iNGENET - La comunidad de la ingeniería mexicana

Abstract

Steven Spielberg, that most American of filmmakers, has chosen to adapt a distinctly un-American property. The classic Hergé comic  “The Adventures of Tintin” has been translated into more than 50 languages since its first appearance in a Belgian newspaper in 1929. Spielberg has said that he first discovered Tintin in 1981, when someone told him the retro-styled heroics of Indiana Jones reminded them of the Belgian comic.. The technology that brought Tintin trilogy project is named “Motion Caption”. Motion Capture is defined as “The creation of a 3D representation of a live performance” .This technology process creates 3-D replicas of actors by outfitting them with body suits covered in reflective lenses and tracking their movements with 100 cameras.

Introducción

Recuerdo que desde que era una pequeña niña solía decir: “Cuando sea grande quiero ser mamá/ ingeniero” (entonces no existía el femenino ingeniera).Estoy segura que muchos de ustedes, también ingenieros (ras), expresaron desde muy temprana edad su deseo de ser ingeniero en lugar de ser bombero, médico, futbolista o quizá, si son ingenieras, en lugar de ser maestras, enfermeras o actrices. Pero.… ¿Por qué ser ingeniero? Es definitivamente la  pregunta que todos los ingenieros nos cuestionamos antes de tomar la decisión de serlo. Algunos de ustedes podrían decir que lo decidieron porque eran capaces de modular, seccionar y  calcular todo lo que tenían por delante. Otros por su capacidad de ver espacio donde los demás veían vacío. Pero lo que todos podremos afirmar es que fue por nuestra capacidad de imaginar e intuir, lo cual nos da la posibilidad de cambiar al mundo. Lo anterior lo confirmé cuando tuve la oportunidad de estudiar en Francia. Ahí me percaté de que los ingenieros no sólo han dado nombre a autos sino ellos mismos los han creado (Renault, Citroën[1]), también a los neumáticos que los vuelven más seguros y más rápidos, como Michelin y a los mapas más precisos y prácticos, también Michelin. En las matemáticas y en la óptica, Henri Poincaré, ingeniero y filósofo, hizo avances esenciales en el cálculo infinitesimal, en la Teoría del Caos e hizo aportaciones al principio de la relatividad. De manera resumida, podríamos afirmar que la ingeniería es el arte de “cosificar” las ideas.

Tintín

El problema es que hemos sido educados  y seguimos educando exclusivamente en capacidades mentales para discernir, aprender de  memoria y posiblemente entender; pero no para imaginar y crear. Los mejores ingenieros poseen de manera innata estas capacidades; de otra manera deben ser cultivadas. Primero, con las destrezas lingüísticas como leer y escribir así como con destrezas matemáticas para tener la capacidad de analizar y razonar. Pero también con habilidades creativas .La creatividad ha sido estudiada ampliamente por psicólogos y pedagogos, y ésta ha sido considerada como la manifestación cúspide de la inteligencia, concebida como la expresión de equilibrio de la estructura cognoscitiva del ser humano con el medio (Piaget, 1976) o como la capacidad de desarrollar un pensamiento abstracto (Lewisterman, 1921)…pero lo cierto es que es el resultado de un pensamiento divergente que convive paralelamente al convergente (el que nos conduce a la solución de un problema)[2].En este pensamiento divergente, hay un despliegue libre de sensibilidad, fluidez, flexibilidad y originalidad  que  se traduce inmediatamente en creatividad y luego en innovación.

Aunado a la capacidad creativa e imaginativa que debe ser desarrollada, es oportuno mencionar  que el nacimiento de las redes mundiales de Comunicación y Tecnologías de la Información están creando un nuevo paradigma en el terreno de la ingeniería. El ingeniero del siglo XXI no sólo debe educarse para “cosificar” sus ideas sino para tener una perspectiva multidisciplinar en la toma de decisiones y la resolución de problemas y, para ello, deberá trabajar también en habilidades y destrezas para comunicarse eficazmente de forma oral y escrita para participar en el trabajo colaborativo; además, deberá  tener también la capacidad para involucrarse en un aprendizaje de por vida. La interrelación entre comunicación, aprendizaje y formación es un factor fundamental del perfil del ingeniero del nuevo siglo. El desafío para quienes nos hallamos comprometidos con este paradigma está en saber integrar estas tres dimensiones en el proceso educativo, de tal modo que éste contribuya a una mejora del individuo en el ejercicio de su actividad desde una perspectiva humana y profesional.

