El cine y el dibujo animado
El arte de crear la ilusión del movimiento nació apenas a principios del siglo pasado. Los primeros aparatos para ver imágenes en movimiento aparecieron en Austria y Bélgica en 1832. Desde estos primitivos mecanismos, hasta la sofisticada televisión de alta definición, existe un principio básico; la persistencia de la visión. El ojo retiene por un instante una imagen, que se va desvaneciendo, si se substituye rápidamente por otra imagen ligeramente distinta, hay una ilusión de continuidad. Estas imágenes pueden ser fotografías o dibujos. En cine se utilizan 24 cuadros por segundo, cada cuadro se proyecta dos veces con un obturador, lo que da por resultado 48 imágenes por segundo.
En televisión se utilizan 30 y 25 cuadros por segundo, pero aquí la técnica es distinta. Cuando se hicieron las primeras televisiones, se dieron cuenta de que con 30 cuadros por segundo, la imagen parpadeaba demasiado, además de que la tecnología no permitia aumentar la velocidad del barrido. Por ellos se decidió pasar cada cuadro de video dos veces.
La imagen de video consiste en líneas, cada cuadro de video se pasa dos veces, primero las líneas pares y luego las impares, a esto se le conoce como "interlace" o entralazado.
Una cámara de cine es esencialmente una cámara fotográfica que toma 24 fotografías por segundo. Si colocamos una cámara de cine en una mesa de fotografía y registramos un dibujo distinto cada vez, tenemos el principio de los dibujos animados.
Esta mesa de animación básica, ha sufrido varias transformaciones que la han convertido en un aparato sofisticado. La primera consiste en dibujar los elementos principales en una mica transparente, estos elementos se colocan sobre un fondo, así se evita tener que dibujar el fondo una y otra vez. Incluso, se puede animar sólo un pequeño elemento de nuestro sujeto, la boca, los ojos etc. Si este fondo se dibuja como una tira larga, cada cuadro se puede desplazar un poco, con lo que se obtiene un paneo. Walt Disney desarrolló además el concepto de fondos en niveles múltiples. Un fondo puede ser el horizonte lejano, otro el bosque, otros, arboles en primer plano y cada uno con un movimiento independiente. A cada uno se le puede desenfocar o hacerle acercamientos; es indispensable tener perfectamente planeados y descritos los movimientos cuadro por cuadro, así se puede dar todo el manejo de cámaras que tenemos en cine
Todos estos elementos y técnicas, ya probadas por el tiempo, son de gran utilidad para el animador electrónico de hoy.
Televisión: cartones, electrónica e imaginación
Si recordamos los primeros tiempos de la televisión, cuando las grabadoras de video eran estorbosas y de difícil manejo y todo se transmitia en vivo, nada de programas pregrabados, para presentar algo tan sencillo como un título, se apuntaba la cámara a un cartón con las letras dibujadas. Presentar una animación grabada en cine para un título era un lujo extravagante, había que utilizar la imaginación. La señal de video tiene una propiedad llamada pedestal, que es el negro "más negro" que tiene una imagen.
Si ajustamos una cámara, bajando el nivel del pedestal, todos los tonos obscuros se vuelven negros. Probablemente, para hacer
desaparecer imperfecciones de un cartón, alguien bajó el pedestal de una cámara y descubrió que si ponia un cartón negro encima y lo retiraba, el titulo aparecia de la nada. Sobre esta idea básica, evolucionaron versiones más sofisticadas, pero siempre utilizando navajas y pintura y mucha imaginación. Todas las gráficas que vemos en los viejos videos, eran cartones pintados.
La computadora y los cartones electrónicos
Un viejo adagio de la ingeniería dice: "Si funciona, no lo arregles". Sin embargo, nunca faltan espíritus emprendedores y ya que las computadoras acababan de empezar a comunicarse a través de monitores (antes solo se comunicaban a través de impresoras), ¿por qué no utilizarlas como máquinas de escribir electrónicas para los títulos más sencillos? De esta manera, se podían ahorrar muchas horas de dibujo y diseño. Estos son los generadores de caracteres, el preludio del uso de la computación gráfica en video.
Desktop video: multimedia y más alla.
