Configuração de bones no 3ds Max: Criando uma perna com cinemática inversa

A configuração de personagens em 3d mistura um pouco de técnica com a sensibilidade e conhecimento do artista nas áreas de anatomia e dinâmica. Sempre que é necessário configurar personagens antropomórficos, podemos estudar e visualizar o nosso próprio movimento para fazer estudos e observar a maneira com que os chamados bones precisam se comportar. Nas minhas aulas sobre animação 3d, acabo mostrando para os alunos a parte que é básica e todos precisam conhecer, como as relações de hierarquia entre os objetos e as diferenças entre a cinemática direta e inversa.

Mas, quase sempre me surpreendo com algum aluno que usa de maneira diferente a configuração dos ossos, para gerar movimentos secundários em personagens ou mesmo conseguir configurar estruturas em personagens com anatomia diferente de um bípede. Se você quiser ter uma boa idéia de como funciona esse tipo de configuração no 3ds Max, o tutorial abaixo é uma excelente demonstração de como usar cinemática inversa, conhecida pela sigla IK em inglês, uma perna que pode ser usada para qualquer personagem antropomórfico.

O vídeo não apresenta áudio, mas para os usuários do 3ds Max será simples de acompanhar os procedimentos realizados no tutorial. Os bones já são criados em hierarquia e logo no início do vídeo, podemos perceber que a estrutura deve ser criada em etapas. Uma boa parcela dos artistas 3d iniciantes acaba gerando estruturas totalmente conectadas, que resultam na deformação de todos os elementos da perna. Os objetos que estão separados são conectados em hierarquias depois.

Para fazer com que as relações de hierarquia entre os bones sejam invertidas, o artista adiciona um Solver de IK na estrutura para fazer com que os bones na extremidade da hierarquia alterem a perna como um todo. A estrutura é completada com diversos objetos chamados Dummy que servem apenas para auxiliar nesse tipo de configuração, sem nenhuma participação no render ou deformação nos objetos.

Assim que a estrutura vai sendo montada, podemos visualizar como é complexa e cheia de pequenos detalhes a composição da perna. Nesse caso, foram necessários vários solvers e Dummys para configurar um pé que responda de maneira semelhante à anatomia de um pé humano. Outro ponto interessante é a adição de uma marcação que mostra o local em que supostamente o personagem deve ter o modelo 3d do pé modelado.

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.