01_apuntes 3d Sutio Max
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s .up v.e sd igd rso /cu p:/ htt 3D Studio MAX
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Índice:
Introducción ......................................................................................... 8
¿Qué hace un programa de animación 3D? ............................................................................. 9
Ejemplos de campos de aplicación de la animación .............................................................. 10 Arquitectura: ........................................................................................................................................................... 10
Ingeniería: ............................................................................................................................................................... 10 Diseño Industrial: .................................................................................................................................................... 10 Animación: .............................................................................................................................................................. 11
Programas de animación 3D ................................................................................................. 12
Discreet 3D Studio MAX ........................................................................................................................................... 12
Alias Maya ............................................................................................................................................................... 12
Softimage XSI .......................................................................................................................................................... 12 Newtek Lightwave ................................................................................................................................................... 12
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Maxon Cinema 4D .................................................................................................................................................... 13
Blender 3D .............................................................................................................................................................. 13
Motores de render ................................................................................................................ 14 Mental Ray .............................................................................................................................................................. 14 Renderman.............................................................................................................................................................. 14 Vray ........................................................................................................................................................................ 14
Equipo necesario para ejecutar 3D Studio MAX ..................................................................... 15 Plataformas soportadas y plataformas no soportadas .............................................................................................. 15 Sistemas operativos Windows.................................................................................................................................. 15 Elementos de un PC y su relación con 3D Studio ...................................................................................................... 15 3D Studio MAX y los portátiles .................................................................................................................................. 16
3D Studio MAX ...................................................................................................................... 17 Breve historia de 3D Studio MAX .............................................................................................................................. 17
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3D Studio VIZ........................................................................................................................................................... 18
Las fases del trabajo: ............................................................................................................ 19 La importancia del flujo de trabajo ........................................................................................................................... 19 Interfaz de usuario:.................................................................................................................................................. 19 Modelado: ............................................................................................................................................................... 19 Sombreado:............................................................................................................................................................. 19 Animación: .............................................................................................................................................................. 19
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Representación: ...................................................................................................................................................... 19
Triángulos............................................................................................................................. 20 Objetos y subobjetos............................................................................................................. 22 Vértices................................................................................................................................................................... 22 Aristas .................................................................................................................................................................... 22 Caras ...................................................................................................................................................................... 22
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El píxel y el vértice ................................................................................................................ 23 Flujo de datos ....................................................................................................................... 24 Entrada ................................................................................................................................................................... 24 3D Studio MAX y AutoCAD........................................................................................................................................ 24 3D Studio MAX y Rhinoceros .................................................................................................................................... 24 Salida ...................................................................................................................................................................... 25
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Formatos de importación y exportación: ............................................................................... 26 3DS: ........................................................................................................................................................................ 26
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AI ............................................................................................................................................................................ 26
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LandXML ................................................................................................................................................................. 26 AutoCAD: ................................................................................................................................................................ 26
Kaydara .................................................................................................................................................................. 26 IGES ........................................................................................................................................................................ 26
Lightscape .............................................................................................................................................................. 26 Wavefront material .................................................................................................................................................. 26
Wavefront Object ..................................................................................................................................................... 27 3D Studio Shape ...................................................................................................................................................... 27
Stereolitho .............................................................................................................................................................. 27
VRML ...................................................................................................................................................................... 27 Viz material XML export ........................................................................................................................................... 27
Consejos de trabajo .............................................................................................................. 28
Polígonos ................................................................................................................................................................ 28 Nombre correcto en los objetos ............................................................................................................................... 28
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Tiempos de representación ..................................................................................................................................... 28
Teclas rápidas ......................................................................................................................................................... 28 Postura de trabajo ................................................................................................................................................... 29
Interfaz de usuario ...............................................................................30 Interfaz de usuario ................................................................................................................ 31 Menús ..................................................................................................................................................................... 31 Barra de herramientas ............................................................................................................................................. 31 Estantería de herramientas...................................................................................................................................... 31 Controles de animación ........................................................................................................................................... 32 Visores .................................................................................................................................................................... 32 Controles de los visores........................................................................................................................................... 33
Visores ................................................................................................................................. 34
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4 visores.................................................................................................................................................................. 34 Vistas ...................................................................................................................................................................... 35 Mover los visores ..................................................................................................................................................... 35
Diferencia entre visores y representación: ............................................................................ 37 El búfer gráfico ..................................................................................................................... 39 Métodos de visualización: ..................................................................................................... 40 Suavizado mas resaltes ........................................................................................................................................... 40
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Representación alámbrica ....................................................................................................................................... 40 Caja delimitadora .................................................................................................................................................... 41 Alámbrica sombreada.............................................................................................................................................. 41 Plana ....................................................................................................................................................................... 42 Facetas ................................................................................................................................................................... 42 Facetas más resaltes ............................................................................................................................................... 43 Suavizado................................................................................................................................................................ 43
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Transformaciones ................................................................................................................. 44 El Gizmo inteligente ................................................................................................................................................. 44 Los colores del gizmo .............................................................................................................................................. 44 Transformaciones manuales y mediante coordenadas ............................................................................................. 44 Transformación de posición..................................................................................................................................... 44 Transformación de rotación ..................................................................................................................................... 45
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Transformación de escala........................................................................................................................................ 45 Transformaciones mediante coordenadas: .............................................................................................................. 45
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Herramientas de selección ................................................................................................... 47
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Selección de objetos................................................................................................................................................ 47 Selección múltiple ................................................................................................................................................... 47
Selección por nombre.............................................................................................................................................. 48 Cuadros de selección .............................................................................................................................................. 48 Bloqueo de selección............................................................................................................................................... 49
Nombres de selección ............................................................................................................................................. 49
Unidades de trabajo .............................................................................................................. 50
Modelado .............................................................................................51
El poder de las primitivas: ..................................................................................................... 52 Normales .............................................................................................................................. 57
El modificador “normal” ........................................................................................................................................... 57 El modificador “carcasa” ......................................................................................................................................... 58
Ocultación de objetos ........................................................................................................... 59
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Capas...................................................................................................................................................................... 59
Congelado de objetos ........................................................................................................... 60 See-thru .................................................................................................................................................................. 60
El catálogo de modificadores ................................................................................................ 61 El catálogo de modificadores ................................................................................................ 62 Clonaciones .......................................................................................................................... 63 Copia ...................................................................................................................................................................... 63 Calco....................................................................................................................................................................... 63 Referencia............................................................................................................................................................... 63
Operaciones Booleanas: ....................................................................................................... 64 Jerarquías ............................................................................................................................ 65 Eje de coordenadas ................................................................................................................................................. 65
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Vinculaciones .......................................................................................................................................................... 65
La vista esquemática ............................................................................................................ 66 Grupos.................................................................................................................................. 66 Grupos.................................................................................................................................. 67 Crear un grupo ........................................................................................................................................................ 67 Abrir un grupo ......................................................................................................................................................... 67 Cerrar un grupo ....................................................................................................................................................... 67
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Sacar objetos del grupo ........................................................................................................................................... 67 Meter objetos dentro de un grupo ............................................................................................................................ 67 Romper grupos........................................................................................................................................................ 68 Romper conjuntos de grupos ................................................................................................................................... 68
Líneas: .................................................................................................................................. 69 Tipos de vértice ....................................................................................................................................................... 69
Edición de líneas ................................................................................................................... 71
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Trabajo con líneas ................................................................................................................................................... 71 Extrusiones ............................................................................................................................................................. 71 Trabajo con planos de AutoCAD............................................................................................................................... 72 Revoluciones ........................................................................................................................................................... 72
Superficies de subdivisión .................................................................................................... 74
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Optimizar los modelos ........................................................................................................... 76 Criterios de optimización de polígonos..................................................................................................................... 76
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El contador de polígonos ......................................................................................................................................... 76
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El modificador “optimizar” ....................................................................................................................................... 77
Materiales ............................................................................................78 Materiales ............................................................................................79 Introducción ......................................................................................................................... 80
Creación de materiales ............................................................................................................................................ 80 Los materiales como ayuda al modelado .................................................................................................................. 80
La comparación....................................................................................................................................................... 80 Referencias ............................................................................................................................................................. 80 El editor de materiales ............................................................................................................................................. 80
Parámetros básicos del sombreador “Blinn” ......................................................................... 82 Mapa: .................................................................................................................................... 84
Mapa bitmap ............................................................................................................................................................ 85 Mapa de cuadros ..................................................................................................................................................... 85
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Mapa de cuadros ..................................................................................................................................................... 86 Mapa de mosaicos ................................................................................................................................................... 87
Mapa de ruido.......................................................................................................................................................... 89
Mapa de mezcla .................................................................................................................... 89 Mapa de mezcla .................................................................................................................... 90 Mapeado ............................................................................................................................... 91 Mapeado difuso ....................................................................................................................................................... 92 Mapeado de relieve ................................................................................................................................................. 93 Mapeado de opacidad.............................................................................................................................................. 94 Mapeado de reflexion............................................................................................................................................... 95 Mapeado de refracción ............................................................................................................................................ 96
Mapeado UVW ...................................................................................................................... 97
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Mapeado Plano ........................................................................................................................................................ 97 Mapeado cilindrico .................................................................................................................................................. 97 Mapeado esferico .................................................................................................................................................... 98 Mapeado de caja ..................................................................................................................................................... 98 Mapeado de Cara .................................................................................................................................................... 99 Mapeado estirar ...................................................................................................................................................... 99
Material mate/sombra: ......................................................................................................... 100
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Luces ................................................................................................. 101 Tipos de luces ......................................................................................................................102 Luces con objetivo y sin objetivo .............................................................................................................................102 Luces omnidireccionales ........................................................................................................................................102 Luces direccionales................................................................................................................................................102 Luces de foco .........................................................................................................................................................102 Luz cenital ..............................................................................................................................................................102
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Parámetros de las luces .......................................................................................................104 Intensidad ..............................................................................................................................................................104 Rangos ...................................................................................................................................................................106 El color de la luz: ....................................................................................................................................................106
Sombras duras, sombras suaves: ........................................................................................108
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Tipos de sombras: ..................................................................................................................................................108 Sombras de raytrace: .............................................................................................................................................108
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Mapas de sombras:.................................................................................................................................................108
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La luz ambiente: ...................................................................................................................109
La luz de entorno ....................................................................................................................................................109 La cúpula celeste simulada .....................................................................................................................................110
La cúpula celeste ...................................................................................................................................................110
La iluminación de tres puntos:..............................................................................................112
El lenguaje de la luz ................................................................................................................................................112
La luz de relleno .....................................................................................................................................................112 Los perfiladores .....................................................................................................................................................112 La luz ambiente ......................................................................................................................................................112
La luz de fondo .......................................................................................................................................................113
El listador de luces ...............................................................................................................114
Iluminación indirecta: ..........................................................................................................115 Sistemas de colores .............................................................................................................118
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Cámaras: ........................................................................................... 119
FOV .....................................................................................................................................120 Los encuadres: tipos de plano..............................................................................................122 Plano general: ........................................................................................................................................................122 Plano entero: ..........................................................................................................................................................122 Plano americano:....................................................................................................................................................123 Plano medio:...........................................................................................................................................................123 Primer plano: ..........................................................................................................................................................124 Plano de detalle: .....................................................................................................................................................124 Plano picado:..........................................................................................................................................................125 Plano contra picado: ...............................................................................................................................................125
Desenfoque de profundidad .................................................................................................127
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Desenfoque de movimiento ..................................................................................................128 Las zonas de seguridad: ...................................................................................................... 129 Movimientos de cámara .......................................................................................................130 Introducción ...........................................................................................................................................................130 Velocidad de la cámara: .........................................................................................................................................130 Travelin ..................................................................................................................................................................130 Panorámica ............................................................................................................................................................130
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Representación ................................................................................. 132 Anti alias: .............................................................................................................................133 Resoluciones: ......................................................................................................................134 Formatos de archivo: ...........................................................................................................135 AVI .........................................................................................................................................................................135 BMP: ......................................................................................................................................................................135
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CINEON: .................................................................................................................................................................135 Encapsulated PostScript File: .................................................................................................................................135 Autodesk FLIC ........................................................................................................................................................135 Radiance HDR ........................................................................................................................................................135 JPEG ......................................................................................................................................................................135 PNG .......................................................................................................................................................................135
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MOV .......................................................................................................................................................................136 SGI .........................................................................................................................................................................136
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RLA ........................................................................................................................................................................136
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RPF ........................................................................................................................................................................136 TGA ........................................................................................................................................................................136
TIF..........................................................................................................................................................................136
Animación .......................................................................................... 137
POV: ....................................................................................................................................138
Fotogramas por segundo: ....................................................................................................139 Fotogramas y campos: ......................................................................................................... 140 Claves: .................................................................................................................................141
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El editor de curvas “mini” .....................................................................................................142
3D Studio MAX
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Introducción
3D Studio MAX
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¿Qué hace un programa de animación 3D?
Los programas de animación 3D son capaces de generar material gráfico en forma de: • Imágenes • Animaciones • Geometría de tiempo real
Por tanto son aplicaciones cuyo objetivo es proporcionarnos material visual para presentar nuestros proyectos de una manera más eficaz, dentro de un rango muy amplio de aplicaciones.
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Si usamos 3D Studio es muy probable que lo hagamos porque necesitamos comunicar nuestras ideas o proyectos a otras personas. El principal fuerte de 3D Studio es generar videos o imágenes fotorrealistas que muestren de una manera extremadamente eficaz a otras personas aquellos proyectos que tenemos en la cabeza. 3D Studio ayuda a: • Mejorar la comunicación: o Permitiendo la construcción virtual de modelos, podemos presentar un modelo sin tener siquiera que realizar una maqueta o prototipo, de una manera limpia, sencilla y rápida. • Ahorrar costes: o Generando prototipos virtuales, podemos detectar y corregir fallos potenciales, y realizar cambios en el diseño, acelerando el ciclo de diseño. • Mejorar las ventas: o En ciertos mercados, el cliente puede comprar un producto o una vivienda antes de que esta haya sido construida. 3D Studio ayuda al potencial comprador a visualizar como será su compra una vez este terminada, facilitando su decisión de compra y proporcionándole más información sobre la inversión que va a realizar.
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Por otra parte, los programas de animación NO sirven para tareas tales como: • Modelado CAD • Obtención de planos • Análisis resistente Por poner algunos ejemplos.
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Aunque 3D Studio es capaz de importar geometría de otros programas tales como AutoCAD o Inventor, es muy importante comprender que 3D Studio no es un AutoCAD avanzado ni un AutoCAD en 3D, sino que cada programa está diseñado para cumplir una función específica, e incluso podemos entrelazarlos.
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Ejemplos de campos de aplicación de la animación Arquitectura:
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Uno de los principales usos de la animación es la visualización de proyectos relacionados con construcción, arquitectura o urbanismo. 3D Studio es, actualmente, el programa de animación líder en representación arquitectónica (también llamada infoarquitectura) puesto que posee las mejores opciones de importación desde programas CAD como AutoCAD o Architectural Desktop.
Ingeniería:
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Otro de los campos en los que 3D Studio se beneficia de sus lazos con Autodesk es la representación en proyectos de ingeniería. 3D Studio es una de las herramientas más usadas para proporcionar representaciones fotorrealistas a los proyectos de ingeniería. Al igual que en los proyectos de arquitectura, 3D Studio es el programa que mejor reconoce y trabaja con archivos generados desde programas de CAD como AutoCAD o Autodesk Inventor.
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Diseño Industrial:
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El diseño industrial se beneficia especialmente de la visualización virtual y la animación. Usando programas de animación, los proyectos pueden previsualizarse mucho antes siquiera de construir una maqueta, ahorrando tiempo y dinero a los equipos de desarrollo, y comunicando mucho mejor las ideas de diseño a la audiencia, ya sea interna o de cara al cliente.
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Animación:
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Otro de los principales usos de los programas de animación 3D, en auge en los últimos tiempos, es la generación de animaciones 3D para los medios audiovisuales, ya sea para cortometrajes, largometrajes, o frecuentemente para proyectos publicitarios. Las herramientas de animación de personajes incluidas en las últimas versiones del programa hacen extremadamente fácil desarrollar proyectos de animación, conviertiéndolo en una herramienta muy fácil a la vez que potente.
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Programas de animación 3D
3D Studio MAX no es el único programa de animación 3D del mercado, aunque si figura en la lista de los más importantes y, dependiendo del sector en el que nos dirijamos, es la mejor opción. A continuación se ofrece una lista de los programas más importantes del mercado y sus principales características.
Discreet 3D Studio MAX
3D Studio MAX nació como un programa de animación 3D capaz de ser ejecutado en ordenadores personales con un coste relativamente bajo. Esto posibilitó la enorme expansión de un programa que, en principio, no era uno de los más potentes, permitiendo el acceso a las tecnologías de la animación 3D a un gran abanico de usuarios. Con el paso del tiempo 3D Studio MAX ha ido incorporando a su repertorio muchas herramientas que lo han convertido en uno de los más grandes.
www.discreet.com
Alias Maya
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Este programa existe únicamente para la plataforma Windows NT.
En 1997 dos empresas míticas de software 3D, Alias y Wavefront, se fusionaron en una sola. Por una parte, Alias comercializaba “Alias Animator Studio”, mientras que Wavefront comercializaba el “Wavefront Modeler”. Juntas se pasaron a llamar “Alias|Wavefront” y desarrollaron el software “Maya” en 1998, como alternativa seria a Softimage. Este programa se orientaba al mercado de los efectos especiales y la animación para proyectos cinematográficos. Era la primera herramienta que, además de contar con una versión para estaciones de trabajo, contaba con una versión para PC.
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Aunque originalmente únicamente conoció una versión para IRIX, posteriormente han sido publicadas versiones para Windows, Linux y MacOS. El programa tiene tres dos versiones diferentes: Maya Complete, por 2000 € aproximadamente, y Maya Unlimited, por 7000 € aproximadamente. www.alias.com
Softimage XSI
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Durante los años ochenta y noventa fue la herramienta preferida por los grandes estudios de animación, bajo el nombre de Softimage. Era una herramienta muy potente que exclusivamente corría bajo estaciones de trabajo. No era fácil de usar pero si muy potente. A mediados de los 90 la empresa fue comprada por un par de empresas, entre ellas Microsoft, que fueron responsables del porte del programa a otras plataformas, como Windows. No obstante, a nivel técnico el programa sufrió un parón de unos pocos años que aprovecharon el resto de programas para tomar la delantera. Con un rediseño de las herramientas y de la interfaz, salió al mercado la nueva versión XSI. Este programa lucha hoy por recuperar la cuota de mercado que un día tuvo.
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Aunque originalmente era un programa pensado para estaciones de trabajo con IRIX, posteriormente se han publicado versiones para Windows y Linux. www.softimage.com
Newtek Lightwave
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Lightwave es un programa de animación de bajo coste en una gama de producto parecida a 3D Studio. Está más enfocado al mercado de los efectos especiales. Su uso no está prácticamente extendido en España. 3D Studio MAX
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Este programa cuenta con versiones para Windows y MacOS www.lightwave.com
Maxon Cinema 4D
Cinema 4D es uno de los últimos programas en entrar en el grupo de las aplicaciones 3D fuertes. Sus principales fuertes son su reducido coste y su facilidad de uso, que permiten acceder a un amplio abanico de herramientas de una manera sencilla. Este programa cuenta con versiones para Windows y MacOS www.maxon.net
Blender 3D
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Blender es un programa de animación 3D basado en la licencia GPL, que permite distribuir software de manera gratuita, e incluso modificarlo si luego se comparte las modificaciones con la comunidad de usuarios. Aunque no es una herramienta pensada para ser fácil de usar, si que está orientada a ser potente y productiva. Se encuentra para todas las plataformas. Se puede descargar gratuitamente de www.blender.org
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Motores de render
Los motores de render son programas independientes cuya única función es representar una escena previamente definida con otros programas. Gracias a que 3D Studio es ampliable mediante plug-ins, podemos conectarlo virtualmente con cualquier motor de render para aprovechar sus características.
Mental Ray
Mental Ray es un motor de render desarrollado por la empresa alemana Mental Images. Es un motor muy potente, fiable y estable, probado en multitud de proyectos relacionados sobre todo con los efectos especiales para cinematografía. Contiene uno de los motores de iluminación indirecta más rápidos del mercado y es plenamente extensible mediante programación.
Renderman
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Conocemos como Renderman el motor realmente llamado Pixar’s Renderman. Este motor esta desarrollado por Pixar como solución para sus propias producciones de animación, y después comercializado a cualquier particular o empresa que lo desee usar. Renderman hace referencia realmente a un estándar abierto de representación, una serie de normas propuestas para desarrollar un motor de representación. Es un motor de render extremadamente potente y versátil, aunque no esta pensado para ser fácil de usar.
Vray
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Vray es uno de los motores de representación más jóvenes del mercado, y aun así se ha propagado a una velocidad muy alta sobretodo debido a su sencillez de uso, su integración con 3D Studio, su velocidad de representación y el aspecto final que otorga a las representaciones. Aunque se ha usado en algún largometraje como “Final Destination 2”, se usa principalmente en el mercado de la visualización arquitectónica e industrial. Actualmente solo existe la versión de este plugin para 3D Studio MAX, aunque están planificadas una versión para Maya y una Standalone.
3D Studio MAX
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Equipo necesario para ejecutar 3D Studio MAX
3D Studio MAX es un programa de animación tridimensional que puede ser usado en varias gamas de ordenadores personales.
Plataformas soportadas y plataformas no soportadas
3D Studio MAX se ejecuta únicamente en sistemas operativos Windows de Microsoft. No existe versión para MacOS de Apple, para Linux ni para UNIX, como IRIX de SGI.
Sistemas operativos Windows
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No todos los sistemas operativos Windows pueden albergar 3D Studio. Debido a la naturaleza del programa exige un sistema operativo basado en la tecnología NT para funcionar. Actualmente el programa funciona bajo Windows 2000 o Windows XP. Este programa no funciona en Windows 98 o Windows Me, por lo que los usuarios de este sistema operativo deberían pensar en cambiar de sistema para usar 3D Studio.
Elementos de un PC y su relación con 3D Studio
En líneas generales podemos decir que 3D Studio “se come” cualquier ordenador que le proporcionemos. Da igual como de potente sea un ordenador, 3D Studio usa todos los recursos disponibles del sistema. Por regla general, cuanto mejor ordenador usemos tanto más rápido irá el programa.
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Procesador: 3D Studio MAX funciona perfectamente bien en cualquier procesador de arquitectura x86, actualmente Intel Pentium y AMD Athlon FX. 3D Studio soporta todos los avances de los procesadores modernos como el Hyperthreading de los Pentium 4 y Xeon. Por otra parte, 3D Studio también esta optimizado para aprovechar los beneficios de estaciones con procesador dual. Cuanto mejor procesador tengamos, más rápido irá el programa.
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RAM: La mayoría de recursos que usemos en el programa van a quedar almacenados en la RAM del equipo, por lo que cuanta más RAM tengamos en el ordenador, podremos trabajar con escenas más grandes. El programa requiere bastante memoria RAM tan solo para abrirse, por lo que para las últimas versiones del programa no se recomienda trabajar con menos de 256 Mb de RAM. Para trabajar con proyectos de tamaño mediano se recomienda trabajar con 1024 Mb de RAM, y para proyectos de grandes requerimientos se recomienda 2048 Mb. No se recomienda poner más RAM en el equipo puesto que las propias limitaciones del sistema operativo no permitirían su aprovechamiento.
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Monitor El monitor es, sin duda, una de las partes más importantes del programa. Debido que, al fin y al cabo, vamos a pasar una cantidad importante de horas delante del ordenador, será imprescindible contar con un buen monitor, tan grande como se pueda, con un mínimo de 17’. Doble Monitor En aquellos equipos en los que se pueda contar con ello, 3D Studio trabaja muy bien con configuraciones de monitor dual (dos monitores conectados al mismo equipo). De esta manera podemos trabajar con unas ventanas en un monitor y otras ventanas en el otro, reduciendo de esta manera la necesidad de cerrar unas ventanas para trabajar con otras.
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Tarjeta gráfica: La tarjeta gráfica es un componente en el equipo informático que gestiona la información visual que vemos a través del monitor. Desde hace unos pocos años, las tarjetas cuentan con características de aceleración de cálculos 3D, orientado a repartir la carga de cálculo con el procesador central. Aunque estas aceleraciones han sido diseñadas pensando en videojuegos más que en aplicaciones 3D, podemos usarlas para repartir la carga de trabajo y aprovechar el máximo rendimiento de nuestro equipo.
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3D Studio MAX y los portátiles
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Hasta ahora, la tarjeta gráfica ha sido únicamente capaz de acelerar aquellos procesos relacionados con la información que vemos en los visores: No aceleraba de ninguna manera aquello que pasaba en la representación, ya que esta recaia enteramente sobre otros recursos del equipo informático, como el procesador o la RAM. En estos dias estamos empezando a conocer renderizadores que aprovechan las capacidades de la tarjeta gráfica para la representación (como GELATO de Nvidia) o paquetes de animación capaces de aprovechar el potencial de las tarjetas (como Maya, de Alias).
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Los ordenadores portátiles son equipos de tamaño reducido que podemos transportar fácilmente de un sitio a otro. Dependiendo de las condiciones de trabajo de cada animador, adquirimos un modelo u otro. Por regla general no debemos usar un portátil para hacer animación por las siguientes razones: • En 3D Studio vamos a hacer un uso extensivo de los recursos del equipo. Muchas veces el procesador estará trabajando al máximo de su capacidad durante muchas horas seguidas, lo que provocará un calentamiento del equipo. Los portátiles son equipos que, a costa de su reducido tamaño, suelen tener una ventilación bastante pobre. El uso continuado de 3D Studio en un portátil puede producir el sobrecalentamiento del equipo y, en casos extremos, su rotura. • Las tarjetas gráficas de los ordenadores portátiles no suelen tener grandes prestaciones, por lo que trabajaremos limitados. Y como ya sabemos un portátil tiene la desventaja de no ser ampliable, por lo que no podremos actualizar a una tarjeta gráfica mejor (en el caso de que exista) • Los monitores de los portátiles no suelen ser aptos para el trabajo continuado. • La forma del portátil está pensada para ser portable y en muchos casos estética, pero no para ser cómoda. Puesto que vamos a pasar muchas horas de cara a un ordenador, será conveniente adoptar una postura correcta.
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3D Studio MAX
3D: El nombre 3D es parcialmente correcto, ya que debería llamarse 4D (de hecho, existe un programa llamado Cinema 4D producido por MAXON). 3D hace referencia a 3-Dimension, ya que nos vamos a mover usando las tres dimensiones del espacio. Debería llamarse 4D porque vamos a usar también dentro del programa la cuarta dimensión, que es el tiempo. Studio: El nombre Studio proviene de que encontramos dentro del programa varios subprogramas íntimamente compenetrados que funcionan como uno y que, de hecho, hacen que no nos demos cuenta y creamos que estamos trabajando con un único programa.
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MAX: Antes de existir 3D Studio MAX existieron cuatro versiones de 3D Studio. La primera de estas versiones salió a la luz en 1991 y la cuarta en 1994. Aunque en aquel tiempo ya existían las primeras versiones de Windows, estas no eran lo suficientemente estables y fiables como para albergar un programa como 3D Studio, y por tanto todas se ejecutaban bajo el sistema operativo de línea de comandos MS-DOS. Es por esto que estas cuatro versiones se conocen también como 3D Studio DOS, en contraposición a 3D Studio MAX.