Pero ¿cómo lograrlo? ¿Cómo lo hacen los ingenieros de los países desarrollados?  Mi experiencia  profesional me ha hecho  llegar a la conclusión de que la educación sólida en las destrezas básicas de lectura, escritura y matemática, son la puerta de entrada para un pensamiento creativo pero que también hay un entorno cultural que lo motiva .Por ejemplo, André Citroën a los 10 años descubrió la obra visionaria, entonces vanguardista de Julio Verne que lo inspiraría toda su vida. Años después, la construcción de la Torre Eiffel para la Exposición Universal de Paris (1889) lo motivaría a hacerse ingeniero  y lo llevaría al  desarrollo de dos innovaciones que revolucionaron la industria automotriz: el encendido eléctrico y la tracción delantera. En definitiva, tanto la lectura de las aventuras de Julio Verne [3] como la  construcción de la Torre Eiffel fueron los catalizadores de su creatividad. En las escuelas de ingeniería francesas, es posible observar a los estudiantes cargar libros de Teoría Electromagnética a la par con los de Balzac o Camus, pero, además, para nuestra sorpresa,  también de historietas tipo “comics” como “Astériix” y “Tintin”, lo cual, francamente me impactó y no lo comprendí hasta que pude constatar que la suma de todo este tipo de  lectura se traduciría en creatividad y, al final de cuentas, en una gran fuerza innovadora.

Las historietas y los dibujos animados están entre las formas más antiguas de expresión creativa. Sus comienzos datan de la época prehistórica, cuando los hombres y las mujeres pintaban escenas de caza en las paredes de las cavernas para registrar sus hazañas. Así se manifestaba ya el impulso creativo y se estaba desarrollando una nueva forma de expresión artística: el simple relato oral ya no alcanzaba -en la prehistoria el ser humano se puso a dibujar para expresarse mejor. La práctica se consolidó y se mantuvo a través de los tiempos, con el uso de los elementos que estuvieran al alcance de la mano. En el antiguo Egipto se desarrollaron los jeroglíficos -los dibujos como idioma- para contar las historias de esa cultura. En África, las complejas tallas de madera representaban escenas domésticas, y la porcelana asiática estaba decorada con figuras que representaban episodios históricos. En los tapices medievales se encontraban figuras tejidas en seda que daban vida a cuentos populares y, en los edificios, los artesanos trabajaban con vidrio coloreado para contar sus historias en ventanas iluminadas. En nuestras culturas mesoamericanas, también se usaron los frisos, la cerámica y los códices como forma de expresión. Esas formas de expresión eran precursoras de los dibujos animados de hoy en día: la mezcla de imágenes, y a menudo palabras, para contar una historia.

No obstante los cómics o historietas de dibujo surgieron con gran fuerza y de la manera por la que hoy las reconocemos gracias a la prensa diaria neoyorquina. Fue el 18 de Octubre de 1896 cuando en el New York Journal apareció por vez primera “Yellow Kid” de Richard Outcault, reconocida como la primera serie de cómic moderno, aunque para muchos este honor lo tiene “Tarzan” de Harold Foster (1929).La finalidad de esta nueva modalidad de historietas fue darle mayor rapidez y comprensión a la narración. Método anteriormente muy difundido para comunicar mensajes a aquella gente o pueblos analfabetos y en este sentido, cabe mencionar que fueron los mismos fines que alcanzaron el muralismo mexicano para difundir ideas sin la necesidad de caer en el lenguaje escrito que solo una minoría dominaba. Pero para ello era preciso que las imágenes fueran: eficaces y expresivas: abundante empleo de símbolos que reflejaran movimiento y estados de ánimo. Se buscó la simplificación de detalles a favor de la claridad. En el cómic es donde  las imágenes cobran mayor o igual importancia narrativa que el texto.

