31/5/2023
I+D+i
(Spanish below)
Quill is a recently created program that allows modeling and animation in an entirely three-dimensional environment, using virtual reality. For this purpose, the glasses developed by Oculus, called "Oculus Quest", are used. These allow you to move through a virtual environment generating a feeling of total immersion in the virtual world.
Traditionally in the world of 3D animation have been used software such as 3ds Max, Maya ... etc, whose main peripheral is the mouse and keyboard. Thanks to technological evolution there are now other tools that allow us to have more friendly peripherals for artists. Tools with more intuitive interfaces that make the learning curve less.
To make this analysis, two different teams have been commissioned for the same project.
The members of each team have demonstrable experience in the use of these tools, so their level will not influence the final result, as they all know the tool.
Both teams started from the same animatic and from these designs
This was the result of the two animation pieces.
The piece made in VR with "Quill".
The piece made in traditional 3D with "Maya"
The time taken by each team in all processes was analyzed, these were the results:
1.- Point to point comparison of the softwares.
A. Pre-production process
In the modeling process the VR team took 22 hours, while the traditional team took 96 hours, let's analyze each of the modeling sections to understand this data.
If we analyze how both softwares work modeling, we see that they are totally different. While in Quill you draw three-dimensional polygon paths in space, in traditional ones you model from perfectly placed and aligned polygons.
This means that the mesh generated by Quill is very complex and cannot be retouched, you can only add more mesh on top or erase the strokes to modify it, while in traditional programs you can retouch the vertices and edges at will, creating very perfect models at the level of structure that give few failures in the following production processes.
Again the VR team has taken less time, but the quality of the finish is worse objectively speaking. The peculiarity of the Quill is that although the result has its limitations it is quite close to the designs, so the quality cost hours ratio is very good.
VR Team
Traditional 3D team
The modeling of the set was very simple as they were simple images loaded as backgrounds, so it is not a relevant data in the research, still the traditional team again took longer than the VR team.
The Rig refers to the skeleton of the characters and the set of handlers that make it up. At this point we find notable differences in how to create it, in Quill the rig is a simple structure of folders that contain each of the mobile elements of the character, those parts has its axis in the joints, so it is more similar to a stop motion doll than a digital 3D one. Other major differences are:
It has no inverse kinematics, so everything is done through direct animation, nor the option to make a "skin", ie a skin that is modified depending on the movement of the bones, nor has modifiers such as the "morpher" that allows to move from one mouth to another, so all the mouths must be modeled separately and animate them by substitution. just as it would be done in a stop motion production.
All this makes the rig very simple to make and therefore the execution time is very low, in this case the VR team has taken 2 hours to make all the rigs of the characters, while the traditional 68 hours.
In this section we also find notable differences between Quill and traditional programs, Quill does not have a material editor with the options of a traditional 3d program, it only allows you to create self-illuminated materials, with a solid color and apply a level of transparency.
There are no textures so everything is painted from strokes and three-dimensional brushstrokes composed of polygons.
This peculiarity means that the program does not allow in any way to make realistic finishes, no matter how many hours we spend in the process of creating characters or objects, they will always have a 2d and very pictorial look.
This is undoubtedly a limitation that makes its use unfeasible for certain productions. However, for finishes with a more 2D look, to make sketches and previews, it can become an ideal tool for its speed of work.
In this case the figures also give Quill as the winner, taking into account its finishing limitations, we observe how the traditional equipment invested 33 hours, while the VR equipment only 23 hours.
At this point we have concluded the analysis of the pre-production phase where we clearly see that the VR team has been the fastest with a total of 45.5 hours of work, compared to 197 for the traditional team.
B. Production process
For this process the VR team has invested 43 hours while the traditional team 29.
We can observe that for the first time we find that the traditional animation team improves the time to the VR team.
The lack of a Rig and Inverse Kinematics, makes the placement of the poses in Quill too laborious, having to move each joint independently. In 3D animation with traditional softwares there are handlers that make this work much easier which allows to be more agile in these processes.
As we have already said in the previous section, Quill has a very "handmade" way of animating, many of the movements have to be done frame by frame and retouching them often involves repositioning the doll almost entirely, it does not have a curve editor to correct imperfections in the animation, there is no possibility of adding a new curve to retouch some movement, this makes that in a production process, where there are many changes and adjustments until the final result is achieved, its implementation is complicated.
However, it does allow certain animations that are more typical of 2D and that with traditional 3D programs are very laborious, these are those made through deformation.
Quill allows us to deform the objects at our whim in each of the frames and get sensations such as trails of movement, squash and stretch effects that give a more 2D look to our animation, which gives it a great advantage over other 3D software.
