To) que apunte al otro hueso ayuda.

Ahora, usted podría decir que el primer hueso ayudante no es realmente necesario, ya qué podría vincular el hueso elastico al hueso principal de la articulación, y es cierto. Sin embargo, teniendo este hueso extra permitirá que el hueso elastico pueda moverse por separado de los huesos de la articulación.

Por lo tanto, no sólo este hueso mueve la rotación de la articulación, también es capaz de transformar su ubicación y lograr un efecto de deformación diferente (esto es visto en los músculos del pecho de BlenRig).

Veamos dos ejemplos de acciones realizadas por huesos elasticos.
Rotación de articulaciones en uno/ dos ejes
Este tipo de rotación es más comúnmente visto en las articulaciones de rodillas, codos y dedos. Estos son las menos difíciles de fijar, ya que la mayoría sólo requieren un hueso elastico con el fin de lograr una adecuada deformación.

En este ejemplo podemos ver el brazo. La estructura básica consta de dos huesos, brazo y antebrazo. Como podría saber, esta articulación puede tener dos tipos diferentes de movimiento, la flexión y torsión.

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La deformación de la torsión es fácilmente resuelta con huesos extra colocados a lo largo del brazo. Estos huesos seguirán la rotación del antebrazo poco a poco. Cuanto más se acerque el antebrazo mayor será la influencia qué reciben de su rotación. De esta manera, la torsión del hueso que está en el lugar del hombro prácticamente no es influenciada por la rotación del antebrazo.

Después de intentar diferentes combinaciones de las restricciones, finalmente encontré que la mejor solución es emparentar la torsión de los huesos al brazo y, a continuación, aplicar un solucionador IK y una copia de rotación orientados a la del antebrazo. La razón por la cual he usado un solucionador IK en vez de un Trak to constraintes que con el IK Solver fácilmente puedes bloquear y restringir el eje de rotación de los huesos.

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Este mismo procedimiento se aplica a la relación en el antebrazo a la mano torciendo, para él hueso del muslo en relación con la muñeca, así como el tacón en relación con el movimiento de torsión del pie.

Ahora, en relación con la flexión del brazo, tenemos que hacer uso del hueso elastico.

Como he dicho antes, este tipo de hueso que tiene que situarse en la superficie de la malla es para lograr el efecto Pull up que he mencionado antes. Su longitud adecuada depende en gran medida de la extremidad de la propia duración y el modelo del conjunto o su masa.

Pero lo más importante de todo es que cuando el conjunto gira, el hueso elastico debe situarse sobre la superficie del modelo. Mantenga esto en mente, porque esa es la forma en que se logra el efecto Pull up.

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Huesos de rotación en Tres Ejes, Rótulas (Ball Joints)
Bueno, éstas son, por mucho, las articulaciones más difíciles de resolver, principalmente debido a la deformación que se produce en los cuatro lados de la extremidad. Este tipo de conjunto se pueden encontrar en los hombros y en el punto en que la pierna y la cadera se conectan. Puedes encontrarlas también en el cuello, en la columna vertebral, en la muñeca y en el tobillo, pero en estos casos, el ángulo máximo de rotación no es como para tener la necesidad de utilizar huesos elasticos.

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Voy a aprovechar aquí el hombro como ejemplo.

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Como puedes ver, he puesto tres huesos elasticos diferentes, uno a cada lado del hombro. Esto evita la disminución de la piel cuando hay rotación de hombro.

Además, de esto, he puesto un conjunto de huesos que aproximadamente simulan los músculos del pecho y de la espalda. Estos huesos se fijan para él torso del personaje, y aconsejan como estirar el brazo cuando se mueve. En otras palabras, estos huesos elasticos son una copia de las restricciones de Ubicación específicas del hueso ayudante que está emparentado a la columna vertebral, y tiene una restricción al estirarse para dirigirse a un hueso ayudante emparentado a su vez al hueso del brazo.

Como he dicho anteriormente en el artículo, lo bueno de tener el hueso elastico es copiar la ubicación de un hueso ayudante que es el hueso que puede mover en el espacio que se extiende. Este mecanismo se utiliza en los huesos del pecho y la espalda, con el fin de simular algún tipo de abultamiento del músculo y el deslizamiento de la piel.

