METAVATAR: Nuevas metodologías para crear y animar avatares humanos realistas a partir de captura 4D
Autor/es: Alfredo Ballester, Carmelo Lizarraga, Eduardo Parrilla, Jordi Uriel, Juan Antonio Solves, Ana V. Ruescas, Lydia Benages.
Instituto de Biomecánica (IBV)
INTRODUCCIÓN
La creación de personajes digitales realistas se ha convertido en una necesidad creciente para los sectores de los videojuegos, la Realidad Virtual/Aumentada (RV/RA), las experiencias XR y la producción audiovisual. Sin embargo, los flujos tradicionales siguen dependiendo de procesos manuales complejos de modelado, retopología, rigging, texturizado, animación y adaptación a motores gráficos, lo que eleva los costes, los tiempos de producción y la necesidad de perfiles altamente especializados.
En este contexto, el Instituto de Biomecánica (IBV) ha desarrollado el proyecto “METAVATAR. Desarrollo de una nueva metodología eficiente para la creación y animación de personajes realistas para entornos virtuales”. METAVATAR (IMDEEA/2025/44) plantea una transformación profunda en la forma en que se crean personajes digitales, integrando tecnologías de escaneo 4D, conversión automática de topologías y esqueletos virtuales e inteligencia artificial en pipelines avanzados, eficientes y accesibles para estudios y empresas de la Comunitat Valenciana que operan en este sector.
El artículo presenta los objetivos y resultados alcanzados en el proyecto, orientado a transformar los datos antropométricos y las capturas dinámicas obtenidas con tecnologías de escaneado 3D/4D en avatares humanos digitales listos para su uso en entornos inmersivos e interactivos.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo principal de METAVATAR ha sido rediseñar las metodologías de creación y animación de personajes digitales mediante pipelines avanzados, que permitan generar avatares con un alto nivel de realismo y detalle, reduciendo tiempos, costes y la dependencia de perfiles altamente especializados. Con este objetivo, el proyecto se articula en torno a distintos flujos de trabajo especializados, cada uno orientado a una fase específica del proceso de creación digital. Estos flujos son flexibles y modulares, lo que permite adaptar las técnicas empleadas según los requerimientos técnicos y creativos de cada etapa, optimizando la producción de contenido digital en múltiples sectores.
Figura 1. Pipeline integral METAVATAR para la generación, animación e integración de personajes digitales incluyendo las herramientas del Toolbox relacionadas con cada fase.
De forma específica, el proyecto ha abordado:
- El desarrollo de un pipeline integral para la creación de personajes y animaciones a partir de escaneados 4D del cuerpo capaz de dar respuesta a las necesidades y problemas identificados en el modelado manual de personajes realistas.
- La implementación de pipelines especializados de animación que optimicen la producción de personajes realistas, con una reducción significativa en los tiempos de creación. Estos pipelines se han orientado a la conversión eficiente de topologías de malla y jerarquías de esqueletos minimizando las pérdidas de calidad de los datos originalmente capturados, facilitando su importación en plataformas de integración de contenidos digitales 3D/4D y facilitando su reutilización entre distintos personajes digitales.
- El análisis de los diferentes esqueletos y jerarquías utilizados en el estado del arte, con el propósito de seleccionar las estructuras más adecuadas para su aplicación en el pipeline de animación.
- La creación de un mapa de tendencias de avatares y la validación de la calidad de los personajes digitales creados a través de pruebas de integración en entornos de videojuegos, RV/RA y simulaciones interactivas, atendiendo a los requisitos y desafíos específicos de sectores como los videojuegos, la Realidad Virtual/Aumentada (RV/RA) y la industria audiovisual.
- La definición de un “kit” de soluciones y herramientas complementarias que optimicen todo el ciclo de producción de personajes digitales, garantizando un flujo de datos continuo desde la adquisición hasta su integración y explotación en entornos virtuales.
- Benchmarking tecnológico para mejorar el realismo en modelado facial y texturización de avatares digitales. Como parte de este análisis, se evalúa la incorporación de un escáner facial y craneal que permita capturar expresiones y rasgos anatómicos con gran precisión, aumentando la fidelidad y el realismo de los modelos generados.
