Componentes de modelos 3D: vértices, bordes, polígonos y más

Los modelos 3D son uno de los bloques de construcción esenciales de los gráficos de computadora en 3D. Sin ellos, no habría animación por computadora - no Historia del juguete , no Pared-e , no hay gran ogro verde.

No habría juegos en 3D, lo que significa que nunca pudimos explorar Hyrule en Ocarina del tiempo , y el Jefe Maestro nunca estuvo en Halo. No habría Transformadores Las películas (al menos de la forma en que las conocemos hoy) y los comerciales de automóviles posiblemente no podrían verse tan bien como lo hacen hoy.

Cada objeto, personaje y entorno, en cada película animada por computadora o videojuego en 3D, se compone de modelos en 3D. Así que sí, son bastante importantes en el mundo de CG.

¿Qué es un modelo 3D?

Un modelo 3D es una representación matemática de cualquier objeto tridimensional (real o imaginado) en un entorno de software 3D. A diferencia de una imagen 2D, los modelos 3D pueden verse en suites de software especializadas desde cualquier ángulo, y pueden escalarse, rotarse o modificarse libremente. El proceso de creación y configuración de un modelo 3D se conoce como modelado 3D.

Tipos de modelos 3D

Hay dos tipos principales de modelos 3D que se usan en la industria de las películas y los juegos, las diferencias más aparentes se encuentran en la forma en que se crean y manipulan (también existen diferencias en las matemáticas subyacentes, pero eso es menos importante para el final -usuario).

Superficie NURBS: Una superficie B-spline racional no uniforme o NURBS es un modelo de superficie lisa creado a través del uso de curvas Bezier (como una versión 3D de la herramienta de lápiz MS Paint). Para formar una superficie NURBS, el artista dibuja dos o más curvas en el espacio 3D, que pueden manipularse moviendo los controles llamados vértices de control (CV) a lo largo del eje x, y o z.
1. La aplicación de software interpola el espacio entre curvas y crea una malla suave entre ellas. Las superficies NURBS tienen el nivel más alto de precisión matemática y, por lo tanto, se utilizan más comúnmente en el modelado para ingeniería y diseño automotriz.
Modelo poligonal: Los modelos poligonales o "mallas", como se les suele llamar, son la forma más común de modelos 3D que se encuentran en la industria de la animación, el cine y los juegos, y serán del tipo en el que nos centraremos por el resto de la artículo.

Los componentes de un modelo poligonal

Caras: La característica definitoria de un modelo poligonal es que (a diferencia de NURBS Surfaces) las mallas poligonales son facetas , lo que significa que la superficie del modelo 3D está compuesta por cientos o miles de caras geométricas.

En un buen modelado, los polígonos tienen cuatro lados ( quads - la norma en el carácter / modelado orgánico) o de tres lados ( tris - utilizado más comúnmente en el modelado de juegos). Los buenos modeladores luchan por la eficiencia y la organización, tratando de mantener los conteos de polígonos lo más bajos posible para la forma deseada. El número de polígonos en una malla, se llama recuento de poli, mientras se llama densidad de polígonos resolución. ¿Los mejores modelos 3D tienen alta resolución? donde se requieren más detalles, como las manos o la cara de un personaje, y baja resolución en regiones de detalles bajos de la malla. Por lo general, cuanto mayor sea la resolución general de un modelo, más suave aparecerá en el render final. Las mallas de resolución más baja se ven cuadradas (recuerde Mario 64 ?).

Bordes: Un borde es cualquier punto en la superficie de un modelo 3D donde se encuentran dos caras poligonales.

Vértices: El punto de intersección entre tres o más bordes se llama vértice ( pl. vértices ). La manipulación de los vértices en los ejes x, y y z (a los que se hace referencia cariñosamente como "empujar y tirar verts") es la técnica más común para moldear una malla poligonal en su forma final en los paquetes de modelado tradicionales como Maya, 3Ds Max, etc. (Las técnicas son muy, muy diferentes en aplicaciones de escultura como ZBrush o Mudbox).

Los modelos poligonales son muy similares a las formas geométricas que probablemente aprendiste en la escuela secundaria. Al igual que un cubo geométrico básico, los modelos poligonales 3D se componen de Caras, aristas y vértices.. De hecho, la mayoría de los modelos 3D complejos comienzan como una forma geométrica simple, como un cubo, una esfera o un cilindro. Estas formas básicas en 3D se llaman primitivas de objeto. Luego, los elementos primitivos se pueden modelar, moldear y manipular en cualquier objeto que el artista esté tratando de crear (por más que nos gustaría detallar, cubriremos el proceso de modelado 3D en un artículo separado).
Hay un componente más de los modelos 3D que debe abordarse:

Texturas y shaders

Sin texturas y sombreadores, un modelo 3D no parecería mucho. De hecho, no podrías verlo en absoluto. Aunque las texturas y los sombreadores no tienen nada que ver con la forma general de un modelo 3D, tienen todo que ver con su apariencia visual.

Shaders: Un sombreador es un conjunto de instrucciones que se aplican a un modelo 3D que le permite a la computadora saber cómo se debe mostrar. Si bien las redes de sombreado se pueden codificar manualmente, la mayoría de los paquetes de software 3D tienen herramientas que le permiten al artista modificar los parámetros del sombreador con gran facilidad. Con estas herramientas, el artista puede controlar la forma en que la superficie del modelo interactúa con la luz, incluida la opacidad, la reflectividad, el brillo especular (brillo) y muchas otras.

Texturas Las texturas también contribuyen en gran medida a la apariencia visual de un modelo. Las texturas son archivos de imágenes bidimensionales que se pueden asignar a la superficie 3D del modelo a través de un proceso conocido como Mapeado de texturas . Las texturas pueden variar en complejidad, desde simples texturas de color plano hasta detalles de superficie completamente fotorrealistas.

La textura y el sombreado son un aspecto importante de la línea de gráficos de computadora, y convertirse en un buen escritor de redes de sombreado o desarrollar mapas de texturas es una especialidad por derecho propio. Los artistas de la textura y el sombreado son tan instrumentales en el aspecto general de una película o imagen como los modeladores o animadores.

Para concluir

Esperemos que, en este punto, sepa un poco más sobre los modelos 3D y sus características principales. En su núcleo, los modelos 3D son simplemente formas geométricas complejas con cientos de pequeñas caras poligonales. Mientras que, sin duda, es divertido leer sobre modelos 3D, es aún más emocionante hacerlos tú mismo.