8-Animacion

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Animación 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación 
VyGLab – Lab. de Visualización y Computación Gráfica 
Dpto. de Cs. e Ing. de la Computación 
Universidad Nacional del Sur 
1º Cuatrimestre 2015 
Contenido 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación 
 ¿Qué es la Animación? 
 Producción de Animación 
 Principios de la Animación Tradicional 
 Distintos tipos de Animación 
 Conceptos básicos 
 Animación basada en la Geometría 
• Cuadro por cuadro 
• Cinemática Directa e Inversa 
• Captura de Movimiento 
• ... 
 Animación basada en la Física 
 Animación de Comportamiento 
http://wgnradio.com/2013/03/29/activision-rd-real-time-character-demo/ 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
¿Qué es la Animación? 
¿Qué es la Animación? 
Animación 
 
Hacer que los objetos de la escena cambien a medida 
que transcurre el tiempo 
 
 
Una escena tridimensional está compuesta por 3 tipos de 
entidades que pueden evolucionar en el tiempo: 
 
Objetos 
Cámaras 
 Luces 
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¿Qué es la Animación? 
Algunas características que pueden evolucionar 
 
• Para los objetos: 
 posición (automóvil) 
 orientación (brazo de robot) 
 tamaño 
 forma (nube, corazón humano) 
 color (placa de una cocina eléctrica que se calienta) 
 transparencia 
 … 
• Para las cámaras: 
 posición 
 punto de interés 
 ángulo de vista (zoom in) 
 … 
• Para las fuentes luminosas: 
 intensidad 
 posición 
 … 
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Conceptualmente, una secuencia de animación por computadora 
puede definirse como un conjunto de objetos caracterizados 
por variables de estado que evolucionan en el tiempo. 
Un caracter humano, por ejemplo, se puede caracterizar usando 
como variables de estado los ángulos de las distintas 
articulaciones. 
Generalmente se distinguen 2 tipos de animaciones: 
 Animación en tiempo real 
 Animación imagen por imagen 
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¿Qué es la Animación? 
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Animación 2D Animación 3D 
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¿Qué es la Animación? 
http://www.youtube.com/watch?v=2RKkPo8WvZE 
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Producción de una Animación 
El proceso de producción digital corresponde a las 
distintas etapas por las que atraviesa la 
producción digital, comenzando por la concepción 
de la idea y finalizando con la grabación de la 
misma en el formato apropiado. 
 
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Producción de una Animación Producción de una Animación 
Etapas en el Proceso de Producción Digital 
 
Preproducción. Involucra la conceptualización y el planeamiento que tiene lugar antes 
que el proyecto de animación por computadora se produzca. Esta etapa involucra 
tareas no visuales tales como la escritura del guión y tareas visuales como el 
story boarding y el aspecto visual de distintos elementos del proyecto. Es la base 
del proyecto. 
Producción. En un proyecto de animación 3D por computadora involucra una serie de 
pasos estándar: modelado, animación y rendering. Primero se modelan los 
objetos con las distintas técnicas existentes. Luego que fueron creados, los 
objetos y los actores virtuales pueden ubicarse en la escena y ser animados con 
distintas técnicas. Una vez que los objetos se modelaron y animaron, pueden ser 
renderizados. 
Posproducción. Involucra la tarea de aplicar distintas técnicas de postprocesamiento y 
postproducción a las imágenes generadas antes de que éstas sean grabadas en 
un formato adecuado. 
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BreakDown de escena y asignación de tareas 
Iluminar Escena 
Escribir Shaders 
Modelos y Props 
Modelado Personajes Pintado, Scan Texturas 
Efectos de Animación 
Diagramado escena y Setup Cámaras Movimientos cámara 
Shoot Live Action 
Captura de Movimientos 
Animación Personajes 
Construcción Esqueletos IK 
Rendering Final 
Salida Final y Realease 
Postprocesado 
Compositing 
Escritura Guión 
Diseño Personajes 
StoryBoarding y Story Reel 
P
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P
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n
 
Stuart Little 
La historia fue originalmente 
escrita en el año 1945 por 
E.B. WHITE. 
 
