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Creación de objetos 2D y 3D

Generalidad 3D I

Introducción al modelado Objetos primitivos, extendidos y sus propiedades Los objetos primitivos son la base de cualquier gran modelado. Daremos comienzo recordando que el modelado es la creación de objetos tridimensionales, junto con las modificaciones implícitas en el proceso, que nos va a permitir llegar a creaciones espectaculares. Vale aclarar que solo es cuestión de práctica y tiempo. En este módulo veremos cómo es posible comenzar a darle forma a cualquier escala de proyecto, desde personajes animados, naves, estructuras, arquitectura y cualquier objeto que puedas imaginar; se inicia comenzando con la creación de figuras tridimensionales básicas. Figura 1: Modelado 3D producciones

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Fuente: imagen superior: Fernández, 2015, http://goo.gl/4dovZY; imágenes inferiores: GomezGuzman, 2016, http://goo.gl/BqrSZv

Introducción a la creación de objetos Se denominan primitivas las figuras volumétricas más simples (cajas, esferas, cilindros, etc.) con las cuales se comienza a modelar para crear formas más complejas a través de modificaciones posteriores.

Desde este momento damos inicio a una de las etapas primordiales en la creación de objetos tridimensionales. El límite está solo en nuestra imaginación, ya que el software brinda multitud de posibilidades para crear objetos complejos y también simples, pero siempre partiendo de figuras sencillas, como veremos a continuación.  La mayoría de los programas de diseño 3D poseen, por lo general, un paquete de figuras geométricas básicas, las cuales sirven para dar inicio al modelado a través de ellas. Estas figuras denominadas “objetos primitivos y extendidos” poseen características o parámetros que son configurables en cualquier momento. Y partiendo de estos elementos (como, por ejemplo, un cubo, una esfera o un cilindro) se pueden lograr figuras complejas a través de modificaciones que agregan el detalle necesario.  Los parámetros son las propiedades que poseen los cuerpos geométricos, como por ejemplo: el alto, ancho, largo, color y cantidad de polígonos. se puede observar cómo se realiza el proceso de modelado para un banco público. Se parte de un objeto primitivo, llamado box (caja) y, cambiando sus parámetros y agregando detalles, se llega a crear la forma deseada; esta técnica se llama box modeling y es la más utilizada. Figura 2: Proceso de modelado

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Fuente: elaboración propia a base del software Maya 2014 (Autodesk, 2013).

A continuación, analizaremos las propiedades de la mayoría de los objetos o figuras tridimensionales que vienen predefinidas en el software, y su potencial para el modelado de cualquier forma que sea requerida. Es importante recordar que la mayoría de los objetos que son creados se basan en polígonos, que son figuras planas compuestas por vértices y aristas.

El modelado se basa en la creación y manipulación de polígonos, los cuales conforman la estructura principal de cualquier objeto 3D. Los polígonos son el envoltorio externo de cualquier figura que desarrollemos.

Objetos primitivos y sus propiedades Como ya mencionamos, los objetos primitivos nos ayudan a agilizar el modelado comenzando con cuerpos volumétricos simples, los cuales podemos modificar y esculpir a través de las herramientas digitales.  Objetos paramétricos: todos los objetos primitivos que acotaremos están compuestos de polígonos, aristas y vértices, y poseen dimensiones configurables a través de parámetros como altura, ancho, largo, etcétera. Estos parámetros pueden modificarse desde la creación misma del objeto hasta procesos posteriores. Nos encontramos, entonces, con una de las propiedades más importantes que poseen los objetos: su carácter paramétrico, lo cual permite hacer cambios en tiempo real a los objetos (los cambios son inmediatos; al modificar los parámetros, el objeto reacciona y muestra su nueva forma en función de los valores que hayan sido modificados) .

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Figura 3: Objetos con parámetros configurables

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

 Segmentación: otra propiedad importante es la posibilidad de segmentar los polígonos o caras de los cuerpos; cada lado de una figura puede dividirse internamente en muchas partes. La segmentación produce que un objeto tridimensional adquiera mayor cantidad de polígonos dentro de su geometría, lo cual genera mayor detalle en las figuras; se utiliza mucho en figuras curvas o formas complejas . podemos ver cómo se agregan segmentos a un prisma a través del panel de comandos.

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Figura 4: Segmentación de polígonos

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

Otra propiedad importante es la posibilidad de poder cambiar el nombre y color de los objetos desde el panel de comandos escribiendo en la caja de texto el nombre y haciendo clic en el cuadrado de color a simple vista.