It also allows other types of animations in real time, which is very revolutionary in this type of software.
With Quill we can animate objects by activating play and in real time move them around the stage. This allows us to move the camera around the 3D environment and simulate a handheld camera, or animate particles and see their effect in real time making modifications on the fly.
Another disadvantage of Quill is the Lip Sync animation, which refers to the placement of the different mouths on the doll in a synchronized way to make it look like the doll is talking. While in traditional software there are tools to streamline these functions, in Quill there is nothing, you have to place them by hand in each frame, which slows down the process enormously.
After seeing all the handicaps that Quill has in this section it is normal that the data gives us that the traditional animation team took less, with a total of 30 hours, compared to 46 for the VR team.
This process is not necessary in all productions, in this case the traditional team did not have to use it, while the VR team has no choice.
Although the Render Cache is used for several things, in the case of Quill is necessary if you want to do some postproduction to the video, Quill does not have many render options and if you want to export to a layered compositing program or if you want to put another type of lighting is necessary to use other software, in this case Unreal has been used.
To pass the material to Unreal is done plane by plane that process took the VR team 14 hours, while in the traditional team none.
The Lighting process, in this case, has taken 7 hours in the traditional team, while zero to the Quill team, this is because in Quill there is no lighting as such, this is simulated in the Surface process, this speeds up the production although the possibilities of render finishes are very limited.
In the Render process we have not measured the time of the machine working, as this would depend on the machines where it was done, what we have measured is how long it takes to prepare the plans for the machine to start working.
In this case the traditional equipment took 3 hours, while the VR took 13 hours, the VR equipment had the disadvantage of having to put all the plans in Unreal to render them, this slows down the production process because the different steps are still not very optimized, although Unreal is a very powerful rendering software, the ingestion of each plan from Quill is still very laborious.
The work of digital composition, share a peculiarity in both teams and is that you have to work in external programs to carry it out. The advantage of the VR team is that the program in which it has been done is the Unreal, so that in the previous process the hours of intake of this process have already been counted, in the traditional team on the contrary must take all the rendered images to another program to perform this process, this makes the composition takes more time to the traditional team.
In this case the VR equipment performed it in 12 hours, while the traditional equipment in 23 hours.
In short, we can observe according to the data obtained that the pre-production process was 79% faster with the VR processes than with the traditional processes.
While the production process was 28% faster in the traditional way than with the VR tools.
VR tools are ideal for animation prototyping processes but at the moment they are not so effective in final art processes
2.- Comparison of the two pieces of animation taking into account the visual and finishing aspect.
Our analysis continued focusing on the perception of the finishing of the piece made in VR and the one made in traditional systems.
This survey was carried out with the collaboration of the Carlos III University at the Getafe campus, the test consisted of showing the two videos to several students in two classes to whom we passed a questionnaire to see the feeling they produced and draw conclusions about the quality of the videos.
Question 1
Have you found any difference between VR teaser and Standard?
100% of the respondents answered yes.
Question 2
If you've found differences, please explain them
The differences that can be appreciated in view of the answers are basically of two types, some based on the difference in the animations, which refer to the style of the different artists who worked on the piece and which we do not consider relevant, and others the differences at a visual level, here we clearly see how the VR animation seems of less quality than the Standard video, and several of the respondents think that it is a Work in progress which reaffirms our conclusion that today it is a program more for prototyping than for final finishing.
Another opinion expressed is that the finish of the piece made in VR is more 2D and for a more child audience, while the other is more 3D and would be for a more adult audience.
Question 3
Do differences between teaser VR and Standard seem to you to be significant for an animation production?
73% of people answered yes and 27% no.
Question 4
What target audience do you think the teasers are adressed to? [VR]
What target audience do you think the teasers are adressed to? [Standard]
The VR piece despite being the same script was perceived as for a more child audience, due to its 2D appearance, the Adult box was more often checked in the Standard version, so the audience perceived for a more mature target the traditional 3D style.
Question 5
Who could sponsor/finance each teaser? [VR].
Who could sponsor/finance each teaser? [Standard].
In the results to this question we found no relevant differences between the two animations.
Question 6
Regarding the date of production, when do you think each teaser could have been produced? [VR] [VR].
Regarding the date of production, when do you do you think each teaser could have been produced? [Standard].
Considering the respondents who saw a difference between the two
47% determined that the VR animation was from the "2020s-2010s".
45% that it is "Recent" Standard animation.
Therefore 81% of respondents who appreciated differences between the two animations identified as more modern the video made with traditional 3D programs, this is because the finish of Quill is more similar to 2D and this is perceived as older.
