Animación Coche 3D
Esta animación la realicé como práctica final de la asignatura CAD de tercer curso de Ing. Técnica de Informática de Sistemas.
Aun siendo una animación muy simple, fue para mí un gran reto pues fueron más de 2 semanas de trabajo casi ininterrumpido (y cuando digo casi ininterrumpido me refiero a muchas noches sin dormir, jejeje).
El trabajo me valió una muy buena nota para la asignatura, así que estoy bastante orgulloso de él.
Lo que aquí os presento es la memoria del trabajo paso a paso para que veáis todo el trabajo que conllevó la práctica y sobre todo para que os hagáis una idea de la cantidad de horas de esfuerzo que hay detrás de un solo minuto de metraje en cualquier película 3D.
Memoria de trabajo: Animación coche 3D
Introducción
El siguiente ejercicio viene a representar, por un lado un reto, y por otro un método de continuo aprendizaje y práctica de todo lo visto en las clases prácticas.
Es un método de aprendizaje y práctica porque desde el primer momento estaremos poniendo en práctica todo lo aprendido hasta la fecha, y por otro lado es un reto porque, de la manera en la que lo enfoco y con los conocimientos sobre 3D Studio (y 3D en general) que tengo en el momento de comenzar el ejercicio, voy a aventurarme en terrenos totalmente desconocidos para mí, y tendré que hacer uso tanto de la técnica como del ingenio en numerosas ocasiones.
El resultado en un corto de aproximadamente dos minutos que me ha llevado una enorme cantidad de trabajo y horas de proceso. Comenzando por el concienzudo planteamiento y desarrollo del storyboard hasta las inacabables horas de diseño 3D con 3D Studio y culminando con no menos horas de edición de vídeo y postproducción que consiguen, o tratan de conseguir, sacar el máximo provecho de todo el trabajo anterior.
Es conveniente hacer notar que gran parte de la dificultad añadida del desarrollo de este ejercicio ha venido marcado por las limitaciones de conocimientos sobre el uso del programa; recordemos que el profesor de la materia nos indicaba que un usuario experto de 3D Studio llega a serlo con no menos de 3 años de trabajo continuado con este software, y que en el momento de iniciar el ejercicio, los alumnos contamos con no más de una treintena de horas de formación con el mismo.
Sin embargo he de decir también que para mí ha supuesto un gran obstáculo, en ocasiones casi insalvable, el uso de una versión del programa (la Max 3) anticuada y que no aprovecha el hardware del pc de manera conveniente, resultando en ocasiones muy “tosco” el funcionamiento del programa cuando la escena crecía en numero de polígonos, luces y elementos.
El uso de los ordenadores de la facultad queda descartado desde el mismo momento en que el proyecto se plantea con cierta envergadura de modelos, cámaras, etc. que obligan a trabajar con numerosos archivos de decenas de megas, siendo imposible el transporte de dichos datos y, por razones obvias de ocupación del aula, el uso de dichos PC’s para el renderizado de los videos, que contienen miles de frames.
Storyboard
A continuación veremos la planificación del corto mediante el storyboard. En ocasiones comentaré algunos puntos de interés, pero, básicamente, el storyboard es sencillo y creo que habla por sí solo. ;)
En esta página podemos ver como se organizará temporalmente el corto. Por un lado podemos ver el número de frames totales de la animación: 3000, que serán un total de 120 segundos, pues trabajaremos en formato PAL, usando 25 frames por segundo.
Durante esos dos minutos tendrá que sucederse un día completo y su correspondiente noche, de modo que el corto comienza al amanecer y termina en el amanecer del siguiente día.
Usaremos 10 cámaras, y en el gráfico podemos ver qué período del corto cubrirá cada una.
Finalmente hay que tener en cuenta que el coche deberá realizar un total de 4 vueltas al circuito. Comenzará en el extremo más occidental de la isla para terminar en ese mismo punto transcurridos el día y la noche pertinentes.
En el esquema básico podemos ver que el circuito transcurre bordeando las laderas de dos picos que forman una isla.
Es interesante remarcar que existe un túnel que atraviesa uno de los picos y un paso elevado en la zona en que la carretera se cruza formando un bucle en forma de “ocho” o “infinito”.
También es importante tener en cuenta que el coche debe ir provisto de luces, las cuales encenderá cuando sea oportuno, es decir, entre la puesta y la salida del sol y siempre que atraviese el túnel, prescindiendo del uso de las mismas a la salida del túnel si procede.
En la siguiente página podemos ver los esquemas de los datos comentados en este texto:
Aquí podemos ver el recorrido concreto de cada cámara. Algunas de las cámaras tendrán un movimiento muy limitado, mientras que otras, aquellas de las que parten flechas de colores, tendrán recorridos más o menos amplios que se corresponderán con las trayectorias de dichas flechas. Asímismo, podemos ver en la parte baja el rodaje aproximado de cada una de las cámaras.
