¡IK vs. FK! ¿Cuál es mejor? Cuando hablamos de rig, no podemos evitar hablar de animación. El trabajo que realizamos como riggers siempre responde a necesidades de los animadores, por lo que no solo es importante saber hacer un determinado sistema, si no el por qué se hace. Por muy interesante que sea aplicar un sistema muy complejo que facilite ciertas animaciones, si al final ese personaje, prop, vehículo etc. no va a usar ese sistema en su animación, estamos perdiendo el tiempo y sobrecargando un rig sin motivo.
En este artículo vamos a tratar unos de los sistemas de control más básicos del rig, pero que suponen la base para un correcto uso en animación: los sistemas IK vs FK. Ninguno es mejor que el otro per sé, si no que serán más o menos adecuados para cada situación. ¡Vamos a descubrirlo!
IK vs. FK: Fundamentos clave y qué relación tienen con el Rigging
Un sistema de joints o huesos ya es, por sí mismo, un sistema FK, donde cada uno rota y “arrastra” a aquellos que estén bajo su jerarquía, propagando el movimiento de arriba a abajo o de atrás hacía adelante (“forward”). Por ejemplo, en un brazo, el movimiento del hombro cambiaría la posición del codo, la muñeca, mano, dedos, etc., pero el movimiento del codo no alteraría al del hombro ni nada que haya por detrás.
Cuando aplicamos un sistema IK lo que hacemos es encadenar varios huesos, marcando un extremo como fijo y otro vinculado a un efector. Cuando dicho efector se mueve, los huesos dentro del sistema IK tratarán de adaptarse y rotar para que el extremo vinculado al efector logre igualar la posición de este. Siguiendo con el ejemplo del brazo, supongamos que la cadena IK va desde el hueso del hombro hasta la muñeca, donde colocaremos el efector. Cuando movemos este componente, va a intentar que el hueso de la muñeca quede siempre en su misma posición, haciendo que todos los demás huesos del sistema roten. De esta forma, estamos haciendo que la animación se comporte de manera inversa, de delante hacia atrás.
No hay mucha complicación ni es necesario ser un rigger avanzado para conocer y saber aplicar estos sistemas de control. De hecho, el sistema FK no requiere de nada más que colocar un joint o hueso y ya tendríamos ese control.
Para IK tampoco hay mucha complicación: seleccionar qué huesos van a comportarse de esta manera y aplicar un IK Handler (en Maya). Pero, pese a la facilidad a la hora de crearlos, siempre es importante tener unos conocimientos y una preparación antes, y ahí es donde entra en juego las capacidades del rigger.
La orientación de los huesos es fundamental para un sistema FK. Si cada hueso está orientado en diferentes ejes, cuando se quieran animar varios a la vez, cada uno girará en un plano. De igual manera, la orientación es importante para el sistema IK, pero, además, debemos controlar hacia dónde deben girar los joints intermedios cuando se mueva el efector (con el ejemplo del brazo, el codo debe girar hacia adentro cuando acercamos el efector al hombro). En este caso, además, se le da un control extra que permite posicionar el hueso intermedio, el llamado “PoleVector”.
Aplicaciones de IK y FK en animación
Estos dos sistemas son la base de casi cualquier rig de control, y son los que permiten rotar cada hueso del esqueleto del modelo. Son conceptos ligados a la animación, forward kinematic e inverse kinematic, en castellano cinemática directa y cinemática inversa, y sus nombres hacen referencia al orden en el que se aplica el movimiento. En ocasiones sólo realizaremos uno de ellos, en otras daremos al animador la opción de elegir cuál usar, y en otras trataremos ambos sistemas coexistiendo al mismo tiempo.
Saber qué método se está aplicando o cuál debería aplicarse responde, en muchos casos, a una pregunta: ¿Deben permanecer los brazos en una posición fija en el espacio mientras el resto del cuerpo se mueve?
¿Qué es la Cinemática Inversa (IK)?
Este tipo de animación, en general, consiste en que la fuerza que se ejerce para el movimiento parte de un extremo del modelo, y no de su centro de gravedad. En un personaje, cuando empuja un objeto, las manos son las que “empujan” al resto del cuerpo ofreciendo resistencia. Cuando sostiene una espada, la fuerza se aplica desde esta para que sea la que controle su posición o orientación.