Despite the fact that VR technology is more modern, today the tools there are developed for it are not good enough to be perceived as a technological leap.
Question 7
How long do you think it took to produce version B [VR]?
How long do you do you think it took to produce version B? [Standard].
The perception of the time in which the two videos were made is the same for both teams.
So the same degree of difficulty is apparent, although the VR team took 40% less time than the Standard team.
Question 8
What media do you think it is targeting [A]?
No differences relevant to our study are observed.
The general conclusions we can draw are that people definitely perceive the VR piece as less quality, partly because of the 2D finish offered by the program, and this finish makes it look like something old. Even being a novel technology with many possibilities it is still far from being able to be used in productions for final art, which do not have a 2d aspect, since its finish does not reach the standards that the public expects from animation productions.
Its finishing speed, especially in the previous processes, makes it ideal for prototypes, animated sketches, stories... in short, all those processes that involve pre-production.
(Spanish)
El equipo de Next Lab I+D+i nos hemos propuesto demostrar la utilidad de la tecnología VR en las producciones de animación. El objetivo del proyecto es comparar softwares tradicionales de animación en 3D con softwares de nueva generación basados en tecnologías de realidad virtual. En esta ocasión vamos a comparar los procesos entre el software “Maya” y el software de VR “Quill”
Quill es un programa de reciente creación que permite hacer modelado y animación en un entorno enteramente tridimensional, usando la realidad virtual. Para ello se usan las gafas desarrolladas por Oculus, llamadas “Oculus Quest”. Estás permiten desplazarse por un entorno virtual generando una sensación de inmersión total en el mundo virtual.
Tradicionalmente en el mundo de la animación 3d se han usado softwares como 3ds Max, Maya… etc, cuyo periférico principal es el ratón y el teclado. Gracias a la evolución tecnológica ahora existen otras herramientas que nos permiten tener periféricos más amigables para los artistas. Herramientas con interfaces más intuitivas que hacen que la curva de aprendizaje sea menor.
Para hacer este análisis se ha encargado el mismo proyecto a dos equipos diferentes.
Los miembros de cada equipo tienen experiencia demostrable en el uso de estas herramientas por lo que su nivel no influirá en el resultado final, ya que todos conocen la herramienta.
Se analizó el tiempo que tardó cada equipo en todos los procesos, estos fueron los resultados:
1.- Comparación de los Softwares punto a punto
A. Proceso de preproducción
En el proceso del modelado el equipo de VR tardó 22 horas, mientras que el equipo tradicional 96 horas, analicemos cada uno de los apartados del modelado para entender estos datos.
Si analizamos cómo trabajan el modelado ambos softwares, vemos que son totalmente diferentes. Mientras en Quill se dibujan trazados de polígonos tridimensionales en el espacio, en los tradicionales se modela a partir de polígonos perfectamente colocados y alineados.
Esto da lugar a que la malla generada por el Quill es muy compleja y no permite retocarla, solo puedes ir añadiendo más malla encima o borrar los trazos para modificarla, mientras que en los programas tradicionales puedes retocar los vértices y aristas a tu antojo, creando así modelos muy perfectos a nivel de estructura que dan pocos fallos en los siguientes procesos de producción.
Nuevamente el equipo VR ha tardado menos, pero la calidad del acabado es peor objetivamente hablando. La peculiaridad del Quill es que aunque el resultado tenga sus limitaciones se aproxima bastante a los diseños, por lo que la relación calidad coste de horas es muy buena.
El modelado del set fue muy sencillo ya que eran simples imágenes cargadas como fondos, por lo que no es un dato relevante en la investigación, aún así el equipo tradicional volvió a tardar más que el de VR.
El Rig hace referencia al esqueleto de los personajes y al conjunto de manejadores que lo conforman. En este punto encontramos diferencias notables en cuanto a la forma de crearlo, en Quill el rig es una simple estructura de carpetas que contienen cada uno de los elementos móviles del personaje, esas partes tiene su eje en las articulaciones, por lo que es más parecido a un muñeco de stop motion que uno de 3D digital. Otras de las grandes diferencias son:
No tiene cinemática inversa, por lo que todo se hace a través de animación directa, ni la opción de hacer un “skin”, es decir una piel que se modifique en función del movimiento de los huesos, tampoco tiene modificadores como el “morpher” que permite pasar de una boca a otra, por lo que todas las bocas hay que modelarlas a parte y animarlas por sustitución. igual a como se haría en una producción de stop motion.