RESULTADOS
Como primer resultado, se ha generado un mapa tecnológico y un pipeline integral para la creación de personajes digitales. Este trabajo ha permitido clasificar los flujos de creación de avatares según el origen de los datos, el nivel de realismo, la relación temporal entre captura y uso, y la plataforma de destino. También se analizaron esqueletos de referencia como Unity Humanoid, Mixamo, MakeHuman, modelos biomecánicos, V-Stitcher, RAMSIS y MHR de Meta, identificando sus limitaciones de interoperabilidad y priorizando los más adecuados para los desarrollos posteriores.
El pipeline definido se ha estructurado en cuatro fases: captura de movimientos y formas humanas del mundo real; desarrollo del personaje virtual; animación del personaje; e integración en plataformas de producción como Unity, Unreal Engine u otros entornos AR/VR/XR. Además, se ha diseñado una nueva topología optimizada para aplicaciones inmersivas, basada en una malla de menor densidad, estructura quad y mapa UV más adecuado para producción virtual.
Figura 2. Ejemplos de validación de herramientas METAVATAR Toolbox en entornos AR/VR/XR con empresas colaboradoras (serie superior: cambio de jerarquía esquelética; serie inferior: cambio de topología).
El segundo resultado ha consistido en la primera versión funcional de METAVATAR Toolbox. El kit incorpora un framework de conversión de topología y esqueleto, herramientas de decimado 4D, generación de metadatos de calidad, TestBed4D para comparación de modelos, modelos personalizados de deformación de tejido blando, una librería de movimientos naturales, mejoras de textura, exportación en formatos como USD y Alembic, filtrado de jitter, configuración de ejes locales y gestión configurable del movimiento global mediante root y pelvis. Además, se ha realizado un benchmarking de tecnologías de captura facial, punto de partida del diseñó conceptual de un sistema modular de captura 3D de cara y cabeza en movimiento.
Finalmente se ha llevado a cabo la validación de los desarrollos en entornos relevantes. Las pruebas confirmaron que la captura 4D permitió registrar de forma integrada la forma, el movimiento y la deformación real del cuerpo, frente al flujo tradicional basado en una malla 3D estática animada posteriormente. Las empresas valoraron la reducción de tareas manuales, la mejora del realismo en zonas críticas como hombros y caderas, la compatibilidad con motores gráficos y la utilidad de las herramientas para acelerar la producción de contenidos digitales.
EMPRESAS PARTICIPANTES
Las empresas que han colaborado en esta iniciativa junto al Instituto de Biomecánica (IBV) han sido: PLAY AND GO EXPERIENCE S.L, AUMENTA VILANOVA, INNOAREA PROJECTS y NUNSYS. Su participación permitió contrastar los resultados en casos de uso vinculados a gamificación, realidad aumentada, realidad virtual, experiencias XR, simulación, ergonomía digital y contenidos interactivos.
Proyecto (IMDEEA/2025/44). Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Innovació, Indústria, Comerç i Turisme de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE, y está financiado por la Unión Europea, a través del Programa FEDER Comunitat Valenciana 2021-2027.
AFILIACIÓN DE LOS AUTORES
Instituto de Biomecánica de Valencia
Universitat Politècnica de València
Edificio 9C. Camino de Vera s/n
(46022) Valencia. Spain
CÓMO CITAR ESTE ARTÍCULO
Autor/es: Alfredo Ballester, Carmelo Lizarraga, Eduardo Parrilla, Jorge Uriel, Juan Antonio Solves, Ana V. Ruescas, Lydia Benages. (24 de Marzo de 2026). “METAVATAR: Nuevas metodologías para crear y animar avatares humanos realistas a partir de captura 4D”. Revista de Innovación Biomecánica en Europa nº 14. https://www.ibv.org/actualidad/metavatar-nuevas-metodologias-para-crear-y-animar-avatares-humanos-realistas-a-partir-de-captura-4d/
Publicación desarrollada en el marco del “Plan de Actividades de carácter no económico del IBV 2025” financiada por la Línea Nominativa S1048 “Centros Tecnológicos de la Comunitat Valenciana. Apoyo por objetivos.” de los Presupuestos de la Generalitat para 2025.
