Modelado en 3D y Composición de Objetos
Informática Gráfica
Francisco José Rodríguez Pérez
Almudena Vicente Tocino
Índice
Introducción Conceptos básicos de 3D Creación de gráficos 3D
– Modelado– Composición de la escena
Iluminación Tesselation y mallas
– Renderizado
Ejemplos Conclusiones
Introducción
Generación de gráficos 3D
– Cálculos matemáticos
– Entidades geométricas tridimensionales
– Objetivo: conseguir una proyección visual en dos dimensiones
Necesidad: Modelado del mundo
– Forma, aspecto, comportamiento, …
Conceptos básicos de 3D
Espacio tridimensional– espacio definido por un sistema
cartesiano de tres ejes: X, Y, Z
Elementos básicos del diseño 3D– Punto
– Línea
– Plano
– Volumen
Creación de gráficos 3D: Modelado
Modelado:
– dar forma a objetos individuales que serán usados en una escena
– edición de la superficie del objeto o las propiedades del material (color, luminosidad, difusión, especularidad, …)
– actividades relacionadas con la preparación del modelo 3D para su posterior animación
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Estructuras predefinidas
– estructuras ya armadas por el sistema
– Tres tipos:
Primitivas
– Caja, cubo, …
Primitivas Extendidas
– Hedra, toroide, …
Librerías
– Puertas, ventanas, …
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Especificando su frontera directamente
– Factible solo para formas sencillas
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Box Modelling
– modelado de figuras complejas a través de una caja
– Empleando un modificador de mallas, Edith Mesh, podrán ir extendiendo la caja, convirtiéndola en otra cosa
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
NURBS Modelling– técnica para construir mallas de alta
complejidad, de aspecto orgánico ó curvado
– emplea como punto de partida splines (figuras 2d) para mediante diversos métodos, crear la malla 3d anidando los splines
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Operaciones Booleanas
– Resta: resta dos figuras A – B ó B – A. – Intersección: da como resultado sólo lo que
esta "tocándose" de ambas figuras. – Unión: funde ambas figuras creando una única
nueva
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Extrude– da profundidad a un objeto 2d.
Extiende la profundidad
Lathe– tomando un spline, lo
reproduce por un eje en toda su rotación.
– Ideal para botellas, copas, y demás objetos sin diferencia en sus costados
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Loft
– emplear 2 ó más splines, para crear una malla 3d continua
– El primer spline, funciona como path mientras que los demás, dan forma, extendiéndose
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Sistema de Partículas– proyección de formas geométricas, de forma
controlada mediante parámetros varios tales como choque, fricción
– combinable, con efectos de dinámica y deformadores
– ideal para crear humo, agua, ó cualquier cosa que sea muchos objetos y repetitivos
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Modelos por Texturas– No emplea deformadores en la malla
– Engañan la vista mapas del canal alpha (transparencia)
engaños directos de relieve
– Ideal para crear terrenos
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Métodos basados en gramáticas formales– Partir de una forma simple, e ir añadiendo nueva
información geométrica
– Modelado recursivo Gramáticas formales Símbolos terminales Símbolo terminal = geometría o forma del objeto a
representar
– Se usan para generar, p. ej., arboles
Creación de gráficos 3D: Técnicas de modelado
Geometría fractal
– Fractal: propiedad que tienen todos loselementos que poseen forma
– Aplicación: terrenos y montañas fractales
generar una montaña mediante unasubdivisión recursiva de un tetraedro
Creación de gráficos 3D: Composición de la escena
Esta etapa involucra la distribución de objetos, luces, cámaras y otras entidades en una escena que será utilizada para producir una imagen estática o una animación
Keyframing– Si se anima una escena, en lugar de tener que
definir la posición de un objeto en cada cuadro, solo se necesita marcar algunos cuadros clave (keyframes) y los intermedios son generados automáticamente.
Creación de gráficos 3D: Composición de la escena
Iluminación
– Cuando se observa un objeto, se percibe la intensidad de luz reflejada de sus superficies
– La luz que se refleja en las superficies de los objetos proviene de las diversas fuentes de luz que se definan en la escena
– El modelo de sombreado se encarga de producir intensidades de luz realistas sobre distintas superficies (opacas, transparentes, …)
Creación de gráficos 3D: Tesselation y Mallas
Tesselation – Proceso de transformar la representación de
objetos, como el punto medio de coordenadas de una esfera y un punto en su circunferencia, en una representación poligonal de una esfera
– Este proceso se usa en el rénder basado en polígonos
– Los objetos son descompuestos desde representaciones abstractas primitivas como esferas, conos, etc. en las denominadas mallas, que son redes de triángulos interconectados.
Creación de gráficos 3D: Renderizado
Proceso de cálculo complejo desarrollado por un ordenador para generar una imagen 2D a partir de una escena 3D
Camaras
– Elemento de la escena desde el que se “toma la foto”
– Define el punto de vista
Creación de gráficos 3D: Renderizado Proyecciones
– Método utilizado para proyectar objetos tridimensionales sobre una superficie de visión bidimensional
Dos tipos básicos:– Proyección ortogonal
Preserva dimensiones relativas de los objetos
Se utiliza en el dibujo mecánico para producir la traza a escala de objetos en tres dimensiones
Creación de gráficos 3D: Renderizado
– Proyección en perspectiva
Produce vistas realistas pero no preserva las dimensiones relativas
Las líneas distantes se proyectan como menores que aquellas que están más próximas al plano de proyección
Software gráficos 3D
Maya. Es el software de modelado más popular en la industria.
3D Studio Max. Es el líder en el desarrollo 3D de la industria del videojuego y es muy utilizado a nivel amateur.
Lightwave 3D. El programa consiste en dos componentes: el modelador y el editor de escena. Es utilizado en multitud de productoras de efectos visuales como Digital Domain.
SketchUp (Google). Programa de modelado en 3D fácil de aprender a utilizar que permite explorar el mundo en 3D.
Conclusiones
Técnicas muy variadas para el modelado de objetos 3D
Multitud de herramientas profesionales y amateurs para modelado y desarrollo de objetos 3D
Gran capacidad de representación e infinitas posibilidades