Todo esto hace que el rig sea muy sencillo de hacer y por tanto el tiempo de ejecución es muy bajo, en este caso el equipo de VR ha tardado 2 horas en hacer todos los rigs de los personajes, mientras que el tradicional 68 horas.
B. Proceso de producción
Para este proceso el equipo VR ha invertido 43 horas mientras que el equipo tradicional 29
Podemos observar que por primera vez nos encontramos que el equipo de animación tradicional mejora el tiempo al de VR.
La falta de un Rig y de Cinemática inversa, hace que la colocación de las poses en Quill sea demasiado laboriosa, teniendo que mover cada articulación de manera independiente. En la animación de 3D con softwares tradicionales existen manejadores que facilitan mucho esa labor lo que permite ser más ágiles en estos procesos.
Como ya hemos dicho en el apartado anterior, el Quill tiene una manera de animar muy “artesanal”, muchos de los movimientos hay que hacerlos frame a frame y retocarlos supone muchas veces recolocar el muñeco prácticamente entero, tampoco tiene un editor de curvas que permita corregir imperfecciones en la animación no hay posibilidad de añadir una curva nueva para retocar algún movimiento, esto hace que en un proceso de producción, donde haya muchos cambios y ajustes hasta dar con el resultado final, sea complicada su implantación.
Sin embargo, sí permite hacer determinadas animaciones que son más propias del 2D y que con los programas de 3d tradicionales son muy laboriosas, estas son las realizadas a través de la deformación.
Quill permite deformar los objetos a nuestro antojo en cada uno de los fotogramas y conseguir sensaciones como estelas de movimiento, efectos de squash and stretch que le dan un look más 2D a nuestra animación, lo que le aporta una gran ventaja frente a otros softwares de 3d.
También permite otro tipo de animaciones en tiempo real, lo cual es muy revolucionario en este tipo de softwares.
Con Quill podemos animar objetos activando el play y en tiempo real moverlos por el escenario. Esto nos permite mover la cámara por el entorno 3D y simular una cámara en mano, o animar partículas y ver su efecto en tiempo real haciendo modificaciones sobre la marcha.
Otra de las desventajas de Quill es la animación del Lip Sync este hace referencia a la colocación de las diferentes bocas en el muñeco de manera sincronizada para que parezca que el muñeco habla, Mientras que en los softwares tradicionales existen herramientas para agilizar estas funciones, en Quill no hay nada, hay que colocarlas a mano en cada fotograma lo que ralentiza enormemente el proceso.
Después de ver todos los handicaps que tiene el Quill en este apartado es normal que los datos nos den que el equipo de animación tradicional tardó menos, con un total de 30 horas, frente a las 46 del equipo de VR.
Este proceso no es necesario en todas las producciones, en este caso el equipo tradicional no ha tenido que usarlo, mientras que el equipo VR no tiene más remedio.
Aunque el Render Cache se usa para varias cosas, en el caso de Quill es necesario si se quiere hacer algo de postproducción al vídeo, el Quill no tiene muchas opciones de render y si se quiere exportar a un programa de composición por capas o si se quiere poner otro tipo de iluminación es necesario usar otro software, en este caso se ha usado el Unreal.
Para pasar el material a Unreal se hace plano a plano ese proceso llevó al equipo de VR 14 horas, mientras que en el equipo tradicional ninguna.
El proceso de Lighting, en este caso, ha llevado 7 horas en el equipo tradicional, mientras que cero al equipo de Quill, esto es así porque en Quill no existe la iluminación como tal, esta se simula en el proceso de Surface, esto agiliza la producción aunque las posibilidades de acabados de render son muy limitadas.
En el proceso de Render no hemos medido el tiempo de la máquina trabajando, ya que esto dependería de las máquinas donde se hiciera, lo que hemos medido es cuánto se tarda en preparar los planos para que la máquina comience a trabajar.
En este caso el equipo tradicional ha tardado 3 horas, mientras que el VR 13 horas, el equipo VR partía con la desventaja de tener que meter todos los planos en Unreal para poder renderizarlos, esto hace que el proceso ralentice la producción ya que aún no están muy optimizados los diferentes pasos, aunque Unreal sea un software muy potente de renderizado, la ingesta de cada plano desde Quill sigue siendo muy laboriosa.
Las herramientas VR son ideales para los procesos de prototipado de animación pero de momento no son tan eficaces en procesos de arte final
El trabajo de composición digital, comparten una peculiaridad en ambos equipos y es que hay que trabajar en programas externos para poder llevarlo a cabo. La ventaja del equipo VR es que el programa en el que se ha realizado es el Unreal, con lo que en el proceso anterior ya se han contabilizado las horas de ingesta de este proceso, en el equipo tradicional por el contrario debe llevarse todas las imágenes renderizadas a otro programa para poder realizar este proceso, esto hace que la composición lleve más tiempo al equipo tradicional.