Ventajas y desventajas de la Cinemática Inversa
Para el animador, resulta mucho más rápido, cómodo e intuitivo usar este sistema de IK para alcanzar poses en el personaje. Coloca el control donde quiere que esté y todo lo demás irá adaptándose. Pero eso mismo es su contraparte, el animador deja de tener tanto control en lo que ocurre entre las poses, ya que la interpolación la realiza el programa, y debe corregir esto mediante las curvas de animación o añadiendo keyframes adicionales. Además, el movimiento en IK es lineal, por lo que hay que trabajar igualmente estos aspectos para lograr los arcos de movimiento.
¿Qué es la Cinemática Directa (FK)?
En este sistema, cada articulación se rota de una en una de forma manual, y tratando siempre de ir desde los huesos más cercanos al centro de gravedad hacia afuera. Es el movimiento más natural, sin que nada externo ejerza una contrafuerza, el que genera el propio modelo. Suele ser habitual que sólo puedan rotarse, ya que de moverlos o escalarlos estaríamos alterando los volúmenes del modelo haciendo que los huesos sean más largos o más anchos.
Ventajas y desventajas de la Cinemática Directa
El sistema FK permite movimientos en arcos por defecto, lo que resulta en animaciones más fieles a los 12 principios y al movimiento natural de las cosas, y tiene resultados más intuitivos y controlados en las interpolaciones entre keyframes.
La parte negativa es que se tarda más en posar, ya que debemos ir manipulando articulación por articulación, y, además, si queremos modificar una posición, cualquier cambio que hagamos en una de estas articulaciones se propagará hacia delante, por lo que tocará reposicionar todos los huesos siguientes.
Escenarios recomendados para el uso de IK vs FK
Entonces, como riggers, ¿cuándo debemos incluir estos sistemas? Pues la respuesta es “cuando los necesite el animador”.
Supongamos que el personaje que vamos a riggear solo aparece en segundo plano, caminando por una calle. ¿Qué elementos necesitan de un control IK? Aquellas extremidades que están fijas en una posición. En este caso, los pies, que le sostienen y le permiten caminar sobre el suelo. Los brazos, salvo que el personaje esté apoyándose sobre una superficie con las manos, pueden bastarles con los controles FK, ya que sólo necesitamos que oscilen adelante y atrás con el movimiento del cuerpo. El tronco, de igual forma, sólo necesitaría de controles FK para un movimiento simple de caminar pues permitirá una animación naturalista basada en la cadena de huesos.
Pongamos otro caso: un personaje que apoya su peso en los dedos de las manos para levantarse de una mesa. Los dedos van a estar fijos en una posición, y el resto del cuerpo se levantará con la fuerza que ejerce en los dedos y pies. En este caso, cada uno de los dedos va a requerir un sistema IK, al igual que los brazos y piernas, ya que el movimiento del cuerpo irá dirigido por cada extremidad.
Ejemplos prácticos
Personajes humanoides:
- Brazos: ¿Se apoyan en un sitio fijo?
- Si: control IK.
- No: control FK.
- Piernas: Por lo general, siempre van a precisar IK, ya que se apoyan en el suelo.
- Torso: ¿Generaremos una animación naturalista, basada en cadena de huesos? >
- Si: sistema híbrido.
- No: un sistema spline IK suele ser suficiente.
Cuadrúpedos:
- Casi todo el cuerpo está en IK o híbrido.
- Las colas suelen mantenerse con controles FK.
Vehículos:
- Salvo grandes rigs, suele bastar con controles FK.
Cualificación y exigencias del sector
Esto que hemos comentado es, a grandes rasgos, lo que suponen para una producción los sistemas FK e IK. Cada uno de estos puede requerir más subsistemas, o comportamientos más concretos, que siempre van a venir de lo que se pida en animación y que requieren de más esfuerzo y tiempo para incluir.
Es importante que, como riggers, no solo sepamos replicar sistemas en nuestro trabajo, si no saber si van a usarse en animación.
El rig es una de las disciplinas más técnicas de la producción 3D, y se espera que el rigger tenga desarrolladas capacidades en distintas técnicas, sistemas y herramientas.
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¡Y vosotros con cuál os quedáis? ¿IK vs. FK? ¡Os leemos en comentarios!