Para hacer la película, la 
historia tuvo que ser 
adaptada para poder 
llevarla a un film de los años 
90’ 
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Stuart Little: Preproducción 
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Diseño de Personajes 
 Estilo de visualización 
 
• Caricatura 
 
• Estilizado 
 
• Real 
 
Stuart Little: Preproducción 
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Diseño de Personajes 
Características del personaje 
 
• Personalidad 
 
• Actitudes 
 
• Posiciones del cuerpo 
 
• Expresiones faciales 
 
Stuart Little: Preproducción 
• ¿Cómo se verá? 
• ¿Se parecerá más a un 
ratón o a una persona? 
• ¿Cómo será de alto? 
• ¿Cómo serán sus manos? 
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• ¿Cómo será su ropa? 
• ¿Cómo será su piel? 
• ¿Será agresivo o será 
simpático? 
• ¿Caminará en dos o cuatro 
patas? 
Stuart Little: Preproducción 
Distintas posiciones del 
personaje 
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Stuart Little: Preproducción 
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Diseño de Personajes 
Etapas 
• Dibujos , bosquejos y pinturas 
• Esculturas y maquetas 
 
Stuart Little: Preproducción 
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Pinturas 
 
Dibujos 
 
Esculturas 
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Stuart Little: Preproducción 
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Storyboard que 
muestra una 
escena de la 
película. Notar 
cómo se 
describen las 
posiciones de la 
cámara en 
relación al punto 
de vista de los 
personajes. 
Las flechas 
indican el 
movimiento de la 
cámara. 
Stuart Little: Preproducción 
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Imágenes de pre-
vizualización de la escena 
de la carrera de barcos. 
 
Permitió planificar los 
movimientos de cámara y 
del objeto, y así definir 
completamente la escena, 
con objetos y animaciones 
de baja resolución. 
Stuart Little: Producción 
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Modelado 
Efectos 
Visuales 
(Agua) 
Iluminación 
y Sombreado 
Animación 
con puntos 
de control 
Stuart Little: Película Finalizada 
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Imágenes de la 
película 
finalizada 
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Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales (Lasseter, siggraph ‘87) 
 
Los principios básicos de la animación tradicional (2D generados a 
mano) se aplican a la animación computarizada 3D. Estos son: 
 
Principios de la Animación 
5 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
Anticipación 
 
 La desaparicón de Wally B. dura sólo 3 ó cuatro cuadros, pero la 
anticipación es la suficiente para que la audiencia perciba qué 
va a suceder. 
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Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
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Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
Principios de la Animación 
• Aplastar y Estirar (Squash & stretch) 
• Temporizado (Timing) 
• Anticipación 
• Puesta en escena (Staging) 
• Terminación y solapamiento de una acción 
• Acción hacia adelante vs. acción pose-a-
pose 
• Slow in and out 
• Arcos 
• Exageración 
• Acción secundaria 
• Atractivo 
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Los principios fundamentales de la animación computarizada 3D son, 
según Lasseter : 
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S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Introducción a las 
Técnicas de Control 
de la Animación 
Introducción 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación 
La siguiente clasificación de Thalmann y Thalmann está basada en los 
distintos métodos existentes para controlar la animación. Un método de 
control de la animación especifica cómo un objeto o un cuerpo articulado 
se anima y puede caracterizarse de acuerdo al tipo de información que 
es privilegiada al animar el objeto o el cuerpo. 
La naturaleza de la información privilegiada para el control de la 
animación de caracteres corresponde a tres categorías: geométrica, 
física y de comportamiento, derivando en tres categorías de técnicas de 
control de la animación: 
 