Breve historia de 3D Studio MAX
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Las primeras versiones de 3D Studio fueron programadas por el Yost Group, que trabajaba estrechamente para Autodesk. De hecho, la marca Autodesk era la que distribuía el producto. En 1995, con la aparición en el mercado de los procesadores de 32 bits Pentium de Intel y la aparición del sistema operativo Windows 95, cuya estabilidad había sido mejorada, salió al mercado una versión de 3D Studio totalmente nueva. No solo había cambiado el sistema operativo sobre el que trabajaba, sino que el programa había sido totalmente rediseñado para integrar dentro de una misma aplicación el pequeño cúmulo de programas que existían hasta ese momento (como el 3D Shaper o el 3D Lofter). El rediseño había sido tan grande, que no se podía considerar la nueva versión como una versión numérica más, sino como un programa completamente nuevo. Por eso, en vez de salir a la luz como 3D Studio 5 salió como 3D Studio MAX (1). En la versión 3 de 3D Studio MAX Autodesk renombró su división multimedia bajo el nombre de “Kinetix – División de Autodesk”, y bajo este nombre salió al mercado la tercera versión del programa. Durante la vida de la tercera versión del programa, Autodesk adquirió Discreet, una empresa que desde principios de los noventa desarrollaba sistemas de edición de video y efectos especiales de alto nivel, la mayoría de los sistemas corriendo bajo estaciones “silicon graphics”. Autodesk metió 3D Studio MAX dentro de esta empresa, y la cuarta versión del programa ya salió como parte del catálogo de productos Discreet. Paralelamente, en el catálogo de Discreet existía un programa llamado “Lightscape”. Este era un motor de render muy potente para su época que permitía realizar cálculos de iluminación indirecta, permitiendo presentar los renders de una manera extremadamente realista, mucho más de lo que se podía conseguir con 3d Studio. Así que mucha gente comenzó a trabajar con la conexión 3D Studio – lightscape. Durante la vida de 3D Studio MAX 4 fueron surgiendo diversas soluciones alternativas a Lightscape que constituían alternativas tecnológicamente más avanzadas y en la mayoría de los casos con un coste económico más asequible, al tiempo que resultaban más fáciles de usar. De esta manera, previendo la desaparición de lightscape, decidieron incluirlo primero en Autodesk VIZ 4 y más tarde en 3D Studio MAX 5, lo que permitía poder realizar cálculos avanzados de iluminación sin tener que recurrir a comprar paquetes de software de terceros. Aunque esta solución liberó mucho la creatividad de los artistas, cierto es que la tecnología de lightscape, tan útil y maravillosa años atrás, se había quedado obsoleta. Por eso, aunque 3D Studio MAX permitía realizar cálculos avanzados de iluminación indirecta, la gente comenzaba a representar sus escenas con motores de terceros. De esta manera, en la versión 6 del programa, discreet llegó a un acuerdo con Mental Images para incluir dentro de 3D Studio el motor de render “mental ray” 3D Studio MAX
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3D Studio VIZ
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Al salir al mercado la versión MAX del programa, Autodesk decidió comercializar una versión alternativa llamada 3D Studio VIZ. Mientras que MAX estaba pensado para ser una solución completa de visualización y animación, VIZ se ofrecía como una versión reducida de MAX. Su objetivo era su aplicación para la visualización de proyectos como arquitectura e ingeniería. VIZ siempre venía a tener la mitad de prestaciones que 3D Studio MAX y esto, por supuesto, se notaba en el precio, que solía ser también aproximadamente la mitad. Además, dado que era un producto más orientado hacia la arquitectura, tenia herramientas extra como por ejemplo vincular archivos de Autocad o tener una librería de objetos como plantas y escaleras. Durante las primeras versiones, 3D Studio MAX y VIZ corrían casi paralelos. Al llegar a la tercera y cuarta versión de VIZ, este programa se estaba convirtiendo en una especie de “banco de pruebas” de MAX. Es decir: las herramientas más innovadoras eran incluidas en la versión correspondiente de VIZ y, si obtenían éxito, se incluían en la siguiente versión de MAX. En la cuarta versión del programa hubo un cambio, y el programa dejó de llamarse 3D Studio VIZ 4 para llamarse Autodesk VIZ 4. En la versión 4.2 se produjo un parón de tres años, en los que 3D Studio MAX fue avanzando hasta la versión 6. Finalmente, cuando parecía que VIZ iba a caer en el olvido, Autodesk sacó la versión VIZ 2005 integrándolo en su gama de productos.
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Nota: Autodesk VIZ no debe confundirse con VIZ render.
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Las fases del trabajo:
En animación 3D existen varias fases de trabajo que, aunque diferenciadas, están íntimamente relacionadas las unas con las otras. Es común en estos días que las aplicaciones de animación 3D tengan integradas dentro de un mismo paquete las capacidades para llevar a cabo todas las fases. No siempre ha sido así, y desde luego hoy en día puede no serlo: Podemos realizar algunas fases en un programa y continuar trabajando en otro, porque tal vez encontramos más útil esta parte en otra aplicación informática. Desde luego, siempre es más cómodo realizar todo el trabajo en la misma aplicación informática, sobretodo por cuestiones de comodidad, compatibilidad o soporte. De todas formas, y aunque muchas veces esto pasa inadvertido para nuestros ojos, hemos de ser conscientes de que el programa ejecuta muchos pasos diferentes.
La importancia del flujo de trabajo
Interfaz de usuario:
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Al arrancar el programa nos suele informar de que vamos a trabajar con un paquete de software que realiza “modelado, animación y representación”. Esta definición es absolutamente precisa y correcta, y es bueno que el programa nos informe desde el principio las capacidades de las que vamos a disponer.
La interfaz de usuario es cómo el programa nos presenta sus contenidos y herramientas, o cómo nosotros podemos acceder a las posibilidades del programa y trabajar con el. La interfaz de usuario no es en si una fase, pero es una herramienta que va a ser imprescindible dominar para nuestro trabajo.
Modelado:
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En la fase de modelado generamos, mediante varias técnicas, los modelos virtuales tridimensionales que vamos a usar en nuestro trabajo.
Sombreado:
En esta fase nos encargamos de hacer que los modelos generados y animados parezcan reales, mediante la imitación informática de materiales, luces y cámaras.
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Animación:
En esta fase conseguimos que las propiedades de los objetos cambien durante el tiempo, consiguiendo proporcionar vida a los elementos de nuestra escena.
Representación:
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En la representación el programa recopila toda la información definida en las anteriores fases y calcula con ella una imagen o una animación final.
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Triángulos
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En el mundo real, todo aquello que conocemos está compuesto por unidades constructivas más pequeñas. Todos los objetos que nos rodean, incluso nosotros mismos, estamos compuestos por billones de billones de unidades más pequeñas llamadas átomos, que al juntarse hacen moléculas, que al juntarse hacen estructuras, órganos…. La realidad que conocemos es infinitamente compleja. Demasiado compleja, por supuesto, para ser representada fielmente por un ordenador personal. ¿Como podemos, entonces, obtener imágenes que nos hagan creer que estamos viendo una realidad? Mediante simplificaciones.
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Aunque los objetos están compuestos por enjambres de átomos, cuando nosotros miramos a un objeto no somos capaces, por mucho que nos lo propongamos, de ser conscientes de todos y cada uno de ellos. Al nivel en el que nuestra consciencia trabaja, solo somos conscientes de la existencia de objetos sólidos o superficies continuas. Por esto, recrear un sistema basado en unidades tan pequeñas como las reales, no tendría sentido ya que incurriríamos en un gasto innecesario de recursos.
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Constantemente vamos a recurrir a simplificaciones. Las simplificaciones son técnicas que se han ido desarrollando a través de los años para simular la realidad (en la medida de lo posible) dentro de un computador. Por decirlo de otra manera, vamos a recrear un mundo ficticio dentro del ordenador, con un juego de reglas diferentes a las del mundo real, pero imitando al mundo real. Esto, que suena a juego, no es sino el principio de un largo y duro camino, ya que para crear este mundo virtual vamos a tener que conocer no solo todas sus reglas, sino también las reglas del mundo que estamos intentando simular.
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Un ejemplo de estas simplificaciones es la manera en la que conseguimos solucionar el problema mencionado al principio del capítulo. A nivel constructivo, imitar el modelo de átomos y moléculas de la vida real sería extremadamente complejo para un equipo informático.
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Una de las soluciones propuestas para representar modelos informáticos es el uso de polígonos. Es muy sencillo para un programa informático dibujar la superficie comprendida entre las tres aristas de un triángulo. De esta manera, usando el triangulo como sistema de construcción, vamos a generar superficies compuestas por multitud de triángulos. Estos triángulos, puestos unos al lado de los otros, nos harán creer que estamos viendo superficies continuas y, en un extremo, nos harán creer que estamos viendo una realidad que no existe. Los triángulos son solo uno de tantos ejemplos en el programa, y que veremos durante el curso. Las luces, por ejemplo, presentan en la realidad un comportamiento extremadamente complejo. De la misma manera recurriremos a simplificaciones para imitar el comportamiento de la luz desde un programa de animación. En este sentido, nos vamos a convertir en unos mentirosos. ¿Todo vale?
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Cada vez que vemos una pancarta de una inmobiliaria en la que aparece una representación, o cada vez que aparece un efecto especial en televisión o en el cine, lo que estamos viendo son simulaciones de una realidad que, en la mayoría de los casos, imita a la nuestra. Pero todo es una mentira. Cuando vemos “parque jurásico”, los dinosaurios virtuales que vemos en la pantalla no existen. Son montones de triángulos puestos ante nuestros ojos de tal manera que nos hacen creer ver dinosaurios. Pero no lo son: son triángulos. En este curso vamos a aprender a “mentir”, a engañar a los ojos del espectador y hacerle creer que está viendo cosas que realmente no existen. Si el espectador llega a creerse lo que está viendo, o distingue perfectamente que se trata de una imagen generada por ordenador dependerá, desde luego, de nuestra pericia. Sin embargo, hemos de ser conscientes desde el primer momento de que nuestro objetivo es crear una ilusión (que sirva para un fin).
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Vamos a adentrarnos en un universo que tendrá unas reglas propias. Reglas matemáticas, más que físicas. Y, a la vez, vamos a imitar un mundo regido por reglas físicas y químicas. Y he aquí la principal dificultad del programa: Para poder crear un mundo semejante al que queremos imitar debemos aprender bien las reglas del mundo imitador y del imitado. Y son muchas reglas que aprender, desde luego.
Vamos a crear siempre una ilusión. Si creamos (diseñamos) un proyecto de un bloque de viviendas, desde luego tendremos que proyectar todos los detalles del edificio, porque si no podríamos vernos en serios problemas.
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Pero, si realizamos una infoarquitectura, ¿deberemos modelarlo todo? La pregunta más bien sería: Si voy a hacer una representación del edificio, y solo voy a mostrar el exterior, ¿tendré que modelar el interior? La respuesta a la pregunta es: ¿se va a ver?
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No se modela lo que no se ve.
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Objetos y subobjetos
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Ya sabemos que 3D Studio recurre a simplificaciones para trabajar. En el mundo que nos rodea, nosotros trabajamos usualmente con conceptos como “taza”, “casa” o “persona”. Sabemos que todos los objetos están compuestos realmente por moléculas y finalmente por átomos. Pero si necesitamos expresar el movimiento de una persona en una calle, podemos decir que “la persona se mueve a lo largo de tal calle”: sería una pérdida de tiempo hacer alusión al movimiento independiente de cada uno de los átomos que comprenden la persona. Claro que si no fuera por los átomos la persona no existiría. En la vida normal nosotros no podemos tocar los átomos de una persona, aunque realmente tampoco lo necesitamos, ya que la naturaleza misma se encarga de redistribuir estos átomos para que la persona se desarrolle. En cambio, en 3D Studio si que tenemos que hacer un esfuerzo activo por crear cada uno de los objetos de la escena, por lo que deberemos aprender a tomar control sobre los elementos básicos que constituyen los objetos. A todos los elementos básicos que constituyan objetos se les llama “subobjetos” (por debajo de los objetos). Tres de los subobjetos más útiles son los que nos permiten construir geometría representable.
Vértices
Aristas
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Como ya sabemos, todos los objetos de una escena en 3D se componen de triángulos. Los triángulos están compuestos en primer lugar por vértices. Los vértices son puntos no representables que definirán las esquinas de un triángulo.
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Cada una de las líneas que une dos vértices se llama arista. Tanto los vértices como las aristas son visibles en los visores del programa, pero no en la representación.
Caras
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Cuando tres aristas definen un triángulo cerrado, el espacio encerrado en esas tres aristas se vuelve visible y recibe el nombre de “cara”. La cara, en contraposición a los vértices y las aristas, es un elemento visible en la representación.
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El píxel y el vértice
La infografía tridimensional no es el único campo que recurre a los engaños basados en las características físicas del ser humano para representar una realidad que no existe. Uno de los mayores engaños de hoy en día es el píxel.
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El píxel es un punto luminoso que podemos encontrar en los medios de proyección de luz, como por ejemplo televisores o monitores, entre otros muchos. Un píxel es un punto que puede tener intensidad de luz y un color particular. Un píxel, en si, no es nada. No es más que un punto de color perdido en el hiperespacio. Eso si, si unimos píxeles, unos con otros, podemos hacer patrones que representen imágenes. Si unimos píxeles entre sí en cantidades muy grandes podemos conseguir patrones mucho más complejos y, cuando la cantidad de píxeles es muy grande, el tamaño de estos se hace muy pequeño. Cuando esto ocurre, el ojo humano apenas es capaz de diferenciar donde termina un píxel y donde comienza el píxel vecino. Y es entonces cuando el ojo humano pierde la percepción del punto de color, y solo prevalece la percepción del patrón que está representando la matriz de píxeles.
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Gran parte de la tecnología gráfica que conocemos hoy en día se basa en matrices de píxeles. Cuando representamos una imagen lo estamos haciendo como matrices de píxeles. Y no es ni más ni menos porque la pantalla que tenemos delante de nuestros ojos no es sino una matriz de píxeles de color. Incluso las impresoras con las que imprimimos basan su sistema de impresión en los puntos de color. Al final, todo el trabajo que hagamos en 3D Studio ha de adoptar el formato de matriz de píxeles (también llamado bitmap, mapa de bits) para poder difundirlo. Por ello, hemos de ser conscientes de que el programa deberá, en un momento determinado, plasmar la realidad de triángulos en una representación de pixeles.
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Es por eso que a este proceso de plasmado se le llama representación, y es el proceso en el que el programa convierte la escena tridimensional con la que estamos trabajando en una imagen plana de mapa de bits que podemos difundir al público.
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Flujo de datos
Podemos conectar 3D Studio con otros programas tanto en las entradas como en las salidas del mismo.
Entrada
Si deseamos incluir información de una escena de max dentro de la otra deberemos usar la opción de “fusionar”. Esta opción únicamente admite como elemento de entrada archivos de 3D Studio MAX de una versión igual o anterior a la que estemos usando en el momento de la fusión. Esta opción crea una copia independiente en la nueva escena respecto de la escena fusionada. Los cambios que realicemos en los objetos no se reflejan en la escena original.
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Si deseamos vincular información de otra escena de max deberemos usar la opción “Xref” de referencias externas. Mediante esta opción podremos incluir vínculos a elementos de otras escenas sin importarlos en la nuestra. Si modificamos el objeto original en la escena de partida, la modificación se reflejará en nuestra escena. Si deseamos incluir información de un archivo tridimensional de formato estándar deberemos usar los filtros de importación del programa. De esta manera podremos usar dentro de 3d Studio elementos no generados con este programa (ver filtros de importación).
3D Studio MAX y AutoCAD
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La última versión de 3ds Studio permite vincular archivos de autocad mediante la opción “file link manager”. De esta manera, no importamos sino que referenciamos el archivo original de autocad. Cualquier cambio que se realice sobre el archivo quedará reflejado en 3d Studio la próxima vez que se cargue la escena. Teóricamente podemos conectar 3D Studio con AutoCAD tanto de entrada como de salida. No obstante, es importante notar que no se aconseja extraer modelos de 3D Studio para usarlos en AutoCAD. AutoCAD trabaja con objetos sólidos mientras que 3D Studio trabaja con mallas de polígonos. Por ello, intentar acotar un modelo de 3D Studio en AutoCAD resulta en una aberración no admisible en ningún contexto de producción.
3D Studio MAX y Rhinoceros
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Aunque Rhinoceros tiene un motor de render propio llamado Flamingo, se suele usar 3D Studio en combinación con Rhino3D para obtener una presentación fotorrealista de alta calidad a los modelos generados en este potente programa de modelado NURBS. Hay que notar, sin embargo, que el trabajo con NURBS no figura precisamente entre los puntos fuertes de 3D Studio.
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3D Studio no soporta el formato propio de rhinoceros, que tiene como extensión *.3dm, pero podemos usar el formato de intercambio IGES. Mediante este formato podemos importar las superficies NURBS dentro de 3D Studio y trabajar directamente con ellas.
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No obstante, debido a que el rendimiento de las NURBS en 3D Studio es bastante limitado, es mucho más recomendable traducir desde rhino las piezas a 3ds o a stl, ya que el mallado es mucho mejor y es más fácil trabajar con las piezas.
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Salida
En 3D Studio MAX podemos extraer tres tipos de contenido para cliente final o para seguir trabajando con ellos: • Imágenes Fijas • Animaciones • Geometría Las imágenes fijas son representaciones consistentes en un único archivo de imagen digital, que podemos usar para fines como: • Cartelería • Ilustración • Visualización • Presentación
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Las animaciones son representaciones consistentes en multitud de imágenes secuenciadas en el tiempo que generan una animación en formato digital.
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Formatos de importación y exportación: 3DS:
El formato 3DS es el formato antiguo de 3D Studio usando en las anteriores versiones de 3D Studio DOS. Es un formato que se ha convertido en estándar, existiendo múltiples aplicaciones que lo leen y lo escriben. Por tanto, es un formato muy interesante para usar si deseamos compartir información entre 3D Studio y otros programas de CAD o de animación.
AI
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Es el formato nativo de Adobe Illustrator. Es un archivo vectorial que contiene información gráfica en dos dimensiones. Además de ser usado por el programa antes mencionado, también se usa frecuentemente como archivo estándar de intercambio entre las aplicaciones, por lo que otros muchos programas de diseño gráfico son capaces de leer y escribir en este formato. Es una alternativa excelente si deseamos traer a 3D Studio formas bidimensionales para trabajar con ellas, a excepción de formas bidimensionales CAD (ver DWG)
LandXML
Este formato es un estándar abierto de intercambio de información relacionada con la elevación del terreno.
AutoCAD:
Kaydara
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3D Studio permite importar archivos DWG y DXF de AutoCAD en los que el programa reconoce tanto objetos bidimensionales (planos) como geometría (sólidos y superficies). 3D studio no reconoce nativamente los objetos tridimensionales de AutoCAD por lo que los convierte a triángulos al importarlos en 3D Studio. Hay que remarcar que el filtro de importación de AutocAD de 3D Studio es el mejor de los programas de animación, y no solo ofrece una compatibilidad extrema, sino incluso la posibilidad de reconocer e importar elementos avanzados como capas y referencias externas.
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Formato de intercambio de Filmbox, empresa recientemente adquirida por Alias. Es un formato proveniente de un programa de captura de movimiento corporal, pero que se ha convertido en un estándar de compartición de objetos entre programas.
IGES
El formato IGES permite a 3D studio comunicarse con programas CAD avanzados que trabajen con superficies complejas NURBS, permitiendo importar directamente las NURBS en 3D Studio sin necesidad de convertirlas a polígonos.
Lightscape
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Este formato permite importar soluciones de radiosidad generadas para el desaparecido programa “lightscape” (ver “motores de render”).
Wavefront material
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EL wavefront material es un formato de archivo propio del programa wavefront modeler capaz de guardar descripciones básicas de materiales.
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Wavefront Object
El formato wavefront object era el formato propio del programa Wavefront Modeler, programa de modelado 3D que dio origen a lo que actualmente conocemos como Maya. Este formato, aunque obsoleto, sigue siendo un estándar de intercambio entre aplicaciones 3D, por ejemplo para transferir información entre el programa Maya y 3D Studio MAX.
3D Studio Shape
Formato propio de 3D Studio para importar y exportar formas bidimensionales tales como líneas. Tiene una compatibilidad muy limitada, por lo que no debemos usarlo para conectar 3D Studio con otros programas, ya que probablemente no reconocerán este formato.
Stereolitho
El stereolitho es un formato indicado para transferir mallas poligonales a maquinaria de prototipado rápido. Es el formato indicado si vamos a obtener modelos reales a partir de la geometría desarrollada en 3D Studio.
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VRML
VRML es el acrónimo de Virtual Reality Modeling Lenguaje, o Lenguaje de Modelado de Realidad Virtual. Es una de las primeras apuestas fuertes por desarrollar un lenguaje abierto y estándar para el intercambio y la publicación de contenido de realidad virtual a la comunidad de desarrolladores y, eventualmente, también a la de internautas. Mediante este formato, podemos publicar nuestras escenas para que puedan ser vistas (con severas limitaciones) a tiempo real incluso en páginas web.
Viz material XML export
Este formato permite intercambiar materiales entre 3D Studio MAX y Autodesk VIZ en formato
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Polígonos
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Consejos de trabajo
Una de las principales limitaciones a la hora de trabajar en una escena son los polígonos. Hemos de tener siempre en cuenta que el ordenador no puede soportar un número ilimitado de triángulos, y si nos pasamos podemos provocar cuelgues en el sistema y pérdida de información. Es importante no usar más polígonos de los necesarios (ver criterios de asignación de polígonos), y otorgar polígonos solo a aquellos objetos en los que este justificado. Aunque al final del proyecto se puede reducir y optimizar el número de polígonos de una escena (ver optimización de polígonos) es altamente recomendable planear una política de ahorro de polígonos desde el primer momento.
Nombre correcto en los objetos
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Asignar un nombre a todos los objetos con los que estemos trabajando es vital para asegurar el éxito de un proyecto. Generalmente asignar un nombre a cada uno de los objetos de la escena se considera un proceso bastante tedioso. No obstante, TODOS los proyectos acaban teniendo un número tal de objetos en la escena que se vuelve realmente incómodo tener que manipular los objetos directamente en el visor. Tendremos que hacer uso de paneles avanzados de selección, que muchas veces nos van a ordenar los objetos por su nombre. Disponer de los objetos bien nombrados nos ayudará a trabajar mucho más cómodamente y más rápidamente.
Tiempos de representación
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En los programas de animación, para que cualquier escena acabe en formato de fotografía digital o de animación ha de ser representada. El proceso de representación consiste en el cálculo por parte del programa de cómo va a quedar la escena. Para ello toma los modelos, les aplica materiales, luces, calcula sombras… El proceso de representación lleva tiempo. Aunque iniciemos una política de ahorro de recursos, hemos de tener en cuenta que las representaciones pueden durar horas e incluso días (que un render tarde más de una semana en completarse no es nada extraño). Por ello, a la hora de ajustar tiempos, hemos de contar siempre con unos días de margen para darle tiempo al ordenador o a los ordenadores para que hagan su trabajo de representación.
Teclas rápidas
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3D Studio es un programa que tiene miles y miles de botones en cientos de herramientas con muchas opciones. Todas estas herramientas, por suerte, están bien ordenadas en 3D Studio de una manera lógica, accesible e intuitiva. Pero muchas veces acceder repetidamente a herramientas que están escondidas puede hacer que nuestro trabajo se vuelva lento. Todas las acciones que podamos realizar con un botón se pueden acceder con una tecla rápida del teclado. Las teclas rápidas son combinaciones de teclas que llaman a funciones del programa. Las teclas rápidas tienen una ventaja y una desventaja: La ventaja es que nos permiten trabajar a un ritmo muy superior, disfrutar más del trabajo que estamos haciendo y ser más productivos La desventaja es que hemos de aprender de memoria las combinaciones de teclas rápidas para los elementos que nos interese usar.
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Las teclas rápidas solo deberían usarse por aquellas personas que planean hacer un uso diario del programa
Postura de trabajo
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3D Studio es un programa extremadamente intuitivo. Prácticamente lo podemos hacer todo pulsando botones en la interfaz. Por ello, una postura frecuente de trabajo (nada correcta) suele ser sujetar el ratón con la mano derecha y la cabeza con la mano izquierda. Haciendo esto estamos desaprovechando una mano muy valiosa que puede hacer que trabajemos más rápido. Por otra parte seguramente nuestra columna está adoptando una posición curvada que, a la larga, puede producir molestias y, en casos extremos, lesiones. Seamos sinceros: La sesiones de trabajo en un programa de animación se pueden alargar durante horas y horas. Adoptar una buena postura de trabajo será más que conveniente. La recomendación general es trabajar con la mano derecha apoyada en el ratón y la mano izquierda apoyada ligeramente sobre el teclado para hacer uso de ciertas teclas rápidas.
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Interfaz de usuario
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Interfaz de usuario
Menús
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En los menús encontramos de una manera extensiva aunque poco intuitiva la totalidad de las herramientas que podemos encontrar en el programa.
Barra de herramientas
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En la barra de herramientas tendremos contenidas las principales herramientas que vamos a usar durante el desarrollo de nuestros proyectos.
Estantería de herramientas
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En la estantería de herramientas encontramos todas las herramientas y sus opciones. No solo vamos a tener acceso a las herramientas, sino que el programa nos va a mostrar sus parámetros en la parte inferior de la estantería. Dentro de esta estantería tenemos TODAS las herramientas que el programa pone a nuestra disposición. Este número de herramientas es muy elevado, pero por suerte la estantería esta perfectamente bien ordenada, lo que nos facilita nuestra labor en la búsqueda de la herramienta que podamos necesitar. La estantería está ordenada en pestañas. Cada pestaña contiene las herramientas realcionadas con una fase del trabajo. Cada pestaña puede contener botones, que son subordinaciones de la pestaña que hemos seleccionado. Cada subordinación, a su vez, puede tener multitud de opciones recogidas en dos tipos: • Desplegables: Los desplegables nos permiten seleccionar una opción dada respecto de una lista de opciónes. • Persianas: Las persianas agrupan y ordenan parámetros. Reciben el nombre de persianas porque pueden plegarse y desplegarse tan solo haciendo clic sobre ellas.
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Controles de animación
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Los controles de animación nos permiten modificar nuestra posición en el tiempo, así como previsualizar la animación en la escena. Los controles de animación son muy intuitivos, puesto que se asemejan bastante a los mandos de un reproductor DVD
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Visores
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Los visores son nuestra ventana al mundo tridimensional, puesto que representan, de manera gráfica, el contenido de la escena.
Controles de los visores
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Con los controles de los visores podemos variar nuestro punto de vista respecto de lo que está pasando en la escena para obtener un mejor control.
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Visores
Los visores son la ventana al mundo tridimensional que vemos a través de nuestros monitores. Son la representación gráfica a tiempo real del contenido de la escena que estamos creando.
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4 visores
En el programa podemos disponer de un máximo de cuatro visores simultáneamente.
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Además, podemos redimensionar los visores según nuestras necesidades simplemente pinchando y arrastrando sobre cualquiera de los bordes de los visores.
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En la configuración de los visores tenemos incluso la posibilidad de cambiar la distribución de los visores.
