Curso Modelización y Animación en Blender

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Curso Modelización y Animación en Blender

Facultad de Ciencias
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Modelización y Animación en Blender

En este curso el estudiante aprenderá los fundamentos para la reconstrucción de un organismo a partir de fósiles escaneados y digitalizados, individualizando todas sus partes móviles, estableciendo las relaciones geométricas entre ellas y reconstruyendo los movimientos asociados a las mismas. Mediante una guía paso a paso será posible crear modelos tridimensionales de organismos extintos en Blender –software de código abierto–, y entender los conceptos teórico-prácticos necesarios para este proceso, como por ejemplo, el modelado por subdivisión poligonal, la animación basada en jerarquías/constrains y en esqueletos/huesos, así como el uso de scripting para analizar morfologías funcionales y producir animaciones realistas.

Durante el curso se reconstruirá un artrópodo con numerosos segmentos, el cual servirá de modelo para entender todas las herramientas básicas para la reconstrucción geométrica y posterior animación de organismos que vivieron hace millones de años, entrando así al mundo de la "paleontología virtual".

Dirigido a

Dirigido a profesionales y estudiantes de pre y postgrado en áreas de ingeniería biomédica, ingeniería mecánica, diseño, biología, geociencias y antropología.

Objetivos

• Adquirir los conocimientos necesarios para la reconstrucción geométrica de un organismo fosilizado, lo que incluye el dominio de los principios básicos de subdivisión poligonal y su aplicación a técnicas de retopologizado de muestras escaneadas.

• Conocer los principios de la animación aplicada a sólidos rígidos mediante el uso de jerarquías y constrains así como de esqueletos y huesos.

• Aprender a usar expresiones matemáticas para modelizar la cinemática de organismos vivos mediante el uso de scripts basados en nodos. Comprender el concepto de animación procedural y sus implicaciones en el futuro de la modelización 3D.

Metodología

• Las clases se apoyarán en presentaciones y videos donde se mostrará el proceso de modelización y animación paso a paso con los incisos teóricos necesarios para su comprensión. Este material visual, tanto presentaciones como videos, estará a completa disposición de los participantes, así como los archivos de Blender y cada uno de los pasos significativos del proceso. La teoría y la práctica se irán alternando de manera que cada una de las partes del proceso de modelización y animación sea asimilada por los asistentes de cualquier nivel.

• Los seminarios-discusiones se realizarán sobre la base de artículos científicos y casos reales proporcionados por el profesor.

Contenido

Sesión 1:

• Modelado por subdivisión poligonal; sus conceptos básicos. Retopologización utilizando el programa Blender en un contexto de subdivisión poligonal. Explicación de las técnicas básicas.

• Uso de Blender para reconstruir un modelo e individualizar sus partes móviles, dejándolo en condiciones de ser rigeado y animado. Modelado de las partes perdidas en el escaneo a partir de referencias mediante subdivisión poligonal.

• Practicar la retopologización a partir de una malla densa obtenida por microtomografía de rayos X o por fotogrametría de luz estructurada de un segmento articular utilizando las técnicas vistas anteriormente.

Sesión 2:

• Establecimiento de jerarquías entre las partes funcionales en que hemos dividido el modelo; emparentado y uso de constrains en la animación 3D.

• Introducción a la animación procedural mediante el addon de Blender "Animation Nodes". El scripting por nodos aplicado a la animación basada en constraints.

• Practicar el emparentado de las partes de un modelo, en nuestro caso los segmentos de un artrópodo. Ejes de giro de los segmentos. Animation Nodes como herramienta para aplicar las expresiones matemáticas que permitirán el desenrollado; manejo de los parámetros de una función logarítmica hasta llevar los segmentos a la horizontal.

• Modelar una extremidad basándonos en referencias (ej. fotográficas/bibliográficas) por técnicas de subdivisión poligonal para su posterior riggeo y animación.

Sesión 3:

• Introducción al rigging mediante el uso de esqueleto/huesos. Rigeo de un sistema formado por partes rígidas móviles como caso particular; sus ventajas frente a la animación basada en constraints. Uso de cadenas de cinemática directa (FK) e inversa (IK). Su posicionamiento respecto a la malla, punto raiz de la jerarquía y elemento de control. Superposición de esqueletos para controlar una misma malla en diferentes circustancias; alternancia entre ellos usando un sistema de "switch". El uso de drivers en Blender.

• Practicar el rigg de la extremidad previamente modelada mediante una doble cadena IK/FK estableciendo un switch entre ambas.

• Sobre modelo ya completo con extremidades, practicar el uso del switch para pasar de un movimiento de las extremidades basado en IK a una posición de repliegue compatible con la biomecánica del modelo mediante FK.

Sesión 4:

• El ciclo de locomoción de un artrópodo como ejemplo de animación procedural. Un modelo para explicarlo a partir de la ecuación general de onda y de la superposición de ondas. Implementación mediante la cinemática inversa usada en el rigg del artrópodo.

• Mediante Animation Nodes aplicaremos al artrópodo el modelo propuesto. Al simular el ciclo de desplazamiento para distintos valores de los parámetros empleados, deduciremos las implicaciones de estos en los tipos de movimientos de las patas, velocidad, etc.

Sesión 5:

• Recapitulación y conclusiones. Perspectivas que se abren con el uso de la animación procedural en simulaciones biomecánicas; su uso junto a redes neuronales artificiales en la animación 3D.

• Proyecto fin de curso.

Profesores

Jorge Vicente Esteve Serrano

Licenciado en Geología por la Universidad Complutense de Madrid, España. Máster en Paleontología por la Universidad Complutense de Madrid, España.

Doctor en Paleontología por la Universidad de Zaragoza, España. Investigador postdoctoral en el Nanjing Institute of Geology and Palaoentology, China.

Investigador postdoctoral en la West Bohemia University, Pilsen, República Checa. Investigador Juan de la Cierva, Universidad Complutense de Madrid, España. Profesor Asistente, Universidad de los Andes, Colombia. Especialista en morfología funcional y biomecánica mediante reconstrucciones 3D, análisis de la forma en fósiles con más de 30 publicaciones en revistas del SCI y más de 50 presentaciones en congresos internaciones. Miembro de la Subcomisión Estratigráfica Internacional del Cámbrico (UNESCO).