Del Arcade (chispas) a la televisión.
La computación gráfica tiene dos padres completamente distintos. Por un lado, los sistemas científicos de representación gráfica y por el otro los llamados videojuegos o arcade. Las gráficas son necesarias en la ciencia, pues siempre es más sencillo interpretar una gráfica que una tabla de datos. Por otra parte las compañías que desarrollan los juegos están comprometidas en una verdadera carrera armamentista en busca de mejor calidad, color, velocidad y resolución. Esto no sólo se traduce en mejores equipos, sino en algoritmos más eficientes. Por ello, muchas computadoras personales tienen circuitos o "hardware" orientado específicamente a la animación. Un ejemplo son los llamados BOBS o sprites, que son figuras que se pueden mover en pantalla, con sólo dar sus coordenadas. Al mismo tiempo, estos juegos se conectan al sistema de display más popular, una televisión.
El nuevo lenguaje visual
(nota: esto fue en los 90,s y ahora este equipo ya es francamente obsoleto... pero eso no nos lo imaginábamos.. ahora usamos editores no lineales como Sony Vegas y photoshop, al alcance de cualquiera)
En Alicia en el Pais de las Maravillas, Humpty Dumpty le dice a Alicia: "Yo hago que las palabras signifiquen lo que yo quiero, para eso les pago tiempo extra". La nueva tecnología nos permite hacer que las imágenes digan lo que nosotros queremos, siempre y cuando paguemos lo suficiente. Para esto contamos con las siguientes tecnologias:
ADO, que significa estrictamente Ampex Digital Optics, se utiliza como sinónimo para todos los equipos que realizan manipulación digital de video. Estas son máquinas que nos permiten distorsionar una imagen de video y aplicarla sobre objetos geométricos generados por la misma máquina, deformando la imagen conforme se modifica la base geométrica, lo que se ha convertido en el pan de cada dia de la televisión comercial.
Paintbox, estos son equipos que nos permiten capturar un cuadro de video y retocarlo de la misma manera que un pintor de aerógrafo retoca una fotografía. Incluyen programas de dibujo muy sofisticados donde se puede manipular la imagen a nuestro antojo, y si se tiene suficiente paciencia, se puede retocar una secuencia de video capturando cuadro por cuadro para después reinsertar los cuadros en su lugar. Animación por computadora, esta es una monstruo de muchas cabezas, que empieza desde los equivalentes electrónicos de la mesa de animación tradicional, hasta la generación de imágenes sintéticas.
Desktop Publishing, desktop music y desktop video
En este mundo de frases y slogans comerciales, a veces los conceptos verdaderamente revolucionarios quedan un poco escondidos. En el caso de desktop publishing, la idea de poder hacer todo el armado y composición tipográfica en el escritorio, en lugar de mandar a hacer tipografia, pegar, trazar y dibujar, ya parecía suficientemente innovadora. A pesar de las quejas sobre la calidad de algunos puristas, (y confesémoslo, algunos tienen razon), desktop publishing es un concepto establecido. ¿Pero qué decir de Desktop Music? Conectando sus teclados y módulos de sonido a una computadora, un músico puede tener el equivalente a un poderoso estudio de grabación multitrack y realizar música que hubiera requerido de una orquesta. Por supuesto, las criticas a desktop music, son muy parecidas al caso de desktop publishing. ¿Que sigue ahora? El desktop video. Comenzando con esa curiosa palabra que es multimedia y que algun Brillante publicista de IBM insisteen llamar ultimedia
En un principio la computadora era un equipo aislado, que sólo podía comunicarse con el mundo exterior o mundo real, en el argot de los programadores a través de las terminales impresoras y teniamos que hablarle con unas misteriosas tarjetas perforadas. Ahora la computadora además de que se puede comunicar más fácilmente con los seres humanos a través de el teclado, joysticks, ratones, pantallas de tacto, plumas ópticas, cámaras de video y guantes interactivos, se puede comunicar con una gran variedad de equipos como por ejemplo, el MIDI o Musical Instruments Device Interfase. Este es un sistema de comunicación entre computadoras, teclados, sintetizadores, consolas de audio, e incluso sistemas de luces de escena. También el equipo de video ha aprendido a hablar en "computense". Los nuevos equipos de video cuentan con una interfase serial RS-422, que consiste de un cable a través del cual se envían y reciben comunicaciones que permiten que la computadora le pregunte al equipo. ¿Y tú quién eres?