El cómic si bien tuvo su primer apogeo durante la primera mitad del siglo XX, hoy en día ha vuelto a tomar relevancia aunque desde otra perspectiva debido al bombardeo de televisión e Internet. El comic ha tenido que evolucionar a los nuevos medios y tecnologías  disponibles a las nuevas generaciones y no sólo ha migrado a las “pantallas” de diferentes tamaños sino  a  la tercera dimensión (3D).Por supuesto me estoy refiriendo al recién lanzado film de Steven Spielberg, ganador del “Globo de Oro” como mejor película animada:  ”Las aventuras de Tintin: El Secreto del Unicornio”.

Durante un fin de semana de diciembre de 2011, el perenne olor a chocolate y waffles que se percibe en Bruselas pasó a segundo plano por la visita del reconocido director Steven Spielberg que visitó la capital belga no para tratar asuntos del Parlamento Europeo sino para el estreno mundial de su película de Tintin .Pero, ¿por qué Bruselas y no  Paris o Los Ángeles? Porque Tintin es un personaje que nació de la pluma y colores del cartonista belga George Remi, mejor conocido como Hergé (quien por cierto, también tuvo influencia de Julio Verne). Siempre acompañado de su perrito Milú, metido de narices en las más singulares aventuras, Tintin ha sido referencia para muchas generaciones de europeos, especialmente para los franceses. A pesar de que en América Tintin no es conocido, Steven Spielberg compró por primera vez los derechos cinematográficos de los libros de Tintín  en 1983. Era un fanático tardío: descubrió al personaje creado por el belga Hergé apenas dos años antes, cuando un crítico comparó a “Indiana Jones” con el joven detective Tintin. Hergé, por su parte, creía que Spielberg era el indicado para llevar a Tintin al cine como se lo merecía, ya que las versiones anteriores no lo dejaron satisfecho. Sin embargo, varias complicaciones con el guión ocasionaron que a Spielberg se le agotara el tiempo. Durante los años siguientes, varias productoras pidieron los derechos sin éxito, ya que la Fundación Hergé (el dibujante murió en 1983) es muy estricta. En 2002, Spielberg volvió a comprar los derechos. Todo parecía ir sobre ruedas, pero la falta de financiamiento retrasó la filmación. Sin embargo, la historia tuvo un final feliz, y , finalmente “The Adventures of Tintin” , dirigida por Spielberg  y producida por Peter Jackson, llegó a las salas de cine en 3D después de un período largo de filmación (en promedio se requirieron  4 horas por cuadro , a 34 cuadros por segundo x 93 minutos que dura la película= 22,320 horas de filmación).[4] El actor inglés Jamie Bell (actor de Billy Elliot)  le prestó todos los movimientos y gestos a Tintín a través de la tecnología de Motion Capture (“Captura de Movimiento”), la misma que se usó para crear el personaje de Gollum en “The Lord of the Rings” (El Señor de los Anillos),…¿quieres saber cómo funciona esta tecnología en el séptimo arte?

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Empezando por lo básico: Imágenes en 3D

En tan solo unos meses hemos entrado de lleno en el mundo de tres dimensiones. Por su parte, las salas de cines ya cuentan con una amplia oferta de películas 3D, además de que las televisiones se han incorporado a esta tecnología tridimensional para ver, no solo  películas, sino transmisiones de partidos de futbol y de tenis en 3D;  pero..¿Cómo se crean estas imágenes tridimensionales? ¿Cómo son las cámaras que las graban? ¿Por qué vemos en tres dimensiones?