Aproximado porque, teniendo en cuenta que entre una toma y la siguiente es previsible que exista algún tipo de fundido entre del video, se deberá dilatar ligeramente el tiempo de grabación de cada toma.
A continuación vemos el storyboard propiamente dicho, en el que esquematizo cada una de las tomas y detalles relevantes. En rojo resalto el movimiento de la cámara y en amarillo la dirección del coche. También es posible ver qué cámara rueda cada secuencia fijándose en los cuadros que aparecen en la esquina superior derecha de cada viñeta:
Las primeras pruebas
Con todo el material anterior definitivamente revisado, ajustando tiempos, comprobando cámaras, ajustando detalles, ..., es hora de pasar a la segunda parte del proceso de creación: 3D Studio.
Sin embargo, antes de embarcarme de lleno en el proyecto, primero hago una serie de pruebas. Con un par de conos y un cubo, unas cuantas splines y algunas luces construyo una pequeña maqueta para asegurarme de que la posición del coche encaja con las tomas de cámara previstas inicialmente.
Asimismo dicho experimento me servirá para ajustar la variación de las luces del vehículo y del ambiente, y comprobar de una manera rápida su efecto.
Una vez hecho esto, procedo a la realización de otro modelo con un nivel de detalle más alto, pero no demasiado, que servirá por un lado como base para el diseño final y, por otro lado, como prueba “real” de movimientos, luces y render. Esta primera “beta” revela varios detalles a tener en cuenta en el futuro:
- La luz emitida por el SOL produce sombras y luces demasiado definidas, dando como resultado un amanecer y atardecer muy “sintéticos” en los que las sombras de los picos de la isla ocultan casi totalmente gran parte de la isla.
- El coche, en su recorrido, pasa por puntos en los que su movimiento no queda del todo realista, al girar bruscamente, o separarse e introducirse dentro de la carretera en algunos tramos.
- El reder final queda demasiado artificial pues las luces son demasiado puras y nítidas durante el día y la oscuridad nocturna es total, existiendo tramos en los que sencillamente es imposible localizar el coche dentro de la escena.
Se tomarán, en ese momento, algunas medidas para paliar estos defectos iniciales. En cuanto a la luz Solar, decido “trucar” el sol mediante el uso de dos luces, colocadas en diferentes ángulos y órbitas, consiguiendo así que durante el día las sombras producidas por un foco sean mitigadas por la luz emitida por el otro.
Al mismo tiempo, juego con la intensidad de las luces y el track view para conseguir que a mediodía la intensidad de los focos sea máxima y durante la noche sea nula. Consigo así una transición suave en el anochecer y atardecer, que quedan más realistas. El segundo defecto será el verdadero caballo de batalla de todo el proyecto, pues los errores se producen debido a que la spline que rige el recorrido del coche debe ser suave, pero al mismo tiempo ajustarse al trazado de la carretera. Será necesario ir revisando cada tramo una y otra vez y añadir nuevos puntos de control a la spline, pero en ocasiones, ni aún así, conseguiré evitar que desaparezcan todas las imperfecciones en el movimiento del vehículo.
Por último, para evitar el acabado sintético de los renders iniciales, investigaré y añadiré efectos atmosféricos, como niebla, volumen de niebla. Con esto primeramente se consigue que la profundidad de visión no sea infinita, es decir, el horizonte no se llega a ver porque la atmósfera lo va a hacer desaparecer en la distancia.
Del mismo modo, durante el día, la niebla a penas restará visibilidad, mientras que por la noche, se consigue que la oscuridad lo sea menos, y exista un cierto nivel de luz ambiental en toda la isla, permitiendo mejores tomas sin perder la sensación de nocturnidad.
También en ese momento, decido cambiar el modelo de coche por otro más elaborado. Hasta el momento había usado un coche construido con algunas figuras sencillas unidas, intersecadas, etc., pero ya que había conseguido que el acabado de los render fuera aceptable, se me ocurre mejorar el vehículo.
También aprovecho para mejorar el nuevo modelo añadiéndole diversas luces especulares y reflejos en los faros.
El diseño 3D
Comienzo por la creación del escenario. Primero, mediante dos splines, generaremos una montaña; primero se dibuja un spline con un perfil y luego otro para el perfil del otro lado, luego, gracias al solevado y al ajuste, conseguimos la montaña.
Lo que hacemos después es duplicarla y girar y escalar la copia apropiadamente para conseguir una isla con dos picos. Para que no queden tan parecidos ambos picos, lo que haremos será aplicar ruido de diferente manera a cada uno de ellos. ¡Ya tenemos isla!.
Ahora hay que construir el tunel, para ello uso un cilindro y lo resto a uno de los picos, de modo que quede un hueco suficientemente grande para que pase el coche y la carretera.