En este caso el equipo VR lo realizó en 12 horas, mientras que el equipo tradicional en 23 horas.
En definitiva podemos observar según los datos obtenidos que el proceso de preproducción fue un 79% más rápido con los procesos VR que con los procesos tradicionales.
Mientras que el proceso de producción fue un 28% más rápido de la forma tradicional que con las herramientas VR
2.- Comparativa de las dos piezas de animación teniendo en cuenta el aspecto visual y de acabado
Nuestro análisis continuó centrándonos en la percepción del acabado de la pieza realizada en VR y la realizada en sistemas tradicionales.
Esta encuesta se realizó con la colaboración de la Universidad Carlos III en el campus de Getafe, la prueba consistió en mostrar los dos vídeos a varios alumnos de dos clases a los que les pasamos un cuestionario para ver la sensación que les producían y extraer conclusiones sobre la calidad de los mismos.
Pregunta 1
Have you found any difference between teaser de VR y el Standard?
El 100% de los encuestados respondió que sí.
Pregunta 2
If you've found differences, please explain them
Las diferencias que se aprecian a la vista de las respuestas son de dos tipos fundamentalmente, unas basadas en la diferencia en las animaciones, las cuales hacen referencia al estilo de los diferentes artistas que trabajaron en la pieza y que no consideramos relevante, y otras las diferencias a nivel visual, aquí vemos claramente como la animación VR parece de menos calidad que el video Standard, y varios de los encuestados opinan que es un Work in progress lo que reafirma nuestra conclusión de que hoy en día es un programa más para prototipado que para acabado final.
Otra de las opiniones expresadas es que el acabado de la pieza realizada en VR es más 2D y para un público más infantil, mientras que la otra es más 3D y sería para un público más adulto.
Pregunta 3
Do differences between teaser VR and Standard seem to you to be significant for an animation production?
73% de las personas respondieron sí y 27% no
Pregunta 4
What target audience do you think the teasers are adressed to? [VR]
What target audience do you think the teasers are adressed to? [Standard]
La pieza VR pese a ser el mismo guión fue percibida como para un público más infantil, debido a su apariencia 2D, la casilla de para Adultos fue más veces marcada en la versión Standard, por lo que la audiencia percibió para un target más maduro el estilo de 3D tradicional.
Pregunta 5
Who could sponsor/finance each teaser? [VR]
Who could sponsor/finance each teaser? [Standard]
En los resultados a esta pregunta no encontramos diferencias relevantes entre las dos animaciones
Pregunta 6
Regarding the date of production, when do you think each teaser could have been produced? [VR]
Regarding the date of production, when do you think each teaser could have been produced? [Standard]
Teniendo en cuenta los encuestados que vieron diferencias entre las dos
El 47% determinó que la animación en VR era de la “década de los 2020-2010”
El 45 % que es “Reciente” la animación Standard.
Por lo tanto un 81% de los encuestados que apreciaron diferencias entre las dos animaciones identificaron como más moderno el vídeo realizado con los programas tradicionales de 3d, esto se debe a que el acabado de Quill es más parecido al 2D y esto es percibido como más antíguo.
A pesar de que la tecnología VR es más moderna, hoy en día las herramientas que hay desarrolladas para ella no son lo suficientemente buenas como para que se perciba un salto tecnológico.
Pregunta 7
How long do you think it took to produce version B? [VR]
How long do you think it took to produce version B? [Standard]
La percepción del tiempo en el que se han realizado los dos vídeos es la misma para ambos equipos.
Por lo que se aprecia el mismo grado de dificultad, aunque el equipo de VR tardó un 40% menos que el equipo Standard
Pregunta 8
What media do you think it is targeting? [A]
No se observan diferencias relevantes para nuestro estudio
Las conclusiones generales que podemos sacar, es que definitivamente la gente percibe como de menos calidad la pieza VR, en parte por el acabado en 2D que ofrece el programa, y este acabado hace que se vea como algo antíguo. Aún siendo una tecnología novedosa y con muchas posibilidades aún está lejos de poder usarse en producciones para arte final, que no tengan aspecto 2d, ya que su acabado no llega a los estándares que el público espera de las producciones de animación.
Su rapidez de acabado, sobre todo en los procesos previos, la hacen idónea para hacer prototipos, bocetos animados, Stories… en definitiva todos aquellos procesos que implican la preproducción.