Creación de objetos: existen 3 modos dentro de 3Ds Max para crear objetos tridimensionales predefinidos.  El primero es elegir uno de los objetos del panel de comandos; al hacer clic en cualquiera de los visores, se dibujará el objeto seleccionado arrastrando el mouse.

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 Otra forma es desde el menú de herramientas dentro de la pestaña Create (crear) donde encontraremos los standard primitives (objetos primitivos) y todas sus variables.  Por último, a través del panel de comandos, en la pestaña Keyboard entry, donde se determina la magnitud de las medidas en cada dirección y también la posición inicial en cada eje. Al terminar, hacemos clic en Create y aparecerá nuestro objeto.

Figura 5: Creación por comando

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

A continuación, veremos las propiedades de la mayoría de las figuras tridimensionales que contiene el software 3Ds Max, por defecto, y sus aplicaciones prácticas:

 Caja (box): es, probablemente, una de las que más utilizaremos, ya que partiendo de ella podemos crear desde un muro hasta personajes complejos. La técnica box modeling es la que toma como referencia a esta figura, la cual se utiliza para generar toda clase de formas complejas por medio de modificadores. podemos ver cómo, mediante la segmentación de una caja y manipulación de los polígonos, se puede crear la cabeza de un personaje con muchos detalles.

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Figura 6: Box modeling

Fuente: Southern GFX, Ltd., s. f., http://goo.gl/aM9rC7

 Cono (cone): podremos definir su radio superior e inferior, así como también la cantidad de segmentos y lados, lo cual ayuda a generar bordes suaves. Es muy utilizado junto con la caja.  Esfera (sphere): utilizada como punto de partida para realizar objetos como cabezas y miembros corporales. Pueden definirse su radio y segmentos.  Geoesfera (geosphere): este objeto parece ser similar al anterior, pero su principal diferencia es la forma y disposición de sus caras, lo que permite mayor suavidad en su geometría.  Cilindro (cylinder): con él podremos crear muchos objetos, por ejemplo: piernas, brazos, columnas, accesorios.  Tubo (tube): en este objeto podemos definir el radio exterior y el interior para determinar el espesor del tubo. Además, con la opción Slice On (segmentar) podemos crear secciones del tubo desde el comienzo, si fuera lo único que necesitáramos.  Toroide (torus): podemos crear cadenas, ventanas, cintos o cualquier forma que necesite de su circunferencia.  Pirámide (pyramid): de cuatro caras laterales; podemos cambiar su segmentación y sus dimensiones.

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 Tetera (teapot): se utiliza generalmente para probar texturas y ver la reflexión de la luz y los objetos a través de su forma Figura 7: Prueba de texturas

Fuente: GraceHelena, s.f., http://goo.gl/bPEkuP

Una vez creados los objetos, no se podrán modificar desde el mismo panel; para ello tendremos que recurrir a la pestaña Modify en la parte superior del panel de comandos. Detallaremos esto más adelante, cuando veamos los modificadores.

Objetos extendidos y sus propiedades Encontraremos una serie de objetos que también son muy utilizados para la generación de escenas en 3D con otros niveles de complejidad, en donde se utilizan los objetos extendidos, los cuales poseen características similares a los antes vistos. Muchas de las figuras extendidas se definen matemáticamente a través de sus parámetros, y si modificamos los valores, la forma puede cambiar considerablemente. Un ejemplo de esto es el objeto torus knot, en el que si modificamos los parámetros Q, P, Excentricity y Twist, veremos cómo el objeto cambia de forma adoptando los valores que ingresamos. Para crear los objetos extendidos, recurriremos a los mismos pasos que realizamos sobre los objetos primitivos, desde el menú Create o desde el panel de comandos, en la pestaña desplegable

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Figura 8: Crear objetos extendidos

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

Curvas (splines) y sus propiedades

Para conseguir diseñar escenas 3D más realistas, es necesario saber combinar los objetos 3D con elementos planos de dos dimensiones que sirven de guía en muchos casos para generar cuerpos tridimensionales a través de ellos.