Al reunir todos estos recursos tenemos un todo más grande que su simple suma. Podemos poner al alcance de cualquier persona no especializada una riqueza de información, comunicándonos con ella con todos los recursos auditivos y visuales de la tecnología moderna. Esto es en resumen multimedia. En respuesta al usuario, la computadora ordena y orquesta varios equipos para retener su atención. El poder de este concepto no es algo tan simple como una presentación audiovisual, sino un sistema interactivo que responde e interpreta al usuario.
(nota: tambien obsoleto. Los nuevos equipos y camaras de video cuenta con un conector firewire para salvar directamente el video a la computadora... que lejano parece todo esto )
Comunicación o golosina audiovisual.
En su novela "Neuromance", el escritor William Gibson, nos habla de seres humanos modificados para interactuar de manera directa con las computadoras. Que viven en una alucinación tridimensional, un universo mental de constelaciones y cúmulos de datos mucho más vívidos que la realidad. Este es el llamado ciber-espacio o realidad virtual. Si esto parece tan sólo ciencia-ficción, recordemos que la tecnología de multimedia era un sueño hace diez años y ahora está apenas en pañales. Esta tecnología creará nuevos esquemas de comunicación. Para muchos es un juguete propio de los países desarrollados, pero también lo fue la televisión. El poder de adicción que tienen algunos videojuegos puede ser rebasado por los alcances de la tecnología multimedia, en lugar de ser una poderosa herramienta de comunicación y enseñanza. El uso que tengan dependera de nosotros.
ESTILOS Y TÉCNICAS DE ANIMACIÓN EN COMPUTADORA
El mundo bidimensional y las nuevas herramientas
El lápiz y el pincel electrónico.
El artista gráfico tiene a su disposición, una serie de técnicas para expresarse: oleo, acuarela, wash, aerógrafo, crayones, etc. Cada técnica le da un sello característico a su trabajo. Los sistemas de dibujo en computadora originalmente fueron desarrollados por programadores que tenían muy poca experiencia en las técnicas tradicionales de dibujo, por lo que se contentaban con usar el teclado o el joystick. Ahora los programas de dibujo se desarrollan pensando en los artistas y dibujantes. Hay programas que funcionan como si se estuviera trabajando con acuarela y otros como si usara crayones, usted escoge como desea trabajar. Pero existe una diferencia importante, ahora no trabajamos con pigmentos, trabajamos con luz, (en términos técnicos dejamos de trabajar con la teoría substractiva de la luz, para trabajar con la teoría aditiva) en un medio que no existe de manera física, excepto como fluctuaciones magneticas , sim embargo siempresepueden sacar copias idénticas, puestoque no hay desgaste y podemos retocar sin que quede ninguna huella del trazo anterior.
Los programas o software nos ofrecen muchas herramientas de dibujo, veamos algunas de las más comunes. Antes de dibujar, debemos elegir nuestro lienzo electrónico, lo que en este caso consiste en decidir la resolución y el número de colores que vamos a utilizar.
En una computadora, la imagen está formada por una multitud de puntos llamados pixeles y la resolución se refiere al tamaño de esos puntos. En un sistema de baja resolución, nuestra pantalla está dividida en 320 puntos de ancho por 200 puntos de alto, un sistema de alta resolución puede tener 1800 puntos de ancho por 2000 de alto. El número de colores puede variar desde 2 a 16,776,960 de colores distintos.
Ahora debemos escoger la forma y tamaño de nuestro pincel, después podemos dibujar a mano alzada, trazar líneas, círculos, óvalos, cuadrados, rectángulos, polígonos.
