Locomoción procedural para Three.js

En un juego o una experiencia 3D, un personaje suele moverse reproduciendo animaciones hechas de antemano: caminar, correr, girar. El problema es que esas animaciones no saben nada del entorno, y los pies resbalan, atraviesan los escalones o flotan sobre una pendiente.

La idea de esta librería es la contraria: no hay animaciones bakeadas. Cada frame se calcula a partir de una velocidad y un rumbo dónde apoyar cada pie, cómo doblar las piernas para llegar ahí y cómo acompaña el resto del cuerpo. Así el personaje reacciona al suelo que tiene debajo y a lo que lo rodea.

• Camina y corre sin modos aparte: pasa de una marcha a otra de forma gradual, con fase de vuelo, rebote de caderas e inclinación del torso.
• Point and click: moveTo(punto) lleva al personaje hasta el destino; si queda detrás, gira en 2–3 pasos, como una persona.
• Pies sobre el terreno: talón, planta y punta; se adaptan a baches, pendientes y escalones bajos.
• Agacharse y saltar, con preparación, impulso y amortiguación.
• Tocar al pasar: apoya la mano en columnas, paredes o barandas al pasar a su lado, y la desliza mientras camina.
• Cualquier tamaño y proporción: escala longitudes, velocidades y ritmo con el largo de pierna del modelo, de un niño a un gigante.
• Rigs de Mixamo y de Rigify, y cualquier otro con un mapping de huesos.
• 116 parámetros, cuatro estilos (tired, sneaky, athletic, heavy) y once controles básicos que mueven varios parámetros a la vez.
• Rápida: unos 0,1–0,2 ms por personaje y frame.

Cada frame, la librería encadena varias etapas:

1. Gait: el ritmo de los pasos según la velocidad (la cadencia crece con la raíz de la velocidad).
2. Footstep planning: dónde va a aterrizar cada pie, teniendo en cuenta el giro pendiente.
3. Trayectoria del pie: el pie en el aire sale con la velocidad del despegue, sube pronto y planea hasta el apoyo, rodando de talón a punta.
4. Two-Bone IK: cadera, rodilla y tobillo se resuelven con la ley de los cosenos.
5. Foot placement: rayos contra el suelo para apoyar cada pie a la altura y con la inclinación del terreno.
6. Postura del cuerpo: pelvis, columna, pecho, cabeza, brazos y dedos, con muelles amortiguados y huesos de torsión opcionales.

const human = createProceduralHuman({
  model: gltf.scene,
  mapping: rigifyMapping,
  ground: [floorMesh],
  preset: 'athletic',
});

human.moveTo(point, { run: true });
human.update(dt); // cada frame

Que se vea natural no queda librado al ojo. La marcha del personaje se analiza igual que la de personas reales, con capturas de movimiento de la base de datos de CMU, a la misma velocidad relativa: cadencia, zancada, fases de apoyo, ángulos de cadera, rodilla y tobillo, pelvis, hombros y brazos, curva a curva a lo largo del ciclo.

Un test compara cada cambio con esas referencias y falla si la marcha se aleja de la de una persona. Una segunda base, la de SFU, se usa solo para medir en local.

La librería tiene una web bilingüe (inglés y español) con la documentación, una demo en vivo en la portada y un laboratorio para probarla: se elige el modelo, se ajustan los parámetros viendo el efecto en tiempo real, con el personaje caminando en el sitio, y se copia el código listo para pegar. Todavía no está publicada.

• La librería es pública, con licencia MIT, documentación en inglés y español, tests e integración continua.
• No tiene colisiones ni física: el cuerpo no choca con obstáculos, y moveTo va en línea recta, sin buscar caminos.
• No planifica escaleras ni saltos a otra altura; solo baches y escalones bajos.
• Está probada con Mixamo y con el metarig de Rigify; otros rigs deberían funcionar con su mapping, pero no están verificados.

• Capturas de movimiento: The data used in this project was obtained from mocap.cs.cmu.edu. The database was created with funding from NSF EIA-0196217. También la base de SFU, solo para medir en local.
• Modelos de la demo y los tests: Human Base Meshes, de Blender Studio (CC0).
• Desarrollada con Claude como asistente de programación.