 Animación basada en la Geometría 
 Animación basada en la Física 
 Animación de Comportamiento 
Introducción 
• Animación basada en la Geometría 
Corresponde a métodos que dependen fuertemente del animador. Algunos 
ejemplos son: 
 Animación paramétrica cuadro por cuadro 
 Transformación de formas 
 Captura de movimiento 
 ... 
Los objetos animados se controlan localmente; los métodos son mayormente 
manejados con datos geométricos. Típicamente, el animador provee muchos 
datos geométricos correspondientes a la definición local del movimiento. 
 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
ACM © 1987 “Principles of traditional animation 
applied to 3D computer animation” 
Introducción 
• Animación basada en la Física 
El usar leyes físicas garantiza una animación realista especialmente en 
simulaciones dinámicas. El problema es controlar el movimiento 
producido al simular las leyes físicas que gobiernan el movimiento en 
el mundo real. El animador debe proveer los datos físicos necesarios 
para definir completamente el movimiento. 
 Asigna propiedades físicas a los objetos (masas, fuerzas, 
propiedades inerciales) 
 Simula la física resolviendo ecuaciones 
 Realista pero no siempre fácil de controlar 
 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
ACM© 1988 “Spacetime Constraints” 
Introducción 
• Animación de Comportamiento 
Se consideran de este tipo los métodos de control que manejen el 
comportamiento de los objetos proveyendo directivas de alto nivel que 
indiquen un comportamiento específico sin ningún otro estímulo. Toma en 
cuenta las relaciones entre objetos. 
Describe algorítmicamente el movimiento 
Expresa la animación como una función de una pequeña cantidad de 
parámetros 
 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación basada 
en la Geometría 
8 
Animación cuadro por cuadro 
Tradicionalmente, la animación cuadro por cuadro se refiere a definir 
las poses del personaje en determinados instantes de tiempo clave, 
denominados keyframes (o cuadros clave) y luego a interpolar las 
variables que describen los keyframes para determinar así las poses 
para el personaje “entre” éstos. 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación cuadro por cuadro 
• Es difícil interpolar imágenes dibujadas a mano 
 Las computadoras no ayudan mucho 
 
 
 
 
 
 
 
• La situación es diferente en animación por computadora 
 Cada cuadro clave está definido por un conjunto de parámetros 
(estado) 
 Secuencia de keyframes = puntos en el espacio de estados altamente 
dimensional 
 
• El inbetweening por computadora interpola los valores de estos 
parámetros. 
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Animación cuadro por cuadro 
• Cuadros clave para una pelota que rebota 
 ¿Posición en 3D? 
 ¿Orientación? 
 ¿Cuánto se aplasta? 
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Animación cuadro por cuadro 
• Cuadros clave para un monstruo 
 Posición y orientación en 3D 
 Ángulos en las uniones de la jerarquía 
 ¿Deformaciones? 
 Características faciales 
 ¿¿¿Pelo/pelaje??? 
 ¿¿¿Ropa??? 
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Animación cuadro por cuadro 
¿Qué es la Animación Cuadro por Cuadro? 
 
• A pesar del nombre, no son realmente keyframes, per se. 
• Para cada variable, se debe especificar su valor en los cuadros 
importantes. No todos los cuadros importantes coinciden para cada una de 
las variables. 
• Valores clave, más que cuadros clave (keyframes). 
• Los caminos para cada parámetro se determinan interpolando los valores 
clave. 
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Valor clave Valor interpolado 
Animación cuadro por cuadro 
Para un determinado personaje, deben tenerse en cuenta los cuadros clave 
para cada parámetro. Cuando se haga referencia a interpolar entre cuadros 
clave, nos estaremos refiriendo a los cuadros clave de un determinado 
parámetro . 
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Valor clave Valor interpolado 
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Animación cuadro por cuadro 
Interpolación 
 
La interpolación debe sintetizar la relación entre el tiempo y el parámetro que va a 
ser animado. El tiempo se representa usualmente en el eje horizontal y el 
parámetro encuestión en el eje vertical. La pendiente de la curva representa la 
velocidad de cambio. 
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Tiempo 
Valor 
del 
Parámetro 
Animación cuadro por cuadro 
Interpolación lineal 
 
Es la más simple y directa para calcular valores intermedios. Simplemente 
promedia los valores de los parámatros en los key frames y provee tantos 
cuadros igualmente espaciados como sea necesario. Esta interpolación 
usualmente no provee continuidad suficiente. 
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Interpolación lineal Interpolación lineal de Color 
Interpolación lineal de forma 
Animación cuadro por cuadro 
Interpolación mediante curvas 
 
En las distintas interpolaciones curvas que se muestran se puede ver 
cómo la distancia recorrida por el modelo animado varía con la pendiente 
de la curva. 
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Animación cuadro por cuadro 
Interpolación 
 La interpolación de la forma geométrica entre dos objetos se conoce 
como morphing geométrico. 
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Secuencia de morphing cambiando la topología 
Dos secuencias de morphing 
diferentes entre dos figuras 
planas 
Animación cuadro por cuadro 
Interpolación 
 La interpolación 3D de la forma geométrica entre dos objetos se 
conoce como morphing geométrico 3D. 
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Secuencia de morphing entre dos sólidos 
Secuencia de morphing entre dos objetos 3D 
Animación cuadro por cuadro 
Interpolación o Inbetweening 
 