Podemos crear un esténcil para proteger una parte del diseño y pintar en otras, podemos tomar parte de nuestro dibujo, cambiarlo de tamaño, pegarlo en otro lugar e incluso utilizarlo como pincel. En cuanto al manejo de colores, hay dos estilos distintos. Uno es la analogía del plumón o crayola, donde los colores son sólidos y el otro es la analogía del wash o acuarela, donde coloreamos aplicando capas suaves de colores y difuminando bordes. Y finalmente la opción indispensable - UNDO- que puede cancelar la útlima operación que se realizó, evitando muchas frustraciones.
La mesa de animación electrónica
Ahora que podemos dibujar, ¿cómo se puede aplicar esta tecnología a la venerable técnica de los dibujos animados? Cuando se empieza a realizar una secuencia de animación, el dibujante en jefe dibuja los cuadros con las posiciones más importantes del personaje o elemento, estos son los cuadros llave o Key frames. Estos dibujos se pasan a los ayudantes, que aprovechando su transparencia, los colocan uno encima del otro y luego dibujan los cuadros intermedios, este es el inbetweening. Una vez hecho esto, se graba la animación resultante para ver si corre bien, esta primera prueba se conoce como pencil test y permite detectar errores en una primera fase. Si pasa la prueba se procede a calcar los dibujos en acetato, otro dibujante los colorea y otro más dibuja los fondos en otros acetatos. En la versión electrónica de este proceso, dibujamos nuestros Key Frames y después creamos nuestos cuadros intermedios o inbetweens. El software más avanzado puede incluso crear estos cuadros. Ahora en lugar de mandar a grabar nuestra prueba de lápiz la podemos ver y corregir inmediatamente en la misma computadora, en seguida podemos colorearla, utilizando las herramientas del programa o podemos dar la orden de colorear una secuencia completa. Una vez terminado este proceso, se puede archivar la animación completa o sólo segmentos de acción. Por ejemplo, la sección de la boca en movimiento. A esto se le llama animbrush.
El universo tridimensional, textura y movimiento
En lugar de dibujar nosotros, ¿no podemos hacer que la computadora dibuje por nosotros? Sí, se puede, pero para eso debemos darle a la computadora una descripción completa del objeto, como si fuera un plano de ingeniería. Con esta información podemos hacer que la computadora calcule la perpectiva del objeto desde cualquier punto de vista. Esto se hace con una sencilla transformación de cordenadas aplicando matrices de rotación... Afortunadamente nosotros no tenemos que ocuparnos de estas cosas que resultarían en muchas horas de trabajo si las quisieramos hacer sin la ayuda de la computadora. Ahora tenemos en pantalla una vista de nuestro objeto, visto como si fuera un armazón de alambre o Wireframe. Le pedimos a la computadora varias imágenes del mismo objeto desde varios puntos de vista y ya tenemos una animación tridimensional.
Pero... se supone que esas caras son sólidas, ¿no se podrían hacer que la computadora supiera cuales son las caras sólidas.
Entonces nuestro modelo deja de estar formado por líneas entre puntos, ahora son polígonos. Si pedimos a la computadora que simplemente llene los polígonos, sólo tendremos una imagen confusa pues algunos polígonos estarán atravesando a otros. Debemos enseñarle a distinguir cuáles polígonos están cubiertos por otros. Para esto se desarrollaron los llamados algoritmos de línea escondida. Si ahora asignamos un color a cada polígono y más aún, le damos una intensidad distinta según su inclinación, tendremos una buena representación de nuestro objeto sólido. Esta es la primera aproximación al modelado sólido. Pero aun no es suficiente, el objeto se ve como si estuviera hecho de facetas. Podríamos aumentar el número de facetas hasta que pareciera una superficie continua, pero el modelo se volvería muy complejo. La solución a este problema son los algoritmos de sombreado Phong y Gourard. Estos algoritmos interpolan los puntos de una superfice en función de los polígonos cercanos, es decir los hacen ver como una superficie continua. Ahora el objeto se ve más convincente. Gracias a estos algoritmos podemos aplicar las leyes de reflexión de la luz y obtener brillos y texturas. Entonces podemos hacer lo que se llama mapeo de textura. Se puede tomar un dibujo o imagen digitalizada y aplicarlo a la superfice del objeto. Por ejemplo, si aplicamos una imagen de una superficie de madera el objeto parecerá de madera. Además contamos con el mapeo de relieve, que nos permite darle realces a nuestro objeto. Existen mapas de trasparencia, mapas de reflexión y mapas de opacidad. Ya hemos saltado de nuestro sencillo objeto wireframe a un objeto donde tenemos textura, relieve, reflexiones e incluso reflejos, podemos incluir suciedad, imperfecciones y niebla; es decir una imagen sintética, de apariencia tan real como la de una fotografía.