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Vistas
Cada uno de los visores puede mostrar un número muy amplio de puntos de vista, a elegir entre vistas normalizadas, vistas de cámara o de luces, o vistas personalizadas.
Mover los visores
Para trabajar en animación es imprescindible saber mover fluidamente los visores. Cuando movemos un visor no estamos moviendo el contenido de la escena: Realmente somos nosotros quien nos movemos en torno a los objetos, para cambiar nuestro punto de vista y apreciar mejor ,de esta manera, el entorno en el que estamos trabajando. Zoom:
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La herramienta Zoom nos permite acercarnos y alejarnos de la escena, para ver más de cerca alguno de los detalles o para alejarnos y ver la escena en un plano general. Hemos de advertir que la herramienta zoom no es comparable al zoom de las cámaras de video o de fotografía. Cuando hacemos un zoom en 3D Studio, realmente, es como si camináramos para acercarnos o alejarnos de los objetos de la escena.
Pan:
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La herramienta Pan nos permite movernos transversalmente a los objetos de la escena, es decir, movernos “de lado”.
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Rotar arco: La herramienta de rotar arco nos permite describir un arco en torno a los objetos de la escena, simulando un vuelo alrededor de los objetos y permitiéndonos inspeccionar con mucha rapidez nuestro trabajo. Es una herramienta extremadamente util para darnos cuenta de la volumetría de los objetos.
Zoom a selección: La herramienta zoom a selección o zoom a todo nos permite hacer un zoom automático a los elementos de la escena, ganando de esta manera mucho tiempo.
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FOV: La herramienta Field of View si que es el correspondiente digital al zoom de las camaras de video y fotografía. Nos permite acercarnos y alejarnos de los objetos sin variar nuestra posición. Eso si, la herramienta FOV varía las propiedades de la perspectiva, por lo que ha de usarse con sumo cuidado. En general, es recomendable usar la herramienta zoom del programa para acercarnos y alejarnos de los objetos.
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Walk-through: La herramienta “paseo” nos permite navegar por la escena en la que estemos trabajando como si de un videojuego se tratara. De esta manera, podemos inspeccionar los entornos que estamos desarrollando, constituyendo una herramienta muy útil para proyectos arquitectónicos y en desarrollo de niveles para videojuegos.
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Diferencia entre visores y representación:
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Cuando abrimos 3D Studio es porque queremos conseguir generar una imagen o una animación que vamos a usar para nuestros fines. Esta imagen deberá tener un buen aspecto y un nivel impecable de calidad. Esta imagen que nosotros esperamos obtener recibe el nombre de “representación” o “render”, y es el resultado final del trabajo que vamos a realizar en 3D Studio. Para poder llegar a obtener ese “render” tendremos que generar en 3D Studio los elementos necesarios. El espacio de trabajo en el que nos vamos a mover recibirá el nombre de “escena”. En una escena vamos a colocar todos los elementos necesarios para crear la representación: luces, cámaras, geometría, materiales… Todos estos objetos serán parte de un archivo informático que únicamente contendrá datos, ceros y unos. Posteriormente el programa se encargará de interpretar estos datos y generar con ellos la imagen esperada. Una escena puede verse reflejada, por ejemplo, en un archivo de texto.
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Un claro ejemplo es RenderMan de Pixar. Para trabajar con este motor de render, hemos de proporcionarle archivos de texto (en formato .rib (renderman interface bytestream)) que contienen la información de cómo está compuesta la escena. El programa cogerá más tarde el texto del documento y generará una escena en consecuencia.
Esta es una manera muy clara de trabajar, ya que obtenemos un control total sobre los objetos de la escena. Desde el punto de vista de un programador (familiarizado en trabajar con código) puede ser una manera muy cómoda de trabajar, pero desde el punto de vista del artista o diseñador este método no es nada intuitivo.
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Lo importante, al fin y al cabo, no es aprender a programar, sino generar imágenes de la manera más productiva posible. Para ello se crearon ya hace bastantes años las interfaces de usuario gráficas. Las interfaces de usuario gráficas se encargan de mostrarnos, de manera visual e intuitiva, la información que contienen los archivos que más tarde van a generar las imágenes.
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Las interfaces gráficas, no obstante, no son capaces de mostrarnos en el visor la escena como quedaría tras la representación final. Las imágenes que vamos a generar suelen requerir horas y horas de cálculo. Intentar generarlas a tiempo real en las interfaces gráficas sería imposible con la tecnología de la que disponemos hoy. La solución pasa por llegar a un compromiso entre visualización y rendimiento: Vamos a poder trabajar en los visores con una representación aproximada de cómo quedará la escena una vez haya sido calculada por el representador.
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Por ello, hemos de entender siempre que lo que vamos a ver en el visor va a ser una aproximación a la calidad final, nunca la representación final. Ciertos elementos, como sombras o materiales, serán incapaces de mostrarse en su calidad final en el visor, y deberán ser calculados en el representador, siempre a costa de tiempo de cálculo.
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De esta manera siempre podremos trabajar de una manera más sencilla e intuitiva, dejando que el programa haga las labores de traducción e interpretación, pasando la información al representador y generando la imagen esperada.
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El búfer gráfico
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El búfer gráfico es el método que usa el programa para mostrarnos el contenido de los visores. 3D Studio puede usar tres tipos de bufer gráfico: DirectX, OpenGL y por software. En las dos primeras opciones la tarjeta gráfica que tenga instalado el equipo ayuda a que el programa funcione más rápido, mientras que la tercera opción se basa en los recursos puramente del ordenador (procesador y RAM, principalmente). Hay que decir que tanto OpenGL como DirectX son búfers gráficos diferentes y, en principio, igual de válidos.
OpenGL (Open Graphics Library): Originalmente desarrollado por Silicon Graphics Incorporated como librerias open source de gráficos. Son unas librerías potentes que nos permiten mover bastante geometría a la vez. Suele estar implementado en tarjetas gráficas de rango superior. Este bufer esta portado a casi todas las plataformas conocidas al ser un estándar abierto. La mayoría de tarjetas domésticas no ofrecen un buen soporte OpenGL.
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DirectX (Direct3D): Librería gráfica desarrollada por Microsoft para su sistema operativo Windows. No se encuentra en otras plataformas como Linux o mac. Es una librería desarrollada pensando no en gráficos de alto nivel sino en videojuegos. Aunque también ayuda a acelerar programas 3D, debemos tener en cuenta que su concepción original es siempre los videojuegos y no el trabajo de animación 3D. No obstante, debido a que la mayoría de tarjetas gráficas del mercado doméstico se diseñan pensando en los videojuegos, suelen ofrecer mejor soporte de DirectX que de OpenGL. Software: Usando esta opción cargamos todo el proceso de visores en el procesador. Esta opción es adecuada si no estamos trabajando con una tarjeta gráfica medianamente potente.
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Preguntas y respuestas: • Pregunta: “Mi tarjeta grafica es antigua y/o poco potente, pero tiene soporte DirectX y OpenGL. ¿Cuál de los dos uso?” Respuesta: Que una tarjeta gráfica tenga implementado DirectX y OpenGL no quiere decir que los tenga BIEN implementados. En la mayoría de tarjetas antiguas de gama baja trabajaremos mucho mejor usando el Bufer Z de Software. • Pregunta: “Si tengo un ordenador reciente, que bufer debo usar?” Respuesta: Todos los búferes tienen sus ventajas e inconvenientes. Debemos usar un bufer y otro según la fase del trabajo en la que estemos. DirectX es muy bueno para mover muchos polígonos a la vez con materiales aplicados, pero es MUY LENTO para mover planos de AutoCAD (porque no ha sido pensado para trabajar con AutoCAD sino con videojuegos de polígonos y texturas) De esta manera, Software será la opción indicada para comenzar a trabajar con planos en 3D Studio, mientras que cuando pasemos a la parte de materiales deberemos usar DirectX o OpenGL. • Pregunta: “Si trabajo con un portátil, que bufer uso?” Respuesta: En principio no es recomendable hacer animación con un portátil (ver equipos necesarios). Las tarjetas gráficas de los portátiles no suelen ser muy potentes, por lo que suelen ofrecer implementaciones no demasiado buenas de DX o OGL.
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Métodos de visualización:
A cada uno de los visores de 3D Studio le podemos asignar varios métodos de visualización para sacar el máximo rendimiento de nuestra escena y trabajar con ella de la manera más eficiente posible. Hemos de tener en cuenta siempre que aquello que vemos en el visor no es más que una previsualización de aquello que más tarde veremos en la representación. El método por defecto de los visores es el llamado “Suavizado + resaltes”. En este método, el programa nos muestra una previsualización bastante aproximada en muchos casos a como quedará el render una vez lo hayamos calculado
Suavizado mas resaltes
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En la vista suavizada el programa intenta acercarnos lo máximo posible al resultado final, de manera que se vean reflejados en el visor tantos elementos como sea posible. Podemos fijarnos en que vemos perfectamente la geometría, y el programa calcula el suavizado entre polígonos para que apreciemos el modelo como una superficie contínua. Por otra parte, vemos también una previsualización de los materiales aplicados sobre el objeto, así como parámetros más avanzados tales como los resaltes especulares propios del material del avión. Esta es la visualización más completa que el programa es capaz de mover a tiempo real y, por tanto, la que más recursos consume. Deberemos tener en cuenta que para proyectos grandes el programa no será capaz de mover los visores todo lo rápido que deseáramos. De todas formas es una visualización muy cómoda para trabajar previsualizando algo parecido a lo que vamos a obtener en la representación.
Representación alámbrica
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La vista alámbrica es el caso contrario de la vista anterior: Nos muestra únicamente los límites entre polígonos del modelo. Por supuesto esto no quiere decir que el objeto se vaya a representar de esta manera: Solo que nosotros lo vemos así en los visores. La vista alámbrica tan solo nos muestra la estructura del objeto: En ningún momento nos muestra materiales ni luces. Tiene, eso sí, la ventaja de permitirnos ver a través del los modelos. Esta es una vista muy apropiada para trabajar en escenas complejas en las que necesitamos saber que objetos están delante de otros. Al no calcular materiales ni luces, este visualización carga muy poco el programa y permite mover los visores a mucha más velocidad que con la visualización de suavizado más resaltes. No obstante, su uso puede ser bastante poco intuitivo, por lo que deberiamos reservarla para el momento en el que nos hayamos acostumbrado a trabajar en animación.
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Caja delimitadora
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Como hemos visto, las dos visualizaciones anteriores son dos extremos de calidad. El programa, además, nos ofrece términos medios de calidad con los que podemos activar y desactivar elementos de la visualización a nuestra voluntad.
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La caja delimitadora es un extremo de visualización de baja calidad pero alto rendimiento. En este método el programa únicamente nos muestra una caja que abarca los límites del objeto seleccionado, pero no nos muestra el objeto seleccionado en sí, por lo que lo único que podemos apreciar es el volumen que ocuparía el objeto. Este método es muy incómodo para trabajar, aunque acelera el rendimiento de los visores, sobre todo cuando trabajamos con objetos con un número muy alto de polígonos, ya que reduce geometrías complejas a simples cajas.
Alámbrica sombreada
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La vista alámbrica sombreada es parecida a la vista alámbrica, solo que nos permite ver además los materiales aplicados sobre la geometría. De esta manera, podemos seguir viendo a través de los objetos, pero apreciamos bastante mejor la volumetría de la escena.
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Plana
Facetas
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En la vista plana vemos únicamente los modelos sombreados y los materiales aplicados sobre los modelos, pero el programa no calcula nada relacionado con las luces. Por ello, vemos los objetos como si fueran absolutamente planos.
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En el modo de visualización con facetas, el programa añade al modelado y los materiales el cálculo de la iluminación del objeto de una manera bastante simple, pero lo suficiente para permitirnos apreciar el volumen del objeto y la posición de la fuente de luz. Para acelerar los cálculos el programa no suaviza los límites entre las caras, y por esto vemos perfectamente donde acaba una y donde empieza la otra (conocemos esto como facetado)
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Facetas más resaltes
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A la visualización anterior, añadimos efectos más complejos de materiales como el brillo especular, aunque el programa sigue sin calcular el suavizado entre las caras (siguen apareciendo facetadas)
Suavizado
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El programa ya calcula el suavizado entre las caras, con lo que aparecen como una superficie contínua. No obstante, a cambio de este cálculo, elimina efectos avanzados de materiales como los resaltes especulares.
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Transformaciones
La manera que tenemos de cambiar las propiedades de posición, rotación y escala de los objetos es mediante las herramientas de transformación.
El Gizmo inteligente
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Al fin y al cabo, lo que queremos es mover un objeto en las tres dimensiones del espacio. Para ello, sin embargo, vamos a usar un medio bidimensional como es un ratón desplazándose a lo largo de una mesa. ¿Como podemos manejar tres dimensiones con dos? En las primeras versiones de 3D Studio, además de elegir la herramienta de transformación correspondiente, debíamos elegir el eje o los ejes en los que se iba a aplicar la transformación. Este proceso era sencillo de entender, pero por cada transformación debíamos hacer dos clics: uno para elegir los ejes y otro para la transformación. Como transformar objetos es un proceso que se lleva a cabo constantemente, tener que hacer una doble selección se convertía en algo eterno. Para solucionar este problema se creó el gizmo inteligente. Consiste en un eje de coordenadas adicional al eje de coordenadas por defecto que selecciona automáticamente un eje u otro según la proximidad del cursor. De esta manera, los ejes quedan seleccionados simplemente al acercar el ratón: Al hacer clic sobre el eje de coordenadas ya podemos mover el objeto sabiendo que hemos seleccionado el eje correcto. Esto nos permite trabajar mucho más cómodamente y mucho más deprisa.
Los colores del gizmo
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Dado que el gizmo de transformación puede cambiar según el tipo de transformación que estemos usando, el programa usa un sencillo truco que nos permite orientarnos fácilmente: • Los ejes de color rojo representan el eje X sin estar seleccionado • Los ejes de color verde representan el eje Y sin estar seleccionado • Los ejes de color azul representan el eje Z sin estar seleccionado • Los ejes de color amarillo representan los ejes seleccionados
Transformaciones manuales y mediante coordenadas
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Cada uno de los tres tipos de transformación se pueden realizar de dos maneras diferentes. En la mayoría de los casos, el programa nos permite transformar los objetos simplemente pinchando y arrastrándolos hasta las coordenadas deseadas. Esto constituye una manera muy flexible e intuitiva de trabajar. Por otra parte, si deseamos más precisión, el programa siempre nos permite transformar los objetos mediante coordenadas. Para ello únicamente deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón encima del botón correspondiente a la transformación que deseemos realizar con coordenadas.
Transformación de posición
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En la transformación de posición desplazamos el objeto en los tres ejes del espacio. Para ello, solo deberemos acercar el ratón hacia el gizmo inteligente, con lo que se marcarán los ejes más próximos al cursor del ratón. Una vez seleccionados los ejes, solo tendremos que pinchar y arrastrar, con lo que el objeto se moverá en los ejes marcados tanto como arrastremos el ratón.
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Transformación de rotación Al seleccionar la transformación de rotación, veremos que el gizmo cambia sensiblemente, pero nos seguirá marcando los tres ejes en los que podemos rotar el objeto.
Transformación de escala
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El gizmo de transformación de escala es muy similar al de movimiento, aunque es el que más áreas sensibles posee. Si pulsamos sobre cualquiera de los ejes independientes, escalaremos el objeto seleccionado únicamente sobre el eje indicado. Como podremos ver existen unas dobles líneas que conectan pares de ejes. Seleccionando el espacio entre esas dobles líneas podremos seleccionar pares de ejes para la escala. Por último, si acercamos el ratón hacia el centro del gizmo, observaremos como los tres ejes se seleccionan a la vez, permitiéndonos escalar la figura sobre todos sus ejes simultáneamente.
Transformaciones mediante coordenadas:
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Si deseamos trabajar con más precisión sobre las transformaciones, podemos realizarlas mediante coordenadas. Para ello, únicamente deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón encima de la transformación de la que queramos ver las coordenadas. Si por ejemplo, deseamos ver las coordenadas de la herramienta “mover”, deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón sobre el icono de “mover”
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Tras lo que aparecerá un cuadro de diálogo flotante sobre los visores con la información pertinente a las coordenadas de transformación para la herramienta seleccionada.
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Disponemos de dos sistemas de coordenadas paramétricas: El sistema absoluto y el sistema de desfase. En el sistema absoluto, la transformación de un objeto se refiere a un centro universal. Es decir, un punto en la escena hace de centro de coordenadas, y el programa nos muestra la posición del objeto (en este caso) respecto de ese centro inamovible. En el sistema de desfase, el programa nos permite mover el objeto desfasándolo respecto de la ubicación actual. Es decir, yo puedo no saber donde esta el centro de coordenadas ni la posición del objeto respecto a este centro: yo únicamente se que quiero mover el objeto 5 unidades a la derecha respecto de su posición actual: Para este caso usare la transformación de desfase.
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Es importante darse cuenta de que la transformación por desfase siempre va a ser igual a cero, ya que cuando se realiza la transformación, automáticamente el objeto se lleva su centro de coordenadas particular. Pero eso si, aunque hagamos transformaciones de desfase, el resultado siempre se refleja en la transformación absoluta.
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Selección de objetos
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Herramientas de selección
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Para seleccionar objetos en 3D Studio solo tenemos que pinchar en ellos tras haber seleccionado la herramienta “seleccionar”. La tecla rápida para la herramienta seleccionar es la “Q” del teclado. Aquellos objetos que hayan quedado seleccionados tendrán un recuadro blanco, que nos ayuda a distinguir los que están seleccionados de los que no lo están. Si estamos viendo la escena en modo alámbrico, los objetos seleccionados pasarán a mostrar su malla de color blanco.
Selección múltiple
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Si deseamos seleccionar varios objetos simultáneamente podremos hacerlo pinchando en cada uno de ellos, al tiempo que mantenemos pulsada la tecla “ctrl.” del teclado. Con esta tecla pulsada y mantenida, todos aquellos objetos en los que pulsemos con el ratón
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Selección por nombre
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quedarán añadidos a la selección. Si pinchamos en un objeto que ya había sido añadido anteriormente a la selección, tendremos el efecto contrario: Será excluido de la selección.
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Cuadros de selección
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Cuando la escena ha crecido en número de elementos, pinchar sobre cada uno de ellos se volverá un proceso tedioso y poco productivo. Podremos en este caso hacer uso de la ventana “Selección por nombre”. En esta ventana aparecerán listados todos los objetos según su nombre. Será muy importante haber nombrado correctamente los elementos de la escena para poder trabajar con comodidad con la selección por nombre y localizar rápidamente el elemento que nos interese.
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Podemos seleccionar varios objetos esbozando un cuadro de selección. Los objetos total o parcialmente incluidos dentro de este cuadro quedarán seleccionados y estarán listos para trabajar con
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ellos. Para realizar un cuadro de selección debemos hacer clic en una zona vacía del visor (para no seleccionar ningun objeto) y arrastrar para comenzar a definir la zona de selección. Una vez levantemos el dedo del botón izquierdo del ratón, la zona de selección habrá quedado fijada.
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Bloqueo de selección
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Si ya hemos seleccionado aquellos elementos que nos interesan, podemos perder la selección con un simple clic de ratón en el lugar menos oportuno. Y claro, ya sabemos que es muy fácil hacer clic accidentalmente con el ratón. Si queremos asegurar la selección que hemos hecho, podremos bloquearla con el botón del candado que tenemos en la parte inferior de la pantalla. Al hacerlo, no podremos deseleccionar los objetos que tengamos seleccionados. Claro que tampoco podremos seleccionar otros objetos que nos interesen. Para quitar el bloqueo de selección deberemos pinchar simplemente otra vez en el botón del candado. La tecla rápida del bloqueo de selección es la barra espaciadora.
Nombres de selección
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Si deseamos que el ordenador recuerde un grupo de selección en particular que tengamos en la pantalla, podremos incluirlo en la lista “grupos de selección”. Siempre que queramos recuperar el grupo actual, aunque lo hayamos deseleccionado, solo tendremos pinchar en el desplegable, y el programa automáticamente seleccionará todos aquellos elementos que estaban seleccionados cuando definimos el grupo.
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Unidades de trabajo
El mundo virtual en el que vamos a trabajar se mide en unidades de espacio y tiempo. Las unidades de tiempo son estándares en todo el mundo: Por todas partes rige el sistema de segundos, minutos y horas. Con el sistema de medida del espacio pasa algo más complejo. Dependiendo de la parte del mundo en la que nos encontremos, el espacio se mide de maneras diferentes. En el sistema métrico decimal, la unidad principal es el metro, y a partir de ahí tenemos divisiones más pequeñas como el centímetro o el milímetro. En los países sajones, por el contrario, se basan en el sistema de pies y pulgadas.
¿En cual de estos sistemas trabaja 3D Studio? En cualquiera de ellos – Y en el suyo propio.
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Por defecto 3D Studio trabaja con un sistema de unidades genéricas. Es decir, vamos a poder trabajar con precisión midiendo todo lo que hacemos… en unas unidades ficticias. Simplemente trabajaremos como si lo hiciéramos con pies o con metros, pero sin unidades. En cualquier momento podremos acceder a cambiar las unidades del sistema y especificar cual va a ser el formato de trabajo empleado. Para ello, únicamente tendremos que acudir a “personalizar”, “configuración de unidades” y seleccionar aquellas unidades que nos convenga.
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Seleccionar las unidades correctas será muy útil sobre todo en aquellos trabajos en los que se requiere una precisión absoluta, o en aquellos en los que partimos de modelos generados en otros programas, tales como planos de AutoCAD.
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Modelado
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s Las primitivas son los objetos más sencillos y, aunque suelen ser los más despreciados, también suelen ser los más útiles. La mayoría de objetos que vamos a generar en el programa van a estar creados a partir de primitivas.
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Cuando uno piensa en lo que espera del programa, a nivel de modelado, piensa en construir objetos complejos y ricos en detalle, con formas orgánicas y difíciles (siempre respondiendo a nuestra imaginación). Sin embargo solemos topar con la decepción de empezar aprendiendo a manejar unas insulsas primitivas que poco o nada tienen que ver con el proyecto que podamos tener en la cabeza.
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El poder de las primitivas:
Hemos de tener en cuenta que la gran mayoría de los objetos que tenemos a nuestro alrededor son combinaciones más o menos complejas de primitivas geométricas. Por ello, saber descomponer un objeto complejo en primitivas puede ser la clave para sacarles partido.
Por supuesto ese no es todo el poder de una primitiva. Más adelante veremos como modificando una primitiva podemos alcanzar casi cualquier forma.
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Las primitivas son objetos paramétricos. Esto quiere decir que su creación esta basada en parámetros dependientes de la forma de la primitiva.
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Por ejemplo, tres parámetros de la caja son la altura, la anchura y la profundidad, mientras que la esfera tiene un único parámetro llamado radio. Es decir, el objeto que finalmente obtendremos será un objeto basado en polígonos. No obstante, el método que usamos para crearlo estará basado en parámetros geométricos.
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El cono es un modelo que viene definido por dos radios y una altura. La ventaja de definir el cono con dos radios es que la misma herramienta podemos modelar conos y troncos de cono. 3D Studio MAX
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Si el valor de los dos radios es mayor que cero estaremos generando un tronco de cono.
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Si el valor del radio superior es mayor que cero, entoces obtendremos un cono.
Y si el valor del radio inferior es mayor que cero, obtendremos un cono invertido.
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La esfera se genera a partir de su radio. Si colocamos en el visor una vista alaámbrica veremos que las aristas de los polígonos que generan la esfera se colocan como meridianos y paralelos. Una de las herramientas secundarias de la esfera es que puede segmentarse especificando un ángulo de entrada y otro de salida. De esta manera podemos crear visualizaciónes muy curiosas, como por ejemplo las ilustraciones conocidas de libros de geografía de secundaria…
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La geoesfera es parecida a la esfera, solo que se construye a partir de triangulos de área uniforme. Al tener todos los triángulos el mismo area, la superficie de la geoesfera es más uniforme que la de la esfera, por lo que tiende a tener una apariencia más realista, aunque carece de los parámetros secundarios de la esfera.
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El cilindro es una primitiva que viene definida por su radio y su altura. Al igual que la esfera contiene la posibilidad de segmentarse según dos angulos de entrada y salida. Esto nos puede ser muy útil, por ejemplo, para realizar gráficos de tartas en 3D Studio.
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El tubo es una primitiva parecida al cilindro, solo que tiene también un radio interior, que define el hueco interior de la tubería.
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El toro o toroide es una primitiva que ayuda a generar el conocido “Donut”, aunque también puede usarse para generar, por ejemplo, flotadores o neumáticos de automóvil (antiguos).
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La pirámide genera una pirámide en base a la altura y anchura de su base y la altura de la pirámide.
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El plano genera una superficie plana de polígonos sin volumen. Esta primitiva es muy útil para crear, por ejemplo, suelos para nuestras escenas.
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La historia de la tetera:
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La idea de por qué modelar la tetera sobrevino cuando Martin se encontró con que no tenía modelos informáticos lo suficientemente interesantes. Sandra le sugirió que modelara el servicio de té completo (ya que estaban tomando un té en aquel momento). Él cogió lápiz y papel, y comenzó a dibujar el servicio de té a mano alzada. Más tarde, en su laboratorio, se realizó la digitalización.
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¿Por qué es tan popular la tetera? En los primeros tiempos de la informática gráfica no había programas de modelado 3D y todo se digitalizaba a mano, o se bocetaba sobre papel para introducir manualmente los datos mediante un procesador de texto. Si se trabajaba sobre texturas, mapeados y algoritmos de representación, tener a modelos a mano era de agradecer.
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La tetera original fue manufacturada por Melitta en 1974 y pertenecía a Martin Newell y a su mujer, Sandra, que la compraron en una tienda de Salt Lake City. La tetera fue mas tarde donada al Boston Computer Museum pero ahora reside en la colección “Ephemera” del “Computer History Museum” Está catalogada como “tetera usada para representación de informática gráfica” y lleva el número de catálogo X00398.1984
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A parte de esto, la gente suele decir que la tetera es un objeto muy útil con el que hacer pruebas: Se reconoce al instante Tiene topología compleja Se auto-proyecta sombras Hay problemas con las superficies ocultas Tiene superficies convexas y cóncavas No requiere mucho espacio en disco duro
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(Se rumorea que algunos de los primeros pioneros en el sector podían escribir las coordenadas de la tetera de memoria)
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Normales
Como ya sabemos, todo aquello que está construido en 3D Studio esta compuesto por triángulos. Muchas veces, sin embargo, nos parecerá que los triángulos se vuelven “invisibles”. Si, por ejemplo, creamos una tetera y levantamos su tapa, parecerá como que los triángulos interiores han desaparecido. Pero si volteamos la tetera, comprobaremos como realmente nunca desaparecieron: En cambio son los de la otra parte los que ahora parecen haber desaparecido. ¿Cómo explicar este efecto? Si nos fijamos, cada cara viene definida por tres puntos. Tres puntos, a la vez, es todo lo que hace falta para definir un plano. De esta forma, cada cara es un plano diferente de trabajo.
Conocemos como vector normal a aquel vector que sale ortogonalmente de una superficie. Un vector normal tiene dirección y sentido. La dirección la sabremos fácilmente por su condición de ortogonalidad. El sentido lo podemos hallar fácilmente a partir de la regla de Maxwell.
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Cada cara tiene un único vector normal que sale de la superficie del triángulo comprendido por tres vértices.
