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Reposito r Dise ñ a n r io de la Un Tra b ñ o de u n imad o Es iversidad d b ajo u na bi b o s par a Beatriz Dra. Eva scuela de In Di e Zaragoz a Fin d b liotec a a el tab l Autora z P. Biel Directora Cerezo B ngeniería y ciembre 20 – Zaguan d e Gr a a de p e l etop N Aguilar Bagdasari Arquitectu 012 http://zag u a do e rsonaj e N IKVisi o ura u an.unizar. e e s 3D o n e s  Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 1 TRABAJO FIN DE GRADO - DICIEMBRE 2012 GRADUADO EN INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DE PRODUCTO UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision BEATRIZ P. BIEL AGUILAR Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 2 Derechos de autor Los derechos de autor de la presente obra pertenecen a Beatriz Pilar Biel Aguilar y a la Dra. Eva Cerezo del Departamento de Informática e Ingeniería de sistemas de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Zaragoza. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin el permiso de los autores. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 3 Agradecimientos A la Dra. Eva Cerezo, por sus consejos, recomendaciones y tiempo empleado en la corrección y guiado del trabajo. A D. Javier Marco, por enseñarme los fundamentos básicos del modelado 3D. A D. Antonio David López Corpas, por ayudarme y guiarme en todas las dudas que me surgían. A mi familia y amigos, en especial a mi madre, Belén Aguilar y a Carlos Laguna, por animarme y apoyarme durante todo el desarrollo del trabajo. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 4 RESUMEN Para el tabletop NIKVision, prototipo de mesa interactiva desarrollada por el grupo GIGA Affective Lab de la EINA, se han creado, y se siguen desarrollando, juegos educativos orientados a niños de educación infantil y educación especial, en los que los estudiantes juegan manipulando objetos sobre una superficie interactiva. En estos juegos, se ha detectado por parte de los educadores, la necesidad de potenciar la transmisión de conocimiento, la motivación y la independencia en el aprendizaje, reforzando el guiado que los juegos ofrecen a los niños durante su uso. Este trabajo ha consistido en el diseño y desarrollo de una colección de personajes 3D para ser usados como guías en los juegos y aplicaciones educativas del tabletop NIKVision. Antes de comenzar el trabajo con los personajes, ha sido necesaria una formación en las diferentes características que deben cumplir los personajes virtuales, como por ejemplo sus componentes o el número de polígonos, para poder ser usados en aplicaciones interactivas como son los juegos de NIKVision. Entre otros requisitos está el uso del software 3d Studio Max para el modelado, texturizado, animación de los personajes y su exportación a Flash, software utilizado para la programación de los juegos NIKVision. Una vez estudiadas las diferentes técnicas de trabajo, ha sido necesario un análisis, estético y de animación, de los personajes ya existentes en series animadas o en videojuegos infantiles. Al realizar este análisis se han obtenido una serie de conclusiones y características comunes a dichos personajes, que se han tenido en cuenta a lo largo de todo el desarrollo de este trabajo. Debido a la amplia variedad de juegos existentes para dicho tabletop, ha sido necesario el diseño de tres personajes distintos. Para definir a dichos personajes, y que sean atractivos para los niños, se ha realizado un amplio trabajo de dibujo conceptual; en esta fase del trabajo, se han presentado varias propuestas estéticas y, decidido el estilo del personaje, se han presentado dieciséis alternativas diferentes de modelos. Seleccionadas tres de ellas, un niño, una niña y un perro, se comienza el desarrollo del modelo 3D. Dado que los tres personajes estaban basados en una misma plantilla de estilos, se ha modelado un personaje general, al cual se le ha caracterizado para crear a partir de éste a cada uno de los personajes guías, añadiéndole pelo, ropas y accesorios o modificando parcialmente sus dimensiones. Estos personajes se han texturizado, utilizando colores planos, sombras e iluminaciones, y se les ha proporcionado un esqueleto. Además se ha realizado una biblioteca de animaciones genéricas, aplicables a cualquiera de los tres personajes, que ayudarán en el guiado de los juegos a los niños mediante movimientos y expresiones, andando, hablando, saludando o mostrando felicidad y tristeza. Una vez finalizados los personajes, se ha verificado, mediante el plugging de Flare 3D, si el trabajo se ha desarrollado correctamente y será posible importarlo al programa de Adobe Flash, software en el que se programan los videojuegos del tabletop, lo que hará posible su incorporación a los futuros juegos de NIKVision. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 5 ÍNDICE MEMORIA: 1. Introducción al proyecto y objetivos ............................................................................................... 1.1 Ámbito del proyecto: tabletop NIKVision y personajes virtuales ..................................... 1.2 Objetivos del proyecto ...................................................................................................... 2. Documentación ............................................................................................................................... 2.1 Interacción tangible: el Tabletop NIKVision ...................................................................... 2.2 Diseño de personajes para videojuegos ........................................................................... 3. Trabajo realizado ............................................................................................................................. 3.1 Fase conceptual ................................................................................................................ 3.1.1 Estudio de personajes infantiles ....................................................................... 3.1.2 Creación de estilos de personajes .................................................................... 3.1.3 Creación y selección de conceptos finales ........................................................ 3.2 Fase de modelado ............................................................................................................ 3.2.1 Personaje general ............................................................................................. 3.2.2 Caracterización de personajes .......................................................................... 3.3 Fase de texturizado ........................................................................................................... 3.3.1 Unwrap UVW .................................................................................................... 3.3.2 Coloreado de la textura .................................................................................... 3.3.4 Render to texture ............................................................................................. 3.4 Fase de rigging .................................................................................................................. 3.5 Fase de animación ............................................................................................................ 4. Resultados ....................................................................................................................................... 4.1 Personajes ........................................................................................................................ 4.2 Animaciones ..................................................................................................................... 5. Conclusiones y trabajo futuro .......................................................................................................... 5.1 Conclusiones ..................................................................................................................... 5.2 Trabajo futuro ................................................................................................................... 6. Bibliografía ....................................................................................................................................... 8 9 11 12 13 17 20 21 21 23 24 29 29 34 35 35 40 41 45 48 50 51 55 61 62 63 64 Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 6 ANEXOS: ANEXO A - Herramientas para el diseño de personajes en 3d Studio Max .......................................... A.1 Modelado 3D .................................................................................................................... A.1.1 Modelado por caja ........................................................................................... A.1.2 Modelado por planos ....................................................................................... A.1.3 Modelado por splines ....................................................................................... A.2 Texturizado de personajes................................................................................................. A.3 Rigging de personajes ...................................................................................................... A.3.1 Esqueletos y jerarquías ..................................................................................... A.3.2 Bípedo .............................................................................................................. A.3.3 Modificadores Skin y Physique ......................................................................... A.4 Técnicas de animación ..................................................................................................... A.5 Pluging Flare 3D ............................................................................................................... ANEXO B - Concept Art ........................................................................................................................ ANEXO C - Detalle del desarrollo de los personajes ............................................................................ C.1 Detalle de la fase de modelado ........................................................................................ C.1.1 Caracterización de los personajes .................................................................... C.2 Detalle de la fase de rigging ............................................................................................. C.2.1 Creación del esqueleto y sus controladores ..................................................... C.2.2 Creación del bípedo y su asociación a la malla ................................................. ANEXO D - Desarrollo temporal del trabajo ......................................................................................... ANEXO E - Software utilizado ............................................................................................................... 66 67 68 68 69 70 75 75 77 77 80 82 84 106 107 107 117 117 120 122 124 ÍNDICE Nota 1: Al contener esta memoria un gran contenido visual, se ha basado la extensión de su contenido en el número de palabras. Nota 2: Aunque se ha intentado minimizar el uso de anglicismos en esta memoria, se ha decidido mantener algunos de ellos (en cursiva) por razones de claridad, dado su uso extendido en la disciplina. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 7 Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 8 1. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 15 2. DOCUMENTACIÓN Imagen 2.3 Elementos del tabletop Imagen 2.4 Fiduciales de los juguetes La cámara de vídeo capta las acciones que se están realizando a través de los fiduciales con los juguetes sobre la superficie translúcida de la mesa. Esta cámara transmite la información al ordenador, el cual gracias al software que lleva incorporado, analiza las acciones que realizan los fiduciales. Una vez que ha procesado la información, crea una respuesta a la acción realizada y la envía a los dispositivos de salida, el monitor y la superficie de la mesa. La información al monitor le llega mediante cables USB conectados a ambos elementos, sin embargo, para que la mesa pueda reproducir la información, es necesario que la salida sea proyectada sobre un espejo que la reflejará sobre la superficie translúcida [3]. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 16 2. DOCUMENTACIÓN Imagen 2.5 Juegos NIKVision A lo largo del tiempo, se han diseñado dos tipos de juegos para el tabletop NIKVision, juegos cooperativos y juegos educativos. En los juegos educativos, los niños aprenden mediante la experimentación y el juego, su finalidad es enseñar al niño mientras se divierte. En los juegos cooperativos los niños se divierten juntos y deben ayudarse entre ellos para lograr diferentes resultados, aunque los niños también pueden aprender de estos juegos, su finalidad principal es que interactúen entre ellos, cooperen y se desarrollen socialmente mientras se divierten. NIKVision ha diseñado cuatro juegos cooperativos, La granja, Asteroids, Piratas! y Bugaboo, y tres juegos educativos, Calcetines, Pintar y Batería (ver imagen 2.5). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 17 2. DOCUMENTACIÓN Imagen 2.6 Componentes de un personaje virtual Imagen 2.7 Malla de un personaje 3D 2.2 Diseño de personajes para videojuegos Un personaje de videojuego es un modelo 3D que consta de una malla, texturas, esqueleto y animación (ver imagen 2.6). • Malla: En un personaje virtual, la malla se puede asemejar a la piel de una persona real, es el envoltorio de los huesos, lo que da forma y volumen al personaje (ver imagen 2.7). • Textura: La textura de un personaje es el color que se le aplica a la malla para simular un material (ver imagen 2.8). A continuación se describen los componentes de un personaje virtual: Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 18 2. DOCUMENTACIÓN Imagen 2.8 Malla con textura Imagen 2.9 Rigging de personaje Imagen 2.10 Animación de personaje • Animación: La animación es el proceso por el cual se dota de movimiento y expresiones al personaje (ver imagen 2.10) • Rigging: Se conoce como rigging al proceso por el que se vincula un esqueleto de huesos a la malla del personaje para que el modelo pueda ser animado (ver imagen 2.9). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 19 2. DOCUMENTACIÓN Un personaje para videojuegos es un actor virtual que debe moverse en tiempo real, por lo que hay una serie de características en la malla poligonal del modelo, muy importantes en su diseño y creación, que lo diferencian de otros personajes 3D, como por ejemplo, de personajes para películas, cortometrajes y cinemáticas o de imágenes estáticas (ver imagen 2.11). La mayor diferencia radica en el número de polígonos que pueden formar la malla del modelo 3D, puesto que el modelo debe ser renderizado (proceso de cálculo complejo desarrollado por un ordenador destinado a generar una imagen 2D a partir de una escena 3D). El tiempo de renderizado está ligado al número de polígonos que posee una escena, cuantos menos polígonos posea la escena, menos tiempo se tardará en renderizar; por lo tanto a la hora de realizar un modelo 3D para videojuegos, se debe controlar su cantidad de polígonos. El proceso de renderizado de modelos para cinemáticas (videos) o imágenes estáticas, puede ser lento, mientras que el proceso de renderizado para modelos de videojuegos debe ser muy rápido, debido a que el personaje debe moverse en tiempo real y ejecutar una acción en el momento en el que el usuario realiza la orden. Teniendo en cuenta que una escena está compuesta por paisajes, decorados, objetos y personajes, se debe controlar minuciosamente la poligonalidad de cada uno de los modelos. Atendiendo al número de polígonos que poseen los modelos 3D, se clasifican como: • Alta poligonalidad (High poly): modelos que se caracterizan por los detalles y en los que no se da importancia a la cantidad de polígonos que posean. • Baja poligonalidad (Low poly): modelos en los que se busca la simplificación del volumen y a los que se les da especial importancia a que el número de polígonos sea reducido. En caso de un personaje, no conviene superar los 15.000 polígonos. La falta de detalle en un personaje de videojuego no supone un problema puesto que mientras el jugador lo está manejando o viendo, no se fija en si el detalle está o no modelado. La falta de detalle modelado, además, puede ser sustituido por una buena textura. Imagen 2.11 Vanille (Final Fantasy XIII). Diferencias modelos. *En el anexo A, se detallan las herramientas de las que se dispone en 3d Studio Max para el modelado, texturizado, rigging y animación de personajes virtuales. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 20 3. TRABAJO REALIZADO Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 21 3. TRABAJO REALIZADO El trabajo realizado ha consistido en el diseño completo de tres personajes, un niño, una niña y un animal antropormofizado para los juegos del tabletop NIKVision. Para llevarlo a cabo se ha seguido la metodología aprendida a lo largo de la carrera: • Estudio de modelos ya existentes: En esta fase se estudian los modelos que incorporan otros videojuegos o series animadas, tanto a nivel estético como de movimientos y expresiones. Gracias a este estudio conoceremos los conceptos básicos y necesarios para la correcta realización de todo el trabajo posterior. • Fase creativa: Se diseñan a nivel conceptual diferentes estilos de personajes, dejando libre la imaginación en un estado inicial y acotando el diseño según el estudio de modelos ya existentes en el estado final del concepto. • Selección de concepto: Se estudian y evalúan cada uno de los conceptos presentados tras la fase creativa y se escoge el concepto que más se ajusta a las necesidades del tabletop NIKVision. • Desarrollo de los conceptos: En este último paso se desarrolla de manera completa la idea seleccionada. El modelo de personaje queda perfectamente definido y listo para su uso en los videojuegos de NIKVision. Las tres primeras fases (estudio de modelos ya existentes, fase creativa y selección de concepto) quedan recogidas en esta memoria en el apartado “3.1 Fase conceptual”; mientras que la última fase del trabajo (desarrollo de los conceptos) se presenta dividida en distintos apartados con los pasos necesarios hasta lograr el modelo completo,. Estos apartados son el “3.2 Fase de modelado, 3.3 Fase de texturizado, 3.4 Fase de rigging, 3.5 Fase de animación y 3.6 Comprobación del modelo en Flare 3D”. 3.1 Fase Conceptual 3.1.1 Estudio de personajes infantiles Este trabajo está destinado a un público muy concreto, niños de entre 3 y 7 años. Al tratarse de un público objetivo tan específico, es necesario realizar un estudio de mercado de la apariencia de los personajes 3D televisivos y de videojuegos más conocidos y queridos por los niños comprendidos entre dichas edades. Se ha analizado la apariencia estética y el movimiento de las animaciones de personajes que aparecen en series y videojuegos como por ejemplo “Los Little Einsteins”, “Dora exploradora”, “Todo es Rosie”, “Manny Manitas”, “Noddy” o “Pororo el pequeño pingüino” (ver imagen 3.1), además, también se estudian algunos personajes 3D pensados para niños y creados por usuarios avanzados de programas de modelado (ver imagen 3.2). Imagen 3.1 Personajes Infantiles famosos Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 22 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.2 Personajes Infantiles creados por usuarios Para el diseño de la estética, se han visto imágenes de los personajes en diferentes situaciones, capítulos de las series televisivas y se ha jugado a juegos de ordenador en el que aparecen personajes guías como Bugs o Pipo. Sin embargo este estudio puede resultar poco objetivo debido a que las características estéticas se basan en la percepción, por lo que se ha complementado con un estudio realizado por la diseñadora de ilustraciones infantiles Marbella Romero [5]. Marbella Romero expone que se ha de atender a siete características básicas a la hora de diseñar un personaje infantil. Ella cita textualmente: • La cabeza: “Todos los bebés cuentan con la singularidad de tener el cráneo mucho más grande que el resto del cuerpo. Esto nos da como resultado un rasgo muy importante a la hora de dibujar una ilustración infantil, ya que guiándonos por esto podremos crear dibujos con cabezas grandes y redondas, exagerando si es posible.” • El rostro: “Una cabeza grande y redonda deja mucho espacio disponible para una linda carita. Recordemos que los ojos y los oídos se colocan proporcionalmente en la parte baja del cráneo, dejando la frente amplia. Los ojos se dejan preferentemente separados y deben mostrar interés, aquí queda a su consideración si los crean grandes o pequeños. Aunque la mayoría de las veces es preferente hacerlos pequeños. La nariz debe ser muy sencilla y “suave” algo así como una nariz respingona pequeña. La boca debe ser mostrada en dimensiones medias a