Son formas en dos dimensiones, compuestas por vértices y aristas. Para comenzar a tratar este tema, primero debemos acotar que las splines (curvas) son formas en dos dimensiones compuestas por vértices y aristas, las cuales se pueden manipular y modificar como queramos; por ejemplo, podremos añadirles vértices y cambiar su forma. Estas figuras las encontraremos dentro de un grupo de herramientas llamado Shapes, en el panel de comandos o en la barra de menús Create. Veremos sus

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propiedades y algunos de sus posibles usos, lo cual nos puede facilitar la creación de objetos orgánicos y con geometría variada. Desde autos hasta personajes y objetos de diseño industrial son posibles con estas herramientas; dan mayor libertad a la creatividad y los resultados son asombrosos. Podemos ver un modelo 3D de un auto deportivo hecho íntegramente con splines unidas. Esta técnica de modelado con splines se basa en crear superficies entre dos o más líneas siguiendo su curva y trayectoria. Figura 9: Creación con splines

Fuente: Chrismmurray, 2012, http://goo.gl/Xd8b0j

Introducción a la creación de splines Las splines sirven para crear todo tipo de formas: para generar superficies planas, definir recorridos de movimientos, establecer caminos de solevación (herramienta para generar 3D a partir de una figura 2D), etcétera. Para crearlas recurrimos a dos caminos: desde el panel de comandos o desde el menú de herramientas.

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Figura 10: Creación de splines

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

Cada una de las formas que podemos crear, luego pueden convertirse en objetos 3D a través de modificadores. También se utiliza, para crear splines, el método de arrastre: hacemos clic sobre un visor usando la herramienta Line (línea); desde aquí haremos clics progresivos según la figura que queramos formar y, si así lo queremos, podemos cerrar la línea haciendo clic en el vértice donde comenzamos. Cada clic genera un nodo o punto que se puede manipular luego para acomodar la figura creada.

Unas herramientas que vamos a utilizar continuamente son los snaps, los cuales nos ayudan a mover y crear objetos con precisión. Esta herramienta se activa desde la barra superior y funciona como un imán que puede configurarse para unir vértices, aristas, líneas guías, etcétera.

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Figura 11: Herramienta Snaps Toogle

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013). Podemos acabar con el proceso de creación en cualquier momento haciendo clic con el botón derecho del mouse.

Existen algunas opciones interesantes dentro del panel de comandos al momento de crear. En el caso de la creación de líneas, encontramos la pestaña Creation Method, donde tenemos dos opciones: Corner y Smooth; estas opciones permiten que la figura tenga los bordes suavizados ( smooth) o que sean rígidos con vértices definidos (corner). Estas líneas nos permiten crear formas que luego podremos utilizar de base para crear cuerpos tridimensionales.

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Figura 12: Métodos de creación

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

Tipos y sus propiedades La lista de herramientas splines es extensa, por lo que se pueden dibujar muchas formas útiles en 2D. Veremos a continuación las principales características de las más usadas:  Line (línea): cuando elegimos esta herramienta, aparecen en el panel de comandos las diferentes opciones para la creación a través de parámetros. En la pestaña de Creation Method, podemos encontrar: o Initial Type: al realizar cambios en este parámetro se modifican las terminaciones de los vértices, ya que podremos elegir si queremos que sean rectos (corner) o suaves y curvos (smooth). o Drag Type: si hacemos clic izquierdo para marcar otro vértice utilizando la línea, y mantenemos apretado el botón al arrastrar el mouse; la forma de la línea se modifica y genera vértices de tipo Smooth o Corner . Además, con la opción Bezier se podrá modificar la curvatura del vértice moviendo los nodos. Si queremos crear líneas independientes que no estén conectadas debemos habilitar la opción Start new shape, ya que sino las líneas se agrupan en un mismo objeto (Scoop.it, s.f.).

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Figura 13: Propiedades de la línea

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

 Rectangle (rectángulo): al elegir la herramienta Rectangle del grupo de splines, hacemos clic sobre un visor y mantenemos apretado el botón izquierdo del mouse mientras lo arrastramos, de esta manera queda determinada el área del rectángulo.

Antes de crear nuestro rectángulo podemos elegir, en "Creation Method", dos opciones. Con la opción "Edge" seleccionada, al pinchar sobre una zona determinada del viewport, le estamos indicando que ese punto concreto va a pertenecer a un vértice del rectángulo. Si elegimos la opción "Center", al hacer clic en un punto del viewport, le estaremos indicando que ese punto del viewport va a pertenecer al centro exacto del rectángulo, sea cual sea sus dimensiones. En la parte inferior de las opciones del rectángulo tenemos la sección "parameters". Una vez creado nuestro rectángulo, podemos ajustar el ancho y largo con los cuadros "Length" y "Width". Es muy útil para especificar un tamaño concreto. El último cuadro es "Corner Radius". Sirve para especificar que nuestro rectángulo no va a tener las esquinas rectas, sino que