 La interpolación entre dos imágenes se conoce como morphing. Hay distintas 
técnicas para realizar esto: 
- Crossdisolve 
- Morphing mediante cambio de coordenadas 
- Morphing de características 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
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Animación cuadro por cuadro 
Interpolación o Inbetweening 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Morphing mediante cambio de 
coordenadas 
 Morphing de características 
Animación cuadro por cuadro 
Interpolación o Inbetweening 
 
 Las técnicas de interpolación pueden usarse no sólo para variar 
las distintas características de los personajes sino también las de 
 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
los objetos en la 
escena. Es decir que 
también se incluyen 
las cámaras y las 
luces. 
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Estructuras Articuladas 
Estructura articulada 
¿Qué es una estructura articulada? 
Una estructura articulada es una estructura jerárquicamente organizada, 
que consta de un conjunto de objetos rígidos (enlaces) conectados 
entre sí por uniones (o junturas); la ubicación de las uniones depende 
de los requerimientos de la animación. Las uniones permiten que las 
distintas partes de la estructura se muevan unas con respecto a las 
otras. 
Cada una de las junturas tiene tiene uno o más grados 
de libertad rotacional (DOF). Una juntura puede tener 
diferentes rangos de rotación para cada uno de sus 
grados de libertad. 
 
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Para una cirugía, por ejemplo, puede ser relevante 
modelar cada vértebra de la columna; para el modelo 
de un humano de un videojuego, puede alcanzar con 
tener el control de unas pocas uniones. 
Estructura articulada 
Las estructuras articuladas pueden animarse mediante 
• La especificación interactiva de los keyframes o manipulación directa 
• Cinemática directa 
• Cinemática inversa 
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Estructura articulada 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Las estructuras articuladas no necesariamente 
se utilizan para humanos; de este modo 
también podemos modelar animales … 
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Estructura articulada 
www.hermoni.com/workshop 
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y no sólo humanos y animales sino también … 
Cinemática 
La cinemática es el estudio del movimiento de los objetos sin tener en 
cuenta las fuerzas que lo causan; incluye posición, velocidad y 
aceleración. 
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Cinemática Directa 
La cinemática directa consiste en encontrar la posición de los puntos 
finales (e.g., mano, pie) con respecto a un sistema de coordenadas fijo 
como una función del tiempo sin tener en cuenta las fuerzas o momentos 
que causan el movimiento; es decir que consiste en determinar el 
movimiento y la posición final de un objeto especificando los ángulos de 
sus junturas. Este método es tedioso ya que la especificación debe 
hacerse explícitamente. 
La estructura articulada es una jerarquía de nodos 
con una transformación asociada que mueve de 
alguna forma el enlace conectado al nodo. 
 
Podemos animar esta estructura usando distintas 
técnicas para especificar los valores de la 
transformación como función del tiempo. 
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Cinemática Directa 
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Ejemplo: Estructura de 2 enlaces 
 
Dos enlaces conectados por uniones que rotan. Cada enlace se 
mueve en el plano de la diapositiva. 
Cinemática Directa 
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• El animador especifica los ángulos de las uniones: Θ1 y Θ2 
• La computadora encuentra las distintas posiciones X 
X = (l1 cos1 + l2 cos(1 + 2 ), l1 sen1 + l2 sen(1 + 2 )) 
Cinemática Directa 
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Los movimientos de las uniones pueden especificarse mediante 
curvas spline 
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Cinemática Directa 
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Los movimientos de las uniones también pueden especificarse 
dando las condiciones iniciales y las velocidades 
Cinemática Directa 
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Ciclo para Caminar 
 
Dada la siguiente figura articulada, ¿cómo podemos especificar, 
mediante cinemática directa, la animación de dicha estructura 
articulada para caminar? 
Cinemática Directa 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Ciclo para Caminar 
 
• Orientación de la articulación 
 de la cadera 
Ángulo a ser animado 
Cinemática Directa 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Ciclo para Caminar 
 
• Orientación de la articulación de la rodilla 
Ángulo a ser animado 
Cinemática Directa 
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Ciclo para Caminar 
 