pequeñas, aunque esto de la boca también es a consideración del diseñador, pues algunos dibujantes japoneses prefieren omitir la boca de sus ilustraciones.” • Brazos y piernas: “Como regla general los brazos no deben ser muy largos y deben llevar formas redondeadas y suaves. Los dedos deben ser cortos y gruesos, así como las manos de los bebés. Las piernas de tu personaje deben ser cortas y redondeadas para darle un toque de pasividad al dibujo y hacerlo parecer necesitado de protección y amor.” • Trazos: “Cuida que tus trazos sean siempre redondeados y gruesos, ya que son estas formas las que nos hacen querer abrazar a el personaje.” • Simplicidad: “Lo simple siempre es lo mejor. No hagas personajes demasiado complejos y con muchos detalles, pues dejaran de ser lindos. Además los niños pequeños no aprecian los detalles.” • Pequeño: “Un personaje pequeño siempre será más adorable y lindo que uno grande es por ello que buscamos que nuestro personaje sea amable, adorable y que inspire mucho amor. Además un niño se identificará mejor con un personaje pequeño y dimensiones similares a las suyas.” • Colores: “Los colores siempre serán nuestra mejor arma, ya que nos ayudaran a acentuar aquellas cosas que queramos distinguir de nuestro personaje. Los colores cálidos y pastel siempre serán la mejor opción.” Las animaciones, movimientos y expresiones, se han estudiado a través de series de televisión infantil, cuyos personajes eran modelos 3D, puesto que las series de dibujos animados 2D, como los Little Einsteins, se realizan con métodos de animación y software diferentes. Una vez realizado el estudio se ha llegado a diversas conclusiones sobre las características en común que poseen en su mayoría los personajes, y que será fundamental conocer para el desarrollo del trabajo: Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 23 3. TRABAJO REALIZADO • Los contornos y formas del cuerpo y ropa deben ser redondeados, de líneas suaves y orgánicas. El cuerpo debe ser de tamaño pequeño, con brazos y piernas no muy largas. • Las cabezas de los personajes deben ser grandes, de mayor proporción que el resto del cuerpo, redondeadas y de rasgos no proporcionados con la realidad. Es lo que más caracteriza al personaje. • Los ojos deben ser redondos, de colores vistosos, separados entre sí y en muchos casos saltones. • Las manos pueden tener sólo 4 dedos, cortos y gruesos; esto facilita el modelado y los niños no reparan en el detalle de que el personaje tenga un dedo menos. • Las ropas deben ser simples, sin demasiados detalles, ni texturas elaboradas, con colores llamativos y vistosos. • El pelo no se simula de manera real, no se modela cada uno de los pelos de los que dispone una cabellera, si no que se puede modelar como un “casco” colocado sobre la cabeza, con contornos simples. • Los animales deben ser antropomorfizados ya que así los niños los asemejan más a ellos mismos y saben actuar con ellos sin dificultades ni dudas. • Las animaciones no deben ser complejas, deben tener movimientos suaves y básicos sin dar mucha importancia a que la animación parezca real, debido a que son personajes de estilo cartoon, estilo dibujo, personaje caricaturizado. 3.1.2 Creación de estilos de personajes Tras el estudio de personajes infantiles y las conclusiones de las características más importantes que deben poseer para resultar atractivos a los niños, se ha procedido a la fase de diseño conceptual o concept art. En esta fase se ha bocetado un personaje aleatorio, una niña, con 6 estilos diversos manteniendo las pautas detalladas en el punto “3.1.1 Estudio de personajes infantiles” (ver imagen 3.3), obteniendo así, 6 dibujos diferentes entre los que se elegirá el estilo definitivo para los personajes, que hagan de guía, en los juegos del tabletop NIKVision. Imagen 3.3 Personaje dibujado en diferentes estilos Una vez dibujado el personaje aleatorio en 6 estilos diferentes, se ha analizado cada uno de los bocetos por separado atendiendo a unas especificaciones básicas: facilidad de modelado y animación y estética atrayente para los niños. El modelo de boceto que mejor reunía estas características ha sido el estilo +regordeta, por tratarse del personaje más llamativo, más simpático o alegre y sin ninguna complicación de modelado. Esta selección ha originado que los conceptos de personajes para el tabletop NIKVision estén diseñados en ese estilo de personaje, siguiendo las líneas de dibujo y características marcadas en el boceto. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 24 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.4 Plantilla de dibujo de personajes 3.1.3 Creación y selección de conceptos finales Esta fase de trabajo es una de las partes más importantes del proyecto porque se ha de bocetar un personaje que atraiga a los niños y cumpla perfectamente su propósito, servir de guía en los juegos del tabletop NIKVision. Es necesario centrarse en los personajes de guiado que se han de utilizar, estos son un niño, una niña y un animal antropomorfizado. Teniendo en cuenta el estilo de personaje que se ha seleccionado en el apartado “3.1.2 Creación de estilos de personajes”, se ha realizado en Adobe Illustrator CS5.5 una hoja con líneas base y tres vistas del personaje, frontal, perfil y trasera (ver imagen 3.4). *Para ver la plantilla en mayor resolución y más detalle ir a Anexo B - Concept Art Esta hoja se ha impreso y utilizado como plantilla sobre la que se han dibujado los diferentes personajes, de esta forma, todos los conceptos mantienen las mismas proporciones y vistas bien definidas, por lo que resultará más sencillo analizarlos, compararlos y seleccionar los personajes guía finales para los juegos del tabletop. Al tratarse de una plantilla de dibujo, se han tenido en cuenta algunas características que debe tener para cumplir su función: • Cada una de las partes de las vistas, los ojos, los brazos, las orejas, los pies... se han dibujado coincidentes en una misma recta manteniendo la proporcionalidad y distancia entre los elementos que componen el personaje. • El dibujo son figuras simples y derivadas de formas primitivas, circunferencias, rectángulos... proporcionando una forma básica para cualquier tipo de personaje, ya sea humano o animal antropomorfizado. • Todas las líneas han sido dibujadas en cyan o azul claro. Al tratarse de una plantilla estas líneas van a trabajar como base de un dibujo; este dibujo necesitará ser escaneado y posiblemente limpiado de imperfecciones, líneas mal borradas, manchas de carboncillo... El color cyan podrá ser limpiado del dibujo con facilidad en programas de edición de imágenes como Adobe Photoshop o Gimp, seleccionando el canal azul de la imagen y eliminándolo [6]. • Una plantilla de dibujo de personajes deberá contener las vistas necesarias para comprender el personaje en su totalidad, siendo prácticamente necesarias las vistas frontal, perfil y trasera, y en caso de ser necesario, utilizar un vista en perspectiva. Una vez se ha impreso la plantilla, se dibuja sobre ella planteándose un total de 16 modelos de personajes, 6 alternativas de niña, 6 alternativas de niño y 4 alternativas de animales, 2 perros, 1 gato y 1 oso (ver imagen 3.5). *Para ver los conceptos en mayor resolución y más detalle ir a Anexo B - Concept Art Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 31 3. TRABAJO REALIZADO Para realizar los rasgos faciales, como los ojos, boca o nariz, se ha utilizado la herramienta cortar, la cual se ha empleado intentando crear siempre polígonos de 4 aristas, y que todos sus vértices estuvieran unidos a otros. Los polígonos sobrantes, como los del interior de la boca o de las cuencas de los ojos, se han suprimido (ver imagen 3.13). Imagen 3.13 Proceso de modelado de la cara Imagen 3.14 Modelo con simetría y suavizado Al realizar personajes, hay que tener en cuenta que no es necesario modelarlos por entero, únicamente se necesita el volumen de una mitad del personaje, gracias al modificador denominado Simetría (ver imagen 3.14) que a partir de un plano definido por el usuario, refleja como un espejo los polígonos. Existe otro modificador similar, Espejo. Espejo no es un modificador apto para este tipo de modelos, puesto que dicho modificador no suelda los vértices en la zona de unión causando problemas en el resto del proceso. Simetría por el contrario, sí que suelda dichos vértices. Como se explica anteriormente en el anexo A, el modelado por caja proporciona aristas rectas y contornos muy cuadrados por lo que se le ha de aplicar al modelo el modificador de suavizado denominado Turbosmooth. Este modificador añade, de manera configurable, polígonos al modelo, redondeando sus formas y aumentando el detalle (ver imagen 3.14). No es aconsejable que a un modelo para videojuegos se le provea de más de dos iteraciones de suavizado ya que el modelo aumenta mucho su poligonalidad, y hay que recordar, un personaje de videojuegos debe ser un modelo de baja poligonalidad. El proceso para realizar las orejas, es el mismo que para realizar los ojos y la boca, se ha utilizado la herramienta cortar para dibujar en los polígonos la forma de la oreja, salvo que en vez de eliminar los polígonos restantes, ha sido necesario realizar extrusiones para adecuarla a la forma necesaria. De la misma manera, a partir de unos polígonos de la zona inferior de la cabeza, y utilizando operaciones de edición, se ha extruído el cuello del personaje. A partir del cuello se ha ido formando el cuerpo y adaptándolo a la forma de las imágenes de referencia (ver imagen 3.15). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 32 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.15 Modelado del cuello y tronco Imagen 3.16 Modelado de brazos, manos y dedos Imagen 3.17 Modelado de piernas y pies De la misma manera que se ha modelado el cuello, se modelan los brazos y manos. Se ha partido de unos polígonos situados en la zona lateral. Estos polígonos han sido extruídos, sus aristas escaladas y sus vértices movidos para realizar la forma del brazo. Se ha aumentado el número de aristas en las zonas del codo y muñeca porque al tratarse de una articulación, cuantos más vértices más real será el movimiento en las animaciones, y más fácil su rigging. Una vez que se ha conseguido la palma de la mano, se ha vuelto a utilizar la herramienta de cortar para dibujar los polígonos que serán extruídos y biselados para formar los dedos (ver imagen 3.16). Para modelar el resto del tronco, las piernas y los pies, se ha seguido la misma mecánica que en el resto del cuerpo (ver imagen 3.17). Puesto que los personajes llevarán zapatos, salvo en el caso del perro, se han modelado los pies sin dedos ya que en la mayoría de los personajes no serán necesarios. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 33 3. TRABAJO REALIZADO En el caso de este modelo, sólo se le ha provisto de una iteración de suavizado debido a que si se le proporcionan dos, el cambio estético no es muy grande, pero el aumento de polígonos sí (ver imagen 3.19). El suavizado debe ser el último modificador aplicado sobre el elemento polieditable, obteniendo así la malla final. Para finalizar el personaje general, se han modelado las cejas, partiendo de cajas y el interior de la boca (ver imagen 3.18). El interior de la boca ha partido de un plano al que se le han realizado operaciones a sus vértices y aristas para adaptarlo a la forma de los labios; posteriormente a esos vértices, se les han realizado operaciones de unión y soldadura junto a los vértices del interior de la boca del modelo. Imagen 3.18 Modelado de cejas e interior de la boca Imagen 3.19 Diferencias entre iteraciones de Turbosmooth Imagen 3.20 Modelo general de personaje Finalizado el modelado, se ha guardado el modelo general que posteriormente servirá como base para el resto de personajes y estará compuesto por una malla de cuerpo, dos esferas para los ojos, el interior de la boca soldado a la malla del cuerpo y las cejas (ver imagen 3.20). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 34 3. TRABAJO REALIZADO 3.2.2 Caracterización de personajes La caracterización de los personajes también se ha realizado mediante el método de modelado por caja, realizando operaciones y utilizando modificadores. Se parte del modelo general, el cual se ha segmentado, separando la cabeza, brazos y piernas; posteriormente mediante la soldadura de sus vértices y los vértices de las caracterizaciones (ropa, pelo o accesorios), se ha conseguido de nuevo un modelo de pieza única. Las caracterizaciones que se han agregado al modelo general han sido (ver imagen 3.21): • Andrew: Se le ha redondeado de barbilla, se le ha modelado el pelo, y se le ha añadido la ropa, camiseta, pantalón y zapatos. • Patricia: Se le ha disminución de altura al modelo general, se le ha modelado el pelo junto con las coletas y se le ha añadido la ropa, vestido, pendientes y zapatos. • Doog: Se le ha disminuido la altura al modelo general, se le han eliminado las orejas y nariz humanas creando a su vez orejas y morro de perro, se le ha modelado cola y dedos en los pies. Imagen 3.21 Caracterización de los personajes * Para ver el proceso de caracterización de cada uno de los personajes, consultar Anexo C - Detalle del desarrollo, apartado “C.1 Fase de modelado”. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 35 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.22 Costuras creadas automáticamente por el modificador 3.3 Fase de texturizado Hablar de texturizado es hablar de la aplicación de materiales a una malla, los cuales definen visualmente el modelo, mejoran su aspecto y ayudan a proporcionar detalles. El texturizado se compone de tres fases, unwrap, coloreado y colocación sobre el modelo o mapping. Antes de comenzar con la fase de texturizado, en el caso de personajes, es recomendable volver a convertir el modelo en una superficie polieditable que incluya sus modificadores. Realizar este paso supone perder los modificadores y polígonos originales, por lo que se debe estar muy seguro de que el trabajo de la fase de modelado está completamente terminado y definido ya que la edición posterior será muy laboriosa y pesada. 3.3.1 Unwrap UVW La fase de texturizado se ha comenzado realizando un unwrap del modelo. El modificador Unwrap UVW permite definir la forma en la que la textura se envuelve alrededor de la malla, colocando de esta manera una imagen 2D sobre un elemento 3D. Para definir la forma en la que textura se envuelve, hay que realizar unas aristas de corte en la malla, costuras o seems, mediante el modificador Unwrap. Este modificador crea automáticamente costuras, marcadas en color verde (ver imagen 3.22), sin embargo, dichas costuras deben ser ignoradas y desactivadas porque no proporcionan buenos resultados generalmente. Para crear manualmente las costuras, se han seleccionado las aristas necesarias y se han convertido a aristas de corte. Estas aristas se marcan en color azul y es posible modificarlas en cualquier momento. Dichas costuras, se colocan en zonas específicas de cada uno de los modelos (ver imagen 3.23), intentando que se encuentren en zonas no muy a la vista, puesto que las costuras significan cortes en la imagen y en las texturas, y es el lugar en el que aparecen los defectos más marcados. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 36 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.23 Costuras creadas manualmente en los personajes Imagen 3.24 Verificación de la delimitación de una cabeza Imagen 3.25 Herramienta pelt Tras crear las texturas, hay que comprobar que todas las zonas están perfectamente delimitadas. Para ellos se hace una selección de caras hasta las aristas y se verifica que la selección termina en la zona indicada. En caso de no ser así, se debe buscar la zona en la que falla la asignación de aristas de cortes (ver imagen 3.24). Una vez que todas las zonas han sido correctamente delimitadas, se comienza el proceso de estirar la malla para crear la imagen 2D del modelo. En el caso de personajes o modelos orgánicos, se utiliza la herramienta pelt o piel, la cual crea unos tensores que estiran las coordenadas UVW de las caras seleccionadas, dentro de las zonas delimitadas, en un mapa plano (ver imagen 3.25). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 37 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.26 Modificación del pelt gracias a los selectores Imagen 3.27 Diferencia en el estirado del cuerpo del animal Existen unos tensores, que son los encargados de estirar la malla, que muchas veces deben ser modificados para que el estiramiento funcione correctamente. Para modificar estos tensores se utilizan los selectores. Los selectores funcionan como vértices cuyo contenido puede ser escalado, rotado y movido. Prácticamente en todas la piezas, se ha trabajado con los selectores para perfeccionar el resultado de la herramienta pelt (ver imagen 3.26). Esta herramienta proporciona unos resultados exagerados debido a que las caras de la malla se encuentran demasiado estiradas, en tensión. Para que la textura sea correcta, se ha utilizado la herramienta relax o relajar (ver imagen 3.27); esta herramienta relaja los selectores de los tensores y perfecciona el estirado de la malla. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 38 3. TRABAJO REALIZADO Una vez que los polígonos han sido relajados, se comprueba si estos están colocados en el unwrap correctamente, o si por el contrario, es necesario realizar el reflejado horizontal o vertical de los polígonos. Para esta verificación, se ha seleccionado un polígono, en cada una de las zonas estiradas, y se ha observado su posición en la malla; se ha seleccionado otro polígono adyacente observándose también su posición en la malla; si el movimiento del polígono coincide, el unwrap está realizado correctamente, si no coincide, necesita ser modificado (ver imagen 3.29). Imagen 3.29 Ejemplo de necesidad de un reflejo vertical Imagen 3.28 Proceso de relax manual Ha habido ocasiones en las que el relax no se ha efectuado correctamente, en estas ocasiones, ha sido necesaria la realización de un relax manual, mediante la selección de polígonos, y una modificación, mediante la herramienta mover, de cada uno de los vértices de la zona implicada (ver imagen 3.28), resultando un proceso lento y pesado, especialmente en zonas con muchos vértices como la cabeza. Para que todos los polígonos aparezcan en la imagen de la textura, deben ser colocados dentro de un cuadrado azul definido por 3D Studio; para ello, se han escalado las piezas de la malla de manera proporcional y se han colocándose de la manera más ordenada posible, para que en la fase de coloreado de la textura resulte más sencillo identificar cada parte. Una vez que se ha realizado el unwrap de cada uno de los elementos del modelo (unwrap del cuerpo, del pelo, de las cejas, de los ojos...), es el momento de attachearlos todos juntos en un único modelo. Al unificar todas los elementos, se ha observado que las piezas no guardan ninguna proporción, por lo que se han vuelto a escalar cada una de ellas, y colocados nuevamente dentro del cuadro azul de 3D Studio (ver imagen 3.30). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 39 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.31 Checker de los personajes Imagen 3.30 Unwrap después del attacheado Para verificar que todos los polígonos han sido tratados y escalados correctamente, se aplica al modelo un mapa Checker o ajedrez, con valores de repetición o tiling muy altos desde la ventana de materiales del programa. Si el unwrap se ha realizado correctamente, los cuadrados del checker se verán todos del mismo tamaño y sin deformaciones (ver imagen 3.31), si por el contrario se observa alguna anomalía en el checker, será necesario revisar el unwrap. Si el cheker es correcto, es el momento de obtener la plantilla de la textura dibujada en modo alambre. Esta plantilla se ha conseguido realizando un render de la plantilla UVW desde el panel del unwrap; en la imagen 3.32 se muestran las plantillas de los tres personajes. Con la plantilla disponible se ha finalizado el trabajo con este modificador, por lo que se ha convertido el modelo de nuevo a objeto polieditable. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 40 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.32 Plantillas UVW de los personajes Imagen 3.33 Textura coloreada de los personajes 3.3.2 Coloreado de la textura La plantilla UVW en formato de alambre, se abre en un programa de edición de imágenes para colorearla y darle así un material al modelo. En el caso de este trabajo, la textura se ha trabajado en el programa Adobe Photoshop CS5. El coloreado de la plantilla se ha realizado en capas. Al trabajar con capas se puede operar sobre una parte de una imagen, sin que se alteren otras partes de la misma. Esto es muy útil, ya que permite realizar cambios en elementos de la imagen sin que haya que preocuparse del resto del diseño. En una capa se han coloreado las zonas de color carne, en otra capa las del color del pelo, en otra las del color de la ropa... De esta manera, en caso de ser necesaria una modificación del color o una superposición de imágenes (como las manchas del perro) y a posteriori se realizaría sin ninguna dificultad no supondrían una modificación del color base. Los materiales han sido coloreados en colores básicos y planos (ver imagen 3.33) a los que posteriormente se les ha realizado un proceso de adición de sombras e iluminaciones mediante la herramienta del programa Render to texture, como se explica en el apartado siguiente. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 47 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.45 Ejemplo del modificador Skin Imagen 3.46 Ejemplo de Look at en los ojos Después de crear el bípedo, se ha preparado al personaje para la animación. Preparar dicho modelo para animar, consiste en asociar su bípedo a la malla mediante el modificador denominado Skin, tal y como se explica en el anexo A - Herramientas para el diseño de personajes en 3d Studio Max. Este proceso es el más costoso de todo el desarrollo del personaje debido a que hay que asignar pesos relativos a la mayoría de vértices y asegurarse de que trabajan correctamente, deformando la malla de forma realista, especialmente en zonas como articulaciones (ver imagen 3.45). El trabajo de asociación de los huesos faciales y de los dummys a sus elementos, sigue el mismo proceso que los huesos del esqueleto; los únicos elementos que no se han preparado para la animación mediante el modificador Skin, han sido los ojos. Para que los ojos se muevan y el personaje pueda mirar y “enfocar” al lugar que el animador desea, se les ha aplicado una restricción de animación, denominada “Look at” o “mirar a”, en la los ojos seguirán el movimiento del séptimo dummy (ver imagen 3.46). Una vez que todos los elementos han sido asociados a la malla, el personaje está listo para ser animado. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 48 3. TRABAJO REALIZADO 3. 5 Fase de animación La animación de los personajes se ha realizado a través del método de animación esqueletal mediante keyframes o fotogramas claves, explicado en el Anexo A - Herramientas para el diseño de personajes en 3d Studio Max, en el apartado “A.4 Técnicas de animación”. Aplicando este método, se han realizado nueve animaciones genéricas para cada personaje, tres grados de felicidad, tres grados de tristeza, una animación para andar, otra para hablar y otra para saludar). • Animaciones de felicidad: Éstas animaciones se han diseñado para que el personaje guía pueda felicitar o aprobar el trabajo que ha realizado el niño en el juego del tabletop. En estas tres animaciones, los personajes deben estar contentos, por lo que es importante que sonrían o levanten las cejas. -En la primera animación de felicidad, el personaje guía felicita al niño levantando el pulgar y guiñando un ojo como señal de que su interacción ha sido correcta. -La segunda animación de felicidad, se ha diseñado para que el personaje afirme efusivamente, felicitando así el trabajo realizado por el niño en el juego. -En la tercera animación, el personaje guía salta de felicidad como reacción a la acción realizada por el niño en el tabletop. • Animaciones de tristeza: Éstas animaciones se han diseñado para que el personaje guía pueda negar el trabajo que ha realizado el niño y ponerse triste si éste ha cometido algún error en el juego del tabletop. En estas tres animaciones, los personajes deben estar tristes, por lo que es importante que la comisura de la boca se mueva hacia abajo, simulando pena, bajen las cejas, o no miren directamente a los ojos. -En la primera animación de tristeza, el personaje guía baja el pulgar y desvía la mirada del frente. -En la segunda animación de tristeza, el personaje niega con la cabeza y mueve avergonzado el pie. -En la última animación de tristeza, el personaje guía se echa a llorar, indicando de esta manera al niño, que se ha equivocado en su interacción. • Animación para saludar: Con esta animación, el personaje guía saludará al niño (o niños), cuando comience a jugar con el tabletop. En esta animación, el personaje se muestra contento de recibir al jugador, por lo que se le ha diseñado sonriendo y con las cejas levantadas. Esta misma animación puede utilizarse para despedirse cuando el niño abandone el juego. • Animación hablar: Los personajes deberán hablar y explicar a los niños el contenido del juego del tabletop, así como su funcionamiento y lo que deben hacer en él, por este motivo, es imprescindible que el personaje pueda hablar. Para hablar, se han realizado movimientos de abrir y cerrar la boca y movimientos aleatorios de los brazos. • Animación andar: Los personajes también deberán andar y desplazarse de un lugar a otro del entorno 3D, de la escena del juego. Para ello, se ha diseñado una animación de andar, en la que se han tenido en cuenta movimientos naturales como el balanceo de los brazos Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 49 3. TRABAJO REALIZADO Imagen 3.47 Comprobación de la animación andar con el plugging Flare 3D En todas las animaciones, se han tenido en cuenta movimientos naturales como el parpadeo de los ojos, o la ondulación de los elementos que cuelgan, como las orejas del perro o las coletas de la niña, para hacerlas más reales. *En el apartado “4. Resultados” se muestras las imágenes relativas a las nueve animaciones de cada uno de los tres personajes guía. El último paso de la fase de animación, ha sido comprobar su correcto funcionamiento en Flare 3D (ver imagen 3.47), siguiendo el método detallado en el Anexo A - Herramientas para el diseño de personajes, en el apartado “A.5 plugin Flare 3D”. Con esta comprobación, se ha asegurado que los personajes funcionarán con normalidad en cualquier juego desarrollado en el entorno de programación Adobe Flash y por lo tanto, están listos para utilizar en cualquier juego del tabletop NIKVision. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 50 4. RESULTADOS 4. RESULTADOS Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 51 4. RESULTADOS 4. RESULTADOS En este apartado se muestran las imágenes de los resultados finales obtenidos de los modelos de los personajes y sus animaciones. 4.1 Personajes Imagen 4.1 Personaje Andrew Imagen 4.2 Personaje Patricia 52 4. RESULTADOS Imagen 4.3 Personaje Doog Imagen 4.4 Composición de personajes Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 53 4. RESULTADOS Imagen 4.6 Composición de personajes Imagen 4.5 Composición de personajes 54 4. RESULTADOS Imagen 4.7 Composición de personajes y objetos Imagen 4.8 Composición de personajes y objetos Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 55 4. RESULTADOS Imagen 4.9 Animación de felicidad 1 4.2 Animaciones 56 4. RESULTADOS Imagen 4.10 Animación de felicidad 2 Imagen 4.11 Animación de felicidad 3 Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 63 5. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO 5. 2 Trabajo futuro Estos personajes están listos para ser utilizados, como personajes guías, en juegos del tabletop NIKVision que puedan ser diseñados en el futuro. Otra posibilidad de trabajo futuro, será la creación de nuevos personajes guías, basados en las hojas de conceptos, o utilizando las plantillas bases para un diseño totalmente nuevo. Estos nuevos personajes podrán ser rápidamente modelados ya que se dispondrá del modelo general al que sólo será necesario caracterizarlo. A estos personajes, también se les podrán aplicar las diversas animaciones genéricas existentes en la biblioteca de animaciones. Además, se podrán diseñar nuevas animaciones, según el interés y la necesidad de los juegos, aplicables a cualquiera de estos personajes, a los personajes guías creados en este trabajo o a los personajes diseñados en el futuro. De esta manera, se podrá ampliar la biblioteca de modelos de personajes y animaciones aplicables a cualquier juego existente o futuro del tabletop NIKVision. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 64 6. BIBLIOGRAFÍA Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 65 6. BIBLIOGRAFÍA [1] Interacción tangible “Designing interactions”, Hill Moggridge. MIT Press, 2007 [2] Experiencias de uso de tecnologías multimodales y tangibles en educación. Eva Cerezo, Sandra Baldassarri, Javier Marco. Ponencia presentada en el Ier Congreso Internacional de Videojuegos y Educación (CIVE), Alfas del Pi (Alicante), Febrero 2012 [3] Funcionamiento del tabletop NIKVision Javier Marco: http://webdiis.unizar.es/~jmarco/?page_id=10&lang=es [4] Diseño y construcción de juguetes interactivos para el tabletop NIKVision Proyecto Fin de Carrera de Ingeniería Técnica en Diseño Industrial de Pablo Samper y Javier Uruen, Universidad de Zaragoza, 2011 [5] Cómo crear una ilustración infantil Marbella Romero: http://www.portafolioblog.com/2010/04/como-crear-ilustracion-infantil/ [6] Por qué dibujar con lápiz azul y uso de acciones Santy Gutierrez: http://www.artboxforum.com/artbox4/viewtopic.php?f=3&t=451 [7] Modelado humano 3D y animación. Peter Ratner. Editorial: ANAYA MULTIMEDIA, 2010 [8] Tutorial de modelado de una silla mediante el método Box Modeling pdf curso 3d studio max DGSCA UNAM: www.foro3d.com [9] Para qué sirve cada formato gráfico: gif, jpg, png, bmp, tif http://www.alegsa.com.ar/Diccionario/C/4910.php [10] Mapas de materiales Ayuda del programa 3d Studio Max 2010 [11] Rigging de personajes. Creación de figuras animadas en 3D Workshop video2brain: http://www.video2brain.com/es/cursos/rigging-de-personajes [12] Character Studio en 3d Studio Max. Animación de personajes Workshop video2brain: http://www.video2brain.com/es/cursos/character-studio-en-3d-studio-max Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 66 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX ANEXO A HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 67 A.1 Modelado 3D [7] El modelado de un elemento 3D, propiamente dicho, consiste en la creación de la malla que conformará su volumen. Una malla se compone por polígonos que están delimitados por aristas las cuales se unen en vértices (ver imagen 1); realizando diversas operaciones geométricas, deformaciones y combinaciones a estos componentes, se forma el volumen del modelo. La malla que forma el cuerpo del personaje virtual puede ser generada de dos formas: • Segmentación: se divide el cuerpo en distintas partes y se modela cada una de ellas por separado (por ejemplo, brazos por un lado, piernas por otro, tronco, ropa...). Este método facilita el modelado aunque dificulta el rigging de la animación. • Pieza única: se modelan todas las partes del cuerpo como una sola pieza, obteniendo mejores resultados y facilitando el rigging de la animación. Es posible modelar las partes por separado para luego unirlas mediante operaciones de soldadura de vértices o aristas. Y se modela mediante tres métodos diferentes: • Modelado por caja • Modelado por planos • Modelado por splines Imagen 1 Componentes de la malla de una esfera ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX En este anexo se detallan las distintas herramientas, existentes en el programa de 3D Studio Max, y su utilización para la creación y el desarrollo de personajes virtuales. 