Otra aproximación completamente distinta para la generación de imágenes es lo que se conoce como Ray Trace. En un sistema Ray Trace por cada pixel de la pantalla, trazamos una línea que va del observador al objeto, pasando por la pantalla, como si esta fuera una ventana a otro universo. Se aplican las leyes de la física de la luz a esta línea. Si el objeto refleja, se calculan los índices de reflexión, porcentajes de absorción etc. Este método consume mucho tiempo de procesamiento, pero el resultado generalmente vale la pena, pues se pueden lograr efectos que no se pueden lograr con modelado sólido, como son sombras, espejos y refracción. Algunos programas combinan modelado sólido y ray trace para reunir las ventajas de ambos. Sin embargo, en la mayor parte de los trabajos no se calculan sombras debido al tiempo de computo que esto involucra. Ya que hablamos de tiempo, como ya habran empezado a sospechar, la generación de cada imagen consume bastante, desde unos segundos por imagen, hasta horas en el caso de una imagen ray trace que involucre muchas reflexiones. Para animación cada cuadro debe generarse y grabarse en cine o video o almacenarse como archivo para después grabarse. Para registrar cada cuadro debemos recurrir a una cámara de cine para grabar animaciones o a una videograbadora especial, que puede editar un solo cuadro de video a la vez. Para esto la videograbadora debe manejar lo que se llama codigo SMPTE. Este es un sistema que numera cada cuadro de la cinta de video permitiendo una gran exactitud en la edición.
Para hacer animación, retomamos el concepto de key frame, sólo que esta vez no es un dibujo, sino la posición de los objetos en un instante; ahora no se necesita hacer el inbetween, la computadora lo realiza. Cada objeto en nuestro universo tridimensional puede tener su propio movimiento, también nuestra cámara y nuestras lámparas. Existe además un sistema de jerarquías, asi como la luna gira alrededor de la tierra y la tierra, alrededor del sol, de la misma manera se pueden definir los movimientos de los objetos en relación a otros. También podemos deformar y transformar nuestros objetos durante la animación. El animador tridimensional ya no es un dibujante, sino una combinación de arquitecto para modelar, fotógrafo para definir iluminación y texturas, y finalmente coreógrafo para ordenar los movimientos de objetos, luces y cámara. En la actualidad el trabajo de desarrollo se centra en torno al movimiento: seres vivos, líquidos, arboles mecidos por el viento, objetos que se rompen, en resumen, todo un universo sintético.
Bits y más bits. ¿Cuántos colores tenemos?
¿Qué es un pixel?
Pixel es una contracción de Picture Element y es el elemento más pequeño de nuestra imagen. La calidad de imagen de un dibujo, depende el número de pixeles y la cantidad de colores que puede tener cada pixel. La memoria en una computadora se mide en bytes y en bits. Por el momento solamente nos ocuparemos de los bits, que es la cantidad más pequeña de información, y que puede representar un cero o un uno, sí ó no, encendido o apagado. Si un pixel ocupa un bit de memoria, únicamente puede tener dos colores distintos; si tiene dos bits puede tener cuatro colores, es decir 4 combinaciones: 00, 01, 10 y 11 que es el resultado de elevar 2 a la segunda potencia. Con 3 bits tenemos 8 colores y asi podemos seguir hasta 24 bits que son aproximadamente 16.8 millones de colores o 2 24. Debido a que en una computadora los bits están agrupados en grupos de 8, también llamados bytes, generalmente se trabaja en 8 16, 24 o 32 bits. Además hay dos maneras distintas de asignar el color a un pixel. Si imaginamos que cada color es como un bote de pintura, al cambiar el color de pintura de un bote, todos los pixeles que estén usando ese bote, cambiaran de color. Este es un modo indirecto y tiene la ventaja de que aunque se manejen pocos colores, estos pueden ser escogidos de una gama muy amplia, podemos hablar de una paleta de 16 colores, que se seleccionan de una gama de 4096. Generalmente se utiliza en computadoras personales cuando se maneja menos de 16,000 colores. En el otro sistema, los bits corresponden al color real. En este caso se agrupan los bits en rojo, verde y azul. Por ejemplo, en 24 bits tenemos 8 bits para verde, 8 para rojo y 8 para azul, esto nos da 256 tonos de cada color, y su combinacion 256x256x256 nos da los 16.8 millones de colores.
