Extensión de un motor de juegos con cinemática inversa

Abstract

La industria de los videojuegos y su comunidad, se amplían constantemente a nivel global, produciendo una alta demanda de experiencias interactivas de las que se espera cada vez más atractivo y realismo. Tradicionalmente (,y en oposición a esa expectativa), cada animación usada para dar vida a algún personaje de un juego, contiene un único movimiento o acción, que se repite inalteradamente en distintas situaciones. Por ejemplo, es usual que un personaje solo sea capaz recorrer terrenos planos (sin elevación) de manera creíble, porque la animación utilizada fue diseñada de esa manera. No es posible crear manualmente animaciones que se adapten a todos los contextos, por lo que sistemas que modifiquen las animaciones en tiempo real para volverlas más dinámicas son muy requeridos. Considerando este problema, se agrega un nuevo sistema al MonaEngine (motor de juegos simple implementado para asistir la docencia en el ramo CC-5512 Arquitectura de Motores de Juegos), llamado Sistema de Navegación IK, que permite adaptar animaciones estáticas y de caminar a terrenos irregulares generados mediante funciones de elevación. Las animaciones son modificadas mediante cálculos de cinemática inversa basados en el método de descenso de gradiente. Se logra generar animaciones que se adaptan al terreno de manera básica, modificando las rotaciones de las articulaciones de las piernas del modelo articulado objetivo. Las modificaciones realizadas se basan en la información de movimiento original de la animación, extraída en un paso previo del sistema. El uso de descenso de gradiente, y la consideración del movimiento original de la animación permiten, en conjunto, lograr que las animaciones modificadas preserven la esencia de las animaciones originales. El sistema consigue un muy buen rendimiento en cuanto a frames por segundo, pudiendo cumplir el importante requisito de ser ejecutado en tiempo real. Las animaciones generadas tienen una calidad que se encuentra dentro de lo esperado, en cuanto a que representan de manera simple la adaptación del movimiento de caminata a un terreno irregular, pero no llegan tan lejos como para tener una "personalidad'' dinámica. Es decir, no pueden por ejemplo, denotar cansancio cuando la superficie es más empinada, y presentar un balance apropiado del cuerpo. El sistema se encarga únicamente de que los tobillos de cada personaje utilizado sean llevados a una altura adecuada en conjunto con sus caderas, para ajustar el movimiento al terreno, pero la corrección de la orientación de los pies no es considerada. Esto es repetidamente notado por los usuarios de prueba del sistema, y queda marcado como trabajo futuro.