En animación, en la mayoría de los casos, una cara solo es visible por el lado de su normal. Si intentamos mirar una cara por el lado contrario de su normal, la cara aparecerá invisible. No es que no la veamos: simplemente aparecerá como invisible.
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Este fenómeno tiene su explicación lógica: Siempre es mejor calcular solo una cara que dos. O, por decirlo de otra manera, si calcula un solo lado de la cara, reducirá por la mitad todos los calculos relacionados con la geometría, por lo que tanto la representación como los visores irán más rápidos. En la mayoría de los casos no notaremos este efecto, pues los modelos volumétricos tienen dispuestas las caras de tal forma que nunca vamos a ver las normales volteadas.
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En los objetos compuestos por superficies, como pueda ser por ejemplo la tetera, si que notaremos este efecto, por lo que deberemos recurrir a una de las múltiples soluciones que el programa nos ofrece.
El modificador “normal”
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A veces, el programa interpreta mal la orientación de las caras de la geometría, especialmente en la superfícies. En este momento podremos apreciar como hay caras que “desaparecen”. No es que hayan desaparecido realmente, sino que simplemente su normal está del lado incorrecto. Si deseamos corregir el problema, podemos añadir un modificador normal en el catálogo de modificadores sobre el objeto que presente el problema.
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El modificador normal es muy sencillo de usar puesto que solo dispone de dos parámetros. La opción “invertir” únicamente le da la vuelta a todas las normales del objeto. La opción “unificar” corrige desperfectos en la geometría y trata de alinear todas las normales al mismo lado.
El modificador “carcasa”
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Aun cuando las normales esten puestas en el lado correcto, las superficies tienen un volumen de superficie inexistente, por lo que muchas veces trabajar con ellas genera un efecto irreal. Para añadir grosor a las superficies de una manera sencilla disponemos del modificador “carcasa”. Este modificador genera una superficie paralela a la que hayamos seleccionado y une las dos superficies con un volumen proporcionando al objeto un aspecto más solido y real.
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Ocultación de objetos
Cuando estamos trabajando en un proyecto es usual llegar a un punto en el que hemos creado tantos objetos en la escena, que crear nuevos objetos se vuelve un proceso difícil. Por una parte, porque la geometría creada con anterioridad nos interrumpe y no nos deja ver ni trabajar con la nueva geometría. Por otra parte, porque la geometría anterior está cargando los procesos del ordenador de una manera innecesaria. Pero, ¿que podemos hacer? ¿Borramos el resto de objetos? – No hace falta llegar a tal extremo. Las herramientas de trabajo nos permiten ocultar y mostrar a voluntad los objetos con los que estamos trabajando.
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Cuando nosotros ocultamos un objeto de la escena en la que estamos trabajando, desaparece el objeto, y el lugar que ocupaba queda rellenado con un vacío. Del mismo modo, un objeto ocultado tampoco puede ser seleccionado: Si pinchamos en el lugar en el que estaba el objeto, no conseguiremos seleccionarlo. No es que sea invisible. Es que simplemente… no está. Podemos pensar en la ocultación como en un universo paralelo. Claro que en cualquier momento podemos volver a traer el objeto a nuestro universo: Solo hace falta mostrarlo.
Capas
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El trabajo con capas es un recurso del que afortunadamente disponen los productos de animación y que viene importado de las aplicaciones CAD. Nos permite agrupar los objetos colocándolos en una especie de “capas”, como si estuviésemos trabajando con capas de acetato sobre una mesa de delineante. En cualquier momento podemos retirar una de esas hojas de acetato y todos los objetos contenidos en una capa desaparecerán al instante. Si usamos frecuentemente el recurso de ocultar y mostrar, seguramente nos será útil la herramienta de capas, puesto que nos permite ocultar y mostrar grupos de selección previamente creados de una manera muy sencilla y rápida. Adicionalmente, las capas constituyen un recurso muy productivo para el modelado, y su uso es una buena costumbre que ayuda a ordenar mejor nuestra escena.
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Congelado de objetos
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En el apartado anterior cubríamos el supuesto caso de la ocultación de objetos en una escena dada para crear nuevos objetos sin que los anteriores nos molesten. Pero claro, hay muchos proyectos en los que necesitamos ver los objetos creados con anterioridad para modelar nuevos objetos tomando como referencia los previos. Y si ocultamos los previos, perdemos toda referencia! Para solucionar esta situación, podemos congelar los objetos. El congelado de objetos es parecido a la ocultación, con una diferencia. En la ocultación perdemos la visibilidad y la edición del objeto. En el congelado, en cambio, perdemos la edición, pero no así la visibilidad. El objeto congelado aparece de hecho en el visor, pero por mucho que intentemos seleccionarlo, para el programa es como si el objeto fuera de humo: No es capaz ni de seleccionarlo, ni siquiera de reconocerlo. Es como una especie de “fantasma”. De esta manera podemos modelar nuevos objetos con la tranquilidad de saber que no nos va a poder ser posible modificar los objetos anteriormente creados. Debemos tener en cuenta que el congelado no descarga el peso de la geometría, como la ocultación. De esta manera, aunque los objetos estén congelados, puede que los visores no aumenten su velocidad, porque el programa sigue teniendo que mostrar la geometría.
See-thru
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Aunque los objetos congelados no son editables, son perfectamente sólidos. Aunque hemos solucionado el problema de la edición, muchas veces no solucionamos el problema de la visibilidad, y los objetos nos molestan no dejando ver los objetos que tenemos detrás. Para solucionar este problema está la vista a través del objeto. Pulsando la combinación de teclas rápidas Alt+x, aquellos objetos que estén seleccionados entrarán en un modo “fantasmal” en el que podremos ver a través de ellos. Hemos de notar que este efecto no tiene nada que ver con la aplicación de materiales. Lo que hemos hecho no es aplicar un material transparente, ya que de hecho el material del objeto, si es que tenía
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alguno, ha permanecido intacto. Podemos comprobar esto representando la escena. La visualización “a trevés” solo se aplica en los visores. Si ya no deseamos usar la vista a través, solo tenemos que volver a pulsar la combinación de teclas con el objeto seleccionado, y volverá a su estado original.
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El catálogo de modificadores Las herramientas de diseño tridimensional tienen la ventaja de que nos permiten trabajar de una manera bastante interactiva. Para crear un objeto, partiremos de un modelo inicial y podremos ir modificándolo aplicando sucesivas operaciones.
Cada una de estas operaciones de modificación va a recibir el nombre de “modificador”.
La buena noticia es que el programa va a guardar una memoria de los modificadores aplicados sobre cualquier objeto, de manera que siempre vamos a poder volver atrás en el catálogo y modificar una de las operaciones primeras sin tener que hacer las ultimas operaciones realizadas.
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De esta manera, podemos trabajar muy rápidamente y, si más adelante hay que modificar la pieza, sabemos que no tenemos que repetir todo el trabajo.
Los modificadores se aplican sobre el objeto o los objetos que estén seleccionados en un momento determinado. Si aplicamos un modificador a la vez sobre varios objetos, el programa interpretará que nuestro deseo es calcarlo, y aparecerá como un modificador calcado, es decir, los cambios que hagamos sobre el modificador en uno de los objetos se verán reflejados en el resto de los objetos con el mismo modificador.
Una vez seleccionado el objeto, deberemos acudir a la pestaña “modificación”. En el cuadro de diálogo se nos informará de los parámetros del último modificador que esté en el catálogo de modificadores. Además, justo encima de los parámetros encontraremos un resumen de los modificadores aplicados sobre la pieza seleccionada.
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Para aplicar un modificador solo tendremos que seleccionarlo de la lista que tenemos en la parte superior de los parámetros. No aparecen todos los modificadores del programa siempre: solo aparecen aquellos susceptibles de ser aplicados al objeto que tengamos seleccionado. Una vez hayamos seleccionado un modificador de la lista, aparecerán sus parámetros en la ventana inferior. Podremos fijarnos que el último modificador aparece como modificador activo en la ventana de parámetros: Los parámetros que veremos en la parte inferior de la ventana estarán referidos al modificador activo.
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Si deseamos volver a cualquier operación anterior únicamente tenemos que pinchar en la operación correspondiente en el catálogo de modificación: Una vez lo hagamos, los parámetros de la parte inferior reflejarán automáticamente los parámetros del modificador seleccionado.
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Clonaciones
Una manera bastante productiva de trabajar en 3d consiste en aprovechar constantemente elementos de la escena. Frecuentemente las escenas contienen grupos de objetos idénticos o similares entre si. Cuando esto ocurra, no necesitamos crear desde cero cada uno de los elementos de la escena: Podemos crear un elemento maestro y realizar duplicados (clones) del mismo tantas veces como queramos. El procedimiento de generar un duplicado de un objeto recibe el nombre de “clonación”. Pero por suerte no hay un único tipo de clonación: Dependiendo de lo que estemos clonando vamos a poder hacerlo de varias maneras diferentes. En la mayoría de los casos vamos a disponer de tres tipos diferentes de clonación: Copia, calco y referencia.
Copia
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La copia consiste en un clon totalmente independiente del objeto original. Es decir, el objeto clonado es completamente idéntico al objeto original, pero solo en el momento de su creación. Lo que pase de ahí en adelante tanto con el clon como con el objeto original no afectará al otro objeto de ninguna manera.
Calco
El calco es un tipo de clonación completamente dependiente. Es decir, el objeto no solo es idéntico al original en el momento de la creación, sino que los cambios que se produzcan en cualquiera de los dos objetos se verán reflejados en el otro (o los otros, en el caso de una clonación múltiple).
Referencia
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La referencia es un calco de un objeto sobre otro en el momento de la creación. A partir de ese momento se crea una “instantánea” del objeto original. Es decir, la clonación se realiza como calco, y todas las modificaciones a modificadores que tuviera aplicado el objeto original en el momento de la clonación se aplican como calcos, pero todas las modificaciones que se realizan a posteriori se consideran como copias y solo se aplican a los objetos individuales.
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Hemos de notar que no solo se pueden realizar clonaciones sobre modelos, sino sobre casi cualquier evento de la escena: Materiales, animaciones, modificadores…
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Operaciones Booleanas: Mediante las operaciones booleanas aplicamos el álgebra de Boole para realizar operaciones con volúmenes. Estas operaciones se realizan combinando dos objetos sólidos o, alternativamente, un sólido y una superficie. Podemos realizar tres operaciones básicas de combinación de volúmenes y cuatro operaciones avanzadas de recorte.
Para realizar una operación booleana deberemos partir siempre de dos objetos, ni uno más ni uno menos. El primer objeto que hayamos seleccionado pasará a llamarse “operando A”, mientras que el segundo operando implicado en la operación pasará a llamarse “operando B”.
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Una vez definidos los dos operadores que van a participar en la operación, deberemos especificar el tipo de operación que vamos a desarrollar.
Las tres operaciones básicas son la unión, la diferencia y la intersección.
En la unión, los volúmenes de los dos objetos se combinan (se suman) para dar como resultado un volumen completamente nuevo. Hemos de notar que no es como hacer un grupo, en el que los dos objetos coinciden, pero el programa sigue recordando que son dos diferentes. En la operación booleana de unión se crea un nuevo volumen que da lugar a un nuevo objeto que, eso si, ha sido generado a partir de dos objetos de base.
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En la diferencia podemos restar el volumen de un objeto respecto del otro. Cualquiera de los dos objetos puede actuar como objeto restador. Solo debemos usar la opción correcta, bien sustracción A-B o B-A. En la intersección nos quedaremos únicamente con el volumen común a los dos objetos.
¿Qué pasaría si deseáramos hacer una operación booleana con varios elementos? Como ya hemos visto, no podemos hacer una operación booleana con más de dos operandos. Si deseamos realizar operaciones con varios objetos deberemos planificar y dividir la operación final en varias operaciones booleanas previas. De esta manera, crearemos un árbol de booleanas.
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Una consideración muy importante a tener en cuenta en el desarrollo de operaciones booleanas es realizar las menos operaciones de diferencia posibles. El programa tiende a malinterpretar la geometría a partir de la tercera operación booleana de resta sobre el mismo objeto, provocando agujeros no esperados en la geometría o volteamiento de normales no esperado.
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Al realizar una jerarquía relacionamos unos objetos con otros para hacer sistemas de objetos, tales como brazos mecánicos o personajes.
Eje de coordenadas
Vinculaciones
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Los objetos rotan unos con otros según el centro de su eje de coordenadas. Por ello, antes de realizar la vinculación entre unos y otros, tendremos que asegurarnos que los centros de coordenadas están colocados correctamente. Los centros deberán estar situados en la base de rotación de los objetos, o lo que es lo mismo, el punto que hará de pivote de rotación de los objetos.
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Jerarquías
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Una vez establecidos los centros de los ejes de coordenadas, deberemos establecer las relaciones parentales entre unos objetos y otros. En la vinculación se establecen objetos hijos y objetos padres, con las siguientes reglas: • Un hijo solo puede tener un padre, aunque un padre puede tener multitud de hijos • Un hijo puede ser, a su vez, padre de otros objetos • Las transformaciones, si no le indicamos lo contrario al programa, se heredan de padres a hijos. Es decir, si un padre lo pasa a su hijo, que a su vez tiene hijos, estos también se modificarán por la transformación del primer padre (digamos “el abuelo”) • El padre modifica al hijo pero no al revés. De esta forma, si hemos realizado una vinculación, no deberemos, en la mayoría de los casos, mover el hijo, sino el padre. • Si que se recomienda rotar tanto los hijos como los padres • No se recomienda en casi ningún caso escalar ningún padre ni ningún hijo, ya que la transformación de escala también se hereda con efectos imprevisibles. • Al realizar una jerarquía entre objetos, moviendo a los padres conseguiremos mover a los hijos. Esto se llama una cinemática directa.
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La vista esquemática
El programa no nos proporciona una manera directa, en los visores, de visualizar las relaciones de parentesco entre los objetos. Para solucionar este problema el programa pone a nuestra disposición una vista esquemática.
La vista esquemática representa los elementos de la escena como nodos de un árbol. Aquellos objetos que posean vinculaciones entre sí verán el parentesco reflejado en el esquema mediante líneas que enlazan padres con hijos.
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Para usar esta herramienta correctamente es imprescindible haber nombrado correctamente los elementos para poder identificarlos rápidamente en la vista.
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Grupos
Si queremos hacer un bloque fijo con varios objetos deberemos recurrir a los grupos. Cuando agrupamos objetos, el programa los tratará como si fueran uno solo, aunque siempre tendrá en cuenta que está formado por varios objetos independientes. Los grupos tienen muchas ventajas y solo una desventaja. La desventaja de los grupos consiste en que hace que los tiempos de representación suban de una manera demasiado alta. Tanto más subirán los tiempos de representación cuantos más grupos tengamos en la escena. Por ello, de cara a obtener un mejor rendimiento en la representación, es esencial crear cuantos menos grupos sean posibles (a menos que no nos importe el aumento de tiempo de render, claro). Una de las principales ventajas de trabajar con grupos es su facilidad de uso. Para muchas cosas, los grupos funcionan como cajas transparentes en las que podemos meter y sacar cosas.
Crear un grupo
Abrir un grupo
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Cuando nosotros queremos llevar cosas juntas las metemos en una caja. El acto de meter cosas en una caja lo llamamos “agrupar”. El programa crea, entonces, un objeto ficticio e invisible que abarca a todos los objetos en la escena. No hace falta siquiera colocar los objetos juntos: El grupo respeta la ubicación de los objetos originales. Al crear el grupo, el programa nos pregunta por el nombre del mismo. Es importante darle un nombre lo suficientemente claro para luego identificarlo correctamente.
Un grupo previamente creado puede ser “abierto”. El proceso de abrir un grupo es similar al de abrir una caja. Si lo hacemos con cuidado, podemos sacar o meter objetos de la caja, y luego volverla a cerrar: El objeto “caja” no desaparece.
Cerrar un grupo
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Si hemos abierto un grupo quiere decir que no lo hemos eliminado. Podemos volverlo a cerrar con el comando “cerrar”, volviendo a su estado original.
Sacar objetos del grupo
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Si deseamos extraer un objeto de la caja primero deberemos abrirla con el comando “abrir” para poder llegar a sus componentes elementales. Una vez abierto el grupo, podemos sacar un objeto del mismo simplemente seleccionándolo y usando el comando “disociar” del menú “grupo”. A partir de ese momento el objeto seleccionado dejará de formar parte del grupo.
Meter objetos dentro de un grupo
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Si deseamos añadir un objeto a un grupo previamente creado, deberemos primeramente seleccionar el objeto que queremos añadir. Tras ello, seleccionaremos el comando “asociar” del menú “grupo”. En el siguiente clic el ordenador espera que le indiquemos el grupo al que queremos asociar el objeto seleccionado. Esto es así porque podemos tener varios grupos en la misma escena. Una vez completemos el paso de seleccionar el grupo correspondiente, la operación habrá finalizado y el objeto quedará dentro del grupo. Si por casualidad pincháramos fuera del grupo, la operación quedaría invalidada (el ordenador interpreta que nos hemos arrepentido) y deberemos volver a repetir el proceso. En las primeras asociaciones es recomendable que nos aseguremos de que realmente hemos asociado correctamente el objeto al grupo. Así como para disociar un objeto del grupo, este ha de estar abierto, no es necesario que un grupo este abierto para asociarle un objeto.
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Romper grupos
Si usamos el comando “desagrupar” estaremos destruyendo irreversiblemente el grupo. Es como si rompiéramos la caja que une ciertos elementos: Podemos volverlos a meter más tarde dentro de otra caja, pero no ya dentro de la misma porque la hemos roto.
Romper conjuntos de grupos
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Si tenemos varios grupos dentro de otros grupos, la operación desagrupar rompe solo el grupo que está seleccionado en el momento de la operación. En cambio, si usamos el comando “descomponer”, el programa romperá de manera irreversible tanto los grupos como los subgrupos presentes en la selección en ese momento.
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Líneas:
Aunque el programa está pensado para trabajar en 3 dimensiones con objetos representables, también podemos dibujar líneas como en un programa de diseño gráfico o un programa CAD. De hecho, incluso podemos importar planos CAD y el programa los tratará como líneas. Dentro de la parte de líneas del programa, podemos crear líneas de forma libre, o primitivas lineales. Las primitivas lineales son algo parecido a la proyección bidimensional de las primitivas tridimensionales. Aunque generan primitivas planas, y se rigen por parámetros concretos, finalmente producen lineas con las que podemos trabajar.
Las líneas son objetos no representables. Por tanto, ninguna línea se verá en la representación a menos que activemos la opción representable de su diálogo de parámetros. Si hacemos esto, las líneas pasarán a representarse como tubos en el render.
Tipos de vértice
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Las líneas son objetos compuestos por subobjetos, como los triángulos. El subobjeto base es el vértice, como en los triángulos. Los vértices de una línea están unidos mediante segmentos. Varios segmentos unidos generan una Spline. Una o varias splines dan lugar a una linea o forma.
Si bien las aristas que definen una cara son siempre lineas rectas, los segmentos de una spline no tienen por que ser rectos. Su curvatura, sin embargo, no viene definida por el propio segmento sino por el vértice. Ha varios tipos de vértice: Escogiendo un tipo u otro podremos definir la curvatura del segmento de la spline. Esquina:
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El tipo de vértice es esquina genera interpolaciones rectilíneas entre los segmentos, generando formas con ángulos vivos.
Suavizado:
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Este tipo de vértice genera un suavizado automático en los vértices, impidiendo apreciar la existencia de estos, y generando una forma continua de curvatura lo más suave posible.
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Bezier:
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En este tipo de vértice podemos controlar la curvatura de la línea al pasar por un vértice concreto al aparecer un manipulador tangente a la curvatura de la línea. El controlador bezier es simétrico.
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Esquina bezier:
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Es un controlador parecido al Bezier, pero asimétrico, por lo que podemos controlar la curvatura de la línea a cada lado del vértice independientemente.
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Edición de líneas
Las líneas, de por sí, no generan elementos tridimensionales. Sin embargo, nos pueden ser de mucha ayuda para conseguir generar objetos tridimensionales representables que, de otra manera o con otras técnicas, nos sería muy difícil de conseguir
Trabajo con líneas
Extrusiones
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Hay muchas operaciones que podemos realizar con las líneas. Lo primero que debemos comprender para trabajar con ellas es lo siguiente: Si deseamos que varias líneas participen en la creación de un objeto determinado debemos hacer que todas las líneas pertenezcan a una misma línea. Es decir, una vez estemos trabajando con una línea determinada, las demás líneas permanecerán intocables a menos que las llevemos todas a un terreno de trabajo común. La operación que debemos usar para trabajar con líneas es el modificador “editar spline”. Este modificador nos permitirá obtener un control total sobre la línea y sus subobjetos. Deberemos aplicar “editar spline” solo a una de las líneas implicadas en la operación de creación (en caso de que haya varias implicadas). Para hacer que varias líneas pertenezcan a una sola línea deberemos usar la herramienta “asociar” (attach) que encontraremos entre las múltiples herramientas de “editar spline”. Una vez hayamos pinchado en el resto de las líneas implicadas, estas habrán quedado incluidas en la línea original. Para terminar la operación de asociación deberemos volver a pinchar el botón “attach” hasta que vuelva a su posición original. Aunque nosotros veremos la línea como compuesta por varias líneas, para el programa contará ahora como una única línea y podremos realizar cuantas operaciones deseemos con la línea. Para acceder a cada uno de los subobjetos de la línea deberemos seleccionarlos en la parte superior del modificador. Podremos acceder a modificar tanto los vértices como los segmentos como las splines enteras. Con el subobjeto spline seleccionado podremos acceder a la opción “cortar” (trío) que encontraremos hacia la parte final de los parámetros del modificador. Esta herramienta me permitirá recortar aquellas líneas que se intersecten entre si. Es importante notar que después de realizar un corte el programa no suelda automáticamente los vértices de las dos líneas implicadas en el corte: Aunque en la intersección de las líneas nosotros creamos ver un vértice, realmente tenemos dos vértices superpuestos. Una buena manera de ver este hecho es que el vértice no aparece como una cruz, sino como una cruz dentro de un cuadrado. Una vez hayamos soldado los dos vértices con la herramienta soldar (Deberemos haber entrado en el subobjeto vértice) podremos seguir trabajando. No deberemos haber dejado vértices abiertos al trabajar con editar spline.
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Una vez hayamos soldado los vértices de la línea, podremos aplicar el modificador extrudir. Asignando un valor numérico en el campo “cantidad” el resultado debería ser el siguiente. Si nos hubiésemos dejado algún vértice abierto, la forma quedaría abierta, y el resultado sería el siguiente: Las paredes se extrudirían como superficies y no como sólidos.
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Trabajo con planos de AutoCAD
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Una pregunta muy frecuentemente hecha es la siguiente: Si voy a trabajar extruyendo planos de AutoCAD, ¿Por qué debería trabajar con líneas de 3D Studio? Desde luego cuando trabajamos con un proyecto, por ejemplo, relacionado con arquitectura, no deberemos despreciar la valiosa información que nos proporciona el plano. Sin embargo, no es aconsejable usarlo directamente en 3D Studio por dos razones fundamentales: 1.-Las líneas han sido creadas en AutoCAD, no en 3D Studio. Aunque en principio son totalmente compatibles, tendríamos que gastar cierto tiempo en separar las capas, asociar las líneas y soldar los vértices antes de poder empezar a trabajar. 2.-Mucho más importante que el punto anterior, es que si miramos por un rato cualquier plano nos daremos cuenta de que la representación de las puertas y ventanas, entre otros objetos, hace que las paredes de un plano de AutoCAD sean inservibles para nuestros fines, ya que si las extruyéramos tendríamos ventanas y puertas que llegarían hasta el techo. Para trabajar correctamente deberemos usar el plano o los planos como referencia en los visores, y apoyarnos en ellos para dibujar nuestras propias líneas.
Revoluciones
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Otra de las operaciones que podemos realizar con líneas son las revoluciones. En las revoluciones usamos una línea como perfil de revolución y la hacemos girar en torno a un eje, creando una geometría tridimensional. La manera de conseguir una revolución es seleccionar una línea y aplicar el modificador “torno” (lathe). La línea entonces pasará a revolucionarse automáticamente en torno a un eje ficticio. Es muy probable que el resultado inicial no sea el que nosotros esperamos. Hemos de tener en cuenta que el programa no entiende de objetos como vasos, platos o jarros, y por ello interpreta cual debería ser el centro de rotación: la mayoría de las veces se equivoca. Para solucionar este error deberemos indicarle la ubicación correcta del eje de rotación usando el subobjeto correspondiente del modificador. Con el subobjeto seleccionado podremos moverlo, observando a tiempo real como cambia la revolución.
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¿Por que este modificador recibe el nombre de torno y no de revolución?
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En un torno podremos ir modificando “interactivamente” la forma de la revolución: Igual podremos hacer en 3D Studio. Si volvemos a la línea que ha generado la forma, accedemos a su subobjeto “vértice” y lo movemos, podremos comprobar como la revolución cambia en tiempo real, como si estuviésemos trabajando en un torno de arcilla ¡pero sin que se rompa la figura!)
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Superficies de subdivisión
Como ya sabemos, todas las superficies se componen de triángulos. Cada triángulo compone una superficie plana. Combinando muchas de estas superficies podemos conseguir imitar objetos más o menos complejos.
No obstante, una técnica de modelado basada en objetos planos facilita el modelado de objetos geométricos, ya que deberemos usar pocos recursos para generarlos. ¿Pero, que pasa con los objetos orgánicos? Los objetos orgánicos están compuestos por superficies curvas e irregulares, difíciles de imitar usando triángulos. Claro que una manera de llegar a imitar superficies orgánicas con polígonos consiste en usar muchos polígonos muy pequeños. La desventaja de usar objetos con muchos polígonos muy pequeños es la siguiente: Necesitamos una técnica para poder generar de una manera rápida una cantidad tan grande y tan compleja de polígonos. Y aun cuando lo hayamos conseguido, tendremos que tener en cuenta que esta cantidad de polígonos hará que el ordenador vaya considerablemente más lento.
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Una primera manera de conseguir superficies orgánicas fueron las superficies NURBS. Basadas en formulas matemáticas más que en enjambres de triángulos, las superficies NURBS consiguen generar superficies complejas y continuas. Aunque el uso de las NURBS está en pleno vigor hoy en día, su utilidad suele asociarse al modelado de objetos industriales, donde permiten al diseñador generar formas complejas de una manera sencilla. No obstante, hay algunos objetos orgánicos demasiado irregulares como para ser simulados fácilmente con superficies NURBS. Para combinar la facilidad de uso de los polígonos con la potencia de las NURBS se crearon las superficies de subdivisión.
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La filosofía de estas superficies se basa en subdividir y suavizar progresivamente una malla compuesta de triángulos, para a partir de un modelo geométrico generar una superficie orgánica.
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La base de trabajo de una superficie de subdivisión podemos comprenderla fácilmente a partir de una caja. Si creamos una caja simple tendremos un objeto geométrico construido con 12 caras triangulares. Si este mismo objeto lo convertimos en una superficie de subdivisión con una iteración, podremos comprobar como el resultado es una caja con interpolaciones que la suavizan. Eso si, el número de triángulos ha subido algo.
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Si subimos el nivel de iteraciones a dos, el resultado está bastante más suavizado, pero podemos comprobar como el número de polígonos va a aumentar exponencialmente.
