Cuando estamos sentados en el cine disfrutando la nueva película de Pixar siempre llega un momento en donde uno se pregunta: ¿cómo lo logran?. El minúsculo cuidado en cada detalle: los personajes, los movimientos, los colores, el movimiento del agua, el humo, paisajes, etc. Es el arte imitando a la realidad y uno queda preguntandose acerca del lado técnico de la animación 3D.
La Universidad de California hace éste interesante análisis a medio de información para que las nuevas generaciones conozcan las otras facetas de la animación. Los animadores sólo hacen una parte de todo lo que vemos en una película animada. Es el trabajo en conjunto de un equipo muy grande en donde artistas y técnicos unen esfuerzos para entregar obras de artes digitales sin precedentes.
En su artículo “Animations that are True to Life” la UC presenta a las matemáticas como ésta otra cara de la animación a descubrir. Se habla del equipo de la profesora Mayya Tokman que está desarrollando la nueva generación de herramientas que les permitan a los animadores lograr simulaciones a que imiten la vida real.
Su herramienta, la cual presentó en un paper en SIGGRAPH 2017, se llama “Un integrador rígido preciso para problemas elasto-dinámicos”. Ciertamente el nombre no recuerda nada que tenga que ver con animación pero sus aplicaciones son muy relevantes para ella.
“Los sistemas elasto-dinámicos se refieren a los sistemas deformables que en los gráficos por computadoras el mejor ejemplo es el pelo”.
Los animadores tradicionales al trabajar pelo o ropa en movimiento tenían que dibujarlo cuadro por cuadro. El obtener una animación realista significaba horas de esfuerzo al tener que animar cientos -tal vez miles- de hebras de cabello.
“En los gráficos por computadora se requerían métodos más eficientes para éste tipo de efectos complejos” Tokman comenta “la gente se empezó a separar de la animación en favor de la simulación. Ellos desarrollaron ecuaciones matemáticas que describen el comportamiento y la dinámica de un sistema, un sistema puede ser como sacudir el pelo.”
La simulación de pelo en una cabeza en movimiento requiere que cada hebra sea definida por una ecuación. Debido a que cada hebra puede influenciar el movimiento de las hebras vecinas se requiere que las ecuaciones estén interconectadas. Si un cabello se mueve y golpea a otro, ésto debe ser capturado por las ecuaciones.
Las ecuaciones son extremadamente complejas y difíciles de resolver. Son imposibles de resolver a mano ya que incluso a las computadoras puede tomarles mucho tiempo en lograrlo. Este reto fue lo que inspiró a Tokman y su equipo para crear algoritmos que resolvieran estas ecuaciones más rápido.
“Desarrollamos una nueva técnica computacional que nos permite simular sistemas elasto-dinámicos hasta 20 veces más rápidamente que métodos anteriores” comenta Tokman.
Esto se traduce a que una simulación que requería computarse durante toda la noche ahora puede lograrse en una hora.
Es interesante éste tipo de historias ya que hay estudiantes interesados en las carreras de animación o videojuegos que sacarían mucho más provecho siguiendo una carrera en ingeniería o matemáticas enfocada hacia la animación en vez de la ruta convencional enfocada en el arte.
“Los estudios de animación antes no iban a reclutar a las universidades de ingeniería o matemáticas… hoy en día ya lo hacen” Tokman añade “Y encima de eso la mayoría de los grandes estudios cuentan con laboratorios de desarrollo. Cada año Disney, Pixar, Google y Microsoft presentan papeles en SIGGRAPH”.
