Animación y Simulación (300CIG032)

 

Descripción del Curso

La industria del cine, el entretenimiento y los videojuegos utiliza efectos y escenas cada vez
más complejas y realistas. Varias de estas se apoyan en conceptos de animación y simulación.
También los sistemas de entrenamiento y educación modernos se soportan en muchos casos
en estas tecnologías.
El curso se centra en dar movimiento a los objetos.

Información Básica

Objetivos Instruccionales

Al finalizar el curso los participantes podrán:

  • Diferenciar la animación y la simulación
  • Dar movimiento a objetos dentro de un mundo gráfico virtual
  • Aplicar interpolación y modelado basado en física para producir movimiento
  • Desarrolar efectos especiales para dar mas realismo a los objetos
  • Utilizar las librerías de computación gráfica para producir movimiento
  • Utilizar un aplicatvo de animación
  • Modelar objetos rígidos y suaves y sus interacciones

Competencias que se Desarrollan

  • Habilidades específicas: OpenGl, Direct3D, Blender, Pencil 2D animation
  • Conceptos Fundamentales de Computación: animación, simulación, representación de objetos rígidos y suaves, cinematica, dinámica, integración de movimiento
  • Capacidades Generales : Experiencia significativa en el desarrollo de proyectos, Habilidades para trabajar en grupo, Perspectiva multidisciplinaria, Motivación, iniciativa, metódología para desarrollar actividades.

Metodología

El curso es presencial, se enseña de manera comprensiva la teoría que se especifica en el contenido. Se realizan sesiones prácticas. El curso requiere la lectura de artículos relacionados con cada tema.
Se utiliza metodología orientada a proyectos. Aquí, se elige una historia, se forman grupos de trabajo a manera de estudio de animación y se asignan roles a sus integrantes, para el desarrollo de una animación (que contiene elementos de simulación).
Las clases incluyen sesiones de lluvia de ideas, discusión, crítica constructiva y trabajo en equipo con el fin de cultivar la creatividad.
El uso de librerias de programación se complementa con el uso de aplicaciones de animación.

Contenido

Tema Sesión Bibliografía
Animación: historia, animación convencional, principios de animaciónGuión – narrativaStory board

Trazadores cúbicos, superficies bicubicas, curvas

Interpolación, control de animación, interpolación

Cinemática, cinemática inversa

 1-6 [6 cap 21][7 cap 16][5][ 3 cap 13][4 Cap 1-6]
Herramientas de animación 7 – 8
Personajes digitales: casos de estudio, esqueletos, rigging, skinning, anatomía 9 [ 3 cap 13][8 cap 9][9][10][11][12][13][14][15][4 Cap 9]
Deformación paramétrica: doblar, torcer, aplastar, deformación libre 10-11 [16][17][3 cap 15][8 cap 10][4 Cap 12]
Herramientas de animación 12
Animación facial: antecedentes, expresiones, codificación de las expresiones,sistemas humanos, expresiones animales 13-14 [8 cap 10][18][19][20][21][25][26][4 Cap 10]
Simulación: modelado basado en física, ciclo de simulación, integración de Euler y Lagrange, Realidad Virtual, Realidad Aumentada 15-17 [3 cap 12, 13][1][21 cap 7, 8, 11, 12, 13][28][4 Cap 7]
Objetos rígidos y suaves: sistemas masa resorte, modelado de elementos finitos,modelado de elementos discretos 18-21 [1][22][21 cap 6,7,10, 11, 12, 13][23 cap 2][4 Cap 12]
Detección de colisiones: cajas limitantes, voxels, arboles de esferas,subseries de esferas tabuladas 22-25 [3 cap 14, 15][1][21 cap 8, 10, 11, 13][23 cap 2][2][4 Cap 12][29]
Geometría fractal y sus aplicaciones. generación de plantas (L-Systems), generación de terrenos 26-27 [30]
Efectos especiales: sistemas de partículas, pelo, fuego 28-32 [21 cap 10][24][4 Cap 8, 11]

