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