68 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Imagen 3 Diferencia entre un modelo sin suavizar y uno suavizado Imagen 2 Proceso de modelado por caja de un pie A.1.2 Modelado por plano El modelado por plano, o Plane Modeling, es una variante del modelado por caja. Este tipo de modelado comienza con un plano al que se le aplican a sus aristas y vértices diferentes operaciones como por ejemplo extrusión, escalado o unión. Con este tipo de modelado se consiguen resultados similares a los conseguidos mediante modelado por caja, y a los cuales se les suele aplicar un modificador de suavizado. Este tipo de modelado es una alternativa muy común al modelado por caja, especialmente en modelados de caras (ver imagen 4). A.1.1 Modelado por caja [8] El modelado por caja o Box Modeling, es la forma más común de modelado 3D; en el cual, a partir de una caja, que es una forma primitiva, se realiza a sus componentes diversos tipos de operaciones como extrusión, biselado, unión o escalado entre otras, mediante las cuales, aproximamos el elemento al volumen de la figura que se quiere conseguir (ver imagen 22). Este tipo de modelado proporciona un volumen de aristas vivas, líneas rectas y volúmenes cuadrados, lo cual no supone ningún problema porque se aplica al modelo un modificador de suavizado que aumentando la cantidad de polígonos que posee el modelo, redondea sus aristas y dota al volumen de líneas más orgánicas. Este suavizado puede ser controlado por el usuario consiguiendo así mayor realidad en el modelo (ver imagen 3) Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 69 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX A.1.3 Modelado por splines Las splines son líneas que mediante los puntos de control de suavizado y vértices se adaptan a las formas deseadas. La forma de modelado por splines se asemeja a la forma de modelado en programas Cad como Solidworks o Rhinoceros, en los cuales se colocan a las líneas diferentes tipos de modificadores como por ejemplo modificadores de revolución, barrido o solevado, consiguiendo así el volumen deseado. Otro modificador muy común que se utiliza sobre las splines es el modificador de superficie; mediante el dibujo de varias splines se forma el contorno del volumen y al aplicar dicho modificador, estas splines se unen mediante una superficie que conforma el volumen del elemento (ver imagen 5). Imagen 5 Proceso de modelado por splines de una figura de ajedrez Imagen 4 Proceso de modelado por plano de una boca 70 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX El modificador Unwrap UVW proporciona una imagen de la malla estirada en cualquier formato de imagen que el usuario desee, siendo los más utilizados el formato .jpg y el formato .png. El formato .jpg es un formato especialmente usado en fotografías. Este formato permite comprimir mucho una imagen, sin embargo cuanto mayor es la compresión peor es la calidad. El formato .png se caracteriza por presentar una muy buena compresión, casi sin pérdidas de calidad y que además permite transparencias. [9] Un aspecto importante a tener en cuenta cuando se guarda una imagen proporcionada por dicho modificador, es el tamaño de las imágenes o mapa de bits; se suele recomendar que todas las imágenes tengan un tamaño relacionado con las potencias de dos (512x512, 1024x1024...), sobre todo si luego van a ser utilizados en otras aplicaciones, como es el caso de este proyecto. La imagen de la malla estirada se trabaja en programas de edición de imágenes como Adobe Photoshop, Gimp o Corel Draw, en los cuales mediante pinceles virtuales o fotografías se dibujan y ajustan los materiales que queremos conseguir en el modelo sobre los polígonos de la malla (ver imagen 7). Imagen 6 Ejemplo del modificador Unwrap UVW y malla estirada en imagen 2D A.2 Texturizado de personajes Hablar de texturizado es hablar de la aplicación de materiales a una malla, los cuales definen visualmente el modelo, mejoran su aspecto y ayudan a proporcionar detalles. El texturizado se compone de tres fases, el unwrap, el coloreado y la colocación sobre el modelo o mapping. La fase de texturizado de personajes se comienza realizando un unwrap del modelo. El unwrap UVW permite definir la forma en la que la textura se envuelve alrededor de la malla, colocando de esta manera una imagen 2D sobre un elemento 3D. Para definir la forma en que la textura envuelve el modelo, es necesario realizar unas aristas de corte en la malla mediante el modificador Unwrap UVW, también denominadas costuras, que indicarán por dónde la malla se va a estirar y formar la imagen 2D (ver imagen 6). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 71 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Imagen 7 Ejemplo de texturas realizas en programas de edición de imágenes Imagen 8 Ejemplo de aplicación de un material difuso Esta imagen ya tratada y coloreada debe ser colocada sobre el personaje mediante el editor de materiales de 3D Studio Max. 3D Studio permite trabajar con diferentes características del material, como su color, relieve o brillo. Dependiendo qué tipo de material se seleccione, se podrá escoger entre diferentes propiedades para adaptar el material o textura a la realidad; por ejemplo, si se va a texturizar un material que simule un objeto metálico, son necesarias propiedades diferentes que si se va a texturizar vidrio o plástico. El material más común en el texturizado de un personaje se denomina Standar o material estándar. Este material tiene una categoría denominada Mapas, dentro de la cual existen diferentes apartados en los que colocar las imágenes o mapas de textura dotando de realismo al modelo. El apartado mapa difuso o color difuso, es el color base que posee el material, en él se escoge la ruta de la imagen de la textura para aplicarla sobre el modelo (ver imagen 8). 72 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Además del mapa de color difuso, se dispone de otros mapas [10] que proporcionan características diversas al material aumentando su realismo (ver imagen 9): • Ambient color o color ambiental: este mapa proyecta sobre la superficie del modelo un color o una imagen que procederían del entorno (ver imagen 10). • Diffuse color o color difuso: la imagen o el color seleccionado en este mapa es la base del material del modelo (ver imagen 11). • Specular Color o color especular: la imagen de este mapa aparece únicamente en las zonas de alta iluminación especular del modelo (ver imagen 12). • Specular Level o nivel especular: en este mapa, la imagen debe estar realizada en blancos y negros, donde el blanco indica zonas de alta iluminación especular y el negro elimina las zonas de iluminación especular (ver imagen 13). • Glossiness o brillos: la imagen de este mapa está realizada también en blancos y negros e indica qué áreas de la superficie entera son más o menos brillantes (ver imagen 14). • Self-Ilumination o autoiluminación: este mapa muestra qué partes del modelo se iluminan a sí mismas (ver imagen 15). • Opacity u opacidad: imágenes en blanco y negro que indican qué parte del material es transparente y cuál no, el color negro es la parte del modelo transparente mientras que el color blanco es totalmente opaco. Este mapa es semejante a utilizar un canal alfa en el material (ver imagen 16). • Filter color o filtro de color: la imagen que se coloca en este mapa se transmite, si éste es transparente o translúcido, sobre otro material (ver imagen 17) • Bump o relieve: una imagen en blanco y negro dota de relieve o rugosidad al modelo sin necesidad de que sea modelado. Las áreas blancas salen del modelo mientras que las áreas negras se introducen (ver imagen 18). • Reflection o reflexión: la imagen de este mapa es reflejada sobre la superficie del modelo (ver imagen 19) • Refraction o refracción: la imagen de este mapa es refractada sobre la superficie del modelo (ver imagen 20). • Displacement o desplazamiento: este mapa funciona como un mapa de relieve pero cambia la geometría de la superficie del modelo (ver imagen 2.21). Imagen 9 Diferentes mapas de un material estándar Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 79 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Imagen 30 Ejemplo de pesos en los vértices con el modificador Phisique Para facilitar el trabajo de la asignación de vértices, utilizando cualquiera de los dos modificadores, y conocer su comportamiento, se recomienda realizar pequeñas animaciones de rotación o movimientos de los huesos; de esta manera se puede reproducir la animación y observar el comportamiento de la malla al asignar un peso u otro al vértice. 80 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Se pueden distinguir dos tipos de animaciones: animación esqueletal o animación por deformación de malla. • Animación esqueletal: La animación esqueletal se basa en el uso de estructuras jerárquicas formadas por los huesos. En este tipo de técnica, la animación se genera variando en el tiempo la posición y orientación de los huesos del esqueleto. Como la malla y los huesos están asociados por Skin o Physique , al mover el esqueleto, la malla se mueve conjuntamente tal y como ocurre con la piel y los músculos humanos (ver imagen 32). En este tipo de animación también se pueden variar la posición y orientación de los controladores vinculados al esqueleto. Imagen 31 Animación por fotogramas clave A.4 Técnicas de animación Cuando el modelo está totalmente definido es el momento de animar. Para llevar a cabo una animación, se dan valores de posición y orientación inicial al modelo en un instante determinado, fotograma (frame) determinado, generando un fotograma clave o keyframe. Se adelantan varios frames y se dan valores de posición y orientación finales al hueso generando otro fotograma clave. Para generar la animación completa, 3d Studio genera los movimientos de los fotogramas intermedios interpolando entre ambos fotogramas claves (ver imagen 31). Una vez que se ha preparado el programa para la fase de modelado, hay dos maneras de colocar fotogramas claves, de manera automática o de manera manual. En la manera automática, el programa genera fotogramas claves siempre que se produce un movimiento o variación de la posición de algún componente o zona de la malla. Por ejemplo, estando en el fotograma 20 se realiza un movimiento del modelo, el programa crea un fotograma clave en el frame número 20; se adelanta la línea de tiempo hasta el frame número 50 y se vuelve a mover el modelo, el programa vuelve a crear un fotograma clave en el frame 50 y crea una interpolación de movimiento entre el fotograma 20 y el fotograma 50. En la animación de manera manual, el usuario debe asegurarse de que cada vez que ha realizado un movimiento ha creado él mismo el fotograma clave en la línea de tiempo de la animación. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 81 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Imagen 32 Ejemplo de animación esqueletal sobre una mano • Animación por deformación de malla: Este tipo de animación se realiza gracias al modificador Morpher. La base de esta técnica es la deformación o variación de la posición de los vértices de la malla. Para generar la animación es necesario crear varias caras que posean el mismo número de vértices, denominadas morph tagets (ver imagen 33). El programa, interpola entre las caras seleccionadas en los fotogramas claves, formando así la animación. Imagen 33 Ejemplo de morph targets Imagen 34 Ejemplo de visemas Esta técnica se utiliza especialmente en la animación de caras, expresiones faciales o habla de personajes mediante visemas (expresión de la cara al pronunciar un fonema) (ver imagen 34). Este método no es factible para animación en tiempo real o importación a otras aplicaciones, por lo tanto, no podrá ser utilizado en este trabajo. 82 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX A.5 Plugging Flare 3D Flare 3D es un software de modelado y animación 3D que puede utilizarse también como plugging para el programa 3d Studio. Los archivos 3D generados por este software permiten ser utilizados en el entorno de programación Adobe Flash, entorno en el que se desarrollan los videojuegos del tabletop NIKVision. En este proyecto, se utiliza Flare 3D para exportar los modelos generados en 3d Studio y comprobar su funcionamiento, asegurando de esta manera que su utilización en los juegos del tabletop sea correcta. Flare 3D es un software gratuito para crear contenido 3D para Adobe Flash y que debe descargarse de la página web de sus desarrolladores, http://www.flare3d.com/. Una vez descargado, se instala como plugging de 3d Studio, en el cual aparece un menú con diversas opciones para la utilización del plugging (ver imagen 35). Imagen 35 Menú de 3d Studio Imagen 36 Ventana de exportación de archivos Flare 3D Para que un modelo pueda abrirse en el programa de Flare 3D, éste debe tener una extensión de archivo *.f3d. Los modelos creados en 3d Studio no pueden guardarse con dicha extensión, por lo que es necesario exportarlo utilizando el menú que ha creado el plugging dentro de 3d Studio. Seleccionada la opción de exportar, aparece una nueva ventana en la que se puede configurar alguna característica del modelo (ver imagen 36). Una vez exportado, el modelo puede abrirse en Flare 3D. Realizar esta exportación, no garantiza el correcto funcionamiento en la plataforma Adobe Flash, por lo que el modelo debe comprobarse dentro del programa de Flare (ver imagen 37). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar 83 ANEXO A - HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO DE PERSONAJES EN 3D STUDIO MAX Imagen 37 Modelo importado en Flare 3D Si el modelo y las animaciones se visualizan correctamente en este programa, Flare 3D nos garantiza su correcto funcionamiento en el entorno de programación Adobe Flash. En caso contrario, sería necesario un cambio en el modelo y una corrección en las animaciones. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 84 ANEXO B CONCEPT ART Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 85 Plantilla base personajes En este anexo se muestran todas las imágenes creadas durante la fase de Concept art, con sus dimensiones originales y alta calidad; de esta manera se aprecian los detalles de cada concepto y aleternativa. ANEXO B - CONCEPT ART Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 86 Conceptos personajes Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 87 Conceptos personajes niños Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 88 Conceptos personajes niños Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 95 Plantilla animaciones 1 Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 96 Plantilla animaciones 2 Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 97 Bocetos animaciones niño Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 98 Bocetos animaciones niño Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 99 Bocetos animaciones niña Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 100 Bocetos animaciones niña Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 101 Bocetos animaciones perro Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 102 Bocetos animaciones perro Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 103 Model Sheet Andrew Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO B - CONCEPT ART 104 Model Sheet Patricia Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO C - DETALLE DEL DESARROLLO DE LOS PERSONAJES 111 Imagen 8 Proceso de modelado del vestido Imagen 9 Proceso de modelado de las piernas Las piernas han sido modeladas a partir de una extrusión de la fila superior de polígonos de los zapatos de Andrew (ver imagen 9). En el modelado de la pierna, no hay que olvidar que en ella se encuentra una articulación, la rodilla, por lo que el número de aristas en esa zona es mayor, facilitando el rigging del personaje y aumentando el realismo de las animaciones . Imagen 10 Proceso de unión piernas-vestido Imagen 11 Proceso de modelado del pelo El modelado del pelo ha seguido el mismo proceso que el modelado del pelo de Andrew. Se ha realizado mediante el método de modelado por caja. Los polígonos de esta caja se han extrusionado para formar una punta del flequillo; esta punta ha sido reflejada mediante el modificador simetría para conseguir la punta del flequillo opuesta. Se ha trabajado siempre con el modificador visible, extruyendo los polígonos y formando el volumen necesitado (ver imagen 11). Al ser una niña, se han colocado dos esferas, que harán el papel de pendientes, en la parte inferior de las orejas. Una de los problemas más difíciles de solucionar en el modelado de Patricia, ha sido la unión de las piernas con el vestido (ver imagen 10). Esta unión se ha resuelto mediante extrusiones de los polígonos del vestido hacia el interior del cuerpo, y la conexión, mediante puentes, con los polígonos de las piernas. Al no tener ambos componentes el mismo número de polígonos, se ha tenido que tener especial cuidado con que no hubiese ningún polígono de más de cinco vértices, en estos casos, ha sido necesario conectar esos vértices con otros enfrentados, formando polígonos de tres o cuatro lados. 112 Imagen 12 Proceso de modelado de las coletas Para concluir el volumen del pelo, se han modelado las coletas. Se ha comenzado la primera coleta con una caja, a esta forma primitiva se le han extruído y biselado los polígonos y se han adaptado sus vértices a la forma deseada. Esta coleta ha sido copiada y reflejada para obtener la segunda coleta (ver imagen 12). Como últimos elementos de modelado, se han creado cuatro cilindros, que harán de botones, y se han colocado perpendiculares a la superficie del vestido. Para finalizar el modelado de la niña, se ha aplicado a todos sus componentes el modificador Turbosmooth y se ha convertido todo a superficie polieditable (ver imagen 13). Imagen 13 Modelo Patricia Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO C - DETALLE DEL DESARROLLO DE LOS PERSONAJES 113 Imagen 14 Proceso de modelado de la cola Otra de las partes del modelo general en las que ha sido necesario un cambio, han sido los pies. El modelo general ha sido diseñado para ser utilizado en el mayor número de casos sin necesidad de modificación. Modificar los pies para la creación de dedos, es una modificación únicamente necesaria en uno de los tres personajes trabajados, y posiblemente los modelados de trabajos futuros también serán personajes humanos en su mayoría, por lo que tampoco será necesaria su modificación. En un principio, se modelan cuatro dedos en los pies, sin embargo, al observar un render (imagen fotorealista de un modelo 3D) los dedos no se ven proporcionados con las dimensiones del resto del cuerpo, por lo que se ha decidido modificarlo de nuevo y crear únicamente tres dedos (ver imagen 15). Imagen 15 Comparación de un modelo con cuatro dedos y un modelo con tres dedos • Caracterización del personaje animal, Doog: Doog ha sido el último personaje en ser modelado y la caracterización en la cual más modificaciones se han efectuado al personaje general: se le ha disminuido la altura al modelo general, se le han eliminado las orejas y nariz humanas creando a su vez orejas y morro de perro, se le ha modelado cola y dedos en los pies. Como en los casos anteriores, el primer paso ha sido la creación de los planos que contienen las imágenes de referencia para conocer todos los puntos de vista del personaje y modelarlos correctamente. La primera modificación que se ha efectuado ha sido la adición de la cola. Para modelar la cola ha sido necesario importar el bípedo que se ha diseñado para funcionar en los tres personajes, ya que los huesos de la cola del bípedo marcarían las dimensiones de la cola y su posición. Una vez que el bípedo ha sido importado y alineado con el modelo, comienza la fase de modelado. Para comenzar a modelar la cola, que es una extensión del cuerpo principal, se ha utilizado la herramienta cortar. Con esta herramienta se recorta un octógono en la zona de donde parte la misma, asegurando que ningún polígono posea más de 4 vértices. Los polígonos interiores al octógono se han eliminado porque no son necesarios en el modelo. Las aristas, o el borde resultante, han sido extruídas siguiendo la forma marcada por el bípedo (ver imagen 14). 