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Uno de los peligros más grandes de las superficies de subdivisión es aumentar sin control el número de iteraciones de suavizado. Lo más probable, al hacer esto, es que con los ordenadores que tenemos hoy en día, el sistema se quede colgado a partir de la cuarta o la quinta iteración.
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Criterios de optimización de polígonos
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Optimizar los modelos
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Los ordenadores de hoy en día, nos guste o no, tienen limitaciones. Cada objeto que modelamos está constituido por un número concreto de polígonos. Si nos descuidamos en el modelado y no tenemos cuidado con el número de polígonos que estamos gastando, llegará un momento en el que la escena tendrá más polígonos de los que el ordenador podrá soportar y comenzaremos a tener problemas. En un primer momento, el síntoma de un exceso de polígonos será un ralentizamiento notable del programa, lo que incidirá en nuestra productividad y en nuestro confort a la hora de trabajar. También, por supuesto, incidirá en los tiempos de representación. En un caso más extremo, el ordenador simplemente no dispondrá de los recursos necesarios para mantener una escena y, simplemente, se “colgará”. Desde un principio deberemos tener sumo cuidado en no gastar más polígonos de los necesarios. Podemos hacer esto usando varios criterios: 1. Criterio de importancia: Otorgaremos más polígonos a aquellos objetos que tengan más importancia en la escena. Los objetos secundarios que sirvan para reforzar o para proporcionar la presentación no deberían estar gastando recursos reservados para aquello que realmente tiene importancia. 2. Criterio de proximidad: Aquellos objetos que estén lejanos deberán tener menos polígonos que los objetos que estén cerca de la cámara o punto de vista. Para ilustrar este efecto podemos usar el ejemplo de “las dos pelotas”: Aunque una de ellas tiene menos polígonos que la otra, el efecto solo es apreciable cuando se encuentran cerca del punto de vista. 3. Criterio de centralidad: La atención del espectador suele fijarse en el centro de la pantalla, y suele obviar los objetos que se hallan en la periferia. Por tanto, deberemos otorgar más polígonos a los objetos que se hallen en el centro.
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Si nos fijamos, los tres criterios se realimentan entre si, ya que por regla general un objeto importante deberá estar cerca de la cámara, centrado en el encuadre, ¿verdad?
El contador de polígonos
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El contador de polígonos es una herramienta muy útil que nos sirve para llevar un control del número de polígonos que estamos gastando en la escena. Podemos encontrar el contador de polígonos en el panel de utilidades del programa. El contador nos ofrece dos informaciones: Por una parte, el número total de polígonos usados en la escena, y por otra parte, el número total de polígonos solo de aquellos objetos que estén seleccionados en estos momentos.
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Podremos ver que, además de mostrarnos numéricamente la cantidad de polígonos, el programa nos muestra una barra indicativa de color. La escala de la barra está reflejada por el valor que tenemos en la parte izquierda de la ventana. Si el valor del objeto o de la escena sobrepasa la barra, entonces la barra se quedará en su valor máximo y no se moverá de ahí. Es muy importante comprender que el contador de polígonos en ningún caso actua de limitador, sino que su función es meramente informativa. Su utilidad, sin embargo, es mucha, ya que nos ayuda a mantener control sobre los recursos que estamos gastando. No deberíamos rebasar el límite de polígonos que hayamos fijado anteriormente para el equipo en el que estemos trabajando.
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El modificador “optimizar”
Desde el principio del modelado deberíamos iniciar una política de ahorro de recursos. Sin embargo, hay veces que descuidamos esta política, o bien cae en nuestras manos un modelo que no ha sido modelado por nosotros…. O mil circunstancias más que pueden hacer que un modelo no sea todo lo optimizado que desearíamos. ¿Cómo podemos optimizarlo?
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El modificador optimizar nos permite rebajar el número de polígonos de un objeto comprometiendo lo menos posible su calidad. Simplemente hemos de aplicarlo sobre cualquier objeto que contenga polígonos y subir el valor de umbral de cara. A medida que subamos este valor, el modificador comenzará a simplificar la geometría del modelo.
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Claro, que si elevamos demasiado este valor, la geometría se simplificará hasta el extremo de resultar irreconocible.
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Materiales
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Creación de materiales
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Introducción
Los objetos que hemos creado hasta ahora en nuestro universo virtual tienen una superficie de aspecto uniforme e inerte. Si queremos otorgarles más personalidad podremos hacerlo proporcionando a su superficie un aspecto más complejo y rico. Muchas veces, este aspecto que vamos a proporcionar a los modelos asemejará materiales que conocemos en el mundo real tales como madera o mármol, por citar algunos ejemplos. Es por eso que conocemos a esta fase en la que vamos a entrar como “materiales”. Sin embargo, el término es bastante inexacto. El término “materiales” hace referencia a una realidad muy compleja de imitar. Los materiales reales no son solo las texturas que nuestros ojos ven, sino valores muy amplios de densidad, resistencia, dureza…
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Lo que nosotros vamos a crear en el programa van a ser aproximaciones visuales a los materiales reales. Serán algoritmos informáticos que el programa va a interpretar en la representación y que harán creer al espectador que el objeto está provisto de material, cuando en realidad todo es un engaño. Tales algoritmos reciben el nombre de “sombreadores”. Gracias a ellos, vamos a poder proporcionar una apariencia determinada a los objetos. No es conveniente pensar que vamos a poder proporcionar una apariencia “realista” a los objetos de nuestras escenas, y no es porque no lo vayamos a poder conseguir: Simplemente es que vamos a poder generar materiales realistas y ficticios. Por ejemplo, el material de dibujos animados es uno de los materiales no realistas que podemos conseguir con casi todos los programas de animación.
Los materiales como ayuda al modelado
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No hemos de pensar tan solo en los materiales como un ornamento más al proceso de modelado. En la mayoría de los casos, los materiales van a ahorrarnos trabajo a nosotros y al ordenador, eliminando ciertos procesos de modelado que serían eternos de realizar para nosotros, y que el ordenador puede calcular de una manera bastante rápida mediante los materiales.
La comparación
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La creación de materiales realistas exige un conocimiento bastante preciso la realidad que pretendemos imitar. Muchas veces los materiales de los objetos tienen una riqueza en sus texturas de la que hasta ahora no nos habíamos percatado. Por ello, en la creación de materiales, siempre es muy aconsejable (por no decir imprescindible) contar con referencias del material que estamos intentando crear. Por ello, no deberemos dudar en echar mano de todas aquellas fuentes que nos puedan proporcionar información sobre el aspecto de los materiales. Un rato de observación a un material concreto nos revelará una complejidad de la que hasta ahora no éramos conscientes y nos proporcionará información muy útil para descomponer el material y poder reconstruirlo.
Referencias
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Podemos obtener referencias de materiales de múltiples fuentes, como por ejemplo: • Fotografiando nosotros mismos los materiales • Consultando enciclopedias de materiales • Buscando imágenes en Internet, por ejemplo, en el buscador de imágenes de Google (www.google.com)
El editor de materiales
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Accederemos a la creación de materiales a través del editor de materiales del programa. El editor de materiales es una ventana aparte del programa (aparece flotante sobre la interfaz del usuario) en el que se nos presenta una interfaz de trabajo completamente diferente de la que habíamos estado usando hasta ahora. 3D Studio MAX
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Podemos invocar al editor de materiales pulsando el botón correspondiente de la barra de herramientas, o bien pulsando la tecla “M” del teclado.
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Parámetros básicos del sombreador “Blinn”
Antes de comenzar a repasar los parámetros del sombreador Blinn hemos de entender lo siguiente:
Los materiales forman parte de la parte de sombreado. Parte que, como ya sabemos, contempla no solo los materiales sino también las luces. Estos dos elementos están íntimamente ligados en la informática gráfica.
Por ello, veremos que muchos parámetros de los materiales están relacionados o simulan completamente el comportamiento de la luz. Esto es debido a que podemos imitar muchos comportamientos de la luz a través de los materiales. ¿A que es debido este hecho?
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Hasta hace muy poco los ordenadores personales no han sido capaces de realizar cálculos avanzados de iluminación. La manera de trabajar hasta ahora ha sido simplificando y, muchas veces, trampeando para conseguir el efecto deseado (y esto hay que decirlo sin vergüenza alguna). Las propiedades lumínicas de los materiales se han creado para simular condiciones lumínicas más difíciles de imitar con luces. No obstante podremos darnos cuenta que, a medida que avanza el tiempo, los nuevos materiales que tenemos a nuestra disposición ya no imitan los procesos naturales de la luz, sino que se centran más en las propiedades del material y dejan los cálculos de iluminación a la propia computadora, ahora que ya son más capaces de realizar cálculos.
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Los parámetros principales son los colores difuso, especular y ambiental. ¿Cual es el color de un objeto? Esta pregunta, en principio sencilla, podemos transformarla en: ¿De qué color percibimos el objeto? Nuestra percepción de la realidad está condicionada por multitud de factores. Nosotros no vemos el color original del un objeto directamente, sino que nos influye, principalmente, el color de la luz bajo la que vemos el objeto. Un mismo objeto parecerá de un color diferente si lo vemos a través de una luz tintada de color. Por ejemplo, esto es lo que ocurre con la iluminación artificial nocturna de algunas calles: El tono amarillento de la luz cambia la tonalidad de todos los objetos de la calle.
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¿Pero, cual es la luz que llega hasta un objeto? Podemos diferenciar la luz que llega hasta un objeto en dos tipos de luces: La luz directa y la luz indirecta. La luz directa es aquella luz que parte directamente desde el emisor y llega hasta el objeto que vemos. Después rebota en este objeto y parte hacia otros destinos, entre ellos, nuestros ojos. A este parámetro lo llamaremos “luz especular”
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La luz indirecta es aquella que, tras haber partido del emisor de luz, rebota en otros objetos e ilumina, de forma indirecta, el objeto que posee el material que estamos creando. A este parámetro lo llamaremos “luz ambiental”. Y por ultimo tendremos el color propio del objeto. A este color lo llamaremos “color difuso”.
El color que percibimos respecto de un objeto concreto dependerá, evidentemente, de la suma del color difuso con los colores de las luces ambiental y difusa.
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En el color difuso tendremos que poner el color del que el objeto es en realidad. Convendrá fijarnos muy bien en cual es el color real del objeto. ¿Fijémonos por un momento en los objetos que nos rodean: Cuantos de ellos poseen tonos saturados? Por regla general, pocos. Uno de los fallos más
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comunes es crear “colores ideales”, la mayoría de las veces demasiado saturados. El resultado de esta práctica suele ser representaciones demasiado saturadas, irreales y por tanto increíbles. Será más aconsejable buscar tonos menos saturados para que nuestra escena quede más realista.
El color especular correspondería al color de la luz emitida directamente por el objeto. El color de la luz dependerá de la temperatura de emisión (ver propiedades de la luz). Por regla general, una luz será más amarillenta cuando la temperatura de la luz sea más baja.
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El color ambiental corresponde a la suma de los colores proyectados indirectamente por el resto de objetos.
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Mapa:
El mapa es una textura bidimensional en la mayoría de los casos y tridimensional en algunos, que se aplica sobre el sombreador y que este puede interpretar de diferentes maneras. Un mapa es algo parecido a una sábana que cae sobre el objeto. La sábana sería el mapa que contiene la textura que queremos aplicar sobre el objeto. Una vez la sábana caiga sobre el material, el material incorpora el mapa como parte de su apariencia.
El mapa es, en si, una textura, y esta textura puede estar generada de múltiples maneras usando varios métodos. Básicamente podemos diferenciar los mapas en dos categorías: procedurales y bitmap.
Los mapas bitmap son aquellos que usan una imagen (o secuencia de ellos) del disco duro para describir la apariencia de un material. De esta manera podemos coger fotografías digitales y proyectarlas sobre los objetos.
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Los mapas procedurales son algoritmos matemáticos que generan patrones que podemos aplicar como mapa. Ejemplos de estas texturas procedurales son los ladrillos, tableros de ajedrez, o ruidos, entre otros muchos.
Los mapas bitmap tienen la ventaja de proporcionar acabados más realistas, mientras que los procedurales suelen proporcionar acabados más “sintéticos”. Por el contrario, los procedurales son mucho más controlables ya que nos suelen permitir acceder a cambiar sus parámetros interiores, mientras que los mapas bitmap son difíciles de modificar.
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Además, los mapas bitmap se suelen cargar en la memoria RAM del ordenador, mientras que los mapas procedurales suelen cargarse directamente en el procesador.
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Mapa bitmap
El mapa bitmap permite cargar una imagen de mapa de bits como parte del material. Las imágenes bitmap están compuestas por mapas de bits, y el programa nos permite aplicar tanto imágenes estáticas como videos. De esta manera, cualquier imagen que tengamos en el disco duro o que podamos bajar de Internet puede convertirse en una textura aplicable a un material.
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Esto abre las puertas a crear nuestra propia biblioteca de materiales de una manera tan sencilla como fotografiando muestras de materiales y escaneándolos al ordenador, o bien simplemente fotografiándolos con una cámara de fotografía digital.
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El mapa de cuadros genera un patrón de cuadros intercalados. El patrón por defecto es repite alternativamente cuadros blancos y negros, haciendo de este mapa un recurso muy útil, por ejemplo, para generar tableros de ajedrez. Evidentemente, la ventaja de ser un mapa procedural, es que podemos asignar a los cuadros el color que deseemos.
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Como podemos observar en los parámetros del mapa, no solo podemos asignar colores planos a los cuadros, sino que podemos asignar otros mapas, anidando unos mapas dentro de otros para conseguir una textura más compleja.
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Mapa de cuadros
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Mapa de mosaicos
El mapa de mosaicos es el nombre que recibe actualmente el mapa anteriormente conocido como “ladrillos”. Este mapa procedural permite obtener una gran variedad de patrones de ladrillos y baldosas muy útiles para escenas de arquitectura o interiorismo. La gran ventaja de este mapa reside en la gran cantidad de parámetros que pone a nuestra disposición. De todas formas, hemos de tener en cuenta que en la realidad no existen dos ladrillos iguales, por lo que deberemos afinar mucho este mapa para conseguir un efecto realista.
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El tipo de bloque nos va a permitir seleccionar diferentes patrones de apilamiento entre los mosaicos. Algunos de estos patrones son especialmente útiles para simular paredes enladrilladas, o suelos embaldosados.
En los controles avanzados del mapa, podemos escoger los parámetros especializados del ladrillo o de la lechada. En los parámetros del ladrillo podemos escoger el color del mismo y realizar variaciones sobre
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Poder variar de una manera paramétrica la variación de color entre ladrillo y ladrillo es muy útil teniendo en cuenta que el proceso de construcción de una pared de ladrillos es muy manual, y por tanto cada ladrillo sufre un trato diferente. Por otra parte, las condiciones de vida a las que esta sometida una pared hace que el desgaste entre los ladrillos varie mucho, por lo que hemos de hacer el mapa lo menos uniforme posible. Por otra parte, será recomendable también usar colores poco saturados, ya que tanto por los materiales usados como por el desgaste natural del tiempo, los ladrillos no suelen tener colores vivos.
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En cuanto a los parámetros de la lechada, encontraremos muy útil la posibilidad de aumentar su grosor, cambiar su color o incluso añadir un poco de aspereza, lo que contribuirá a proporcionar un aspecto más realista.
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Mapa de ruido
Todos los objetos en el mundo real están sometidos al desgaste del tiempo, del uso y de las condiciones atmosféricas, entre otros elementos. Por otra parte, hay materiales que, en su diseño, incluyen superficies rugosas o imperfectas.
Gran parte de las imperfecciones o ruidos de un material los podemos conseguir usando el mapa de ruido. Es un mapa que genera varios tipos de ruido (a elegir por el usuario) y que nos pueden ayudar a conseguir materiales más realistas “ensuciándolos”. Este mapa suele ser particularmente útil en el mapeado de relieve.
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El tipo de ruido nos permite elegir entre tres algoritmos diferentes de ruido, adecuados tanto para situaciones de ruido suave como de ruido más salvaje.
El tamaño del ruido me permite especificar la densidad de las ondas de ruido en el mapa.
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Mientras que el ruido regular tiene un aspecto más suave, el ruido fractal lo podremos encontrar masivamente en la naturaleza (de hecho, muchos elementos de la naturaleza basan sus reglas de construccion en los fractales). Si nos fijamos en el mapa de ruido fractal de cerca, podremos apreciar que parece un mapa de elevación de montañas.
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Otros valores, como los rangos de degradado, me pueden servir para delimitar los valores alto y bajo de grises, pudiendo conseguir efectos realmente curiosos como el de la piel de vaca si acerco mucho los rangos mínimo y máximo del mapa.
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Mapa de mezcla
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El mapa de mezcla posibilita combinar dos mapas diferentes creando uno nuevo y más complejo. El funcionamiento de este mapa es muy sencillo, únicamente hemos de especificar los mapas que queremos mezclar, y la cantidad de mezcla entre ellos. De esta manera, podemos añadir complejidad de una manera muy sencilla a los mapas procedurales. Por ejemplo, podemos añadir un poco de ruido al mapa de ladrillos mezclando un mapa de ladrillos con un mapa de ruido.
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Mapeado
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Si el material contiene mapas, el mapeado define cómo esos mapas se aplican sobre el objeto que contiene el mapa. El mapeado no es una propiedad del material, sino del objeto. Enlaza el objeto con el material, informando a este último como ha de dejar caer los mapas sobre el objeto. El modificador más común para aplicar un mapeado a un objeto es el “Mapa UVW”. UVW hace referencia a las coordenadas de mapeado del mapa. Son unas coordenadas XYZ propias de los mapas. Para que haga efecto, deberemos aplicarlo sobre el objeto que queremos que herede el mapeado. Podemos aplicar el modificador al mismo tiempo sobre varios objetos, teniendo en cuenta el efecto de calcado que ya conocemos.
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Mapeado difuso
El mapeado difuso es el más sencillo de entender. En él, el programa toma el mapa que aplicamos en el mapeado como referencia, y simplemente interpreta el color de cada punto del mapa y lo aplica al material directamente. De esta manera, el mapa cae como una sábana sobre el objeto y podemos apreciar que el color del material es el color del mapa que hemos dejado caer en la ranura de mapeado difuso.
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Lo que realmente estamos haciendo en esta operación es sustituir solo el color difuso del material por un mapa. El color difuso ha quedado bajo del mapa que estamos utilizando actualmente. Por ello, modificar el color difuso original apenas tendrá efecto sobre el material.
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Mapeado de relieve
El mapeado de relieve genera la ilusión de irregularidad en la superficie de los objetos mediante la interpretación de los colores del mapa aplicado sobre el objeto. Para calcular el mapa de relieve, el programa toma en consideración el color que se aplicaría sobre una zona concreta de la superficie. Si el color es oscuro, simulará que la zona de la superficie está hundida respecto a sus zonas vecinas.
Si el color que toca a ese punto de la superficie es claro, simulará que la zona está “elevada” por encima de las zonas vecinas.
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De esta manera obtendremos la ilusión de relieve en la superficie de los objetos. Es importante recalcar que el mapeado de relieve es tan solo una ilusión óptica y no modifica realmente la superficie del objeto.
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Este mapeado puede ser extremadamente útil para simular irregularidades en las superficies sin necesidad de generar objetos con una geometría compleja. De esta manera, ahorraremos tanto tiempo en la construcción de los modelos como en la representación final.
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Mapeado de opacidad
En el mapeado de opacidad, el programa genera una transparencia variable en el material basándose en los valores del color del mapa aplicado en el mapeado. Los píxeles del mapa con valores más claros serán interpretados como opacidad por el editor de materiales, mientras que los píxeles con valores más oscuros serán interrpetados como transparencia. Valores intermedios en los píxeles serán considerados también como niveles intermedios de transparencia en el objeto.
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El mapeado de opacidad puede ser muy util si deseamos ahorrar geometría, ya que nos permite simular formas complejas incluso con agujeros en una superficie continua.
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Mapeado de reflexion
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Reflexión real: En la reflexión real, el programa realmente calcula la reflexión que se produce de la escena en el objeto con el material aplicado. De esta manera, el objeto actua como un espejo que refleja a los objetos que tiene vecinos. Podemos conseguir esta reflexión real con dos tiposde mapa: o Mapa Raytrace: El mapa raytrace produce una reflexión perfecta y muy definida, aunque cuesta bastante de calcular, por lo que puede ralentizar en exceso la representación. o Reflexión/refraccion: Este mapa truca “precalculando” la reflexión desde un objeto determinado. Aunque realiza la reflexión en mucho menos tiempo que el mapa Raytrace, su resultado es mucho menos preciso, aunque como ventaja nos da la posibilidad de difuminar la reflexión, creando de una manera muy sencilla el efecto de reflexión difusa propia de los materiales desgastados. Reflexión simulada: En este tipo de reflexión podemos aplicar cualquiera del resto de materiales para simular una reflexión. El programa entonces no se preocupa de calcular la reflexión real, sino que simula que el mapa aplicado es el entorno que tiene el objeto con el material seleccionado. Se suele usar sobre todo con mapas de bits, y puede proporcionar efectos muy realistas si cargamos el mapa de reflexion adecuado.
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Gracias al mapeado de reflexión podemos conseguir que los objetos reflejen su entorno. Disponemos de dos tipos de reflexión: Reflexión real y simulada.
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Notas sobre la reflexión: El mapa que apliquemos marca la calidad de la reflexión, pero no la cantidad. La cantidad de mapeado viene reflejada en el parámetro que tenemos al lado del tipo de mapa aplicado. Advertimos que, por defecto, el programa coloca un valor de 100 en el mapeado de reflexión. Solo un espejo refleja el 100 por ciento de su entorno. Por ello, solo cuando estemos simulando un espejo debemos dejar este valor en 100. En el resto de casos, será muy aconsejable bajar este valor por encima de 30 para simular, por ejemplo, la reflexión de los metales.
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El mapeado de refracción trata de simular los haces de luz que pasan a través de objetos de estructura cristalina. La refracción es más que una pura transparencia, ya que tiene en cuenta la deformación de la trayectoria de los haces de luz al pasar por estos cristales. De esta forma, podemos conseguir simular cristales y otros objetos como lentes en 3D Studio.
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Mapeado de refracción
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Mapeado UVW
El mapeado UVW es la información que proporcionamos al objeto sobre el que recae en el material. Esta información consiste en la definición de cómo se le han de aplicar los mapas al objeto con el que estamos trabajando. Conseguimos aplicar esta información mediante el modificador “Mapa UVW”. Al aplicarselo al objeto con el que estemos trabajando el programa nos preguntará el tipo de mapeado que queremos proyectar sobre el objeto.
Mapeado Plano
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En el mapeado plano el mapa cae de forma plana sobre el objeto. Este mapeado es muy similar a proyectar una película sobre el objeto conteniendo el mapa. El mapa trata de conservar su forma plana al adherirse al material, y esto produce que se deforme en muchos lugares. Suele ser un mapeado muy indicado para realizar paredes o suelos.
Mapeado cilindrico
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En el mapeado cilíndrico el mapa se enrolla sobre si mismo antes de aplicarse sobre el objeto. De esta forma, al aplicarse, el mapa proviene de los 360 grados del espacio. Gracias a esto, este mapa es muy indicado para objetos más bien verticales.
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Mapeado esferico
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El mapeado esférico es parecido al cilíndrico, solo que el mapa se enrolla haciéndose una pelota (una esfera) antes de aplicarse sobre el objeto. Así, el mapa aborda al objeto desde todo el espacio. Este mapeado, sin embargo, tiende a deformar la apariencia del mapa puesto que lo tiene que estirar mucho para poder aplicarlo.
Mapeado de caja
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En el mapeado de caja el mapa se repite seis veces en el espacio antes de aplicarse sobre el objeto. La orientación de la aplicación corresponde a los seis lados de un cubo. Este mapa produce un efecto parecido al mapeado esférico, salvo que el mapa no se deforma tanto. Eso sí, aparecen “juntas” de mapeado en aquellos lugares donde termina una cara del cubo y comienza la siguiente.
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Mapeado de Cara
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En el mapeado de cara el programa trata a todas y cada una de las caras del objeto como si fueran objetos independientes, y aplica el mapa repitiéndolo sobre cada una de las caras del objeto, creando un mosaico muy denso (dependiendo de la complejidad del modelo)
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Mapeado estirar
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Material mate/sombra:
El material mate-sombra nos permite integrar de una manera muy fácil unos objetos con otros. Por decirlo de alguna manera, podríamos decir que es un material “anti-material”, es decir, el volumen correspondiente al material sobre el que esté aplicado generará un agujero hasta el fondo de la imagen. Una de las grandes ventajas del material mate sombra es que, a pesar de actuar como agujero negro, tiene la capacidad de recibir las sombras de otros objetos. De esta manera, podemos integrar fácilmente un objeto tridimensional en una escena real con un grado de realismo bastante elevado. Lo primero que debemos hacer al integrar un objeto 3D en una escena real es tomar una referencia del entorno en el que vamos a integrar el objeto, por ejemplo, una fotografía tomada con una cámara digital. A continuación debemos colocar esta fotografía en dos lugares diferentes del programa: Como fondo de representación y como fondo de visor. Aunque la filosofía de estas dos operaciones es la misma, se realiza de dos maneras completamente diferentes.
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Para colocar la imagen de fondo de visor deberemos acceder a las propiedades del fondo de visor en el menú “herramientas” – “fondo de visor”, tras lo que cargaremos la imagen. Al hacerlo aparecerá en el fondo del visor, pero no así en el fondo de representación.
Para cargar la imagen en el fondo de la representación deberemos acceder a los parámetros de entorno y asignar una imagen bitmap en la parte de mapa de entorno. De esta manera podremos cargar la imagen como fondo de pantalla A continuación deberemos cargar el modelo en la escena, iluminarlo correctamente, y colocar un plano en el suelo que nos servirá para calcular la sombra virtual.
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Es importante darse cuenta de cómo el material deja pasar todo mostrándonos el fondo, y en cambio funde perfectamente la sombra con el fondo del visor.
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Luces
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Tipos de luces
En 3D Studio tenemos cuatro tipos principales de luces: Las luces omnidireccionales, los focos, las direccionales y la luz cenital.
Luces con objetivo y sin objetivo
Algunos tipos de luces, como las direccionales y los focos, pueden tener o no objetivo. El objetivo es un objeto ficticio y secundario asociado al proyector de luz. Si escogemos una luminaria con objetivo, hemos de tener en cuenta que el emisor de luz SIEMPRE apuntará hacia el objetivo. De esta manera, simplemente moviendo el objetivo variaremos la orientación de la luz. Por otra parte, al tener objetivo, la luminaria no será susceptible de ser rotada, ya que su rotación vendrá ahora definida por el objetivo. Este tipo de luz es muy cómoda ya que nos permite especificar de una manera muy rápida y muy clara el centro de interés de la luz.
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La luz sin objetivo, por el contrario, es muy parecida a las luminarias que tenemos en la vida real. Si queremos que apunte hacia un objeto determinado, deberemos variar manualmente sus angulos de rotación hasta conseguir que apunte hacia el objeto que deseamos.
Luces omnidireccionales
Las luces omnidireccionales son objetos puntuales que emiten luz en todo el rango del espacio uniformemente. Son lo que se suelen llamar “bombillas”.
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Las luces omnidireccionales son muy versátiles y muy útiles, aunque hemos de tener en cuenta que, al abarcar todo el espacio, suelen requerir bastantes recursos para su cálculo, con lo que acaban ralentizando la representación. Por este motivo, solo debemos usarlas en aquellas ocasiones en las que realmente hagan falta.