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serán suaves y redondeadas. A mayor número en "corner radius", más grande será el radio redondeado de nuestras esquinas… (Palao, 2012, http://goo.gl/58RwMw). Figura 14: Propiedades del rectángulo

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

 Circle (círculo): las opciones para esta figura son similares a las de la anterior. La forma de crearla puede ser desde el centro o desde un borde, utilizando la pestaña Creation Method, además de definir los parámetros del radio y la posición donde se crea

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Figura 15: Propiedades del círculo

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

 Ellipse (elipse): la elipse es parecida al círculo, solo que en vez de definir su radio, determinamos su ancho y largo. También encontramos un parámetro que se llama Outline, que sirve para crear una elipse paralela.

Figura 16: Propiedades de la elipse

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

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 Arc (arco): esta herramienta posee dos formas para su creación: o End-end-midle: al utilizar esta opción, donde hagamos clic será el primer extremo del arco, y si arrastramos y soltamos, ese último punto será donde se creará el otro extremo del arco. Al soltar el botón del mouse, arrastramos y se marcará la distancia que tendrá el centro del arco respecto a los extremos. o Center-end-end: al elegir esta opción, el clic del mouse determina el punto central del arco. Si arrastramos desde allí y soltamos el mouse, se determina el radio del arco. Al final, desplazando el mouse, se indicará la distancia que recorrerá el arco desde donde soltamos el clic hasta donde hagamos el último clic.

Figura 17: Propiedades del arco

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

 Text (texto): Las opciones para crear texto y editarlo se encuentran presentes también en el software 3D:

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Para empezar introduciendo nuestro texto, lo primero que debemos hacer es pinchar en el botón de "Text" dentro de "Splines". Podemos observar que en la parte inferior de las opciones, hay un cuadro de texto con la frase escrita "Max text". Este texto viene por defecto. Procederemos a borrarlo e introduciremos el texto que queramos. Al hacer clic sobre cualquiera de los viewports, el texto se creará en pantalla. En la sección de parameters podemos cambiar el tipo de letra. Para ello, desplegaremos la lista que nos aparece y seleccionaremos el nombre de la fuente. Podemos observar que conforme vayamos aplicando cambios en nuestro texto, se irán reflejando en los viewports. (Palao, 2012, http://goo.gl/58RwMw).

En el menú de herramientas Create, también podemos encontrar la herramienta Texto. Cualquiera fuera el método que usemos, el texto se creará al dar clic sobre un visor; allí aparecerá lo que hayamos escrito en la caja de texto del panel de comandos. Además, podremos modificar desde los parámetros el tipo de letra, que se cambiará automáticamente en los visores, y las posibilidades de alineación.

Figura 18: Propiedades de texto

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

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Dentro de las propiedades en el panel de comandos, encontraremos una característica común a todas las splines, la posibilidad de generar líneas con espesor utilizando la pestaña de Rendering.

Habilitando la opción Enable in Viewport, en la pestaña de Rendering, podremos ver en las próximas figuras que creemos la posibilidad de visualizar las líneas con espesor, el cual puede ser radial o rectangular . Esta opción es muy útil para crear cañerías, muros, sogas o cualquier elemento cilíndrico o rectangular. Si habilitamos, además, la opción Enable in Renderer, podremos visualizar el espesor de las líneas cuando realicemos los renders o imágenes finales.

Figura 19: Espesor de línea

Fuente: elaboración propia a base del software 3Ds Max 2014 (Autodesk, 2013).

Herramientas NURBS El modelado con NURBS provee una manera fluida de modelar.

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El modelado que hemos visto hasta ahora se basa en cuerpos volumétricos. Pero a continuación veremos que existen otros métodos para modelar y que proveen sus ventajas. NURBS es la abreviación de una expresión en inglés: non uniform rational B – splines, que se refiere al modelado a través de curvas de Bézier. Las curvas de Bézier son representaciones matemáticas compuestas por nodos en los extremos y manejadores, los cuales le dan la forma a la curva. Este concepto lo utilizaremos de forma práctica cada vez que creemos y modifiquemos curvas, pero también es muy utilizado en programas de edición de imágenes, como Illustrator, Corel, Photoshop. Figura 20: Curvas de Bézier

Fuente: elaboración propia. Las superficies NURBS, como objetos, se componen de puntos de control, curvas y de la misma superficie.