¿Qué es el rigging en animación?

Los animadores utilizan el rigging para manipular y animar un personaje u objeto mediante una red de movimientos. Los rigs ayudan a controlar la manipulación de ese personaje u objeto. En lugar de actuar directamente sobre el objeto, crean una estructura jerárquica que puede generar el movimiento o cambio deseado. Esto es un rig y el objeto es controlado por ese rig. 

El rig puede ser cualquier elemento, pero generalmente hay uno o varios «controles» configurados para permitir distintos tipos de movimiento o cambios en el objeto. Esos cambios pueden ser tan simples como traslaciones o rotaciones, pero se pueden incluir hasta la automatización de comportamientos y movimientos complejos. 

Para los personajes, los animadores usarán técnicas de rigging más complejas. Se pueden utilizar «esqueletos», «articulaciones» y otros «deformadores» para cambiar el aspecto de la geometría. Esto permite manipular y deformar el modelo de manera personalizada.

Al utilizar software 3D, como Maya, Blender o 3ds Max, un artista de rigging puede crear diferentes tipos de rigs para animación. Luego, un animador puede manipular los controles del rig, de forma parecida a como se mueve y manipula una marioneta digital. Se utilizan fotogramas clave para registrar los cambios en la posición de los controles a lo largo del tiempo para crear el movimiento animado. Estos tipos de modelos articulados se pueden importar a motores de juegos como Unity.

El rigging de personajes es el proceso de tomar un modelo 3D (o 2D) estático y convertirlo en una marioneta digital que se puede manipular. Este proceso tiene muchos pasos, pero casi siempre implicará crear una estructura esquelética formada por huesos o «articulaciones» y unir el modelo o «skin» a esas articulaciones. Cuantos más rigs tenga un personaje, más complejos y sutiles serán sus movimientos.

Una vez que el modelo se puede mover con el esqueleto, el artista de rigging creará un conjunto de controles que el animador utilizará para manipular el personaje. La creación, el diseño y la funcionalidad de este esquema de control son la base del trabajo del artista de rigging. 

Además, el aspecto del modelo cambiará al manipularlo, lo que se llama «deformación». Un artista de rigging es responsable de realizar ajustes en el modelo del personaje cuando se manipula y utiliza un sistema para controlar esos cambios. El resultado final es una marioneta digital que el animador puede manipular con facilidad y que tiene un aspecto atractivo después de la deformación, así como comportamientos complejos automatizados.

Haz clic en el video anterior para disfrutar del detrás de escena de WiNDUP, y observa cómo se diseñan y cobran vida los personajes animados. Salta al minuto 3:18 para ver una breve introducción sobre cómo se logra el rigging de personajes en Unity.

El rigging es la técnica más común para animar personajes, criaturas u objetos en el cine, la televisión y los videojuegos. Cualquier elemento que requiera movimiento para animarlo se puede articular. El rigging con software 3D puede ayudar a automatizar movimientos más complejos, como la física del efecto «ragdoll» (muñeco de trapo), aplicando una simulación física precisa en todas las estructuras óseas. 

Para aplicar el rigging, los animadores primero necesitan un personaje u objeto 2D o 3D. Al crear el rig, los animadores deben pensar qué quieren que haga el rig, cómo se tiene que mover y dónde estarán las articulaciones o los pivotes. Luego, crearán una estructura jerárquica, o esqueleto si se trata de un personaje, junto con un conjunto de controles. 

A continuación, conectarán el objeto o personaje al rig, un proceso que puede ser sencillo o complejo, según el tipo de rig requerido. A partir de ahí, un animador puede manipular el rig para crear animaciones más fácilmente.

Movimiento jerárquico independiente

Para dar la sensación de ritmo y equilibrio en animación (y un aspecto más creíble), el movimiento jerárquico es el orden en que se mueven las distintas partes de un personaje u objeto. Por ejemplo, en un ciclo de caminata, la cabeza y el cuello se moverán primero, y luego el torso, las caderas y las piernas. 

Esto también crea una sensación de peso y gravedad, o de velocidad e impulso. El movimiento jerárquico independiente también se puede referir a la forma en que los distintos elementos de una animación se mueven en relación con los demás, como dos personajes que caminan uno al lado del otro.

Para dar la sensación de ritmo y equilibrio en animación (y un aspecto más creíble), el movimiento jerárquico es el orden en que se mueven las distintas partes de un personaje u objeto. Por ejemplo, en un ciclo de caminata, la cabeza y el cuello se moverán primero, y luego el torso, las caderas y las piernas. 