114 Imagen 16 Proceso de modelado de los dedos del pie En el proceso de este modelado, también se ha utilizado la herramienta cortar. Se han realizado cortes con la forma de los dedos en los polígonos frontales del pie, estos cortes han sido extruídos, escalados y deformados hasta conseguir la forma redondeada de los dedos (ver imagen 16). El siguiente paso en el modelado animal, ha sido modelar las orejas. El modelo general ya tenía unas orejas humanas; se han eliminado estas orejas para la creación de las orejas de perro. Para eliminar las orejas humanas, se han suprimido los polígonos que las componían; como estas orejas habían sido modeladas, en el personaje general, realizando un corte y extrusiones, sólo se ha tenido que rellenar el hueco existente al suprimir los polígonos. Una vez que la cabeza era redonda de nuevo, se ha comenzado el modelado de la oreja. Este elemento ha partido de una caja y mediante el método de modelado por caja, tras convertirla a superficie polieditable, sus componentes han sido modificados formando la oreja de perro. Esta primera oreja ha sido copiada y reflejada para crear la oreja izquierda. Ambas orejas se han attacheado al modelo y se han soldado a los polígonos de la cabeza (ver imagen 17). Imagen 17 Proceso de modelado de las orejas Imagen 18 Proceso de modelado del morro Para modelar el morro del perro, se han eliminado todos los polígonos correspondientes a la nariz y la boca humana. De este hueco o borde, se han extruído sus aristas y creado nuevos polígonos. Estos polígonos han sido modificados mediante operaciones de escalado o movimiento hasta conseguir una forma más redondeada. Por último, se ha modelado una esfera, a la cual se le ha realizado un escalado en uno de sus ejes, concretamente en el eje X, se ha attacheado al modelo y se ha posicionado en la punta del morro (ver imagen 18). Sin embargo, el morro no está completo, es necesario modelarle la abertura de la boca para que pueda hablar o tener expresiones durante las animaciones. Con la herramienta de cortar se ha creado una nueva hilera de aristas de corte en la zona inferior del morro. Los polígonos que quedaban por debajo de dicha arista, se han seleccionado y rotado unos pocos grados hacia abajo, de esta manera, el perro ya tiene la boca abierta. Al igual que ocurría con los personajes humanos, se necesita crear el interior de la boca. En este caso, se ha realizado la unión de los polígonos de los labios mediante la operación puente (ver imagen 19). Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO C - DETALLE DEL DESARROLLO DE LOS PERSONAJES 115 Imagen 20 Proceso de modelado del collar Una vez que se ha aplicado una iteración de suavizado mediante el modificador Turbosmooth y se ha convertido todo en objeto polieditable, ya se dispone del modelo terminado del animal antropomorfizado (ver imagen 21). Imagen 21Modelo Doog Imagen 19 Proceso modelado de la boca Para completar el modelo, se le ha diseñado un collar. Para modelar el collar se ha creado una forma primitiva de tubo, del tamaño del cuello, al que se le ha aplicado una iteración de suavizado. El diseño del collar en la fase de conceptos, disponía de una placa identificativa en forma de hueso; este hueso se ha creado mediante el método de modelado por caja realizando operaciones a sus polígonos y aplicándole también, una iteración de suavizado. Para la unión del collar con la placa identificativa, se ha creado una anilla en forma de tubo de pocos polígonos, que al tratarse de un personaje para videojuegos, no ha sido necesario aplicarle suavizado (ver imagen 20). 116 Imagen 3.23 Proceso de modelado de los párpados Otra modificación que han sufrido los modelos en fases posteriores del proyecto, ha sido la adición de párpados. La decisión de incorporar párpados a los modelos, se ha tomado en la fase de animación. Al realizar los diferentes movimientos y expresiones faciales, se ha concluido que las animaciones podrían resultar más reales si se les aplicaba un parpadeo. Para modelar los párpados, se ha creado una copia de la esfera de un ojo. Se han seleccionado loops de aristas y se han eliminado, de esta forma se obtiene la abertura del párpado. En el caso del párpado, vuelve a ser necesario el modificador shell, para aumentar el espesor de la superficie. Una vez que el modificador shell ha sido colocado, se le proporciona una iteración de suavizado, mediante el modificador Turbosmooth, y se convierte el párpado a objeto polieditable (ver imagen 3.23). De esta manera obtenemos la malla de nuestro modelo totalmente finalizada. Imagen 3.22 Diferencia de alturas Al realizar fases posteriores, se han introducido cambios en los modelos de los personajes. Al tratarse de la modificación de la malla, se ha decidido introducir las explicaciones en este apartado de la memoria. Como se observa en las hojas de modelo realizadas en el apartado “3.1.3 Creación y selección de conceptos finales”, los personajes no tienen todos la misma altura. La modificación de esta característica, se ha llevado a cabo justo antes de la fase de rigging, en la cual se asocia la malla al modelo mediante modificadores. En este momento del proyecto, los personajes ya tienen colocados un bípedo común, reutilizado en todos los casos. Para redimensionar los modelos, se han importado los tres junto con sus bípedos a una nueva escena, mediante la herramienta de importar o merge. Se han alineado todos los modelos en una misma horizontal y se han escalado hasta adoptar las medidas necesarias (ver imagen 3.22). Una vez redimensionados, se han guardado los modelos cada uno por separado y se ha continuado la fase de rigging. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO C - DETALLE DEL DESARROLLO DE LOS PERSONAJES 117 Imagen 25 Esqueleto de Andrew Imagen 24 Herramienta Bone Tool C.2 Detalle de la fase de rigging C.2.1 Creación del esqueleto y sus controladores El esqueleto de Andrew se comenzó inicialmente con el diseño manual de los huesos. Se crearon, mediante la herramienta Bone Tool o Herramienta de huesos (ver imagen 24), cadenas de huesos jerarquizadas y vinculadas entre sí que formarían el esqueleto del niño (ver imagen 25). No fue necesario crear todas las cadenas de huesos debido a que Bone Tools permite reflejar, a partir de un plano determinado por el usuario, una cadena de huesos. De esta manera, las cadenas de huesos de las extremidades izquierdas fueron un reflejo de las creadas para las extremidades derechas. 118 Los huesos se crean con un estilo predeterminado; en el caso de Andrew, este estilo no correspondía con sus proporciones, por lo que se ensancharon los huesos para que éstos tuvieran el tamaño que su figura requería. Los huesos también fueron coloreados según un sistema normalizado de visualización: las extremidades derechas fueron coloreadas de verde, las extremidades izquierdas de azul oscuro, la columna vertebral de color fucsia y la cabeza de color amarillo [9] (ver imagen 26). Imagen 26 Comparación de la visualización de los huesos Imagen 27 Controladores del esqueleto Para facilitar la animación, se crearon formas básicas que se vincularon a los esqueletos y que actuarían como controladores (ver imagen 27). Un controlador que movería el cuerpo entero, un controlador para cada pie, un controlador para el giro de las rodillas, un controlador para los movimientos de la cintura, un controlador para cada una de las manos y un último controlador para la cabeza. Diseño de una biblioteca de personajes 3D animados para el tabletop NIKVision Trabajo Fin de Grado 2012 - Beatriz P. Biel Aguilar ANEXO C - DETALLE DEL DESARROLLO DE LOS PERSONAJES 119 Se renombraron todos los huesos y cada uno de los controladores, según un sistema normalizado [9], para facilitar su selección durante el trabajo de asociación a la malla mediante modificadores, y la búsqueda de un hueso en concreto. El nombre de cada elemento seguiría el siguiente esquema: Abr personaje_Lado_partecuerpo_submiembro__abr tipo Abreviatura Personaje: Wee: Weebie Lado: L: Left (Izquierda) C: Center (Centro) R: Right (Derecha) Parte cuerpo: Leg: Pierna Spine: Tronco Arm: Brazo Clav: Clavícula Head: Cabeza Submiembro: En Huesos: Toe: Dedos Pie Plant: Planta Pie Low: Parte baja tanto en pie, como en brazos. (Antebrazo, Pierna) High: Parte alta tanto en pie, como en brazos. (Brazo, pantorrilla) 01,02,03,04.... : Partes del Tronco, mayor numero=más cerca del cuello. ...end: cuando nombramos a un hueso que finaliza una cadena. Abreviaturas Tipo: B: Bone (Hueso) S: Skineable (Incluido en Skin Modifier) A: Animable (Animable) D: Dummy (Objeto Dummy) H: Hide (Oculto) C: Controller (Controlador) Ejemplo del nombre del hueso de la cabeza: CM_C_head_0__BSA CM -> Abreviatura Male Character C -> Centro head -> Cabeza 0 -> no dispone de submiembro BSA -> Hueso Skineable Animable Antes de comenzar la fase de asociación de los huesos a la malla, se decidió que se utilizaría un bípedo en vez de cadenas de huesos porque se poseía la seguridad de que los movimientos del bípedo podían ser guardados en archivos .bip e importados a otros modelos, mientras que no se tenía esa seguridad con los movimientos de los huesos creados manualmente. Por este motivo, esta parte del trabajo no fue finalmente utilizada. 120 C.2.2 Creación del bípedo y su asociación a la malla Para dotar a los personajes niña y perro de esqueleto, no ha sido necesario crear de nuevo el bípedo, ya que al tener la misma estructura que el personaje niño, se ha podido importar dicho bípedo, explicado en el apartadode la memoria “3.4 Fase de rigging”, a los otros dos personajes. Este bípedo, apenas ha sido necesario modificarlo para adaptarlo a los nuevos modelos, únicamente se han variado algunas longitudes y grosores de los huesos para que éstas concordasen con las proporciones de la malla (ver imagen 28 para la niña e imagen 29 para el perro). Imagen 28 Bípedo de Patricia Imagen 29 Bípedo de Doog El bípedo no dispone de huesos faciales, por lo que se han creado de forma manual, huesos y dummys (objetos ayudantes) para la animación facial, de la misma manera que ocurría con el personaje Andrew. Ambos personajes disponen del mismo número de huesos y dummys faciales que Andrew, (tres huesos, un hueso para cada párpado y un hueso para la mandíbula, y siete objetos dummy, uno para cada ceja, uno para cada comisura de los labios, uno para cada ojo y uno que sirve para la animación de los ojos) además de algunos huesos exclusivos para cada uno. Se han diseñado tres huesos para cada coleta de Patricia y tres huesos para cada oreja de Doog (ver imagen 30 para Patricia e imagen 31 para Doog); al tratarse de elementos que cuelgan, se les han colocado huesos para simular el movimiento que tendrían al realizar el personaje algunas acciones en las animaciones.