He encontrado que mover los huesos del pecho cuando se traslada el hueso del brazo no es suficiente para conseguir una buena y realista deformación en la zona de los hombros. Por lo tanto, he aplicado algunas restricciones de movimiento secundario de estos músculos del pecho. Este mecanismo hace que los huesos del pecho se inclinen hacia adelante cuando el brazo va hacia adelante y suban cuando el brazo es elevado.

El concepto básico de esta estructura ligada es tener un hueso ayudante emparentado al hueso del brazo y colocado cerca de su punta, a fin de dar a este hueso un ángulo más amplio de trayectoria cuando el brazo se mueva. Vamos a llamar a este hueso hueso trayectoria.

A continuación, es necesario que tengas otro hueso ayudante que copie la ubicación del hueso trayectoria, pero limitando la restricción sólo al eje Z. Esto hará que este hueso se mueva hacia adelante y hacia atrás tal como el brazo se mueve. Vamos a llamar a este hueso el hueso in/out.

Ahora, tienes que emparentar el hueso ayudante elastico al hueso in/out y ya lo tienes: la punta del hueso del pecho se mueve hacia adelante y hacia atrás, además de siguir el movimiento del brazo.

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Repita este procedimiento cambiando el eje de la restricción con el fin de tener huesos yendo hacia arriba y hacia abajo, etc.
Acerca de los IKs y de otras cuestiones.
Por último, voy a hablar un poco sobre el sistema IK de BlenRig.

Obtener los IKs adecuados para las piernas me dio muchos de dolores de cabeza, pero aquí está cómo lo hice.

Básicamente, BlenRig tiene un doble sistema de IK que permite al modelo subir las piernas cuando se recogen los pies, y también subir sus talones cuando los dedos de los pies tocan el suelo.

Este es el emparentamiento de la cadena base.

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Muslo - Rodilla - Pie
La rodilla tiene un solucionador IK (IK solver) emparentado con el hueso del talón. Gracias a este solucionador IK, la pierna puede ser levantad moviendo el hueso del talon. No hay nada extraño acerca de éste.

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Pero ahora, está la restricción no tan fácil de averiguar. Con el fin de hacer posible que el tobillo suba mientras se mantien los dedos del pie sobre el terreno, es necesario añadir otros dos huesos. El primer hueso que se añade es una continuación de los huesos de los pies. Luego, copié este hueso y lo emparenté al hueso Maestro (Master bone).

Por último, con estos dos huesos listos, he añadido un solucionador IK al primero, y dirigido a su copia. Esta cadena de IK esta se termina en las rodillas, no en la cadera.

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Posteriormente he añadido otro hueso para él control de ambos huesos del tobillo y el IK del hueso del pie, y que me dio la posibilidad de mover el pie en su conjunto. Gracias a esta configuración de IK también es posible que el modelo se agache moviendo la cadera hacia abajo.

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Resumiendo
Bueno, espero que este pequeño artículo os sea útil. Hay un montón de otros aspectos del BlenRig no explicados aquí, como, por ejemplo, cómo romper las cadenas parentales de los hijos, a fin de permitir el movimiento autónomo de los hombros de la clavícula, pero todo está en el Manual de BlenRig y en el archivo BlenRig, blend.

Además, hay una guía completa sobre cómo hacer pintado de peso a tu personaje utilizando BlenRig.

Por lo tanto, si estas interesado, sigue adelante y consigue el BlenRig en www.jpbouza.com.ar.

Isi tienes alguna duda, pregunta o sugerencia puedes ponerte en contacto conmigo en los Foros de BlenderArtists (jpbouza).
Juan Pablo Bouza
Juan Pablo Bouza es un artista 3d autodidacta qué vive en Argentina. Estudió cine en la Universidad de Buenos Aires, y actualmente se encuentra estudiando música en el Conservatorio de Arte. jpbouza@gmail.com, ha escrito este taller para la revista Blenderart Magazine.

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