Luces direccionales
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Las luces direccionales son haces de luz paralela. Podemos notar que la luz es paralela si nos fijamos en la sombra que proyectan los objetos. Con este tipo de luz, la sombra no sufre apenas deformación.
Luces de foco
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Las luces de foco son luces puntuales que abarcan solo un rango determinado del espacio. Al partir desde un punto concreto, los haces de luz son concéntricos, por lo que las formas proyectadas en los objetos tienden a quedar deformadas. El foco es un tipo de luz muy versátil y controlable, por lo que lo usaremos en multitud de ocasiones.
Luz cenital
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La luz cenital imita la luz ambiental que nos viene reflejada del entorno, en la mayoría de ocasiones desde la cúpula celeste. Es una luz extremadamente difusa pero que 3D Studio MAX
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contribuye de una manera crucial a aportar volumen en la escena.
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Parámetros de las luces Intensidad
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La intensidad de la luz marca la potencia o la cantidad de la luz que despide un emisor determinado. Hemos de notar que debemos evitar no pasarnos tanto por arriba como por abajo con la intensidad de la luz. Colocar valores demasiado altos de intensidad producirá escenas demasiado quemadas con zonas sobreexpuestas, mostrando un cierto efecto “bomba nuclear”. Valores demasiado pobres de luz provocarán imágenes demasiado oscuras.
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Una escena con unos niveles razonables de iluminación. La luz permite ver degradados, y de esta manera apreciamos el volumen del modelo.
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La misma escena con un valor mucho más alto puede resultar quemada, con lo que perdemos la sensación de volumen en los objetos, aunque ganamos un efecto bastante dramático que en ocasiones nos puede ser de utilidad.
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Rebajando demasiado los niveles de iluminación, la escena aparece demasiado obscura. Atenuación
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En el vacío, la luz viaja infinitamente hasta cualquier punto de la galaxia. En la superficie terrestre, sin embargo, no disponemos de este vacío, y la luz se ve frenada por diversos elementos que tenemos en nuestra atomósfera, como el aire, el polvo…
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La luz que emitimos con una linterna no dura para siempre, asi que no es la misma intensidad lumínica la que podemos apreciar justo al lado de la linterna que la que podemos apreciar a 100 metros del emisor. En condiciones normales la intensidad de la luz cae con el cuadrado de la distancia. Por que no hacer que todas las luces decaigan por defecto con el cuadrado de la distancia? Muchas veces no nos interesa. Consideremos el sol: Está tan alejado de la tierra, que cuando su luz llega hasta nosotros, es imperceptible esta caida de intensidad. Por ello, si queremos imitar la luz del sol, seguramente no tendremos que activar este parámetro.
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Rangos
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Los focos lumínicos suelen tener rangos de alcance: Una luz no abarca todo el espacio. Debemos considerar que los focos son emisores con un area determinada de emisión: Por ello, la zona iluminada y la zona en sombra se distancian por una gradación de penumbra ilustrada en el siguiente esquema. En los programas de animación 3D generalmente es difícil simular estas luces de área, por lo que será muy util simular las zonas de atenuación de la luz. La zona de foco corresponderá a la máxima zona de iluminación de la luz. La zona de falloff corresponde a la zona donde la luz deja de tener intensidad.
El color de la luz:
¿Todas las luces son blancas?
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En la vida real, casi ninguna luz es completamente blanca. Podemos diferenciar entre la luz directa que emite un objeto y luz indirecta resultante del rebote de la luz en otros objetos. En cuanto a la luz emitida por un objeto, su color depende de muchos elementos. Uno de los más importantes es la temperatura del emisor de luz. Los emisores de luz emiten diferentes espectros de luz a diferentes temperaturas. Aquellos emisores de luz con una temperatura más elevada emiten luz más azulada, mientras que aquellos emisores de luz con temperaturas más bajas emiten luz amarillenta o rojiza. Este fenómeno explica el porqué algunas calles aparecen amarillentas cuando las vemos por la noche. Esto es debido a que el alumbrado público no emite luz a demasiada temperatura, y por ello tinta de un tono amarillento las calles.
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¿Por qué la mayoría del tiempo no nos damos cuenta de este efecto?
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La visión humana no está limitada solo a los ojos, sino que implica a la mente de una manera crucial. La mente está continuamente realizando interpretaciones y correcciones de aquello que los ojos captan con el fin de proporcionarnos información útil. Por ello, la mayoría del tiempo la mente realiza correcciones de color sin que lo percibamos. Cuando nos encontramos en una estancia en la que la luz está tintada levemente de amarillo, la mente humana se “acostumbra” a este tono y corrige toda la gama de colores a medida que los vemos. Es por esto que no nos damos cuenta, por ejemplo, de que dentro de una clase de tubos de neon toda la luz esta tintada de amarillo.
¿Por qué este efecto es apenas apreciable en fotografía y cinematografía? Las cámaras de video o fotografía no son tan perfectas como la combinación ojo-mente humanas, y por ello a medida que pasa el tiempo se desarrollan métodos para acercar una a otra. Un método para realizar la corrección de color desde una cámara de video o de fotografía es realizar el balance de blancos. En el balance de blancos la cámara interpreta el rango de colores para realizar la corrección correspondiente. En el balance de blancos automático la cámara interpreta automáticamente cual es la corrección que ha de realizar. En el balance de blancos manual es el operador de la cámara el que le ha de indicar qué color de los que esta visualizando debería ser blanco, para que haga la corrección en consecuencia.
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Otro apunte importante es que en estudios de fotografía, cine o televisión se usan “geles”. Un gel es una película semitransparente tintada de un color determinado que nos ayuda a corregir el color de la luz, o tintarlo a propósito de un color determinado.
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El caso de la luz indirecta, que es aquella que rebota en los objetos, es más extremo. La luz, al incidir en los objetos, es devuelta en parte al ambiente. Sin embargo, al ser devuelta, sus propiedades han cambiado. Una propiedad que evidentemente cambia es la intensidad. La luz que un material devuelve siempre es menor que la que ha llegado a él. Pero otra propiedad que también varía es el color de la luz. Un objeto devuelve luz a su entorno ligeramente tintada del mismo color del objeto. Así, por ejemplo, un objeto rojo devolverá luz ligeramente tintada de rojo.
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Sombras suaves:
Todas las luces en el mundo real proyectan sombras. No obstante, la sombra de una luz viene definida por varios parámetros, fundamentalmente aquellos relacionados con las propiedades de la misma luz. Una de las características principales de las sombras es si son difusas o perfiladas. En la gran mayoría de los casos, las sombras perfiladas con producidas por focos de luz de poco tamaño, mientras que los focos de luz de mayor tamaño arrojan sombras más difusas.
Esto es debido a que las luces con mayor tamaño pueden ser consideradas, realmente, como enjambres de luces, ya que proyectan luz desde cada una de sus múltiples posiciones.
Tipos de sombras: Sombras de raytrace:
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Por tanto, a la hora de escoger entre un tipo de sombras deberemos tener claras las dimensiones del punto emisor de luz.
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Son tipos de sombra calculados mediante el algoritmo de trazado de rayos. Generan una sombra basándose en la intersección de rayos lumínicos con el perímetro de los objetos. Generan sombras muy perfiladas, generalmente demasiado duras. Este tipo de sombras suele ser idóneo para representar las sombras que proyecta el sol en las horas cercanas al mediodía.
Mapas de sombras:
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Los mapas de sombras son sombras simuladas mediante el precálculo de un mapa desde la luz. Suelen generar sombras ciertamente imprecisas, pero suaves y más realistas que las sombras raytrace. Suelen tener la opción de generar sombras difusas de una manera bastante rápida, aunque imprecisa. Suelen servir para el cálculo de escenas en las que tengamos proyectores de luz amplios.
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La luz ambiente:
Usualmente las escenas están bañadas por luces ambientales. Las luces ambientales son la suma de multitud de luces que podemos agrupar bajo el nombre de “ambientales”. Por ejemplo, en un entorno de campo abierto, la luz ambiental sería aquella que llega desde el cielo y que rebota en el suelo. No ya la luz directa del sol sino aquella que rebota en el cielo y se difunde a través de las nubes.
Podemos pensar que la luz ambiental tiene un papel muy secundario, y de hecho su efecto suele ser muy sutil y poco evidente. Podemos decir, incluso, que el cálculo de la luz ambiental suele llevar mucho tiempo y que su efecto visual es poco notorio. Tras mencionar esto podemos decidir que no sería conveniente realizar los cálculos de luz ambiente. Sin embargo, la luz ambiente puede marcar la diferencia entre un buen render y uno mediocre.
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Las luces ambientales tienen una especial relevancia cuando hablamos de escenas exteriores. En el caso de días nublados, la única iluminación que encontramos en el entorno proviene de la luz que rebota en la capa de nubes que cubre el cielo. De esta manera, la iluminación no proviene de un punto fijo (el sol), sino de un área de objetos (las nubes).
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Hay varias estrategias para conseguir simular la luz ambiente.
La luz de entorno
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La más antigua de todas, la más eficiente en cuanto a rendimiento, pero la menos realista, consiste en elevar el valor de la luz ambiental en los programas 3D. La luz ambiental históricamente no es un tipo de luz, sino la acción de subir el brillo de los valores oscuros de la escena. Es una manera muy sencilla de calcular, ya que realmente solo consiste en subir la luminosidad de la escena eliminando tonos oscuros. No obstante, lo que realmente estamos haciendo es eliminar contraste de la imagen, empobreciendo el rango de luz. Este tipo de luz ambiental tiene a generar un efecto plano en la imagen sobre la cual la apliquemos. También suele eliminar el efecto tridimensional. Cantidades muy grandes de luz ambiental pueden incluso eliminar por completo el efecto tridimensional, dejando una imagen puramente bidimensional. Este método no implica el cálculo de sombra alguna, por lo que es muy rápido pero nada realista.
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La cúpula celeste simulada
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Otro método bastante extendido consiste en imitar manualmente una cúpula celeste en torno al objeto. Simplemente consiste en colocar un enjambre de proyectores de luz (focos, por ejemplo), en torno al objeto sobre el que queremos proyectar luz ambiental. Fusionando la iluminación de múltiples focos de luz, y suavizando las sombras de los mismos, podremos conseguir luz ambiental en muy poco tiempo. Este es un método muy controlable y, si invertimos un poco de tiempo configurando las luces convenientemente, podemos conseguir una luz ambiental con sombras difusas en tiempos muy competitivos.
La cúpula celeste
La luz cenital es un nuevo tipo de luminaria creado especialmente para simular una cúpula celeste. Tiene la ventaja de contener todo lo que necesitamos para la cúpula celeste en un mismo objeto, pero su rendimiento es mucho peor que crear un grupo de luces, aunque la calidad final suele ser mejor.
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Si no activamos las sombras de la luz cenital actuará como una luz ambiental de las del primer tipo, pero podemos observar como solo activando la opción de sombras, el realismo aumentara de una manera completamente radical. Eso si, los tiempos de representación subirán también de una manera muy grande. Una manera de ganar tiempos de representación a costa de bajar la calidad final de la imagen consiste en bajar los rayos por muestra en el parámetro de sombras. Bajando el valor de rayos por muestra el programa calculará una solución de iluminación de mucha menos calidad. Podremos observar este efecto en el granulado que aparecerá sobre los objetos. Aunque eso si, los tiempos de representación bajarán bastante. Por tanto, podemos bajar los simples para trabajar con fluidez en el proyecto, y solo subirlos en el momento de representar para obtener una calidad final alta. 3D Studio MAX
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La iluminación de tres puntos:
Iluminar es un proceso tedioso. Muchas veces nos daremos cuenta de que necesitamos varias luces para que la escena quede bien iluminada. Un buen ejemplo de caso práctico de iluminación es la iluminación de 3 puntos. Supongamos que deseamos iluminar un personaje con un fondo.
El lenguaje de la luz
La luz de relleno
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Si colocamos una luz frontal, habremos conseguido un cierto “efecto flash”, pero la geometría carecerá de volumen. Si colocamos la luz cenital, el personaje tendrá un cierto aspecto “divino”. Si colocamos la luz desde el suelo, el personaje tendrá un cierto aspecto “demoníaco”. Como podemos ver, podemos sugerir cosas diferentes según el ángulo desde el que coloquemos la luz. Si colocamos la luz desde el costado, podremos aprenciar mejor el volumen de la geometría. Sin embargo, colocar una única luz no es suficiente para iluminar la escena, puesto que todavía nos quedarán zonas oscuras que rellenar.
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La luz de relleno nos sirve para rellenar todas aquellas zonas que la luz principal se ha dejado en sombra. Por supuesto, la luz de relleno nunca ha de ser tan potente como la luz principal, puesto que de esta manera entraría en conflicto con la luz principal. La luz de relleno debe estar situada en contraángulo respecto de la luz principal. En la práctica, se deben añadir tantas luces de relleno como sean necesarias. La luz de relleno debe proyectar sombras más suaves que la luz principal, por loque su área debería ser mayor.
Los perfiladores
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Los perfiladores son focos situados en la parte alta del escenario apuntando hacia los personajes. Su función es resaltar el perfil del personaje para de esta manera separarlo del fondo. Deben estar situados por encima del personaje. Una perfilación no se puede conseguir con un único foco: Por ello es muy común situar toda una fila de luces apuntando hacia el mismo objeto.
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La luz ambiente
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La luz ambiental nos sirve para añadir un poco de volumen a la escena llegando a aquellos lugares en los que el relleno no puede llegar. Su efecto suele ser muy sutil.
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La luz de fondo
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Generalmente, debido a que todas las luces suelen enfocar a un mismo objeto, los fondos suelen quedar descuidados. Por ello, es conveniente colocar unos pocos focos apuntando hacia el fondo para que este obtenga volumen.
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El listador de luces
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Como podemos observar, en una escena común vamos a disponer de multitud de luces. Muchas veces se vuelve eterno cambiar entre una y otra para ver sus parámetros. El listador de luces nos permite visualizar, en una misma ventana, los parámetros más importantes de todas las luces de la escena. Además de visualizar, podemos hacer cambios en las luces, y de esta manera, trabajar más rápida y eficientemente. El listador de luces nos permite trabajar con las luces como si estuviéramos en una mesa de mezclas. Hemos de tener en cuenta que la mayoría de los parámetros de las luces no se apreciarán del todo bien hasta que no representemos la escena, por lo que fiarnos de los visores puede resultar peligroso.
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Iluminación indirecta:
En el mundo real, casi todos los objetos que reciben luz devuelven parte de esta al entorno. Podríamos considerar a todos los objetos potenciales emisores de luz indirecta. El que un objeto refleje parte de la luz que emite equivale a multiplicar por mucho los cálculos de iluminación, ya que es como si tuviéramos muchas luces en la escena. Tradicionalmente los programas de sombreado no han calculado este reflejo de la luz. Por una parte por no haber desarrollado algoritmos de cálculo de iluminación indirecta, y por otra parte por no haber, en el pasado reciente, máquinas lo suficientemente potentes como para hacer frente a este volumen de cálculos. Por suerte, estas dos circunstancias han cambiado, y hoy en día casi cualquier programa de sombreado cuenta con la capacidad de calcular la iluminación indirecta.
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A partir de las versiones más recientes del programa, ha sido incluido el motor de render “Mental Ray”. Este motor de render, que también existe como programa independiente, está ahora íntimamente integrado dentro del programa, de forma que soporta la gran mayoría de las funciones del mismo, permitiéndonos trabajar sin darnos cuenta realmente que estamos usando dos programas diferentes. Mental Ray es un motor de render extremadamente potente y fiable, ya que es capaz de “digerir” escenas sumamente complejas de una manera completamente eficiente y limpia. Otra de las muchas ventajas de Mental Ray es que está integrado en otros paquetes de 3D y CAD, tales como Alias Maya, Softimage XSI o CATIA. Aprendiendo MR sabemos que podremos migrar a otras aplicaciones y encontrar los mismos parámetros que hemos aprendido en el programa del que vengamos. Mental Ray tiene una manera ciertamente curiosa de calcular la iluminación indirecta, que puede parecer extraña a cualquier persona que haya trabajado anteriormente con iluminación indirecta, pero que está pensada para acelerar nuestro flujo de trabajo.
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Si analizamos una fuente de luz que rebota sobre un objeto concreto, podremos deducir rápidamente que esa luz que incide sobre el objeto, rebotará a su vez, saltando al ambiente, pero a la vez saltando sobre los objetos que tenga el objeto a su alrededor. Cada vez que se produzca este rebote de luz, irá perdiendo intensidad, y se irá difuminando poco a poco, hasta desaparecer (o, por lo menos, hasta no ser perceptible a nuestros ojos). Podríamos decir que el primer rebote, el más notorio, sería el que requiere más calidad, mientras que los rebotes secundarios requerirían menos precisión de cálculo. Mientras otras aplicaciones tratan a los rebotes iniciales y secundarios como un mismo rebote de la luz, MR divide estos dos fenómenos en dos algoritmos diferentes de cálculo: GI y FG. GI (Global Illumination) se encarga de calcular todos los rebotes de la luz, pero de una manera poco precisa, aunque muy intuitiva y rápida de calcular, como veremos en los siguientes ejemplos. En GI, la luz puede rebotar ilimitadamente.
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FG (Final Gather) se encarga de retocar y afinar el primer rebote de la luz, aumentando el realismo de la escena aunque, eso si, aumentando considerablemente los tiempos de representación. GI:
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Vamos a cargar la escena de la caja de cornell sin cálculos de iluminación indirecta. Si representamos, obtendremos la siguiente imagen. La luz, como podemos observar, no rebota en ningún objeto. Cuando acabemos el ejercicio, conseguiremos una imagen como la siguiente.
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Activando la iluminación global en los parámetros de iluminación avanzada, con los parámetros por defecto, obtendremos el siguiente resultado.
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Como podemos observar, la luz ha comenzado a rebotar en los objetos de la escena. Eso si, de una manera ciertamente tosca, que produce estas “manchas de acuarela” en las paredes. El motor de render ha producido este Página 115 de 143
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efecto ya que la calidad de la solución de iluminación no es demasiado elevada. Este método de trabajar nos permite afinar progresivamente la solución. El que haga el cálculo de una manera tan imprecisa también produce que sea más rápido y, por tanto, que tengamos que esperar menos enfrente de la pantalla del ordenador. A continuación vamos a ver cual es el truco detrás de la iluminación indirecta. La GI es calculada en base a fotones, los fotones son partículas de luz que se propagan de unos objetos a otros. Vamos a ver que aspecto tienen estos fotones. Lo que estamos viendo ahora en la pantalla es el resultado de calcular un número intermedio de fotones, ni muy alto ni muy bajo. Si calculamos muchos menos fotones podremos identificarlos mucho mejor. Para ello tendremos que bajar el valor de average GI photons per Light desde 10000 hasta 100 obtendremos la siguiente imagen.
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Cada una de las manchas de color que vemos en la imagen es cada uno de los fotones que proyecta la luz del techo y que rebotan en los objetos. Los fotones, a efectos del programa, son manchas de luz que unos objetos proyectan sobre otros. Podemos comenzar a fijarnos en la imagen que el color de un fotón no solo depende del color de la luz, sino del color del objeto en el que rebota.
El radio de los fotones es automático por defecto, pero podemos controlarlo manualmente si activamos el parámetro “maximum sampling radius” y le asignamos un valor (por defecto es 1). Si representamos con el valor activado obtendremos la siguiente imagen. Disponemos de los mismos fotones que antes, pero hemos variado su radio para hacerlo más pequeño, con lo que conseguimos cierto “efecto discoteca”.
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A continuación vamos a proceder a subir el número de fotones de la escena. De esta manera, aumentaremos el número de manchas de luz, de manera que el realismo de la escena aumentará. Subiremos el número de fotones de 100 a 10.000 de nuevo. De esta manera el número de fotones ha aumentado en 100 veces. Como podemos disminuir su radio, podemos observar en la imagen resultante cada uno de los fotones al impactar sobre los objetos. ¿Ahora que ya hemos conseguido identificar los actores de esta obra, como podemos conseguir usarlos para conseguir una iluminación realista? Tenemos dos técnicas que podemos combinar entre ellas: La primera consiste en aumentar el radio de los fotones, mientras que la segunda consiste en aumentar el número de fotones.
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En el primer caso, lo que conseguiremos aumentando el radio de los fotones es que se lleguen a confundir entre ellos, transmitiendo una sensación de continuidad. Si subimos el radio de los fotones de 1 a 2, observaremos las mismas manchas de color, pero con un radio algo mayor que antes: comienzan a fundirse unas con otras. Con un valor de radio de fotón de 4, las manchas van haciéndose más grandes cada vez, fundiéndose más y más entre ellas, consiguiendo un “efecto acuarela” en las paredes Con un radio de fotón de 8, la mezcla entre los fotones es todavía mayor, comenzando a crear un cierto
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efecto de continuidad
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Con un radio de 16, el efecto de continuidad es casi perfecto. De esta manera, como hemos visto, aumentar el radio de los fotones y confundir el límite entre unos y otros nos ayuda a aumentar el realismo del cálculo de iluminación. Como vemos, el cálculo de iluminación global se realiza de una manera rápida, sencilla e intuitiva, aproximando poco a poco la solución correcta. No obstante, la iluminación global puede no ser todo lo precisa que podemos requerir en ciertas situaciones. Para refinar mejor la solución de luz podemos usar el Final Gather.
Final Gather calcula con más precisión tan solo el primer rebote de la luz. Para ver su efecto vamos a desactivar la GI y vamos a activar simplemente FG para ver su efecto con los parámetros por defecto:
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Como veremos, FG es una solución de más calidad que GI, y por tanto el render tarda bastante más en ser calculado, principalmente porque antes de comenzar siquiera a calcular, el motor ha de preparar unos “puntos de recolección final” que va a usar para el cálculo de la luz. La imagen resultante tendrá el siguiente aspecto: El programa, por suerte, dispone de la posibilidad de acelerar el tiempo de cálculo usando la opción “preview”. Mediante esta opción podemos previsualizar el render de una manera mucho más rápida, quitando solo la opción cuando vayamos a realizar el render final, para aumentar de esta manera la calidad de la imagen en general.
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Vamos a desactivar el FG para ver el efecto de las cáusticas. Hasta ahora, en GI y en FG hemos estado comprobando que pasa con la luz cuando rebota en las superficies y llega hasta los objetos vecinos. En cambio, las cáusticas son un método de cálculo para simular la luz que pasa a través de los objetos. Este método de cálculo es especialmente útil cuando queremos ver el efecto de la difracción de la luz en cristales. Simplemente activando la casilla de cáusticas y representando, el programa generará la siguiente imagen.
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Cada uno de estos fenómenos puede existir en combinación a los demás. De esta manera, obtendremos una imagen de calidad bastante alta. Eso si, con todos los efectos activados, el tiempo de render aumentará considerablemente.
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Sistemas de colores
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Hay varios sistemas mediante los cuales podemos apreciar los colores. Dos de los más importantes son el sistema aditivo y el sustractivo. En el sistema aditivo, la adición de diferentes tipos de color nos da el color blanco. En el sistema sustractivo, por el contrario, la adicion de varios colores nos resta color, hasta que al final obtenemos el color negro. Por regla general, el sistema aditivo se da en todos aquellos dispositivos que nos muestran color a partir de la proyección de luz. Estos dipositivos son, por ejemplo, la televisión, los monitores de ordenador o el cine. En todos estos medios vemos las imágenes porque un emisor de luz las imprime sobre una superficie. El sistema sustractivo se da sobre todo en dispositivos de impresión, tales como impresoras, imprentas, etc… En el sistema aditivo obtenemos el color blanco como adición de tres colores básicos: el rojo, el verde y el azul. Es por esto que también es conocido como sistema RGB (red, green, blue). La superposición de estos colores por parejas nos proporciona colores secundarios, y la superposición de los tres colores nos proporciona el color blanco. Pero si atenuamos la intensidad de cada foco nos daremos cuenta de que sumando los tres colores podremos obtener casi cualquier color imaginable. De esta manera, usando tres simples colores podremos obtener casi cualquier color que podamos imaginar.
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Cámaras:
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El Field of View (campo de visión) marca la zona visible desde la cámara. Este parámetro está directamente relacionado con la lente instalada en las cámaras reales.
El Field Of View es un ángulo medido en grados, y marca la zona visible desde la cámara. Podemos medir tres tipos de FOV: • Vertical, mide el ángulo que barre la cámara desde la zona más alta hasta la más baja de la imagen • Horizontal: Mide el ángulo barrido desde la izquierda de la imagen hasta la derecha • Diagonal: Marca el ángulo entre la esquina izquierda superior hasta la esquina derecha inferior.
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Conviene colocar valores intermedios de campo de visión. Colocar valores demasiado altos produce que veamos más margen de la escena en la cámara. Claro que querer ver demasiado ángulo suele desembocar en escenas de “ojo de pez”, con lo que la perspectiva se deforma. No obstante, deformar la perspectiva aumentando el FOV nos puede ser útil cuando queremos comunicar que el objeto al que estamos enfocando tiene unas proporciones muy grandes (o que nosotros somos muy pequeños)
Colocar valores demasiado bajos de FOV produce que veamos una porción demasiado pequeña de la realidad, creando un efecto Zoom de cámara, en el que la perspectiva se pierde (al hacerse paralela). Las vistas con bajo FOV suelen ser útiles para simular objetos pequeños, o para simular que estamos viendo un objeto desde una distancia muy grande. Por otra parte, las vistas con bajo FOV suelen ser propias del automovilismo. Si estamos en un proyecto que requiera renders de automóviles, los bajos FOVS pueden ser una solución interesante.
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Cuando el FOV es alto, el rango visible de imagen crece, y la perspectiva se acrecienta. Podemos comprobar como las líneas de fuga no son paralelas.
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Cuando el FOV es bajo, solo una porción pequeña de la imagen es visualizada, y la perspectiva desaparece, pudiendo notar como las lineas de fuga son casi paralelas.
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Los encuadres: tipos de plano. Plano general:
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En este tipo de plano, la cámara abarca un espectro muy amplio de la escena, frecuentemente enfocando el entorno en general o paisajes. Este tipo de plano es adecuado para situarnos en la escena y para darnos información del entorno en el que nos estamos moviendo.
Plano entero:
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En este tipo de plano se realza la figura del personaje ajustando los límites del encuadre para mostrarnos toda su figura.
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Plano americano:
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Este tipo de plano es una herencia de las películas del far west, en las que el actor aparece encuadrado de rodillas hacia arriba.
Plano medio:
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El actor esta encuadrado desde la cintura hacia arriba.
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Primer plano:
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La cámara enfoca el rostro del personaje
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La cámara enfoca una porción pequeña y precisa de la escena.
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Plano picado:
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El encuadre se produce desde un ángulo superior enfocando hacia abajo El plano picado frecuentemente suele ser conocido como la “vista aérea”. Este plano suele ser útil para describir en pocas imágenes la extensión de una escena.
Plano contra picado:
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El encuadre se produce desde un ángulo inferior enfocando hacia arriba
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Un efecto muy útil cuando usamos cámaras es el enfoque de aquellos objetos que nos interesan. Con el desenfoque de profundidad podemos conseguir que aquellos objetos cuya posición coincida con el objetivo de la cámara aparezcan enfocados, mientras que tanto los que estén más lejos como los que estén más cerca aparezcan desenfocados. De esta manera, podemos resaltar de una manera muy sutil cuales son los objetos importantes en la escena, guiando el ojo del espectador hacia aquello que realmente queremos resaltar.
