Introducción a la cinemática inversa en animación

La cinemática inversa en los videojuegos

¿Sabes cómo lograr un movimiento natural en una película de animación? ¿Quieres conseguir fluidez en cada paso? Pues la cinemática inversa es tu mejor aliada. Esta técnica es un principio básico para generar movimientos coordinados y realistas.

Este trabajo se integra dentro de la formación de motion graphics para conseguir desarrollar un proyecto de animación de alta calidad.

¿Qué es la cinemática inversa y cómo se aplica en animación?

Lo primero es definir esta técnica, se conoce como cinemática inversa al proceso de animación que se basa en la relación de jerarquía existente entre las diferentes partes móviles de un personaje u objeto. Es decir, se busca realizar un movimiento del punto final y que el resto de las articulaciones lo acompañen.

Esta técnica permite reducir los tiempos de trabajo cuando se está animando una figura. Esto significa que, cuando marcas el punto final al que tiene que llegar una mano, el resto del brazo se desarrolla de manera natural.

Pero para llevarla a cabo con éxito es importante prestar atención a un detalle fundamental. Es imprescindible fijar el ángulo máximo de rotación de cada articulación y la relación entre ellas. Además, es necesario realizar una configuración que respete los siguientes elementos:

  • Esqueleto: es la cadena de huesos y uniones a la que se busca animar.
  • Hueso: cada segmento rígido que conforma el esqueleto.
  • Unión: punto de contacto entre dos huesos.
  • Motor: paquete de algoritmos que determinan la relación y capacidad de movimiento del esqueleto.

Por supuesto, esta técnica no está limitada al trabajo con personajes humanoides, el diseño de un esqueleto puede aplicarse a maquinaria, vehículos o animales entre otros. Cualquier elemento que contenga movimiento puede beneficiarse de su uso.

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Diferencias entre cinemática directa y cinemática inversa

Este concepto está muy relacionado con el de cinemática directa, en concreto, se trata de dos sistemas inversos para generar movimiento. Si se aplica de manera directa, las articulaciones padres (las superiores) se mueven de manera independiente sin afectar a las hijas (las inferiores). Por ejemplo, si desplazas el hombre el codo y la muñeca se mantienen estables.

Por el contrario, en la inversa, cuando mueves la muñeca a un punto final en el espacio, provocas que el codo y el hombro se desplacen en armonía.

Entonces, ¿cuándo se usa cada uno de ellos? En función del objetivo que se persigue se usa una técnica u otra:

  • Directa: buscas un movimiento específico y concreto que no resulte natural. Es decir, un guardia estirando un brazo para cortar el tráfico, todo se mueve en un bloque de manera rígida.
  • Inversa: se persigue una movilidad natural, como dar un paso. Colocando el pie en el punto final se genera el movimiento de la pierna completa.

Herramientas y software para implementar cinemática inversa

La implementación de la cinemática inversa es una realidad en un gran número de programas de animación. Esta funcionalidad viene de base y se pueden añadir bibliotecas con distintos motores predeterminados que ayuden a establecer los movimientos.

Animate

El programa Animate forma parte del universo Adobe y está pensado para trabajos en 2D. Dispone de un espacio específico para el diseño del esqueleto sobre un dibujo con un amplio abanico de huesos y opciones de rotación.

Toon Boom

Otro software para trabajar en un escenario 2D, en este caso el esqueleto se genera de manera automática para los modelos humanoides facilitando el trabajo del animador.

Maxon Cinema 4D

Por último, exploramos Cinema 4D, una herramienta pensada para trabajar en más de dos dimensiones. Mas compleja de emplear, es perfecta para escenarios en tres dimensiones.

Casos de uso y ejemplos en la industria de los videojuegos

Uno de los sectores que más recurre a esta tecnología es la industria del videojuego. La cinemática inversa se emplea tanto para los personajes como para otros objetos que cuenten con movilidad. Estos son algunos ejemplos de uso:

  • Movimientos de los personajes: caminar, correr, atacar o defenderse. Marcando la postura inicial y final se genera el movimiento intermedio.
  • Interacción: coger o sujetar un arma, abrir una puerta o trabajar con una herramienta son otras situaciones en las que recurrir a la cinemática inversa.
  • Vehículos: se emplea para establecer las pautas de comportamiento de un coche u otro vehículo como los elementos de suspensión.

Consejos para dominar la cinemática inversa en tus proyectos

Emplear la cinemática inversa permite ahorrar tiempo, mejorar la flexibilidad y aumentar el realismo de los movimientos. Pero para dominarla como un profesional es necesario que sigas estos consejos:

  • Empieza por los fundamentos: es necesario comprender la teoría para llevar adelante la práctica. Si dispones de una base de matemáticas, geometría y anatomía te resultará más sencillo comprender sus principios.
  • Biblioteca de algoritmos: aprovecha las diferentes bibliotecas de algoritmos para poder desarrollar el trabajo de manera más sencilla.
  • Prueba y error: con la práctica alcanzarás la perfección. No tengas miedo de probar diferentes configuraciones y algoritmos.
  • De lo sencillo a lo complejo: empieza trabajando con personajes y movimientos sencillos. Una persona cogiendo un objeto o caminando es un punto de partida.
  • La formación como guía: una buena formación te ayudará a conocer las bases, además, el software que emplees cuenta con documentación propia sobre este procedimiento.

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Fuentes y recursos de información

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Conoce el proceso editorial
  • Trabajo con cinemática inversa. (s. f.). Adobe.com. Recuperado 1 de agosto de 2024, de https://help.adobe.com/es_ES/as3/dev/WS33C39F6A-19F1-4848-A0F8-A3604A000067.html
  • Unity Technologies. (s. f.). Inverse Kinematics (Cinemática Inversa). Unity3d.com. Recuperado 1 de agosto de 2024, de https://docs.unity3d.com/es/current/Manual/InverseKinematics.html

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