• Orientación de la articulación del tobillo 
Ángulo a ser animado 
La cinemática inversa permite determinar el movimiento de un 
esqueleto u objeto articulado basada en los ángulos finales de 
algunas de las junturas clave que definen el movimiento. En este 
caso, el animador debe especificar el movimiento; por ejemplo, 
caminar lentamente del punto A al B. 
En la cinemática inversa se especifica un script para todas las 
partes de la estructura de modo tal que toda ésta lleve a cabo la 
acción deseada. 
Esto significa que en la cinemática inversa se especifica sólo la 
posición final. El animador no debe especificar cómo se mueve 
cada parte de la estructura articulada. Esto proviene del campo 
de la robótica. 
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Cinemática Inversa 
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Cinemática Inversa 
A medida que la estructura articulada es más compleja, resulta más 
dificultoso encontrar la solución. La cinemática inversa tampoco le 
permite al animador darle personalidad a los movimientos. 
La cinemática inversa funciona como una caja negra cuya entrada es 
el movimiento final deseado de la estructura y el movimiento detallado 
se controla por el método de la cinemática inversa. Ejemplo: bailarín al 
que se le especifican los pasos. 
 
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Cinemática Inversa 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Ejemplo: Estructura de 2 enlaces 
 
¿Qué ocurre si el animador conoce la posición del efector final? 
El efector final o efector en una cadena jerárquica es la juntura de una 
figura articulada que se usa para determinar las posiciones de una cadena 
en movimiento con cinemática inversa (IK). 
Efector 
Cinemática Inversa 
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Efector 
• El animador especifica las posiciones del efector: X 
• La computadora encuentra los ángulos en las uniones: Θ1 y Θ2: 
 
   
   xllyl
yllxl
ll
llyx
22122
22122
1
21
2
2
2
1
221
2
cossin
cossin
2
cos










Cinemática Inversa 
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Las posiciones del efector pueden especificarse con splines 
Efector 
Cinemática Inversa 
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Problema para estructuras más complejas 
• Sistema de ecuaciones está usualmente indeterminado 
• Múltiples soluciones 
Tres incógnitas: Θ1, Θ2 , Θ3 
Dos ecuaciones: x, y 
Cinemática Inversa 
Cinemática Inversa 
 
Al detallar el efector puede ocurrir que haya 
 
• Soluciones Disjuntas 
 
 
• Un continuo de soluciones 
 
 
• Ninguna solución 
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P1 
P2 
14 
Cinemática 
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Cinemática Directa 
• Especificación de condiciones 
(ángulos en las uniones) 
• Cálculo de posiciones del efector 
 
Cinemática Inversa 
• Movimiento “Dirigido a las metas” 
• Especificación de las posiciones 
objetivo de los efectores 
• Cálculo de condiciones requeridas 
para alcanzar objetivos 
La cinemática inversa (IK) brinda la especificación más sencilla para 
muchas tareas de animación; sin embargo, es computacionalmente más 
dificultosa. 
Captura de movimiento es la medición y 
grabación de acciones directas de un 
actor para el análisis o ejecución 
inmediata o diferida. 
 
La información capturada puede ser tan 
general como la simple posición del 
cuerpo en el espacio o tan compleja como 
las deformaciones de la cara y de las 
masas musculares. 
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Captura de Movimiento 
Captura de Movimiento 
Animación Facial 
La cara básicamente está constituida por una red de polígonos 
conectados. Para lograr una animación es necesario variar la posición 
de los vértices de los polígonos. 
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Captura de Movimiento 
Animación Facial 
Podemos mencionar tres métodos para realizar la animación facial: 
 Interpolación de expresiones claves. 
 Modelos parametrizados. 
 Modelos físicos. 
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Captura de Movimiento 
La práctica de usar un esqueleto para 
controlar un personaje 3D se ha vuelto 
muy popular en los últimos años. 
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Animación de esqueletos 
Esta animación le permite al artista posicionar y controlar fácilmente 
los puntos de rotación de un personaje 3D . 
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El artista puede concentrarse en animar el 
personaje que usa el sistema de esqueleto; él 
puede crear una "piel" geométrica y lo ata al 
esqueleto animado. 
 
Animación de esqueletos 
Captura de Movimiento 
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Captura de MovimientoS. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Animación basada 
en la Física 
Animando Proceduralmente 
La animación puede hacerse de modo procedural permitiendo animar los elementos 
de una escena basándose en un conjunto de procedimientos y/o reglas que controlan 
el movimiento. La generación del movimiento usando un procedimiento no es 
realmente una técnica sino un marco. Las posibilidades para expresar el movimiento 
mediante procedimientos son ilimitadas. Dos casos importantes son aquéllos en los 
que las leyes son leyes físicas y en los que son leyes de comportamiento. 
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Introducción 
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La simulación de la física asegura el realismo del movimiento 
Introducción 
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La dinámica estudia la relación entre el movimiento de un cuerpo y las 
causas que lo producen; es decir que considera las fuerzas 
subyacentes en el movimiento y calcula el movimiento a partir de las 
condiciones iniciales y de la física del mismo. 
Animación basada en la física 
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Las técnicas de animación dinámicas generan el movimiento 
realístico de los objetos simulando sus propiedades físicas y las 
leyes físicas del movimiento. 
 
Estas técnicas tienen en cuenta las características de los objetos 
tales como peso, masa, inercia y flexibilidad, así como también las 
fuerzas externas tales como gravedad, fricción y aún colisión con 
otros objetos. 
 
Estas técnicas pueden combinarse con otras técnicas de animación 
avanzadas tales como IK o con técnicas simples de animación 
cuadro por cuadro. 
16 
Animación basada en la física 
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Propiedades Físicas de los Objetos 
 
La habilidad de los objetos flexibles de 
absorber el impacto de una colisión 
deformándose es controlada en las 
simulaciones dinámicas aplicando fuerzas 
a un reticulado flexible que controla los 
vértices del objeto. 
 
Algunos sistemas de animación simulan 
la dureza de un objeto con funciones que 
simulan el efecto de tener resortes entre 
los vértices, sobre la superficie del objeto. 
Los resortes tienen una posición natural 
de reposo, a la cual siempre retornan 
luego de comprimirse o estirarse. 
Animación basada en la física 
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Propiedades Físicas de los Objetos 
 
En algunos casos, la dureza de los objetos rígidos y la fuerza de una 
colisión son tales que el objeto real es incapaz de absorber la fuerza del 
impacto y se quiebra o se raja. La simulación dinámica de un objeto que 
se quiebra es mucho más compleja que la simulación de los objetos 
que no se quiebran porque en esencia, los resultados de la colisión 
deben aplicarse a miles de fragmentos en lugar de a un solo objeto. 
Animación basada en la física 
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Métodos probabilísticos 
Animación basada en la física 
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Modelos simplificados 
 Métodos basados en partículas 
Animación basada en la física 
Sistemas de Partículas 
 
Este tipo de animación se realiza de manera procedural y recrea 
el movimiento de partículas que siguen algún movimiento 
definido en forma general. 
Los sistemas de partículas se 
usan para representar objetos 
dinámicos que tienen formas 
irregulares y complejas, cada 
una de las cuales tiene su propio 
comportamiento. 
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Animación basada en la física 
Sistemas de Partículas 
Las partículas tienen un tiempo en el cual son creadas, se comportan de determinada 
manera, envejecen y mueren. Las partículas también pueden usarse para controlar el 
movimiento de modelos tridimensionales, tales como nieve, agua o aún bandadas y 
también para animar el proceso de crecimiento de las plantas. 
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Star Trek II 
17 
Animación basada en la física 
Una partícula … 
es un punto de masa que tiene atributos como: 
 Masa 
 Posición 
 Velocidad 
 Fuerzas 
 Color 
 Transparencia 
 Apariencia 
 Tiempo de vida 
 
Se usarán distintos métodos para actualizar los distintos 
atributos de las partículas; se modelarán así distintos 
fenómenos. 
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Animación basada en la física 
Ciclo de vida de una partícula 
La generación de un cuadro en una secuencia 
animada se describe como un proceso de cinco 
pasos: 
 
 Se generan nuevas partículas que se incorporan al sistema. 
 Se asignan a cada partícula sus atributos individuales. 
 Cualquier partícula que exceda el tiempo de vida es 
extinguida. 
 Las partículas actuales sufren las transformaciones 
correspondientes de acuerdo a sus atributos dinámicos y 
finales. 
 Las partículas actuales son renderizadas. 
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Animación basada en la física 
Creación de una partícula 
¿Dónde se crean las partículas? Se denominan 
emisores. Estos pueden ser: 
 Fuentes predefinidas 
 Lugares en los cuales la densidad de las 
mismas es baja 
 ,,, 
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Animación basada en la física 
• Controla la cantidad de partículas y la 
dirección general en que son emitidas junto 
con otros parámetros globales. 
• El comportamiento de las partículas es 
heredado del emisor. 
 