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Es evidente que para usar esta técnica es casi obligado usar una cámara con objetivo, puesto que el objeto que va a permanecer enfocado es precisamente el objetivo de la cámara a través de la cual estamos viendo.
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Desenfoque de profundidad
Para realizar el desenfoque de profundidad el programa necesita realizar cálculos muy extensos, por lo que los tiempos de representación pueden verse incrementados varias veces en el presupuesto original (por defecto se incrementan en doce veces).
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Por tanto, deberemos estar muy seguros de si la aplicación del efecto realmente beneficia a nuestra escena.
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Desenfoque de movimiento
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Cuando realizamos una fotografía, el diafragma se abre una fracción de segundo para que la luz penetre en la cámara y pueda quedar impresa en la película fotosensible. Mantener abierto el diafragma abierto demasiado tiempo posibilitaría que entrara demasiada luz y que la película se quemara. Es lo que pasa cuando abrimos la cámara y el carrete “se vela”. Mantener abierto el diafragma demasiado poco tiempo produce que no entre demasiada luz, y la foto entonces sale “oscura”. El tiempo que el diafragma permanece abierto es una fracción de segundo muy precisa y calculada. Por supuesto, en zonas pobremente iluminadas, el diafragma ha de estar abierto durante algo más de tiempo para permitir la entrada de más luz, para que la fotografía pueda realizarse. Claro, que si el diafragma permanece abierto unas fracciones de segundo, no estaremos cubriendo un momento puntual, sino más bien un corto periodo de tiempo. Todos los instantes puntuales dentro de ese corto periodo de tiempo aparecerán reflejados en la misma fotografía o fotograma. Si los objetos están en movimiento en el momento de hacer la fotografía, en el mismo negativo aparecerán varios momentos de la posición del personaje y objeto. Aparecerá desenfocado mostrándonos la trayectoria que describía en ese momento. Es lo que conocemos como desenfoque de movimiento.
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Este efecto puede sernos muy útil para proporcionar la sensación de movimiento en fotografías fijas. De esta manera tan sencilla podemos proporcionarles algo más de dinamismo.
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Las zonas de seguridad:
Todos los monitores de ordenador que usamos en el día a día son capaces de mostrarnos toda la imagen con la que estamos trabajando en la pantalla. Y, si no es así, suelen tener funciones para centrar o reescalar la imagen. Por ello, en un monitor de ordenador nunca sufriremos pérdida alguna de zonas de la imagen. En las televisiones, no obstante, esto no ocurre igual. La mayoría de las televisiones de tubo pierden parte de la imagen en los extremos de la misma. Por ello, cuando planifiquemos los encuadres que vamos a realizar con la cámara, deberemos tener en cuenta estás pérdidas si nuestra animación va a ser proyectada en una televisión. Si este caso no esta planificado, no estaría de más tenerlo en cuenta (nunca se sabe donde va a acabar nuestra animación). Dado que cada marca y cada modelo de televisión tiene una pérdida propia, no se puede hacer una estimación precisa de cuanto debemos dejar de margen de seguridad en el encuadre. Básicamente tenemos dos zonas de seguridad en la imagen: La zona de acción segura y la zona de título seguro. La zona de acción comprende todo el campo que abarca la cámara.
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La zona de acción segura viene definida por un rectángulo interior a la zona de acción. Marca el límite estimado por donde se produciría el recorte del televisor. Ninguna acción de la escena debería ocurrir fuera de este límite. Si así fuera, correríamos el riesgo de que no se viera en absoluto en la pantalla de televisión.
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La zona de título seguro viene definida por un rectángulo interior a la zona de acción segura. Cuando realicemos un texto para televisión deberemos evitar que quede en un extremo de la pantalla, ya que estéticamente no daría un efecto agradable. Conviene siempre proporcionar un marco al texto. Si usáramos la zona de acción segura para colocar el texto, correríamos el riesgo de que quedara demasiado al margen o incluso recortado. Cualquiera de estos dos casos provocaría un efecto ciertamente malo en nuestra animación.
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Introducción
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Movimientos de cámara
Los programas de animación nos dan un grado muy alto de libertad. Tan alto que, a veces, pone a nuestra disposición más posibilidades de las que conviene aprovechar.
Velocidad de la cámara:
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El ser humano es un animal depredador y, como cazador que es, presta especial atención a los objetos que están en movimiento. El movimiento que produzca la cámara marcará los objetos que, al final, se moverán en la pantalla. Si los objetos de la escena no se mueven, pero la cámara si que lo hace, en la pantalla tendremos la sensación de movimiento. Debemos tener en cuenta que la atención del espectador siempre se va a focalizar sobre aquello que está en movimiento. Por ello, solo lo importante de la escena ha de estar animado. Pero si animamos la cámara, toda la escena parecerá estar en movimiento. Es en este momento cuando podemos ocasionar una avalancha de información que el espectador no sepa digerir. Las tomas con movimientos rápidos causan más inestabilidad y excitación en el espectador, proporcionando una sensación de acción e incertidumbre. Las tomas con movimientos suaves o ausencia de movimiento causan sensación es estabilidad, permitiendo que sean los objetos de la escena los que esten animados y cuenten la historia.
Al planificar movimientos de cámara debemos pensar antes qué esperamos expresar con una determinada toma. Si deseamos expresar estabilidad, no deberemos hacer movimientos de cámara demasiado imaginativos, puesto que pueden marear al espectador.
Travelin
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Es importante, sobre todo en videos relacionados con arquitectura, dejar que la cámara muestre lentamente el entorno. De esta manera el espectador puede apreciar las imágenes que está viendo sin que sus ojos sufran una avalancha de información que no pueda digerir.
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Uno de los movimientos de cámara más útiles son el travelin. En el travelin la cámara se mueve describiendo una línea recta. Puede moverse hacia delate, o de lado, o incluso combinando los dos puntos de vista.
Panorámica
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El paneo o panorámica es un movimiento de cámara muy descriptivo en el que la cámara pivota en torno a su eje, mostrándonos el entorno en el que nos estamos moviendo.
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Representación
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Anti alias:
El antialiasing es una técnica de representación mediante la cual los bordes de los objetos son suavizados para obtener una mucha mejor calidad de imagen.
Todo lo que vemos en la pantalla del ordenador son píxeles de color. Aún cuando el material con el que estamos trabajando es tridimensional, al ser impreso sobre la pantalla del monitor se convierte en una rejilla bidimensional de píxeles de color. Si nos acercamos a cualquiera de los visores en los que haya algún objeto posado, podremos comprobar como existe un dentado en el lateral de cualquier objeto, especialmente en aquellos que estén en diagonal. Este dentado se produce debido a los píxeles de la pantalla. El ordenador enciende o apaga un píxel dependiendo de si el modelo está o no sobre el. Claro que esta manera de trabajar produce imágenes bastante toscas.
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El anti alias consiste en aplicar un suavizado sobre la imagen para eliminar cualquier rastro de dentado, para conseguir una imagen mucho más suave y agradable a la vista (¡y más realista!).
Para conseguir el antialias, el programa puede trabajar subdividiendo cada píxel en píxeles más pequeños. De esta manera, el valor de coincidencia con un objeto puede no ser del todo positivo o del todo negativo, sino que puede ser parcial, con lo que el programa tintará el píxel con un color intermedio.
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El programa nos deja especificar dos subdivisiones para la representación: una mínima y una máxima. Fijémonos es que no en toda la imagen es necesario aplicar un antialias: Solo en aquellas zonas en las que tengamos bordes. ¿Qué pasará en las zonas planas, interiores de los objetos? Seguramente estaremos perdiendo el tiempo subdividiendo los píxeles. El programa interpretará entonces a cuales píxeles se le ha de aplicar la subdivisión. A aquellos a los que no sea oportuno o útil aplicarla, le aplicará el valor mínimo de subdivisión, mientras que a aquellos que sean útiles aplicarla, les aplicará el valor máximo.
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Es importante darnos cuenta de que la aplicación de un antialias mejora la calidad de la imagen, pero también ralentiza el rendimiento del equipo, produciendo tiempos más elevados de representación.
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Resoluciones:
Todas aquellas imágenes o animaciones que generemos en el programa tendrán una resolución de salida determinada. Nosotros vamos a poder especificar esta resolución según nuestros intereses, pero tendremos que tener en cuenta que algunos formatos requieren una resolución preestablecida.
El programa, en principio, nos deja representar en cualquier resolución y en cualquier proporción de imagen. Algunos formatos, sobre todo de vídeo, requieren que la imagen esté en una resolución determinada y, generalmente, no aceptan video que no este en la resolución correcta: Deberemos asegurarnos bien de cual es el formato correcto antes de gastar días y días en representar un archivo que no valga por este problema.
Una de las buenas noticias es que los programas nos proporcionan un poco de ayuda en la elección del formato correcto. Disponemos de un pequeño desplegable que nos permite elegir el formato a representar de entre una lista bastante extensa. Una vez elijamos el formato deseado, el programa rellenará automáticamente los campos correspondientes.
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Si, por ejemplo, vamos a representar vídeo para imprimir en una cinta VHS en el formato PAL, deberemos escoger PAL-Video. Al hacerlo, el programa automáticamente colocará el valor 768 x 576 píxeles en los campos de resolución. Y estos valores son correctos: Cualquier video que representemos con una resolución de 768 x 576 píxeles podrá más tarde se correctamente impreso en una cinta de video analógica para su distribución.
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Para representar un video en la versión digital de PAL, deberemos escoger el formato PAL-D1. Este formato es actualmente el estándar para trabajar con PAL, y varía en que su resolución es de 720 x 576 píxeles. Debemos usarlo si deseamos representar video para DVD o para imprimir en cintas DV o mini DV.
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Formatos de archivo:
Es el estándar de video en el sistema operativo Windows, aunque otros sistemas operativos son capaces de leer este tipo de archivo. Tiene la capacidad de contener una pista de video y varias pistas de audio. Tiene compresión variable, por lo que puede ocupar varios rangos de tamaño en disco duro y mostrar diferentes calidades.
BMP:
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Diminutivo de BitMaP (mapa de bits). Es un archivo propiedad de Microsoft, como archivo de imagen estándar del sistema operativo Windows. Es un formato de archivo con una profundidad de color de 24 bit máximo y 256 colores indexados mínimo, sin canal alfa en ninguno de los casos. Carece de compresión, por lo que guarda las imágenes con toda su calidad, aunque genera archivos en el disco duro de un tamaño considerable. Apto para guardar originales en un formato de alta calidad manteniendo la compatibilidad, pero no para mandar imágenes por Internet, por ejemplo. Aunque es un formato de Microsoft, el resto de plataformas o sistemas operativos tienen la capacidad de leer y escribir este formato.
CINEON:
El formato Cineon de Eastman Kodak es una de las primeras propuestas para la impresión en cine digital de alta calidad.
Encapsulated PostScript File:
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Formato gráfico especializado para la impresión y las artes gráficas. Posee la capacidad de incorporar información de
Autodesk FLIC
Formato propio de Autodesk para su programa Autodesk Animador (en desuso hace muchos años). No conviene usar puesto que ningun otro programa lo usa.
Radiance HDR
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El formato High Dynamic Range es una propuesta de futuro para albergar imágenes con rangos de color muy altos. Guarda, por tanto, la imagen con un grado muy alto de calidad, aunque genera tamaños de archivo muy grandes.
JPEG
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El archivo JPEG (Joint photography experts group) es un formato con un nivel de compresión muy alto que genera archivos de muy poco espacio en disco duro y con una calidad bastante aceptable. Aún así, es una compresión con pérdida, por lo que no es un formato apto para guardar resultados finales. Eso si, es muy recomendable para colocar imágenes en Internet o transferirlas electrónicamente, por ejemplo por e-mail.
PNG
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El archivo PNG (portable network graphics) es un archivo con compresión sin pérdida, por lo que las imágenes ocupan muy poco y conservan toda la calidad. Aunque en principio esta diseñado para sustituir al jpeg, no tiene todavía la compatibilidad de este, aunque poco a poco se va implantando. 3D Studio MAX
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MOV
Es el formato de video de Quicktime de la marca Apple. Cualquier ordenador con MacOS instalado es capaz de visualizar películas con este formato, por lo que es la opción indicada en caso de distribución multimedia para la plataforma MAC. Aunque Windows no incluye soporte para visualizar este formato de archivo, podemos descargar de manera gratuita el Quicktime Placer de la página de apple. Tras instalarlo en el equipo, podremos visualizar películas y archivos en formato Quicktime.
SGI
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Es el estándar de imagen del sistema operativo IRIX de Silicon Graphics Inc. No tiene compresión, por lo que las imágenes mantienen toda su calidad, aunque a costa de mucho espacio en disco duro. Tiene soporte para profundidades altas de color. Actualmente no son muchas las aplicaciones que puedan leer y escribir este formato. Es indicado si vamos a hacer postproducción usando equipos SGI, como por ejemplo con sistemas Discreet.
RLA
El formato RLA de Wavefront es una de las primeras propuestas de formato aumentado de imagen. Además de guardar información de color y transparencia puede guardar canales extra tales como el de profundidad, de especial uso en aplicaciones de postproducción. Solo estas aplicaciones reconocen este formato.
RPF
El archivo RPF (Rich Píxel Format) es la versión de Discreet del RLA. Soporta todavía más canales que el RLA, aunque no tiene tanta compatibilidad. Actualmente es de uso exclusivo para postproducir el material generado en sistemas Discreet tales como Combustión, FLint o Flame.
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TGA
Formato creado por Truevision para usarlo en sus tarjetas de captura y edición de video, aunque posteriormente se ha convertido en un estándar. Soporta rangos altos de color y transparencia. Carece de compresión, por lo que guarda las imágenes con toda la calidad, a costa de generar tamaños de archivo grandes.
TIF
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El formato Tagged Image File es una propuesta de archivo estándar para compartir información de alta calidad entre programas. Soporta múltiples profundidades de color y transparencia. Algunas implementaciones soportan también la compresión, aunque no es aconsejable usarla por cuestiones de compatibilidad.
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Animación
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POV:
Uno de los fenómenos que ayuda a proporcionar el efecto de animación es la Persistencia de la Visión o POV (Persistence of vision). Si miramos fijamente a un punto en el espacio (preferentemente bien iluminado) y luego, de repente, cerramos los ojos, comprobaremos que aquello que estábamos mirando ha quedado grabado en nuestras retinas. Tras unos breves segundos, poco a poco, va desapareciendo de nuestros ojos. Este fenómeno es conocido como la persistencia de la visión.
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Cuando vemos pasar por delante de nuestros ojos 25 fotogramas por segundo, no somos capaces de diferenciarlos gracias a este fenómeno. Cada vez que un fotograma salta a la pantalla queda grabado en nuestra retina. Para cuando el segundo fotograma está en la pantalla, el primero todavía permanece en nuestros ojos, y para cuando aparece el tercero, el segundo ha quedado grabado en nuestra retina, y el primero está ya casi desapareciendo. De esta manera, se produce en el fondo de nuestros ojos un fundido entre los fotogramas que estamos viendo que nos impide apreciar cuando ha terminado un fotograma y cuando ha empezado el siguiente. De esta manera es como obtenemos la sensación de continuidad entre fotogramas y creemos estar presenciando una animación cuando lo que realmente vemos son secuencias de fotografías a una velocidad muy alta.
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Tenemos varios formatos audiovisuales, cada uno con su propia velocidad de fotogramas por segundo. Por ejemplo, en Europa, la velocidad de fotogramas por segundo en televisión es de 25. En cambio, en estados unidos o en Japón, la velocidad es de 30. En cualquier cine del mundo veremos 24 fotogramas cada segundo… y así con múltiples formatos y diferentes velocidades. ¿Cual es la velocidad de fotogramas por segundo idónea para nosotros? Cada persona tiene unos ojos, y no hay dos ojos iguales en todo el mundo. El número de fotogramas por segundo suficiente para causar la sensación de animación mediante el POV varía de una persona a otra. Incluso considerando la misma persona, no son las mismas condiciones cuando tiene 20 años que cuando tiene 60. No obstante, se puede hacer una estadística en la que se concluye que: -La mayoría de las personas no diferencian unos fotogramas de otros a partir de 20 fotogramas por segundo. -La mayoría de las personas apenas notan cambio en la calidad de la animación por encima de 60 fotogramas por segundo.
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Fotogramas por segundo:
Deberemos elegir la velocidad de fotogramas por segundo con el formato correcto según el medio en el que se vaya a proyectar la animación. Hay algunos medios en los que el número de fotogramas por segundo son fijos y deberemos ceñirnos con precisión al estándar marcado. En otros medios, en cambio, el número de fotogramas por segundo es variable y deberemos de hacer una elección teniendo en cuenta ciertos criterios. Entre los principales medios fijos, podremos encontrar:
Televisión: Tenemos que saber que hay, principalmente, dos sistemas de televisión: PAL y NTSC. El sistema PAL (Phase alternation by line) muestra 50 campos por segundo, en un sistema de 25 fotogramas por segundo.
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El sistema NTSC (National Television System Comité) muestra 60 campos por Segundo, en un sistema de 30 fotogramas por Segundo. En cine se usan 24 fotogramas por segundo.
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Los medios dinámicos son aquellos en los que podemos variar a nuestro gusto el número de fotogramas por segundo. Son, sobretodo, video para ordenador y video a través de página web. En el caso de la página web nos interesará mantener el framerate lo más bajo posible, ya que cuantos menos fotogramas contenga una animación, menos bytes ocupará el archivo a transportar, y menos tardará la transferencia electrónica en realizarse. Claro que no lo podremos bajar demasiado, ya que entonces resultará molesto para la audiencia. Deberemos encontrar un compromiso entre fotogramas por segundo y tiempo de descarga, ya que si bajamos demasiado el número de fotogramas por segundo, el espectador no será capaz de disfrutar del audiovisual, pero si ha de esperar demasiado para la transferencia, puede que se canse de esperar y no llegue ni a ver el video.
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Fotogramas y campos:
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Mientras que en la pantalla de un cine se muestran fotogramas enteros, en la pantalla de las televisiones vemos constantemente campos, o medios fotogramas. La imagen en la pantalla del televisor se divide en líneas horizontales. El conjunto de todas las lineas horizontales impares constituyen el campo impar (even field). El conjunto de todas las lineas horizontales pares constituye el campo par (odd field). De esta manera, podríamos decir que cada fotograma se divide en dos campos, un par y uno impar. Cada veinticincoavo de segundo no cambian los dos campos a la vez, solo uno de ellos. En el sistema pal, el campo impar cambia en el primer cincuentavo de segundo. El campo par no cambia hasta el segundo cincuentavo de segundo. En el tercer cincuentavo de segundo, o lo que es lo mismo, el segundo veinticincoavo de segundo, vuelve a cambiar el campo impar… y así muchas veces. De esta forma, en la televisión estamos viendo, en cierta manera, el doble de fotogramas por segundo de lo esperado. Esto contribuye a proporcionar un aspecto más uniforme y más contínuo a la sensación de animación. Podremos identificar fácilmente los campos de una grabación de video como rayas horizontales que aparecen en aquellos objetos que son visibles.
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La decisión de representar por campos es difícil, ya que este tipo de representación dificulta enormemente el proceso de postproducción.
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Claves:
En animación clásica (bidimensional) hay que dibujar uno a uno todos los fotogramas que intervienen en la animación. El primer método de animación que se usó fue el método de animación directa. Esto es, se comienza dibujando el primer fotograma, se sigue por el segundo, y así hasta llegar al último. Este proceso, por supuesto, requiere un grado muy alto de maestría, puesto que hay que dominar por completo el timing de las acciones. De hecho, durante la primera mitad del siglo pasado, esta era la manera en la que los animadores realizaban las animaciones. Hacia mitad de siglo se desarrolló un método para aumentar la efectividad de las animaciones permitiendo al animador obtener más control sobre su trabajo. Este método consistía en dibujar primero aquellos fotogramas en los que ocurriera algo importante, y luego intercalar los fotogramas adicionales para realizar las transiciones entre los fotogramas importantes.
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Los fotogramas importantes tomaban el nombre de “fotogramas clave” o “keyframes”, mientras que los fotogramas intercalados tomaban el nombre de “in-betweens” (los del medio).
De esya forma, incluso, el rabajo se podría repartir en equipos de trabajo donde una persona podía dibujar fotogramas clave miesntras que otras personas dibujaban fotogramas clave. Este sistema ha sido el que ha heredado la animación por ordenador.
En animación 3D nosotros vamos a decidir cuales son los fotogramas clave, mientras que va a recaer sobre el ordenador la tarea de realizar las intercalaciones. Cada vez que nosotros le indiquemos al programa dónde ocurre algo importante, generará una clave.
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Una clave es un paquete que contiene información sobre las propiedades de un objeto determinado en un tiempo determinado. Si las propiedades del objeto cambian durante el tiempo, habremos generado una animación.
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El editor de curvas “mini”
Como ya hemos visto, la visualización de la animación mediante curvas suele requerir bastante especio de la interfaz de trabajo. Muchas veces, ocupa tanto espacio que nos es imposible trabajar a la vez en el editor y en los visores, o bien nos es imposible visualizar en el visor las modificaciones que estamos realizando sobre las curvas.
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Para solucionar este problema tenemos el editor de curvas “mini”, que se situa como alternativa a la barra de tiempo.