Bibliografía

  1. Game Physics (Interactive 3d Technology Series) by David H. Eberly (Hardcover ‐ Dec 22, 2003).
  2. Real‐Time Collision Detection (The Morgan Kaufmann Series in Interactive 3‐D Technology) by Christer Ericson (Hardcover ‐ Jan 5, 2005).
  3. 3D games : real-time rendering and software technology. – 1ed. Alan Watt, Fabio Policarpo. 2001. Addison Wesley
  4. Computer Animation, Second Edition: Algorithms and Techniques (The Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics) by Rick Parent (Hardcover ‐ Oct 11, 2007).
  5. The Illusion of Life: Disney Animation by Ollie Johnston and Frank Thomas (Hardcover – Oct. 5, 1995)
  6. Computer Graphics: Principles and Practice. Foley, van Dam, Feiner, Hughes. 1996. Addison Wesley
  7. 3D computer graphics. – 3ed. Alan Watt. 2000. Addison Wesley
  8. Advanced game development with programmable graphics hardware. Alan Watt, Fabio Policarpo. 2005. Addison Wesley
  9. The Morphology of Digital Creatures Tim McLaughlin, Stuart S. Sumida Ph.D.
  10. Art-Directed Technology: Anatomy of a Shrek2 Sequence SIGGRAPH 2004 Course. Rachel Falk, Denise Minter, Conrad Vernon, Guillaume Aretos, Lucia Modesto, Arnauld Lamorlette, Nick Walker, Tim Cheung, Janet Rentel-Lavin, Harry Max
  11. Leashing the AlphaWolves: Mixing User Direction with Autonomous Emotion in a Pack of Semi-Autonomous Virtual Characters. Bill Tomlinson, Marc Downie, Matt Berlin, Jesse Gray, Derek Lyons, Jennie Cochran, and Bruce Blumberg Synthetic Characters Group, The Media Lab, MIT
  12. A Comparison of Linear Skinning Techniques for Character Animation. David Jacka, Ashley Reid, Bruce Merry, James Gain, University of Cape Town
  13. Autonomous Animation and Control of Four-Legged Animals. Evangelos Kokkevis, Dimitri Metaxas and Norman I. Badler
  14. The 3D Skeleton Pruning for Removing Undesired Joints. Porawat VISUTSAK, Korakot PRACHUMRAK
  15. Skinning Mesh Animations. Doug L. James Christopher D. Twigg
  16. Superquadrics and Angle-Preserving Transformations. Alan H. Barr
  17. GLOBAL AND LOCAL DEFORMATIONS OF SOLID PRIMITIVES. Alan H. Barr
  18. SIGGRAPH 2004 Course Notes. Facial Modeling and Animation. Jorg Haber. Demetri Terzopoulos
  19. Facial Animation: Past, Present and Future. Demetri Terzopoulos. Barbara Mones-Hattal
  20. A Survey of Facial Modeling and Animation Techniques. Jun-yong Noh
  21. Londra, A Dog Facial Animation Model. Andres A. Navarro N. PhD Thesis. University of Otago. 2010.
  22. Longshaw, S., Turner, M., Finch, E., and Gawthorpe, R. (2009). Discrete Element Modelling Using a Parallelised Physics Engine. In Theory and Practice of Computer Graphics: Eurographics UK chapter proceedings 2009, 207–214. Eurographics.
  23. The implementation of a windows 95 based Virtual environments Knee Arthroscopy Training system (PC VEKATS). Andrés A. Navarro N. MSc Dissertation. Universyty of Hull. 1997
  24. Papaioannou, G. (2002). A simple and fast technique for fur rendering. http://www.aueb.gr/users/gepap/.
  25. Zhang, Y., Prakash, E. C., and Sung, E. (2004a). Face alive. Journal of Visual Languages and Computing, 15, 125–160.
  26. Zhang, Y. and Prakash, E. C. (2009). Face to face: anthropometry-based interactive face shape modeling using model priors. Int. J. Comput. Games Technol., 2009, 1–15.
  27. GPU Gems 3 by Hubert Nguyen, 2007
  28. The Science of Virtual Reality and Virtual Environments: A Technical, Scientific and Engineering Reference on Virtual Environments by Roy S. Kalawsky
  29. Ericson. Real Time collision Detection. 2005. morgan Kaufmann
  30. Fractales para profanos

Material de este semestre

Curso en Moodle