Un sistema de partículas también tiene una 
forma de generación (generation shape), 
que define una región que contiene al 
origen y es donde las nuevas partículas 
son colocadas. 
Modelo de Emisor 
El emisor de partículas es la entidad responsable de crear 
partículas en el sistema. 
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Animación basada en la física 
Extinción de una partícula 
¿Cuándo deben eliminarse las partículas? Sumideros predefinidos 
 Cuando la densidad de las mismas es 
alta 
 Cuando se termine su tiempo de 
 vida 
 Aleatoriamente 
 … 
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Animación basada en la física 
Renderizado 
¿Cómo deben renderizarse las partículas? 
 Puntos 
 Polígonos 
 Formas 
 Líneas 
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Animación basada en la física 
Renderizado 
¿Cómo deben renderizarse las partículas? 
 Puntos 
 Polígonos 
 Formas 
 Líneas 
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Animación basada en la física 
Renderizado 
¿Cómo deben renderizarse las partículas? 
 Puntos 
 Polígonos 
 Formas 
 Líneas 
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Animación basada en la física 
Renderizado 
¿Cómo deben renderizarse las partículas? 
 Puntos 
 Polígonos 
 Formas 
 Líneas 
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Animación basada en la física 
Actualización de una partícula 
Una forma sencilla de actualizar las partículas sería considerar un 
punto ideal sujeto a las leyes de Newton. Si cada partícula tiene 
una masa m, una posición inicial p0 y una velocidad inicial v e 
ignoramos efectos como fricción, interacción entre partículas, etc, 
su posición en el tiempo t estará dada por: 
 
 
 
 
 
donde g es la constante gravitacional 
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 
 
  tvztz
t
m
g
tvyty
tvxtx
z
y
x



0
2
0
0
2
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Animación de Comportamiento 
Animación de Comportamiento 
Animación de Comportamientos 
 
La animación de comportamientos es, en muchas de sus 
manifestaciones, una elaboración de animación de partículas. 
Se simula un tipo de modelo 
sociológico rudimentario involu-
crando el comportamiento de 
una población de entidades. 
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19 
Animación de Comportamiento 
Animación de Comportamientos 
 
En este tipo de animación, cada entidad tiene un conjunto de reglas 
que gobiernan su comportamiento como función de su relación 
(usualmente espacial) con sus entidades vecinas. 
 
Los primeros modelos fueron desarrollados por Reynolds en 1987 
para simular el fenómeno de agrupamiento de pájaros y peces. 
 
Cada pájaro o pez posee un conjunto de reglas que gobierna su 
comportamiento con respecto a sus vecinos en el grupo. La idea 
básica fue usada para controlar una estampida en El rey león 
(1994). 
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Estampida Rey León 
Animación de Comportamiento 
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Animación de comportamientos 
Reynolds simuló el comportamiento de los grupos con tres reglas 
que, en orden decreciente de precedencia son: 
- El evitar las colisiones 
 
- La coincidencia de la velocidad de cada entidad con la del 
grupo. 
 
- Centrado del grupo; cada entidad tiende a estar cerca de sus 
compañeros de grupo. 
Video Bandadas 
Animación de Comportamiento 
El aspecto del comportamiento es implementado como una serie de 
rutinas que generan las acciones apropiadas para controlar los 
músculos. 
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Animación de Comportamiento 
Las acciones son seleccionadas por el generador de intenciones que 
selecciona un comportamiento basado en la información de los 
sensores, el estado mental actual del pez y sus hábitos. 
Las rutinas de comportamiento 
simulan actividades tales como: 
 
EvitarObjEstáticos 
EvitarPez 
Comer 
Escapar 
... 
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Animación de Comportamiento 
Descripción de cómo se mueve coordinadamente cada punto del pez. 
 