El siguiente paso es uno de los más delicados: crear la carretera. Para ello creamos una spline en forma de ocho en la planta de la escena. Luego procedemos a editar la spline punto por punto y suavizamos los vértices para que los tramos que unen cada uno de ellos sean suaves (no queremos una carretera con esquinas). Una vez hecho esto, jugaremos con la altura de cada punto, para que, viendo la escena desde el perfil, consigamos que la carretera no esté siempre al mismo nivel. Recordad que debemos conseguir que la carretera pase por el tunel y que el cruce de la carretera se produzca a distinta altura.
Luego creamos otra spline con forma de "U" o canal. Esta spline nos dará la forma de la carretera. Haciendo un solevado de este spline con el anterior conseguimos el efecto deseado: la carretera.
Aún así, será necesario que retoquemos la carretera punto a punto y segmento a segmento para que ajuste convenientemente. ¡Paciencia!.
Ahora añado algunos detalles para dar realismo a la escena. Comenzaremos por colocar pilares que sustenten la carretera, porque una carretera flotante no queda muy realista, ¿Verdad?.
Luego podemos añadir también algunos árboles, que en realidad son el mismo árbol rotado, escalado, copiado, clonado, etc.
Recordad que debemos añadir también un plano o cubo aplanado que haga las veces de agua y sea lo suficientemente extenso como para que al renderizar no se noten los bordes. Lo colocaremos en la base de la isla y revisaremos que esté correctamente antes de proseguir.
Ya tenemos la isla con la carretera y los arbolitos, ahora hay que darle un poco de vida, hay que construir el Sol.
Para ello crearemos una spline con forma de elipse, en el perfil de la escena, y luego la duplicamos. Rotaremos cada spline un poco y los colocaremos de forma que exista entre ellos cierta distancia, para más tarde colocar dos luces, y asignarles a cada una, como recorrido, una spline respectivamente.
Con esto conseguimos lo visto en la sección anterior: unas luces más claras y unas sombras mitigadas durante el día, que dan más realismo a la escena.
Ahora cogeremos el Track view para que las luces del sol aumenten y disminuyan de intensidad de forma acorde al día y la noche.
El siguiente paso algo complejo; se trata de definir una spline que sea el “camino” que ha de seguir el coche. Para ello, lo más sencillo es copiar la spline que hemos usado como guía para la carretera y elevarlo un poco sobre ésta.
Luego podemos ir editando los puntos de control y añadiendo nuevos para conseguir una spline lo más ajustada a la carretera posible y a la vez lo más suave que podamos.
Introduciremos ahora el coche dentro de la escena, y le asignaremos la spline recién creada como recorrido. Si nos damos cuenta, tal y como lo hemos hecho, el coche tarda 3000 frames en dar una vuelta completa. Si recordamos el storyboard, el coche debería dar 4 vueltas en el transcurso de ese tiempo.
Para solventar esto, deberemos, mediante Track View, sustituir el porcentaje de 100 por 400 en las propiedades del recorrido del coche para conseguir así que la vuelta se repita 4 veces.
Otro aspecto importantísimo va a ser la colocación y activación correcta de las luces del coche. Para ello, colocaremos dos focos en el coche unidireccionales y los haremos apuntar al suelo.
Mediante el Track View y el botón animar debemos incrementar a 1 y decrementar a 0 la intensidad de los focos cuando entre y salga del tunel y cuando se haga de noche.
Con esto conseguimos que el coche encienda los faros al entrar en el tunel (intensidad 1) y los apague al salir (intensidad 0) cuando sea de día, y los tenga siempre encendidos durante la noche.
Sin embargo volvemos a encontrarnos con un inconveniente de marcada relevancia: los faros del coche no se encienden ni apagan completamente de manera instantánea, sino que van variando su intensidad paulatinamente entre 0 y 1 según hemos indicado.
La solución radica en usar el Track View otra vez para definir en la gráfica de transiciones correspondiente a los focos, unos cambios en la intensidad bruscos y no suaves como vienen por defecto.
La idea es convertir la línea que define los cambios de intensidad de los focos, y que aparece con forma sinusoidal en una especie de onda cuadrada, en la que los cambios de intensidad de 0 a 1 y viceversa son instantáneos en el tiempo.
Conseguido esto, ya tenemos nuestra animación básica completamente terminada. Ahora queda otra parte laboriosa, que es la de conseguir las tomas que especificamos en el storyboard con las cámaras correctas.
Para ello vamos a seguir prácticamente el mismo patrón todas las veces. La idea es construir una spline que rija el movimiento de la cámara y o bien otra que rija el movimiento del objetivo o bien definir en el objetivo de la cámara la propiedad de que siga al coche (esta será la opción más habitual).
Para conseguir ciertos efectos, en ocasiones, es probable que prefiramos animar la cámara manualmente.