La televisión y cine convencional solo pueden mostrar imágenes en dos dimensiones, y son  las que estamos acostumbrados a ver. Sin embargo, las imágenes en 3D consiguen una sensación de profundidad más cercana a la vida real. La tridimensionalidad se debe al ligero distanciamiento entre los dos ojos, de modo que captan las imágenes desde ángulos distintos. La combinación de imágenes individuales vistas por cada ojo consigue una sensación de profundidad y dimensión en la mente. Es lo que se conoce como paralaje y es la base sobre la que se han desarrollado las tecnologías en 3D bajo el nombre de “estereoscopía”. El cálculo de las distancias sitúa los objetos que estamos viendo en el espacio tridimensional, obteniendo una sensación de profundidad o volumen. Por lo que si tomamos o creamos dos imágenes con un ángulo ligeramente distinto y se las mostramos a cada ojo por separado, el cerebro podrá reconstruir la  distancia y por lo tanto la sensación de tridimensionalidad.[5]

Cuando se filman imágenes en tres dimensiones se utilizan dos objetivos(o dos cámaras)  separados por una distancia fija, lo cual sería equivalente a decir que se filman dos películas simétricas. Al contener el doble de información que las imágenes bidimensionales, las  imágenes en 3D deben ser editadas conservando la información desde ambos ángulos. Cuando se reproduce el contenido, cada ojo debe percibir el contenido específico para él, de modo que cuando se combinen en la mente se pueda crear  la sensación de profundidad. Pero, para observar la tercera dimensión , como todos sabemos, es necesario emplear gafas o lentes especiales llamados formalmente  gafas de anáglifos (los anáglifos son estereofotografías tomadas o tratadas con filtros de distintos colores sobrepuestas en una sola imagen). Las gafas tienen un  filtro  de diferente color para cada ojo (azul y rojo). La misión de estos filtros es hacer llegar a cada ojo únicamente la imagen que le corresponde. Así se consigue “filtrar” las imágenes y conseguir el efecto deseado y necesario para que el cerebro pueda interpretar tridimensionalidad ya que tendremos una imagen diferente en cada ojo.[6]

Los sistemas más antiguos empleaban gafas pasivas, las clásicas de dos colores, azul y rojo pero después fueron sustituidas por otras polarizadas ya que su principal problema era la pobreza de color.

Para el cine, básicamente hay  tres sistemas distintos de proyección   comercial: El Real D , el Dolby 3D y el XPanD.

El Real D, impulsado por Sony, consigue proyectar imágenes estereoscópicas mediante el uso de una máquina (en lugar de dos, como otros sistemas), que genera el efecto al alternar un fotograma para el ojo izquierdo y un fotograma para el ojo derecho mediante un polarizador de control electrónico. Cada fotograma se proyecta en tres ocasiones para reducir el parpadeo, y en total se proyectan 72 fotogramas por segundo y por ojo. Se proyecta sobre una pantalla especial gris, y su principal ventaja es que las gafas que debe usar el espectador son desechables y muy baratas.

El Dolby 3D funciona mediante la división del espectro dentro del proyector con una rueda de color giratoria. Las gafas lo bifurcan en seis bandas y permiten que cada ojo vea la mitad. Este sistema es el que se emplea más comúnmente en el cine comercial.

Por último, el sistema XPanD requiere un tipo de gafas activas con obturador LCD que sincronizan con la pantalla a través de infrarrojos. Los lentes de estas gafas son transparentes, pero al aplicar un determinado impulso eléctrico se vuelven momentáneamente opacas. Estas gafas oscurecen la visión de los ojos de manera alternativa, al mismo tiempo que la proyección muestra alternativamente diferentes perspectivas de cada ojo.

Animación por computadora con Tecnología CGI

Otra tecnología empleada en la filmación de películas  animadas 3D, y particularmente en “Las aventuras de Tintin” se llama CGI (Computer Graphics Imagery o “Imagen creada por Computadora”) que es un software diseñado expresamente para la creación de imágenes digitales para  dibujos animados.

