BLENDER - Animación de glóbulos rojos (Displace, sistema de partículas Emitter, campo de fuerza)

En este tutorial, creado utilizando Blender versión 3.3, veremos cómo crear la animación que están viendo en el video: algunos glóbulos rojos moviéndose dentro de un vaso sanguíneo.

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¡Hola a todos!

En este tutorial, creado utilizando Blender versión 3.3, veremos cómo crear la animación que están viendo en el video: algunos glóbulos rojos moviéndose dentro de un vaso sanguíneo.

Durante el tutorial, aprenderemos a modelar el vaso sanguíneo y los glóbulos rojos, cómo generar los glóbulos rojos con un sistema de partículas Emitter y cómo hacer que sigan el camino del vaso sanguíneo utilizando un campo de fuerza ("Force Field").

Comencemos con la modelación del vaso sanguíneo en una escena completamente vacía.

Primero, en una vista superior, preferiblemente ortográfica, insertamos una curva Bezier, la cual modelamos añadiendo y moviendo un par de puntos de control en el modo Edit.

Esta curva representa el camino del vaso sanguíneo, y para nuestros propósitos, podemos mantenerla en el plano 2D; por eso estoy enmarcando la escena desde arriba, con una vista ortográfica.

Después de modelar el camino, volvemos al modo Object e insertamos un Bezier Circle en la escena: esto representará el perfil del camino, que mantendremos circular; perturbaremos las paredes internas del camino más tarde con el modificador Displace.

Para establecer el Bezier Circle como el perfil de la Bezier Curve (que, por cierto, renombramos a Vessel Path para mayor claridad), tenemos que seleccionar Vessel Path, abrir la pestaña Object Data dentro del editor Properties, luego acceder a la sección Geometry Bevel Object y especificar el Bezier Circle que acabamos de crear como el objeto Bevel.

Si el perfil parece demasiado grande o pequeño, podemos cambiar su tamaño simplemente escalando el Bezier Circle; como mencionamos, no hay necesidad de modificar el perfil de Bezier Circle en modo Edit porque el perfil circular funciona perfectamente.

En mi caso, el vaso sanguíneo aparece invisible cuando se ve desde el interior: esto se debe a que la opción Background Culling está activada en el menú Viewport Shading. Esta opción oculta las caras que no tienen sus normales mirando al espectador; es una opción que puede ser útil en algunos casos, pero no en este, así que la desactivo.

Hagamos una copia del camino (con SHIFT D y Enter), llamándola, por ejemplo, Path Copy, y ocultémosla temporalmente; esta copia será útil por dos razones:

• por seguridad, como copia del camino, porque pronto lo transformaremos de una Curve a un Mesh;

• y como copia de la curva original para que podamos usarla más tarde como un camino para que los glóbulos rojos lo sigan.

El PATH necesita ser convertido a Mesh porque de esta manera podemos aplicarle un modificador Displace, que perturbará las paredes del vaso sanguíneo, haciéndolas visualmente más interesantes.

La conversión se puede hacer con un clic derecho y Convert To Mesh, pero quiero señalar algo: en mi caso, los vértices del perfil circular son mucho más densos que los segmentos que componen el Path.

Como prefiero tener caras lo más cuadradas posible, deshago la operación de conversión (CTRL Z en Object Mode), luego inserto puntos de control intermedios donde los puntos de control originales están demasiado separados y tienen manijas demasiado largas, que producen caras rectangulares.

Luego realizo la conversión a Mesh, como mencioné anteriormente, con un clic derecho y Convert To Mesh.

A continuación, añado un modificador Displace al objeto, especificando una textura Clouds con una escala baja para introducir muchas distorsiones.

Sin embargo, el efecto es decepcionante: esto se debe a que la Mesh obtenida de la conversión no es lo suficientemente densa, es decir, tiene pocos vértices y caras para deformar. Para resolver este problema, añado un modificador Subdivision Surface al objeto, con al menos 2 subdivisiones.

El modificador Subdivision Surface necesita ser movido por encima del modificador Displace: el orden es importante porque la Mesh se subdivide primero con Subdivision Surface y luego se perturba con Displace.

Así, vamos a modificar los valores de Size de la Texture y la Strength del modificador Displace hasta que obtengamos un resultado que nos agrade; si es necesario, también podemos probar diferentes Textures para Displace, o podemos añadir un modificador Smooth como el último modificador en la pila, para suavizar un poco las perturbaciones y completar la fase de modelado del vaso sanguíneo.

Una vez completado este trabajo, asignamos un material al vaso sanguíneo; en mi caso, para lograr el aspecto que visteis en la previsualización del tutorial, uso un material Velvet rojo porque este material refleja la luz de una forma particular: el resultado, en este caso, no necesita ser fotorrealista, por lo que un aspecto más suave y difuminado está bien.

Sin embargo, para tener una previsualización del resultado, debemos realizar primero dos operaciones: establecer el fondo del universo virtual en negro (desde World Background RGB Color) e insertar al menos un par de fuentes de luz Point Light dentro del vaso sanguíneo.

La inserción de las Point Lights se puede hacer fácilmente desde una vista Top Ortho; sugiero colocar las fuentes de luz cerca de las curvas e inicialmente crear solo una, que luego se puede duplicar usando ALT D para obtener copias vinculadas que copiarán los parámetros de la primera: esto puede ser útil porque inicialmente no sabremos la intensidad que dar a las fuentes de luz y tendremos que experimentar, pero con la copia vinculada, podemos modificar la intensidad y el color de una sola fuente de luz y encontrar los mismos ajustes aplicados a las copias vinculadas también.

Coloca una copia vinculada de la fuente de luz en la entrada del vaso sanguíneo, de lo contrario, nuestros glóbulos rojos serán demasiado oscuros al principio.

Podemos ver la previsualización del renderizado con Z y luego Rendered en el 3D Viewport, lo que nos permite ajustar los parámetros de la luz hasta que obtengamos el resultado deseado.

En esta etapa, también podemos insertar y posicionar la cámara que utilizaremos más tarde para el renderizado; específicamente, en el modo Object, insertamos un objeto Camera en la escena con SHIFT A y Camera, luego nos posicionamos en el 3D Viewport para definir el encuadre inicial de la secuencia, y abrimos el cuadro de búsqueda de Blender (que, en mi caso, se puede acceder con la barra espaciadora) y buscamos la opción Align Camera to View (el atajo es CTRL ALT NUMPAD 0).

Ajusta la posición de la cámara y, si es necesario, cambia su longitud focal en la pestaña Object Data, por ejemplo, bajando su valor para lograr un encuadre más amplio y angular.

Una vez completado el ajuste de los materiales, las luces y la cámara, vuelve al modo de vista Solid de la escena 3D y muévete a una zona vacía para modelar el prototipo de glóbulo rojo.

Hay varias maneras de modelar este objeto; la elección es vasta. En mi caso, estoy creando una UV Sphere, aplanándola en los polos, y más: estoy eliminando los vértices de los polos y rellenando los anillos vacíos creados con GRID FILL en el modo Edit.

Estoy realizando estas operaciones porque tengo la intención de aplicar también un modificador Displace al glóbulo rojo... sin embargo, antes de eso, cambio el sombreado a Shaded en el modo Object porque el sombreado Flat por defecto es demasiado facetado!

Modelo más a fondo el glóbulo rojo, aplanándolo cerca de los polos; realizo estas operaciones seleccionando los vértices que quiero modelar y luego moviéndolos o escalándolos a lo largo del eje Z, que es el vertical, hasta que obtengo el resultado deseado.

En cuanto a la distorsión de la geometría, realiza las mismas operaciones que con el vaso sanguíneo, es decir, añade y ajusta los modificadores Subdivision Surface y Displace, con la diferencia de que esta vez, probablemente sólo una subdivisión para Subdivision Surface será suficiente.

Si las deformaciones introducidas por Displace no son bien visibles (o, al contrario, son demasiado fuertes), incluso cuando se varía significativamente el parámetro Size de la textura, intenta aplicar las transformaciones de escala del objeto con CTRL A y Apply Scale, especialmente si redimensionas el objeto. Esta consideración también se aplica al vaso sanguíneo, de hecho.

Una vez completada la fase de modelado, asigna un Material a este prototipo de glóbulo rojo; en esta etapa, mueve temporalmente el prototipo de glóbulo rojo dentro del vaso sanguíneo a un punto bien iluminado para previsualizar el efecto final en el modo de vista Rendered.

Esta vez, elijo un Material Principled BSDF con un color rojo un poco oscuro y una Roughness de alrededor de 0.6 para proporcionar una reflexión especular sutil en el objeto.

Después de este paso, mueve el glóbulo rojo de nuevo fuera del vaso sanguíneo y vuelve al modo de vista Solid para centrarte en la creación del sistema de partículas que emitirá los glóbulos rojos.

Para emitir glóbulos rojos como partículas de un sistema de partículas, primero necesitamos un objeto emisor.

En nuestro caso, un Plane funcionará perfectamente, así que inserta uno en la escena y, lo más importante, orienta su cara superior para que apunte hacia la entrada del vaso sanguíneo, ya que esa es la dirección en la que queremos emitir los glóbulos rojos.

Para asociar un sistema de partículas con el Plane recién creado, abre la pestaña Particle Properties del objeto y haz clic en el botón +.

Por defecto, el sistema de partículas recién creado será del tipo Emitter, que es lo que necesitamos.

No queremos crear demasiadas partículas, pero queremos asegurarnos de que sean copias del prototipo de glóbulo rojo, tengan una rotación aleatoria, se emitan a lo largo de la duración de la animación, y estén presentes hasta el final de la animación. Este último punto necesita aclaración porque, como veremos, las partículas tienen una vida útil ("LIFETIME") que ajustaremos en consecuencia.

En cuanto al número de partículas, lo probaremos mientras evaluamos la animación, pero por ahora, pongámoslas a 100 en el campo Number de la pestaña del sistema de partículas.

Respecto a la duración de la animación, estoy dejando los 250 fotogramas predeterminados de Blender (equivalentes a 10 segundos de metraje a 25 fotogramas por segundo), así que podemos configurar:

• Frame Start 0

• End Frame 250

• Lifetime 250

Para hacer que las nuevas partículas sean instancias del prototipo de glóbulo rojo, abre la pestaña Render del sistema de partículas y cambia el campo Render As de Halo a Object, luego especifica el glóbulo rojo como el Instance Object más abajo.

Ahora, al iniciar la animación, notaremos algunas cosas que arreglar en las partículas generadas:

• tienen un tamaño inadecuado;

• caen al vacío;

• todas tienen la misma orientación;

• no se proyectan hacia el vaso sanguíneo.

Resolveremos todos estos problemas uno por uno, comenzando con el más sencillo: eliminar la gravedad.

Abre la pestaña Field Weights del sistema de partículas y establece el valor de Gravity a 0.0. Ahora las partículas ya no caerán al vacío, como podemos ver al posicionarnos en el fotograma 1 de la Timeline y empezar de nuevo la animación.

El tamaño de las partículas se puede modificar desde la pestaña Render del sistema de partículas variando el parámetro Scale. No estoy seguro de si los glóbulos rojos pueden tener diferentes tamaños, por lo que dejo el valor Scale Random, que introduce variaciones de tamaño aleatorias, en 0.0.

Ten en cuenta que todavía podemos modificar el prototipo de glóbulo rojo, tanto en modo Object como en Edit, observando también los cambios en las partículas, ya que estas son instancias de ese prototipo.

Para la rotación de las partículas, podemos establecer una rotación inicial aleatoria activando primero la sección Rotation del sistema de partículas y luego estableciendo un valor mayor que 0.0 en el campo Randomize dentro de esta pestaña.

Podemos observar la generación de partículas orientadas de manera aleatoria al volver al primer fotograma de la Timeline e iniciar la animación.

El último problema que resolver es mover las partículas a lo largo del vaso sanguíneo.

¿Recuerdas la copia del vaso sanguíneo, llamada Path Copy, del tipo Bezier Curve, oculta y superpuesta en el vaso sanguíneo, que se ha transformado en Mesh? Bueno, es hora de usarla como una ruta para las partículas.

Selecciona Path Copy, abre la pestaña Physics en el editor de Properties y añade un Force Field.

Cambia el tipo de Force Field de Force a Curve Guide; no notaremos nada especial, también porque el objeto está actualmente invisible, así que hazlo visible de nuevo y busca un círculo punteado en la entrada del vaso sanguíneo.

Este círculo indica el área de influencia para el sistema de partículas: las partículas serán afectadas por el Force Field cuando estén en esta área.

Entonces debemos mover el Plane más cerca de esta área y, sobre todo, agrandarla, de manera que incluya las partículas generadas; para llevar a cabo esta operación, cambiamos el valor del parámetro Minimum Distance en la pestaña Force Field.

Volvemos al fotograma 1 de la Timeline y comenzamos la animación para observar el resultado.

Si las partículas seguían un camino diferente al de la curva, la razón podría radicar en el hecho de que las curvas Bezier tienen un principio y un final: ¡probablemente, lo que consideramos como la entrada del vaso sanguíneo es, en realidad, el punto final de la curva!

Para resolver este problema, cambiamos a Edit mode, seleccionamos todos los puntos de control de la curva y revertimos su dirección buscando el comando Switch Direction en la caja de búsqueda de Blender.

Volvemos a Object Mode, nos reubicamos en el fotograma 1 de la animación y hacemos clic en el botón Play para observar el resultado obtenido.

Si el resultado es el deseado, volvemos a ocultar el objeto Path Copy.

Ahora también podemos previsualizar la animación desde la perspectiva de la cámara virtual y eventualmente cambiar el número de glóbulos rojos generados por nuestro sistema de partículas u otros parámetros, como la intensidad del efecto de Displacement o las dimensiones, según nuestras necesidades.

Finalmente, podemos animar el movimiento de la cámara virtual dentro de la escena; esto se puede hacer fácilmente observando la escena desde una vista Top Ortho e insertando fotogramas clave ("Keyframe") para la posición y rotación de la cámara dentro del vaso sanguíneo, dependiendo de la animación que queramos lograr, y verificando el resultado desde el punto de vista de la cámara en la vista 3D...

... y nos damos cuenta de que hay un problema! Si, de hecho, movemos la cámara para cubrir la mayor parte del vaso sanguíneo en los 250 fotogramas de la animación, ¡entonces nunca veremos las partículas porque estarán detrás de nosotros!

Hay varias formas de resolver este problema; una de estas es emitir las partículas antes de que comience la animación, por ejemplo, estableciendo -100 en el campo Frame Start del sistema de partículas, pero cuidado: en este caso, el valor Lifetime debe ser 350, ¡de lo contrario, las partículas desaparecerán en el fotograma 150 de la Timeline!

Después de hacer estos cambios, revisa la animación en el 3D Viewport para asegurarte de que todo está bien esta vez; al final, podemos comenzar a renderizar la animación.

Antes de cerrar este tutorial, una pequeña observación sobre la caché del sistema de partículas y algunos problemas que pueden surgir durante la renderización, especialmente después de haber hecho varias renderizaciones intermedias para mostrar el estado de la escena en varios momentos antes de proceder a la renderización final de la animación.

En estos casos, de hecho, podrías ver que aparece una línea roja en la parte inferior de la Timeline, indicando que Blender ha calculado y almacenado en caché la animación hasta ese punto.

Lo peor es que a veces, después de varias renderizaciones, esta línea puede ser visible en parches.

El problema es que, en este caso, Blender tendría algunos fotogramas correctos listos, como queremos, mientras que otros fotogramas se calcularían de otras formas, produciendo resultados incorrectos: en ciertos fotogramas, podrías ver las partículas en el lugar correcto, mientras que en otros podrías verlas en configuraciones incorrectas o directamente no verlas en absoluto.

Lo que debes hacer antes de comenzar la renderización de la animación es lo siguiente: vuelve al primer fotograma de la animación; accede a la pestaña Cache del Particle System, donde encontrarás información sobre los fotogramas disponibles en la memoria; haz clic en el símbolo de más para agregar una nueva caché (que inicialmente estará vacía) y luego haz clic en el símbolo de menos para eliminar la caché anterior; finalmente, haz clic en el botón Bake para calcular y almacenar en caché toda la simulación correcta de partículas.

En este punto, la barra roja debería cubrir toda la Timeline, indicando que todos los fotogramas se han calculado y almacenado correctamente en la memoria.

Ahora, al comenzar la renderización de la animación (desde Render Animation), no deberíamos tener ninguna sorpresa desagradable en el archivo o archivos producidos...

… pero, como último apunte, te recuerdo que actives el Denoise para Rendering en la pestaña Render Properties: con estos materiales y esta iluminación, es muy útil y te permitirá renderizar la animación con un número reducido de Samples, que en mi caso son solo 100.

Para resumir, en este tutorial:

• hemos visto cómo modelar la trayectoria del vaso sanguíneo y los glóbulos rojos;

• hemos proporcionado un Material básico a los objetos y una iluminación simple a la escena;

• hemos visto cómo generar instancias de glóbulos rojos utilizando un Particle System;

• hemos visto cómo hacer que los glóbulos rojos sigan la trayectoria dentro del vaso sanguíneo.

¡Espero que este tutorial te haya sido útil! ¡Hasta pronto!