El proceso a seguir será, crear una cámara con objetivo, definir la spline que debe seguir, asociar dicha spline como ruta a seguir por la cámara, definir un destino para el objetivo de la cámara (el coche) y revisar la animación desde la perspectiva de la cámara para corregir los fallos que puedan aparecer.
Finalmente configuramos la renderización y le damos como salida un video.
Seleccionamos en rango de frames que queremos renderizar y nos vamos a tomar un café o un bocata, ;). Aunque la opción más lógica será la de guardar el archivo pertinente y seguir trabajando, posponiendo la renderización a las horas de sueño, en las que podemos dejar varias instancias de 3D Studio renderizando la salida de diferentes cámaras.
Como nota de interés, me gustaría comentar que la toma que, con diferencia, fue más compleja y ardua ha sido la correspondiente a la persecución con helicóptero del coche.
En esta toma, debía colocar una cámara que sobrevolara la isla persiguiendo al coche con la dificultad añadida de que, al ser de noche, me había propuesto que el helicóptero llevara algún tipo de foco que iluminara al coche en su persecución.
La idea era también, que para darle más realismo, el foco no debería seguir permanentemente al coche, sino más bien, buscarlo, yendo de un lado para otro como si por la dificultad intrínseca de la persecución, el coche no fuera fácil de localizar entre las sombras.
A esto hay que añadir que esta toma es una de las más largas de todo el cortometraje y que se debía de hacer de un tirón. Baste comentar que para su render completo fueron necesarias 9 horas en un AMD 2600 con 1 GB de RAM.
Postproducción
Con un poco de suerte, los renders saldrán bien, pero siendo realistas es seguro que deberemos repetir algunos de ellos totalmente o parcialmente para solucionar algunos pequeños defectos que podamos tener como coches que flotan o se hunden en la carretera, luces que brillan demasiado por la posición de la cámara, etc., etc.
Una vez hechas, rectificadas, re-renderizadas todas las tomas, lo que tenemos son un conjunto de videos cada uno con diferentes tomas de distintas cámaras.
Ahora procederemos a la edición y montaje propiamente dichos del corto.
Sin embargo, antes de nada, me planteo que, ¿Por qué no? Sería conveniente montar un pequeño video introductorio del cortometraje. El título del corto ya rondaba en mi mente desde el principio: SIMPLE RACE. Un título obvio pero conciso y que define de manera clara el contenido del corto.
Con una rapidez razonable consigo crear una animación con 3D Studio en la que aparece el título del corto y es atropellado por el coche. Las horas interminables frente al 3D Studio han dado sus frutos y no me lleva mucho tiempo lograr lo que quería. Lo renderizo y ya está.
El sonido es importante, pues desde el principio tenía claro que quería que el video llevara alguna musiquilla y sonido. Estaba claro que la música que más le iba al corto no era otra que el tema principal de la serie “El coche fantástico”.
Pero aquí también topé con un problema más o menos grave: el video dura 2 minutos y la canción poco más de 1.
Tengo que echar mano de la edición de audio para empalmar el tema musical de manera que no se note que una parte del mismo se repite de manera que consigo alargar el tema por encima de los dos minutos.
También me llevará algún tiempo aplicar distintos efectos a la toma del helicóptero para darle el aspecto de una grabación realizada con algún tipo de cámara de video de poca calidad, con interferencias, bandas de grabación, metraje, etc. Serán necesarias varios renderizados de video para conseguir un resultado satisfactorio.
Asímismo, esa toma debe tener algún tipo de sonido que de idea de que la cámara va sobre un helicóptero. Esto volverá a requerir varias pruebas de sonido, con sus correspondientes pruebas de renderizado de video, etc.
Finalmente, aún tendré ganas para hacer algunos segundos de créditos en los que poner algunas cifras interesantes; es mi primer trabajo de animación en 3D y de algún modo me hace ilusión guardar cierta información que considero anecdótica. ;)
Sin embargo esas cifras no son del todo ciertas, pues el video de créditos finales se hace justo antes del proceso de postproducción y edición, de modo que las horas de trabajo, los gigas, etc. se verán sensiblemente superados al final de todo el proceso.
Ya solamente queda ir encajando cada toma en su correspondiente lugar. Ayudado por el storyboard donde ya diseñé la línea de tiempos donde colocar cada toma, no me resulta muy difícil de conseguir el acabado deseado.
Unas cuantas horas para renderizar el video y todo está listo para sentencia. Ahora solamente queda recodificar con distintos codecs de audio y video el video final y el trabajo ha tocado a su fin.
Vídeo Final
Aquí puedes descargar y ver el vídeo final (mis más sinceras disculpas, jejeje):
simplerace.avi (4.3 MB - AVI - XviD/MP3).
O puedes verlo directamente a través de youtube:
