Animação com 3dsmax: Configurando braços em personagens

A configuração de personagens 3d pra animação é por si só uma arte em termos de complexidade e perícia técnica do artista em softwares 3d, para conseguir que o mesmo chegue ao ponto de conseguir manipular de maneira veríssima um personagem. Já comentei diversas vezes aqui no site e para meus alunos nas minhas aulas, que o processo de configuração de personagens para animação é uma arte. Mas, algumas vezes é preciso um pouco mais de trabalho para representar personagens que não seguem muito bem as leis da física, como é o caso dos personagens estilo cartoon.

Sim, nesse tipo de situação os controles de animação acabam sendo mais complicados para esses personagens, pois os mesmos acabam seguindo padrões muito fora do que estamos acostumados. Ao visualizar a biodinâmica que um braço humano, podemos visualizar de maneira clara a maneira com que os ossos e músculos se relacionam, e tentar reproduzir mesmo em personagens. Já com cartoons que usam e abusam do princípio da animação comprimir e esticar, inclusive para seus membros a coisa fica um pouco mais complicada.

Para os artistas 3d que trabalham com 3dsmax na configuração de personagens para animação, encontrei um excelente exemplo de como é possível configurar braços flexíveis para esse tipo de personagem no 3dsmax. O autor do tutorial mostra de maneira detalhada todo o processo de configuração no vídeo abaixo:

Bendy limbs tutorial from Felix Joleanes on Vimeo.

O processo de configuração do braço é muito semelhante ao que é feito com sistemas baseados em cinemática inversa, usando solvers e alvos. O segredo para esse tipo de sistema em que temos a deformação de ossos para animação é usar duas estruturas para o braço do personagem. A primeira estrutura tem hierarquia e segmentações tradicionais e sem grandes diferenças para a biodinâmica. Essa primeira estrutura será o controle principal do braço do personagem, que deve ser aproveitada como guia para a animação.

Além dessa estrutura temos outro sistema bem segmentado que é exatamente o que fará a deformação da malha 3d do personagem, usando as ferramentas de envelope do 3dsmax. Essa segunda estrutura é que deforma e tem as suas partes da estrutura bem flexíveis em relação ao que estamos acostumados.

Apesar da narração do tutorial está em inglês, basta seguir os passos apresentados pelo autor para conseguir reproduzir o resultado no 3dsmax. O mesmo princípio pode ser usado para criar as pernas dos personagens.

Plugin gratuito para 3ds Max ajuda na animação de personagens

Na construção de qualquer tipo de estrutura dedicada para animação 3d envolvendo hierarquias de objetos, os artistas precisam escolher o melhor método para relacionar os objetos 3d. Esses métodos se resumem em cinemática direta e inversa, podendo controlar a influência que cada objeto exerce sobre os outros na hierarquia. Na cinemática direta, também conhecida pela sigla FK (Forward Kinematics), os objetos em níveis mais altos controlam e influenciam os níveis mais baixos. Já com a cinemática inversa, conhecida pela sigla IK (Inverse Kinematics), acontece o oposto. Para estruturas de animação o mais comum em personagens é usar a cinemática inversa nas pernas, para evitar que o personagem passe do nível do piso no cenário, e cinemática direta no resto do corpo.

Mas, a regra da cinemática inversa para as pernas nem sempre é vantajosa para o animador. Algumas situações demandam que o sistema seja alternado entre a cinemática direta e inversa. Para isso existem diversas técnicas e truques que podemos usar, sendo que vários dessas técnicas envolvem o uso de scripts ou plugins. Os usuários do 3ds Max podem aproveitar um plugin gratuito desenvolvido por um artista da Colômbia, chamado Felix Joleanes. A ferramenta se chama IKFK Solver (3ds Max 9 e 2010) e pode ser copiado de maneira gratuita nesse endereço.

Além de oferecer o download do plugin para o 3ds Max, o artista ainda dispõe de diversos vídeos com demonstrações de como aproveitar e usar o plugin para animação.

plugin-3ds-max-gratuito-animacao

No vídeo de demonstração é possível perceber como fica simples e trabalho de animação e a mudança entre os sistemas de animação, com a criação de uma perna em 3d. Essa mesma perna recebe um Solver desse tipo e seu sistema de hierarquia pode ser ajustado para funcionar com IK ou FK facilmente. O pequeno tutorial apresentado no vídeo mostra como começar o movimento com IK e depois mover a estrutura em FK.

Esse tipo de dinâmica é muito útil para fazer movimentos em que o personagem está caminhando, mas depois de um salto ou pulo as pernas acabam se movendo sem referência com o piso. É nesse ponto que a animação com IK não serve mais.

Tutorial 3ds Max e Biped: Interação usando cinemática inversa (IK)

A animação de personagens em 3d sempre é um dos assuntos que mais interessa as pessoas que gostariam de produzir animação 3d. Para conseguir trabalhar com animação de personagens de maneira efetiva é necessário fazer a mescla entre a parte artística e o conhecimento técnico sobre os softwares. Quer um exemplo de como uma coisa relativamente simples requer um pouco mais de configuração? No vídeo abaixo é possível acompanhar as configurações necessárias para fazer com que um personagem virtual desenvolvido no 3ds Max possa segurar e manipular um objeto com ambas as mãos.

O personagem está configurado para usar cinemática inversa, que nesse caso facilita muito o trabalho de animação, pois a animação pode ser aplicada diretamente nas mãos e o software aplica os movimentos dos braços de maneira automática.

No vídeo é usado um personagem pronto do 3ds Max que acompanha o Biped, que é um módulo de animação para facilitar a manipulação e configuração de personagens. Nesse caso, o objetivo do tutorial é mostrar como é possível fazer com que a animação do objeto nas mãos do personagem, podem fazer com que os braços se movam automaticamente, seguindo a orientação da cinemática inversa. O primeiro passo para isso é determinar que os braços do personagem são animados usando essa técnica, mas no vídeo isso não é demonstrado.

O foco é na configuração do objeto, que tem como primeira tarefa de edição o ajuste do ponto Pivot do mesmo, que está configurado para a extremidade oposta. Esse é o ponto que controla o centro de rotação do objeto, que se estiver deslocado do objeto fará com que a rotação do mesmo fique estranha.

Depois que o objeto está ajustado é que encontramos a parte interessante do tutorial, em que o artista vai configurar as mãos do personagem para seguir os movimentos do objeto. Isso é como se tivéssemos um personagem segurando uma espada, e com a animação apenas da espada seria possível mover os braços do personagem de maneira automática.

Isso é feito na área de configurações do Biped, em que é possível adicionar um keyframe do tipo Planted Key e depois esse keyframe é associado ao objeto que a mão deve seguir. Esse mesmo procedimento é feito para ambas as mãos. O keyframe do tipo Planted Key é muito útil em animações de personagem usando o Biped, com ele é possível fazer com que os objetos fiquem fixos no espaço 3d. Por exemplo, para fazer animações em que os pés do personagem não devem passar do plano do piso.

Apesar do Biped estar com os dias contados depois que a Autodesk comprou a Softimage e agora tem em seu portfólio o CAT, que é muito mais flexível para esse tipo de projeto. Mas, ainda é grande o número de pessoas que usam o Biped para fazer animações. Se você usa o Biped e nunca criou animações usando cinemática inversa, essa é uma ótima oportunidade para aplicar controles assim nos seus personagens.