Resolución de pantalla, para video y diseño
Cualquiera que haya observado un monitor de computadora y una televisión notara una diferencia notable en la calidad. En un monitor de computadora se pueden observar detalles mucho más finos; pero no todos los monitores son creados iguales. Algunos pueden manejar más colores o más resolución. La resolución típica de un monitor es de 640 pixeles de ancho. La letra más comun de computadora tiene 8 pixeles de ancho, lo que nos da 80 caracteres o sea el equivalente de una hoja impresa a máquina. Los monitores para diseño gráfico pueden trabajar con resoluciones más altas, pero generalmente es a cambio de manejar menos colores.
Tamaño de archivos
Mi primera computadora tenía una capacidad de un kilobyte, es decir 1024 bytes (en este caso kylo no significa mil, sino 2 elevado a la décima potencia) y al colocarle la expansión de memoria de 16 kB, el instructivo decía: "esto es mucha memoria, y no se hacen concursos por tratar de llenarla". Hoy 16kb corresponden a una imagen de baja resolución y 8 colores. Una imagen con la calidad de video, es decir 720 por 520 con 16.8 millones de colores ocupa 770 kB, a este paso, un disco duro de 100,000 kB nos alcanza para 140 cuadros o sea unos 4 segundos de animación de video. Afortunadamente existen algunos trucos. Hay técnicas de compresión de imformación que nos permiten reducir hasta la sexta parte el tamaño de uno de estos archivos, pero como nada en esta vida es gratis, esto consume tiempo para archivar y leer. Así que al dedicarnos a la computación gráfica, siempre estaremos hambrientos de bytes, bytes de memoria para trabajar, y bytes de archivo. La información generalmente se archiva en discos cubiertos de un material magnético, algunos son de aluminio, pero otros son del mismo material que las cintas magnéticas y se les conoce como floppys. Los primeros floppys tenían una capacidad de 140 kB, que pronto saltaron a 320kB. Los nuevos floppys de cartucho tienen 880 kB y los de doble densidad tienen 1500 kB o 1.5 Megabyte. Ya rebasada la barrera del megabyte (1024 por 1024 bytes), recientemente apareció en el mercado un floppy magneto-óptico de 30 Megabytes. En tanto que los discos duros de 100 Mb ya son estandard, ya los hay de 600 Mb. Y ahora estamos presenciando un nuevo avance, el disco óptico. Cada disco con la apariencia y tamaño de un compact disk contiene de 600 a 800 Mb; la tecnología es tan semejanteque se pueden usar indistintamente para grabar datos o sonido.
La limitación de estos sistemas es que se puede escribir pero no reescribir por lo que se llaman WORM, "Write once, read many". Gracias a que cuando se llena un disco, simplemente ponemos otro, el sistema parece ser muy conveniente y se puede adquirir uno por la módica cantidad de 4000 dolares. En este punto tenemos que prepararnos para otro salto, el Terabyte. ¿De qué tamáño es un terabyte? Si recordamos que la capacidad estimada de almancenamiento del cerebro humano es de 4 terabytes, tendremos una comparación o al menos motivo para un escalofrío....
Sistemas de display, tarjetas y accsesorios
En Amiga, no hay tarjeta gráfica sino chip gráfico, el que nos da hasta 4096 colores con solo 7 bits, (si hacemos cuentas deberíamos necesitar 12 bits). Además hay un par de accesorios como son HAM-E y DCTV que nos permiten tener un display de 32 000 colores y 16.8 millones de colores respectivamente, utilizando 4 bits y técnicas de compresión de imágenes. DCTV solamen