Esto también crea una sensación de peso y gravedad, o de velocidad e impulso. El movimiento jerárquico independiente también se puede referir a la forma en que los distintos elementos de una animación se mueven en relación con los demás, como dos personajes que caminan uno al lado del otro.

Pintura precisa del peso

Un modelo de personaje articulado está vinculado a una jerarquía de articulaciones o a un esqueleto. Cada uno de los vértices del modelo se sopesa entre diferentes articulaciones, que se refiere a cómo se mueven cuando mueves el esqueleto.

Para que el modelo de un personaje se deforme correctamente al animarlo, es necesario que la pintura del peso sea precisa. Se trata de añadir pesos de vértices específicos de una malla a las articulaciones correspondientes del esqueleto o eliminarlos de ella. Esto se suele hacer pintando en la malla con una herramienta de pincel en el software de animación 3D. La pintura de peso limpia puede ofrecer un mayor control sobre la deformación de un personaje y mejorar el aspecto del resultado final.

Restricciones del movimiento de los huesos

Para producir una animación realista o estilizada, es esencial comprender los principios del movimiento. Entender cómo se mueve un objeto en relación con otros objetos se conoce como restricción de movimiento. Existen dos tipos: restricciones cinemáticas y restricciones dinámicas. 

Las restricciones cinemáticas definen el movimiento de un objeto sin tener en cuenta las fuerzas que actúan sobre él. Por ejemplo, un objeto no puede moverse más rápido que la velocidad de la luz. 

Las restricciones dinámicas tienen en cuenta las fuerzas que actúan sobre un objeto, p. ej., un objeto solo puede acelerar a una velocidad determinada. 

Las restricciones de movimiento de los huesos controlan su grado de libertad dentro de su transformación para crear un movimiento natural. 

Cinemática hacia adelante

La cinemática hacia delante es el proceso de manipulación de una jerarquía unida desde la raíz hasta la punta, o en dirección «hacia delante». Para posicionar un brazo utilizando la cinemática hacia adelante, comienza por rotar la parte superior del brazo, luego, el codo y, por último, la muñeca. Con este tipo de movimiento, se crean arcos agradables al animar, pero es más difícil lograr el ajuste de la posición exacta del punto final, ya que su posición es una combinación de las rotaciones del resto de la cadena de articulaciones y se ajusta manualmente.

Cinemática inversa

La cinemática inversa es el proceso de manipulación de una jerarquía unida desde la punta hasta la raíz, o en dirección «inversa». Para posicionar un brazo usando cinemática inversa, solo tienes que mover la mano, y las rotaciones del codo y la parte superior del brazo se calcularán en función de la posición final de la mano. Este tipo de movimiento permite fijar la mano de un personaje a un punto en el espacio o sus pies al suelo, sin que se deslice. Sin embargo, la animación de los arcos naturales a lo largo de toda la cadena articular puede resultar más difícil.

Driven keys

También conocidas como «Set Driven Key», las driven keys te permiten realizar con más eficacia animaciones «basadas en condiciones» de fotogramas clave, como girar una rueda para abrir una puerta. En función de la jerarquía de animación (es decir, lo que controla el resultado deseado), tienes que crear un vínculo dependiente entre un par de objetos. Por ejemplo, la rueda es el «lead driver» (controlador) y la puerta es el «driven» (controlado). Luego, estableces esta condición como una «key» (mando). El «lead driver» controlará al objeto controlado y el movimiento de este último ocurre automáticamente cuando animas el «lead driver». 

Blend Shapes

Para cambiar la forma de un objeto dentro de la escena, necesitas «deformadores». Blend Shapes es un deformador que se utiliza para crear la ilusión de que una forma se convierte en otra de manera natural, por ejemplo, el guiño de un ojo.

Restricciones

Si quieres refinar un rig para que sea más fácil manipularlo, puedes usar restricciones para controlar automáticamente la posición, la orientación o el tamaño. Existen varios tipos: las restricciones de dirección (Aim) controlan la orientación de un objeto para que apunte a otro dentro de la escena, como la dirección de los ojos. Las restricciones de posición (Point) hacen que un objeto siga a otro y las restricciones de vector (Vector) hacen que la dirección de una cadena cinemática inversa siga a otro objeto, como controlar la dirección de la rodilla. 

Curvas de control

Cualquier propiedad que se pueda animar puede tener una curva de animación que te permite ver los valores cambiantes de las propiedades como líneas en un gráfico, en lugar de seguimientos lineales que muestran solo cuándo ocurren los fotogramas clave. Una curva de control de animación tiene múltiples keys que actúan como puntos de control por donde pasa la curva. La curva entre cada fotograma clave de un movimiento animado define el movimiento entre dos keys.