La animación es la simulación de un movimiento, creada por la muestra de una serie de imágenes o cuadros llamados fotogramas. Un ejemplo sencillo son las caricaturas, que pertenecen a la animación tradicional. El fenómeno de la  persistencia de la visión (de 100 a 20 mseg.) permite que se fundan las imágenes y que se pueda generar la ilusión de movimiento. Los distintos fotogramas no deben ser muy diferentes entre sí, y la sensación de movimiento es más fluida a partir de una frecuencia de presentación de unos 20 Hz.

Con el paso del tiempo, la animación de imágenes ha evolucionado considerablemente. Hasta hace algunos años, se debía dibujar cada cuadro para unirlo y crear una imagen animada.  Ahora, el uso de la computadora, permite crear escenas más reales. La animación por computadora se puede definir como un formato de presentación de información digital en movimiento  tridimensional a través de una secuencia de imágenes o cuadros creados por la computadora. John Lasseter de Pixar fue una de las primeras personas en lograr la animación por computadora y fue muy reconocido por su película Toy Story.

En la animación tradicional, la combinación de un lapicero y el arte del dibujante, se convierten en una herramienta de gran flexibilidad con la que se pueden lograr movimientos de notable realismo. Pero la computadora  no es una herramienta tan flexible, pero tiene sus ventajas y puede utilizarse para la creación de animaciones de muy diversas formas. A continuación se describen algunas de las técnicas más comunes:

1. La rotoscopia consiste en capturar un movimiento real, y utilizar esa información para mover un diseño generado por computadora. La captura de los datos del movimiento real  normalmente emplea otra técnica llamada Motion Capture (que será explicada posteriormente) e incluye los siguientes pasos:

• Simplificación del modelo: normalmente, los movimientos reales (por ejemplo, el lanzamiento de un disco en atletismo) son demasiado complejos para intentar capturarlos íntegramente. Hay que identificar las partes  fundamentales del movimiento.
• Identificación y marcado de los puntos de referencia. Normalmente son las articulaciones, y se suelen marcar con círculos de color rojo.
• Realización de movimientos y captura  de datos (mediante múltiples cámaras de vídeo, traje de datos., etc.)

Una vez digitalizada la información, se aplica ésta al modelo generado por computadora  para controlar su movimiento. Mediante esta técnica se consiguen movimientos de gran realismo, ya que al fin y al cabo se está copiando el movimiento real.

1. La animación paso a paso consiste en definir manualmente cada uno de los fotogramas. En algunos tipos de animación tradicional (animación  de  figuras  de  plastilina),  se  usa esta técnica. Utilizando una computadora, se puede definir manualmente cada uno de los fotogramas de una animación, por ejemplo, dibujar cada uno de los bitmaps de una pequeña animación cíclica. Esta técnica es muy lenta, y solo se usa para pequeñas animaciones.
2. La animación  por cotas o keyframes consiste en basar el movimiento en unos fotogramas fundamentales (“keyframes”) y luego dejar que el sistema genere automáticamente los fotogramas intermedios mediante métodos de interpolación. Es importante que las cotas sean representativas del movimiento para que la interpolación tenga suficiente información. Esta técnica está basada en los métodos de trabajo de la animación tradicional en la que los animadores más expertos dibujan los momentos fundamentales del movimiento (cotas o keyframes) y los animadores principiantes dibujan los fotogramas intermedios (“inbetweens”).
3. La animación “procedural “consiste en describir el movimiento de forma algorítmica. Hay una serie de reglas que controlan cómo se van modificando los  distintos parámetros (como la posición o la forma) a lo largo  del tiempo. Para movimientos sencillos (un péndulo o una rueda que gira) es una buena solución, pero para movimientos más complejos (una persona caminando, o una moneda que cae al suelo), resulta difícil conseguir buenos resultados. Hay algunas técnicas con resultados interesantes, como los sistemas de partículas o la simulación de movimientos grupales.

Motion Capture o Captura de Movimiento (MOCAP)

Motion Capture es una técnica que se emplea para digitalizar movimientos reales, con los cuales es posible dar vida a objetos y personajes en una película de dibujos animados. Los que hayan jugado con algún videojuego de Xbox Kinect han sido usuarios de esta tecnología cuya aplicación se extiende a fines médicos y deportivos.