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Animación de Comportamiento 
Los sistemas de Lindenmayer o Sistemas-L fueron introducidos como un 
modelo teórico para el desarrollo de plantas y otros componentes. Los 
especialistas en Computación Gráfica han hecho que estas ideas teóricas 
se convirtieran en una poderosa herramienta para crear modelos realistas 
de plantas, permitiendo además simular su crecimiento y la interacción 
con el medioambiente. 
 
La mayoría del trabajo de modelamiento utilizado en Computación 
Gráfica se debe al trabajo de Prusinkiewicz y sus colaboradores. 
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Animación de Plantas 
20 
Animación de Comportamiento 
Un sistema-L consiste en un conjunto de reglas denominadas 
producciones que describen el desarrollo de las ramas, las hojas, las 
flores y otras componentes de una planta. En una generación, estas 
producciones se aplican a una cadena inicial denominada axioma, en 
una secuencia de pasos de derivación. Éstas especifican el 
comportamiento de una determinada especie. 
Luego de una determinada cantidad de pasos, el estado del modelo 
del sistema-L se codifica en una cadena de símbolos, llamada 
cadena-L. 
En una fase de interpretación subsecuente, la cadena-L es convertida 
a una interpretación geométrica de una planta. 
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Animación de Comportamiento 
S. Castro, D. Urribarri CG 2015 
Se da el alfabeto {A, B, [, ]} y las dos reglas de producción 
siguientes: 
1. A  AA 
2. B  A[B]AA[B] 
Comenzando con el axioma A, las primeras generaciones son A, 
AA, AAAA y así siguiendo. En cambio, si comenzamos con el 
axioma B, las primeras generaciones son: 
B 
A[B]AA[B] 
AA[A[B]AA[B]]AAAA[A[B]AA[B]] 
Sistema L 
Cadena L 
Animación de Plantas: Sistemas-L con corchetes 
Animación de Comportamiento 
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Si decimos que una palabra en el lenguaje representauna serie de 
segmentos y que las porciones entre corchetes representan porciones 
que ramifican del símbolo precedente, las figuras asociadas a estos 
tres niveles son 
B A[B]AA[B] AA[A[B]AA[B]]AAAA[A[B]AA[B]] 
Esta es una interpretación 
geométrica simple de la 
cadena-L. 
B 
A[B]AA[B] 
AA[A[B]AA[B]]AAAA[A[B]AA[B]] 
Animación de Comportamiento 
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En este caso podría considerarse que la interpretacón 
geométrica de los símbolos es 
B A[B]AA[B] AA[A[B]AA[B]]AAAA[A[B]AA[B]] 
B 
A[B]AA[B] 
AA[A[B]AA[B]]AAAA[A[B]AA[B]] 
B : dibujar una rama que será 
ramificada en la próxima 
instancia 
A: dibujar una rama de una 
determinada longitud 
[ : guardar el estado, doblar a 
izquierda 90º y prepararse para 
comenzar una nueva rama 
] : terminar rama, reestablcer 
estado guardado 
Ejemplo de crecimiento 
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Animación de Comportamiento Bibliografía 
ACM SIGGRAPH Proceedings 
Angel, E., Shreiner, D. Interactive Computer Graphics: A top-down approach with 
shader-based OpenGL, Addison Wesley, 6th. Ed., 2011. 
Foley, J., van Dam, A., Feiner, S. y Hughes, J., Computer Graphics. Principles and 
Practice, Addison Wesley, 1992, 2nd Edition. 
Hearn, D., Baker, M.P., Computer Graphics, C Version, Prentice Hall Inc., 2003, 3rd 
Edition. 
Hill, F. Jr, Kelley, S., Computer Graphics Using OpenGL, Prentice Hall, 3rd Ed., 
2006. 
Lasseter, J., Principles of Traditional Animation Applied to 3D Computer Animation, 
Proceedings of SIGGRAPH ’87, pp.35-44, July 1987. 
Parent, R., Computer Animation. Algorithms and Techniques, Morgan-Kaufmann 
Pub., 2002. 
Parent, R., et al. Computer Animation Complete, Morgan-Kaufmann Pub., 2010. 
Watt, A., Watt, M., Advanced Animation and Rendering Techniques. Theory and 
Practice, Addison-Wesley, 1992. 
 
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