Motion Capture y AI: En La Animación Digital

El Motion Capture o Mocap es una técnica de animación desarrollada  en las industrias del cine y de los videojuegos. Esta técnica se desarrolló con el objetivo de capturar el movimiento de las personas u objetos y transferir los datos recolectados a un software especializado, para una representación realista del movimiento en entornos virtuales, lo que da vida a personajes u objetos digitales que  se observan en películas como Avatar (2009) y en videojuegos como The Last of Us (2013). El Mocap ha evolucionado la animación, desde el uso de técnicas como la rotoscopia, hasta sistemas más modernos que usan la inteligencia artificial y la captura en tiempo real.

La captura de movimiento (MoCap o Motion Capture) es una técnica que ha evolucionado la animación digital de objetos y personajes, con el objetivo de dotarlos con movimientos más reales y fluidos. A lo largo de su historia, ha incorporado diferentes tecnologías como la óptica activa, la óptica pasiva, la captura sin marcadores y la captura inercial, junto con herramientas tecnológicas como software especializado y trajes con sensores, permiten registrar digitalmente el movimiento de actores u objetos y aplicarlo a modelos 3D o 2D. Usado principalmente en el sector del cine, los videojuegos y las simulaciones. 

El avance de las inteligencias artificiales ha convertido a la IA en una herramienta esencial en el desarrollo y avance del MoCap, optimizando el proceso de captura de movimiento mediante algoritmos avanzados con la capacidad de analizar en tiempo real las acciones de los actores,  detectando formas, movimientos, expresiones y gestos. De esta manera, se obtiene una captura de movimiento con mayor precisión y eficiencia, facilitando la animación digital y ampliando su aplicación en distintos sectores de la industria.

No se conoce la fecha exacta de su surgimiento, sin embargo, se ha vinculado a diferentes eventos a lo largo de la historia. Uno de los antecedentes se remonta al siglo XIX, cuando Eadweard Muybridge, realizó estudios fotográficos, donde captó el desplazamiento de un caballo empleando diversas cámaras. En el año 1915, Max Fleisher, conocido por el personaje de Betty Boop y Popeye, desarrolló la técnica de rotoscopia, que permitía reemplazar fotogramas de una película con dibujos animados, facilitando la integración de dibujos en películas y definiendo las bases de la animación. 

Más adelante, en los años 50, Lee Harrison III experimentó con circuitos analógicos y tubos de rayos catódicos, lo que llevó a la creación de un maniquí equipado con potenciómetros (Animac), el cual capturaba en tiempo real los movimientos de un actor y representarlos de manera sencilla mediante líneas. Posteriormente, en los años 80, se llevó a cabo un experimento que usaba monos con marcadores activos y un conjunto de cámaras que rastreaban el movimiento, logrando una captura más precisa y fluida. Sin embargo, el tamaño y la funcionalidad de las cámaras representaban una limitación. 

Actualmente, la inteligencia artificial ha optimizado el proceso, permitiendo la captura en tiempo real y sin necesidad de marcadores físicos, con el uso de cámaras especializadas y softwares inteligentes como Move IA.

El MoCap ha sido una técnica fuertemente utilizada para la animación en el ámbito de los videojuegos y las producciones cinematográficas. La inteligencia artificial junto a la captura de movimiento optimiza el proceso de captura de movimiento y animación de personajes digitales, puesto que la IA es capaz de aprender de grandes volúmenes de datos, gracias a algoritmos avanzados es capaz de procesar y analizar los movimientos directamente desde la entrada de video o captados en tiempo real.

Este último, permite que se acelere el proceso de producción con ventajas como la retroalimentación inmediata dentro del proceso del MoCap, la reducción de hardware costoso y mejora la eficiencia del trabajo. Estas posibilidades que da el MoCap junto a la inteligencia artificial, abre las puertas al desarrollo de nuevas posibilidades tecnológicas de inmersión como lo son la Realidad Virtual (VR) y la Realidad Aumentada (AR) llevando a otro nivel el cine y los videojuegos.

Para capturar los datos, los sistemas MoCap cuentan con técnicas tradicionales como óptica activa, óptica pasiva y captura inercial, las técnicas más modernas incluyen la captura sin marcadores con cámaras y softwares especializados. En la captura de movimiento óptica pasiva, los sujetos cuentan con trajes con marcadores retro reflectantes que reflejan la luz y las cámaras de infrarrojos captan estos movimientos y se registran en el software.  La captura de movimiento óptica activa, similar a la anterior, con la diferencia que los marcadores emiten luz, lo que implica el uso de cámaras especiales que sigan dichos marcadores. Por otra parte, La captura de movimiento inercial (Sin cámaras), es la técnica donde los sensores transmiten los datos por medio de ondas, los más utilizados en las IMU (Unidades de Medición Inercial) son los giroscopios, magnetómetros y acelerómetros. 