Para facilitar esta tarea, la gran mayoría de los programas (software) 3D disponibles en el mercado incluyen herramientas para transcribir la información de algún dispositivo de entrada y poder utilizarla como información para el movimiento de algún personaje.[7]

En un entorno no tan profesional, es posible capturar datos de dispositivos como teclados, mouse o joysticks, sin embargo, para la aplicación en la industria cinematográfica, es necesario incluir sistemas mucho más avanzados como  dispositivos ópticos  y sensores que se incluyen en trajes especiales que deben vestir los actores humanos y que permiten recopilar datos de mucha mayor  complejidad y precisión como son las expresiones faciales de  algún personaje.

Existen varias empresas que diseñan sistemas profesionales de captura de movimiento, como Measureand® (http://www.measurand.com/), que ofrece el producto “ShapeWrap™ II” o Xsens® (http://www.xsens.com/) con su producto “Moven” y “MotionBuilder”®, producido por Autodesk (http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/index?id=13581855&siteID=123112) , siendo éste último el seleccionado para  la filmación de ”Las aventuras de Tintin: El Secreto del Unicornio” , donde fueron empleadas 100 cámaras simultáneas.

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Conclusiones

Si hacemos una reflexión rápida de la película ”Las aventuras de Tintin: El Secreto del Unicornio” podemos concluir que es el resultado de la fusión del arte con tecnología donde tanto en el dibujo animado con sofisticadas tecnologías como en la narración se ha conservado la tradición del comic franco-belga llamada “línea clara” .Se trata de un esquema pensado para todo público y donde el espectador se deja llevar con facilidad a lo largo de la historia, sin pensar que hay cien  cámaras detrás o, dicho finamente, sin que sea consciente de que existe una mediación técnica .El principal objetivo fue que  el espectador se sintiera, en definitiva, parte de la acción como si estuviera ocurriendo de verdad ante sus ojos. Lo importante es entretener al espectador aunque sea rompiendo esta vez el tópico americano  partiendo de materiales franceses (o franco-belgas) e  insertando la obra en una filmografía, la de Spielberg, donde el entretenimiento es un fin importante, pero expresando también una visión coherente y esperanzada de la existencia humana.

¿Cuál es el es el siguiente paso? Probablemente los hologramas animados. La llegada del cine a la representación holográfica tendrá que esperar. Pero ésta es ya otra película.

[1] Louis Renault era el cuarto hijo de una familia de artesanos. Apasionado de la mecánica, con 14 años construyó un taller en un rincón del jardín de la casa familiar situada en Billancourt. Con 21 años construyó su primer  automóvil modificando un triciclo. André   Citroën fue un ingeniero francés, fundador de la marca automovilística Citroën en 1919 . Fue el primero en  Europa en emplear métodos de trabajo en cadena. Algunas de sus innovaciones fueron el encendido eléctrico y la  tracción delantera..

[2] El  entrenamiento en creatividad ha sido desarrollado a partir de 1950.  Guilford fue uno de los grandes precursores que impulsaron esta corriente de investigación y es él que distingue estos dos tipos de pensamiento.

[3] Julio Verne, fue un  escritor francés de novelas de aventuras. Es considerado junto a  H.G. Wells uno de los padres de la ciencia ficción

[4] Citado en “Tintin y la Revolución de los Bytes”, GOmez Iniesta, Carlos :Revista Premiere #207 Dic. 2011

[5] Citado en http://es.wikipedia.org/wiki/Estereoscop%C3%ADa

[6] El uso de unas gafas con lentes cada una con un filtro de un color (rojo y azul) hace que el ojo cubierto por el filtro rojo perciba las partes de ese color como blancas, y las partes azules como oscuras. El cubierto por el filtro azul percibe el efecto opuesto. Y el cerebro interpreta la imagen en 3D.

[7] http://www.optimizacion3d.info/libro-3d/animacion/captura-de-movimiento-motion-capture