Por último, la captura del movimiento sin marcadores, utiliza tecnología de inteligencia artificial para para rastrear a los sujetos y captar los movimientos sin equipo especial, todo desde el uso de cámaras sensibles a la profundidad que siguen y captan o graban el movimiento, conectadas a un software especializado los cuales captan en tiempo real o convertir un video en par de minutos. Esto contribuye a que los productores puedan reducir los tiempos de producción, experimentar con nuevos movimientos e incluso crear animaciones mucho más complejas y realistas. Además, gracias a la capacidad de la inteligencia artificial para analizar grandes volúmenes de datos puede identificar patrones en los movimientos lo que facilita la corrección de errores y la interpolación de secuencias, logrando una animación más fluida y coherente. 

El proceso de Motion Capture se basa en la obtención de datos espaciales y temporales de un sujeto en movimiento, el cual se divide en tres fases principalmente. Primero, la preparación de sujetos y cámaras, donde según la técnica se colocan sensores o marcadores en el sujeto en puntos claves (articulaciones, cabeza y extremidades), los cuales son detectados por cámaras especializadas o sistemas inerciales. En el caso de la IA, solo es necesario contar con cámaras especializadas y el software correcto dependiendo del nivel de profesionalismo con el que se produzcan las animaciones. 

Segundo, grabación y rastreo del movimiento, en la cual el sujeto realiza movimientos, mientras las cámara o sensores inerciales registran dichos movimientos desde varios ángulos  y en diferentes tomas. Por último, se procesan, reconstruyen y aplican el rigging a los datos recolectados. Los programas analizan y procesan la información de posición y rotación para generar animaciones precisas. Para métodos tradicionales se cuenta con programas como  Blender, Unity o Maya. Por otro lado, programas con inteligencia artificial que captan movimiento en tiempo real están NVIDIA Omniverse, Move AI y Rokoko, por otra parte, aquellas que generan animaciones a través de video Movmi y Cascadeur.

Las producciones cinematográficas han utilizado el MoCap para dar realismo a personajes digitales., para dar realismo a personajes digitales, como en El Señor de los Anillos (2001) en el personaje de Gollum, en Avatar (2009) para el cuerpo y expresiones faciales de los personajes,  en el desarrollo de King Kong (2005) y en Las aventuras de Tintín (2011) para animar a El capitán Haddock. Otra producción destacada, fue Jurassic World (2015), donde se implementó la técnica de retargeting, transfiriendo los movimientos de un actor humano a los dinosaurios para dotarlos de mayor realismo. Otras producciones cinematográficas bastante populares son: El Planeta De Los Simios (2001), Alita (2019), Aladdín (2019), entre muchos otros. 

En videojuegos, títulos como The Last of Us y Red Dead Redemption 2 han empleado MoCap para lograr movimientos naturales en los personajes, aumentando la inmersión del jugador y la experiencia de juego, también ha sido utilizado en otros juegos como Resident Evil 6 (2013), God of War: Ascension (2013), Infamous: Second Son (2014), Halo (2001), Call of Duty: Advanced Warfare (2014), Metal Gear Solid V (2015), Uncharted 4  (2016) y Horizon: Zero Dawn (2017). En algunas de estas producciones, la tecnología MoCap y la inteligencia artificial han sido un factor fundamental para dar vida a personajes animados y fantásticos, por ello es importante mencionar que el MoCap se complementa con la creatividad humana y el talento de los actores, quienes aportan la actuación y expresividad necesarias para lograr movimientos auténticos y realistas.

Con el tiempo, la animación ha evolucionado notablemente, pasando de dibujos hechos a mano a la captura de movimiento con cuerpos reales. El MoCap ha revolucionado la forma en la que se animan personajes y objetos en diferentes sectores del entretenimiento como lo son el cine y los videojuegos. Una herramienta útil que es capaz de captar movimientos y aplicarlos a entornos digitales, proporcionando mayor realismo, precisión y fluidez de estos personajes digitales.

Aunque, el MoCap presenta limitaciones tanto en utilería como en costos, su continua mejora en desarrollo, con otras herramientas como lo es la inteligencia artificial, conlleva a un avance significativo en el mundo de las animaciones y sus diferentes aplicaciones. La influencia de la inteligencia artificial en el proceso de captura de movimiento abre las puertas a nuevos proyectos innovadores en el mundo de los videojuegos, las producciones cinematográficas y las simulaciones, como lo es la realidad virtual y la realidad aumentada.

Autor: Yerli Tatiana Urrea Naranjo
Editor: Carlos Iván Pinzón Romero
Código: UCCGG1-9
Universidad: Universidad Central

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