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Índice:
Introducción ......................................................................................... 8
¿Qué hace un programa de animación 3D? ............................................................................. 9
Ejemplos de campos de aplicación de la animación .............................................................. 10 Arquitectura: ........................................................................................................................................................... 10
Ingeniería: ............................................................................................................................................................... 10 Diseño Industrial: .................................................................................................................................................... 10 Animación: .............................................................................................................................................................. 11
Programas de animación 3D ................................................................................................. 12
Discreet 3D Studio MAX ........................................................................................................................................... 12
Alias Maya ............................................................................................................................................................... 12
Softimage XSI .......................................................................................................................................................... 12 Newtek Lightwave ................................................................................................................................................... 12
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Maxon Cinema 4D .................................................................................................................................................... 13
Blender 3D .............................................................................................................................................................. 13
Motores de render ................................................................................................................ 14 Mental Ray .............................................................................................................................................................. 14 Renderman.............................................................................................................................................................. 14 Vray ........................................................................................................................................................................ 14
Equipo necesario para ejecutar 3D Studio MAX ..................................................................... 15 Plataformas soportadas y plataformas no soportadas .............................................................................................. 15 Sistemas operativos Windows.................................................................................................................................. 15 Elementos de un PC y su relación con 3D Studio ...................................................................................................... 15 3D Studio MAX y los portátiles .................................................................................................................................. 16
3D Studio MAX ...................................................................................................................... 17 Breve historia de 3D Studio MAX .............................................................................................................................. 17
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3D Studio VIZ........................................................................................................................................................... 18
Las fases del trabajo: ............................................................................................................ 19 La importancia del flujo de trabajo ........................................................................................................................... 19 Interfaz de usuario:.................................................................................................................................................. 19 Modelado: ............................................................................................................................................................... 19 Sombreado:............................................................................................................................................................. 19 Animación: .............................................................................................................................................................. 19
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Representación: ...................................................................................................................................................... 19
Triángulos............................................................................................................................. 20 Objetos y subobjetos............................................................................................................. 22 Vértices................................................................................................................................................................... 22 Aristas .................................................................................................................................................................... 22 Caras ...................................................................................................................................................................... 22
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El píxel y el vértice ................................................................................................................ 23 Flujo de datos ....................................................................................................................... 24 Entrada ................................................................................................................................................................... 24 3D Studio MAX y AutoCAD........................................................................................................................................ 24 3D Studio MAX y Rhinoceros .................................................................................................................................... 24 Salida ...................................................................................................................................................................... 25
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Formatos de importación y exportación: ............................................................................... 26 3DS: ........................................................................................................................................................................ 26
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AI ............................................................................................................................................................................ 26
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LandXML ................................................................................................................................................................. 26 AutoCAD: ................................................................................................................................................................ 26
Kaydara .................................................................................................................................................................. 26 IGES ........................................................................................................................................................................ 26
Lightscape .............................................................................................................................................................. 26 Wavefront material .................................................................................................................................................. 26
Wavefront Object ..................................................................................................................................................... 27 3D Studio Shape ...................................................................................................................................................... 27
Stereolitho .............................................................................................................................................................. 27
VRML ...................................................................................................................................................................... 27 Viz material XML export ........................................................................................................................................... 27
Consejos de trabajo .............................................................................................................. 28
Polígonos ................................................................................................................................................................ 28 Nombre correcto en los objetos ............................................................................................................................... 28
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Tiempos de representación ..................................................................................................................................... 28
Teclas rápidas ......................................................................................................................................................... 28 Postura de trabajo ................................................................................................................................................... 29
Interfaz de usuario ...............................................................................30 Interfaz de usuario ................................................................................................................ 31 Menús ..................................................................................................................................................................... 31 Barra de herramientas ............................................................................................................................................. 31 Estantería de herramientas...................................................................................................................................... 31 Controles de animación ........................................................................................................................................... 32 Visores .................................................................................................................................................................... 32 Controles de los visores........................................................................................................................................... 33
Visores ................................................................................................................................. 34
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4 visores.................................................................................................................................................................. 34 Vistas ...................................................................................................................................................................... 35 Mover los visores ..................................................................................................................................................... 35
Diferencia entre visores y representación: ............................................................................ 37 El búfer gráfico ..................................................................................................................... 39 Métodos de visualización: ..................................................................................................... 40 Suavizado mas resaltes ........................................................................................................................................... 40
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Representación alámbrica ....................................................................................................................................... 40 Caja delimitadora .................................................................................................................................................... 41 Alámbrica sombreada.............................................................................................................................................. 41 Plana ....................................................................................................................................................................... 42 Facetas ................................................................................................................................................................... 42 Facetas más resaltes ............................................................................................................................................... 43 Suavizado................................................................................................................................................................ 43
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Transformaciones ................................................................................................................. 44 El Gizmo inteligente ................................................................................................................................................. 44 Los colores del gizmo .............................................................................................................................................. 44 Transformaciones manuales y mediante coordenadas ............................................................................................. 44 Transformación de posición..................................................................................................................................... 44 Transformación de rotación ..................................................................................................................................... 45
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Transformación de escala........................................................................................................................................ 45 Transformaciones mediante coordenadas: .............................................................................................................. 45
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Herramientas de selección ................................................................................................... 47
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Selección de objetos................................................................................................................................................ 47 Selección múltiple ................................................................................................................................................... 47
Selección por nombre.............................................................................................................................................. 48 Cuadros de selección .............................................................................................................................................. 48 Bloqueo de selección............................................................................................................................................... 49
Nombres de selección ............................................................................................................................................. 49
Unidades de trabajo .............................................................................................................. 50
Modelado .............................................................................................51
El poder de las primitivas: ..................................................................................................... 52 Normales .............................................................................................................................. 57
El modificador “normal” ........................................................................................................................................... 57 El modificador “carcasa” ......................................................................................................................................... 58
Ocultación de objetos ........................................................................................................... 59
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Capas...................................................................................................................................................................... 59
Congelado de objetos ........................................................................................................... 60 See-thru .................................................................................................................................................................. 60
El catálogo de modificadores ................................................................................................ 61 El catálogo de modificadores ................................................................................................ 62 Clonaciones .......................................................................................................................... 63 Copia ...................................................................................................................................................................... 63 Calco....................................................................................................................................................................... 63 Referencia............................................................................................................................................................... 63
Operaciones Booleanas: ....................................................................................................... 64 Jerarquías ............................................................................................................................ 65 Eje de coordenadas ................................................................................................................................................. 65
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Vinculaciones .......................................................................................................................................................... 65
La vista esquemática ............................................................................................................ 66 Grupos.................................................................................................................................. 66 Grupos.................................................................................................................................. 67 Crear un grupo ........................................................................................................................................................ 67 Abrir un grupo ......................................................................................................................................................... 67 Cerrar un grupo ....................................................................................................................................................... 67
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Sacar objetos del grupo ........................................................................................................................................... 67 Meter objetos dentro de un grupo ............................................................................................................................ 67 Romper grupos........................................................................................................................................................ 68 Romper conjuntos de grupos ................................................................................................................................... 68
Líneas: .................................................................................................................................. 69 Tipos de vértice ....................................................................................................................................................... 69
Edición de líneas ................................................................................................................... 71
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Trabajo con líneas ................................................................................................................................................... 71 Extrusiones ............................................................................................................................................................. 71 Trabajo con planos de AutoCAD............................................................................................................................... 72 Revoluciones ........................................................................................................................................................... 72
Superficies de subdivisión .................................................................................................... 74
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Optimizar los modelos ........................................................................................................... 76 Criterios de optimización de polígonos..................................................................................................................... 76
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El contador de polígonos ......................................................................................................................................... 76
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El modificador “optimizar” ....................................................................................................................................... 77
Materiales ............................................................................................78 Materiales ............................................................................................79 Introducción ......................................................................................................................... 80
Creación de materiales ............................................................................................................................................ 80 Los materiales como ayuda al modelado .................................................................................................................. 80
La comparación....................................................................................................................................................... 80 Referencias ............................................................................................................................................................. 80 El editor de materiales ............................................................................................................................................. 80
Parámetros básicos del sombreador “Blinn” ......................................................................... 82 Mapa: .................................................................................................................................... 84
Mapa bitmap ............................................................................................................................................................ 85 Mapa de cuadros ..................................................................................................................................................... 85
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Mapa de cuadros ..................................................................................................................................................... 86 Mapa de mosaicos ................................................................................................................................................... 87
Mapa de ruido.......................................................................................................................................................... 89
Mapa de mezcla .................................................................................................................... 89 Mapa de mezcla .................................................................................................................... 90 Mapeado ............................................................................................................................... 91 Mapeado difuso ....................................................................................................................................................... 92 Mapeado de relieve ................................................................................................................................................. 93 Mapeado de opacidad.............................................................................................................................................. 94 Mapeado de reflexion............................................................................................................................................... 95 Mapeado de refracción ............................................................................................................................................ 96
Mapeado UVW ...................................................................................................................... 97
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Mapeado Plano ........................................................................................................................................................ 97 Mapeado cilindrico .................................................................................................................................................. 97 Mapeado esferico .................................................................................................................................................... 98 Mapeado de caja ..................................................................................................................................................... 98 Mapeado de Cara .................................................................................................................................................... 99 Mapeado estirar ...................................................................................................................................................... 99
Material mate/sombra: ......................................................................................................... 100
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Luces ................................................................................................. 101 Tipos de luces ......................................................................................................................102 Luces con objetivo y sin objetivo .............................................................................................................................102 Luces omnidireccionales ........................................................................................................................................102 Luces direccionales................................................................................................................................................102 Luces de foco .........................................................................................................................................................102 Luz cenital ..............................................................................................................................................................102
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Parámetros de las luces .......................................................................................................104 Intensidad ..............................................................................................................................................................104 Rangos ...................................................................................................................................................................106 El color de la luz: ....................................................................................................................................................106
Sombras duras, sombras suaves: ........................................................................................108
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Tipos de sombras: ..................................................................................................................................................108 Sombras de raytrace: .............................................................................................................................................108
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Mapas de sombras:.................................................................................................................................................108
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La luz ambiente: ...................................................................................................................109
La luz de entorno ....................................................................................................................................................109 La cúpula celeste simulada .....................................................................................................................................110
La cúpula celeste ...................................................................................................................................................110
La iluminación de tres puntos:..............................................................................................112
El lenguaje de la luz ................................................................................................................................................112
La luz de relleno .....................................................................................................................................................112 Los perfiladores .....................................................................................................................................................112 La luz ambiente ......................................................................................................................................................112
La luz de fondo .......................................................................................................................................................113
El listador de luces ...............................................................................................................114
Iluminación indirecta: ..........................................................................................................115 Sistemas de colores .............................................................................................................118
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Cámaras: ........................................................................................... 119
FOV .....................................................................................................................................120 Los encuadres: tipos de plano..............................................................................................122 Plano general: ........................................................................................................................................................122 Plano entero: ..........................................................................................................................................................122 Plano americano:....................................................................................................................................................123 Plano medio:...........................................................................................................................................................123 Primer plano: ..........................................................................................................................................................124 Plano de detalle: .....................................................................................................................................................124 Plano picado:..........................................................................................................................................................125 Plano contra picado: ...............................................................................................................................................125
Desenfoque de profundidad .................................................................................................127
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Desenfoque de movimiento ..................................................................................................128 Las zonas de seguridad: ...................................................................................................... 129 Movimientos de cámara .......................................................................................................130 Introducción ...........................................................................................................................................................130 Velocidad de la cámara: .........................................................................................................................................130 Travelin ..................................................................................................................................................................130 Panorámica ............................................................................................................................................................130
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Representación ................................................................................. 132 Anti alias: .............................................................................................................................133 Resoluciones: ......................................................................................................................134 Formatos de archivo: ...........................................................................................................135 AVI .........................................................................................................................................................................135 BMP: ......................................................................................................................................................................135
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CINEON: .................................................................................................................................................................135 Encapsulated PostScript File: .................................................................................................................................135 Autodesk FLIC ........................................................................................................................................................135 Radiance HDR ........................................................................................................................................................135 JPEG ......................................................................................................................................................................135 PNG .......................................................................................................................................................................135
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MOV .......................................................................................................................................................................136 SGI .........................................................................................................................................................................136
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RLA ........................................................................................................................................................................136
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RPF ........................................................................................................................................................................136 TGA ........................................................................................................................................................................136
TIF..........................................................................................................................................................................136
Animación .......................................................................................... 137
POV: ....................................................................................................................................138
Fotogramas por segundo: ....................................................................................................139 Fotogramas y campos: ......................................................................................................... 140 Claves: .................................................................................................................................141
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El editor de curvas “mini” .....................................................................................................142
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Introducción
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¿Qué hace un programa de animación 3D?
Los programas de animación 3D son capaces de generar material gráfico en forma de: • Imágenes • Animaciones • Geometría de tiempo real
Por tanto son aplicaciones cuyo objetivo es proporcionarnos material visual para presentar nuestros proyectos de una manera más eficaz, dentro de un rango muy amplio de aplicaciones.
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Si usamos 3D Studio es muy probable que lo hagamos porque necesitamos comunicar nuestras ideas o proyectos a otras personas. El principal fuerte de 3D Studio es generar videos o imágenes fotorrealistas que muestren de una manera extremadamente eficaz a otras personas aquellos proyectos que tenemos en la cabeza. 3D Studio ayuda a: • Mejorar la comunicación: o Permitiendo la construcción virtual de modelos, podemos presentar un modelo sin tener siquiera que realizar una maqueta o prototipo, de una manera limpia, sencilla y rápida. • Ahorrar costes: o Generando prototipos virtuales, podemos detectar y corregir fallos potenciales, y realizar cambios en el diseño, acelerando el ciclo de diseño. • Mejorar las ventas: o En ciertos mercados, el cliente puede comprar un producto o una vivienda antes de que esta haya sido construida. 3D Studio ayuda al potencial comprador a visualizar como será su compra una vez este terminada, facilitando su decisión de compra y proporcionándole más información sobre la inversión que va a realizar.
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Por otra parte, los programas de animación NO sirven para tareas tales como: • Modelado CAD • Obtención de planos • Análisis resistente Por poner algunos ejemplos.
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Aunque 3D Studio es capaz de importar geometría de otros programas tales como AutoCAD o Inventor, es muy importante comprender que 3D Studio no es un AutoCAD avanzado ni un AutoCAD en 3D, sino que cada programa está diseñado para cumplir una función específica, e incluso podemos entrelazarlos.
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Ejemplos de campos de aplicación de la animación Arquitectura:
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Uno de los principales usos de la animación es la visualización de proyectos relacionados con construcción, arquitectura o urbanismo. 3D Studio es, actualmente, el programa de animación líder en representación arquitectónica (también llamada infoarquitectura) puesto que posee las mejores opciones de importación desde programas CAD como AutoCAD o Architectural Desktop.
Ingeniería:
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Otro de los campos en los que 3D Studio se beneficia de sus lazos con Autodesk es la representación en proyectos de ingeniería. 3D Studio es una de las herramientas más usadas para proporcionar representaciones fotorrealistas a los proyectos de ingeniería. Al igual que en los proyectos de arquitectura, 3D Studio es el programa que mejor reconoce y trabaja con archivos generados desde programas de CAD como AutoCAD o Autodesk Inventor.
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Diseño Industrial:
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El diseño industrial se beneficia especialmente de la visualización virtual y la animación. Usando programas de animación, los proyectos pueden previsualizarse mucho antes siquiera de construir una maqueta, ahorrando tiempo y dinero a los equipos de desarrollo, y comunicando mucho mejor las ideas de diseño a la audiencia, ya sea interna o de cara al cliente.
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Animación:
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Otro de los principales usos de los programas de animación 3D, en auge en los últimos tiempos, es la generación de animaciones 3D para los medios audiovisuales, ya sea para cortometrajes, largometrajes, o frecuentemente para proyectos publicitarios. Las herramientas de animación de personajes incluidas en las últimas versiones del programa hacen extremadamente fácil desarrollar proyectos de animación, conviertiéndolo en una herramienta muy fácil a la vez que potente.
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Programas de animación 3D
3D Studio MAX no es el único programa de animación 3D del mercado, aunque si figura en la lista de los más importantes y, dependiendo del sector en el que nos dirijamos, es la mejor opción. A continuación se ofrece una lista de los programas más importantes del mercado y sus principales características.
Discreet 3D Studio MAX
3D Studio MAX nació como un programa de animación 3D capaz de ser ejecutado en ordenadores personales con un coste relativamente bajo. Esto posibilitó la enorme expansión de un programa que, en principio, no era uno de los más potentes, permitiendo el acceso a las tecnologías de la animación 3D a un gran abanico de usuarios. Con el paso del tiempo 3D Studio MAX ha ido incorporando a su repertorio muchas herramientas que lo han convertido en uno de los más grandes.
www.discreet.com
Alias Maya
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Este programa existe únicamente para la plataforma Windows NT.
En 1997 dos empresas míticas de software 3D, Alias y Wavefront, se fusionaron en una sola. Por una parte, Alias comercializaba “Alias Animator Studio”, mientras que Wavefront comercializaba el “Wavefront Modeler”. Juntas se pasaron a llamar “Alias|Wavefront” y desarrollaron el software “Maya” en 1998, como alternativa seria a Softimage. Este programa se orientaba al mercado de los efectos especiales y la animación para proyectos cinematográficos. Era la primera herramienta que, además de contar con una versión para estaciones de trabajo, contaba con una versión para PC.
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Aunque originalmente únicamente conoció una versión para IRIX, posteriormente han sido publicadas versiones para Windows, Linux y MacOS. El programa tiene tres dos versiones diferentes: Maya Complete, por 2000 € aproximadamente, y Maya Unlimited, por 7000 € aproximadamente. www.alias.com
Softimage XSI
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Durante los años ochenta y noventa fue la herramienta preferida por los grandes estudios de animación, bajo el nombre de Softimage. Era una herramienta muy potente que exclusivamente corría bajo estaciones de trabajo. No era fácil de usar pero si muy potente. A mediados de los 90 la empresa fue comprada por un par de empresas, entre ellas Microsoft, que fueron responsables del porte del programa a otras plataformas, como Windows. No obstante, a nivel técnico el programa sufrió un parón de unos pocos años que aprovecharon el resto de programas para tomar la delantera. Con un rediseño de las herramientas y de la interfaz, salió al mercado la nueva versión XSI. Este programa lucha hoy por recuperar la cuota de mercado que un día tuvo.
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Aunque originalmente era un programa pensado para estaciones de trabajo con IRIX, posteriormente se han publicado versiones para Windows y Linux. www.softimage.com
Newtek Lightwave
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Lightwave es un programa de animación de bajo coste en una gama de producto parecida a 3D Studio. Está más enfocado al mercado de los efectos especiales. Su uso no está prácticamente extendido en España. 3D Studio MAX
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Este programa cuenta con versiones para Windows y MacOS www.lightwave.com
Maxon Cinema 4D
Cinema 4D es uno de los últimos programas en entrar en el grupo de las aplicaciones 3D fuertes. Sus principales fuertes son su reducido coste y su facilidad de uso, que permiten acceder a un amplio abanico de herramientas de una manera sencilla. Este programa cuenta con versiones para Windows y MacOS www.maxon.net
Blender 3D
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Blender es un programa de animación 3D basado en la licencia GPL, que permite distribuir software de manera gratuita, e incluso modificarlo si luego se comparte las modificaciones con la comunidad de usuarios. Aunque no es una herramienta pensada para ser fácil de usar, si que está orientada a ser potente y productiva. Se encuentra para todas las plataformas. Se puede descargar gratuitamente de www.blender.org
3D Studio MAX
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Motores de render
Los motores de render son programas independientes cuya única función es representar una escena previamente definida con otros programas. Gracias a que 3D Studio es ampliable mediante plug-ins, podemos conectarlo virtualmente con cualquier motor de render para aprovechar sus características.
Mental Ray
Mental Ray es un motor de render desarrollado por la empresa alemana Mental Images. Es un motor muy potente, fiable y estable, probado en multitud de proyectos relacionados sobre todo con los efectos especiales para cinematografía. Contiene uno de los motores de iluminación indirecta más rápidos del mercado y es plenamente extensible mediante programación.
Renderman
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Conocemos como Renderman el motor realmente llamado Pixar’s Renderman. Este motor esta desarrollado por Pixar como solución para sus propias producciones de animación, y después comercializado a cualquier particular o empresa que lo desee usar. Renderman hace referencia realmente a un estándar abierto de representación, una serie de normas propuestas para desarrollar un motor de representación. Es un motor de render extremadamente potente y versátil, aunque no esta pensado para ser fácil de usar.
Vray
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Vray es uno de los motores de representación más jóvenes del mercado, y aun así se ha propagado a una velocidad muy alta sobretodo debido a su sencillez de uso, su integración con 3D Studio, su velocidad de representación y el aspecto final que otorga a las representaciones. Aunque se ha usado en algún largometraje como “Final Destination 2”, se usa principalmente en el mercado de la visualización arquitectónica e industrial. Actualmente solo existe la versión de este plugin para 3D Studio MAX, aunque están planificadas una versión para Maya y una Standalone.
3D Studio MAX
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Equipo necesario para ejecutar 3D Studio MAX
3D Studio MAX es un programa de animación tridimensional que puede ser usado en varias gamas de ordenadores personales.
Plataformas soportadas y plataformas no soportadas
3D Studio MAX se ejecuta únicamente en sistemas operativos Windows de Microsoft. No existe versión para MacOS de Apple, para Linux ni para UNIX, como IRIX de SGI.
Sistemas operativos Windows
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No todos los sistemas operativos Windows pueden albergar 3D Studio. Debido a la naturaleza del programa exige un sistema operativo basado en la tecnología NT para funcionar. Actualmente el programa funciona bajo Windows 2000 o Windows XP. Este programa no funciona en Windows 98 o Windows Me, por lo que los usuarios de este sistema operativo deberían pensar en cambiar de sistema para usar 3D Studio.
Elementos de un PC y su relación con 3D Studio
En líneas generales podemos decir que 3D Studio “se come” cualquier ordenador que le proporcionemos. Da igual como de potente sea un ordenador, 3D Studio usa todos los recursos disponibles del sistema. Por regla general, cuanto mejor ordenador usemos tanto más rápido irá el programa.
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Procesador: 3D Studio MAX funciona perfectamente bien en cualquier procesador de arquitectura x86, actualmente Intel Pentium y AMD Athlon FX. 3D Studio soporta todos los avances de los procesadores modernos como el Hyperthreading de los Pentium 4 y Xeon. Por otra parte, 3D Studio también esta optimizado para aprovechar los beneficios de estaciones con procesador dual. Cuanto mejor procesador tengamos, más rápido irá el programa.
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RAM: La mayoría de recursos que usemos en el programa van a quedar almacenados en la RAM del equipo, por lo que cuanta más RAM tengamos en el ordenador, podremos trabajar con escenas más grandes. El programa requiere bastante memoria RAM tan solo para abrirse, por lo que para las últimas versiones del programa no se recomienda trabajar con menos de 256 Mb de RAM. Para trabajar con proyectos de tamaño mediano se recomienda trabajar con 1024 Mb de RAM, y para proyectos de grandes requerimientos se recomienda 2048 Mb. No se recomienda poner más RAM en el equipo puesto que las propias limitaciones del sistema operativo no permitirían su aprovechamiento.
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Monitor El monitor es, sin duda, una de las partes más importantes del programa. Debido que, al fin y al cabo, vamos a pasar una cantidad importante de horas delante del ordenador, será imprescindible contar con un buen monitor, tan grande como se pueda, con un mínimo de 17’. Doble Monitor En aquellos equipos en los que se pueda contar con ello, 3D Studio trabaja muy bien con configuraciones de monitor dual (dos monitores conectados al mismo equipo). De esta manera podemos trabajar con unas ventanas en un monitor y otras ventanas en el otro, reduciendo de esta manera la necesidad de cerrar unas ventanas para trabajar con otras.
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Tarjeta gráfica: La tarjeta gráfica es un componente en el equipo informático que gestiona la información visual que vemos a través del monitor. Desde hace unos pocos años, las tarjetas cuentan con características de aceleración de cálculos 3D, orientado a repartir la carga de cálculo con el procesador central. Aunque estas aceleraciones han sido diseñadas pensando en videojuegos más que en aplicaciones 3D, podemos usarlas para repartir la carga de trabajo y aprovechar el máximo rendimiento de nuestro equipo.
3D Studio MAX
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3D Studio MAX y los portátiles
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Hasta ahora, la tarjeta gráfica ha sido únicamente capaz de acelerar aquellos procesos relacionados con la información que vemos en los visores: No aceleraba de ninguna manera aquello que pasaba en la representación, ya que esta recaia enteramente sobre otros recursos del equipo informático, como el procesador o la RAM. En estos dias estamos empezando a conocer renderizadores que aprovechan las capacidades de la tarjeta gráfica para la representación (como GELATO de Nvidia) o paquetes de animación capaces de aprovechar el potencial de las tarjetas (como Maya, de Alias).
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Los ordenadores portátiles son equipos de tamaño reducido que podemos transportar fácilmente de un sitio a otro. Dependiendo de las condiciones de trabajo de cada animador, adquirimos un modelo u otro. Por regla general no debemos usar un portátil para hacer animación por las siguientes razones: • En 3D Studio vamos a hacer un uso extensivo de los recursos del equipo. Muchas veces el procesador estará trabajando al máximo de su capacidad durante muchas horas seguidas, lo que provocará un calentamiento del equipo. Los portátiles son equipos que, a costa de su reducido tamaño, suelen tener una ventilación bastante pobre. El uso continuado de 3D Studio en un portátil puede producir el sobrecalentamiento del equipo y, en casos extremos, su rotura. • Las tarjetas gráficas de los ordenadores portátiles no suelen tener grandes prestaciones, por lo que trabajaremos limitados. Y como ya sabemos un portátil tiene la desventaja de no ser ampliable, por lo que no podremos actualizar a una tarjeta gráfica mejor (en el caso de que exista) • Los monitores de los portátiles no suelen ser aptos para el trabajo continuado. • La forma del portátil está pensada para ser portable y en muchos casos estética, pero no para ser cómoda. Puesto que vamos a pasar muchas horas de cara a un ordenador, será conveniente adoptar una postura correcta.
3D Studio MAX
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3D Studio MAX
3D: El nombre 3D es parcialmente correcto, ya que debería llamarse 4D (de hecho, existe un programa llamado Cinema 4D producido por MAXON). 3D hace referencia a 3-Dimension, ya que nos vamos a mover usando las tres dimensiones del espacio. Debería llamarse 4D porque vamos a usar también dentro del programa la cuarta dimensión, que es el tiempo. Studio: El nombre Studio proviene de que encontramos dentro del programa varios subprogramas íntimamente compenetrados que funcionan como uno y que, de hecho, hacen que no nos demos cuenta y creamos que estamos trabajando con un único programa.
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MAX: Antes de existir 3D Studio MAX existieron cuatro versiones de 3D Studio. La primera de estas versiones salió a la luz en 1991 y la cuarta en 1994. Aunque en aquel tiempo ya existían las primeras versiones de Windows, estas no eran lo suficientemente estables y fiables como para albergar un programa como 3D Studio, y por tanto todas se ejecutaban bajo el sistema operativo de línea de comandos MS-DOS. Es por esto que estas cuatro versiones se conocen también como 3D Studio DOS, en contraposición a 3D Studio MAX.
Breve historia de 3D Studio MAX
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Las primeras versiones de 3D Studio fueron programadas por el Yost Group, que trabajaba estrechamente para Autodesk. De hecho, la marca Autodesk era la que distribuía el producto. En 1995, con la aparición en el mercado de los procesadores de 32 bits Pentium de Intel y la aparición del sistema operativo Windows 95, cuya estabilidad había sido mejorada, salió al mercado una versión de 3D Studio totalmente nueva. No solo había cambiado el sistema operativo sobre el que trabajaba, sino que el programa había sido totalmente rediseñado para integrar dentro de una misma aplicación el pequeño cúmulo de programas que existían hasta ese momento (como el 3D Shaper o el 3D Lofter). El rediseño había sido tan grande, que no se podía considerar la nueva versión como una versión numérica más, sino como un programa completamente nuevo. Por eso, en vez de salir a la luz como 3D Studio 5 salió como 3D Studio MAX (1). En la versión 3 de 3D Studio MAX Autodesk renombró su división multimedia bajo el nombre de “Kinetix – División de Autodesk”, y bajo este nombre salió al mercado la tercera versión del programa. Durante la vida de la tercera versión del programa, Autodesk adquirió Discreet, una empresa que desde principios de los noventa desarrollaba sistemas de edición de video y efectos especiales de alto nivel, la mayoría de los sistemas corriendo bajo estaciones “silicon graphics”. Autodesk metió 3D Studio MAX dentro de esta empresa, y la cuarta versión del programa ya salió como parte del catálogo de productos Discreet. Paralelamente, en el catálogo de Discreet existía un programa llamado “Lightscape”. Este era un motor de render muy potente para su época que permitía realizar cálculos de iluminación indirecta, permitiendo presentar los renders de una manera extremadamente realista, mucho más de lo que se podía conseguir con 3d Studio. Así que mucha gente comenzó a trabajar con la conexión 3D Studio – lightscape. Durante la vida de 3D Studio MAX 4 fueron surgiendo diversas soluciones alternativas a Lightscape que constituían alternativas tecnológicamente más avanzadas y en la mayoría de los casos con un coste económico más asequible, al tiempo que resultaban más fáciles de usar. De esta manera, previendo la desaparición de lightscape, decidieron incluirlo primero en Autodesk VIZ 4 y más tarde en 3D Studio MAX 5, lo que permitía poder realizar cálculos avanzados de iluminación sin tener que recurrir a comprar paquetes de software de terceros. Aunque esta solución liberó mucho la creatividad de los artistas, cierto es que la tecnología de lightscape, tan útil y maravillosa años atrás, se había quedado obsoleta. Por eso, aunque 3D Studio MAX permitía realizar cálculos avanzados de iluminación indirecta, la gente comenzaba a representar sus escenas con motores de terceros. De esta manera, en la versión 6 del programa, discreet llegó a un acuerdo con Mental Images para incluir dentro de 3D Studio el motor de render “mental ray” 3D Studio MAX
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3D Studio VIZ
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Al salir al mercado la versión MAX del programa, Autodesk decidió comercializar una versión alternativa llamada 3D Studio VIZ. Mientras que MAX estaba pensado para ser una solución completa de visualización y animación, VIZ se ofrecía como una versión reducida de MAX. Su objetivo era su aplicación para la visualización de proyectos como arquitectura e ingeniería. VIZ siempre venía a tener la mitad de prestaciones que 3D Studio MAX y esto, por supuesto, se notaba en el precio, que solía ser también aproximadamente la mitad. Además, dado que era un producto más orientado hacia la arquitectura, tenia herramientas extra como por ejemplo vincular archivos de Autocad o tener una librería de objetos como plantas y escaleras. Durante las primeras versiones, 3D Studio MAX y VIZ corrían casi paralelos. Al llegar a la tercera y cuarta versión de VIZ, este programa se estaba convirtiendo en una especie de “banco de pruebas” de MAX. Es decir: las herramientas más innovadoras eran incluidas en la versión correspondiente de VIZ y, si obtenían éxito, se incluían en la siguiente versión de MAX. En la cuarta versión del programa hubo un cambio, y el programa dejó de llamarse 3D Studio VIZ 4 para llamarse Autodesk VIZ 4. En la versión 4.2 se produjo un parón de tres años, en los que 3D Studio MAX fue avanzando hasta la versión 6. Finalmente, cuando parecía que VIZ iba a caer en el olvido, Autodesk sacó la versión VIZ 2005 integrándolo en su gama de productos.
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Nota: Autodesk VIZ no debe confundirse con VIZ render.
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Las fases del trabajo:
En animación 3D existen varias fases de trabajo que, aunque diferenciadas, están íntimamente relacionadas las unas con las otras. Es común en estos días que las aplicaciones de animación 3D tengan integradas dentro de un mismo paquete las capacidades para llevar a cabo todas las fases. No siempre ha sido así, y desde luego hoy en día puede no serlo: Podemos realizar algunas fases en un programa y continuar trabajando en otro, porque tal vez encontramos más útil esta parte en otra aplicación informática. Desde luego, siempre es más cómodo realizar todo el trabajo en la misma aplicación informática, sobretodo por cuestiones de comodidad, compatibilidad o soporte. De todas formas, y aunque muchas veces esto pasa inadvertido para nuestros ojos, hemos de ser conscientes de que el programa ejecuta muchos pasos diferentes.
La importancia del flujo de trabajo
Interfaz de usuario:
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Al arrancar el programa nos suele informar de que vamos a trabajar con un paquete de software que realiza “modelado, animación y representación”. Esta definición es absolutamente precisa y correcta, y es bueno que el programa nos informe desde el principio las capacidades de las que vamos a disponer.
La interfaz de usuario es cómo el programa nos presenta sus contenidos y herramientas, o cómo nosotros podemos acceder a las posibilidades del programa y trabajar con el. La interfaz de usuario no es en si una fase, pero es una herramienta que va a ser imprescindible dominar para nuestro trabajo.
Modelado:
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En la fase de modelado generamos, mediante varias técnicas, los modelos virtuales tridimensionales que vamos a usar en nuestro trabajo.
Sombreado:
En esta fase nos encargamos de hacer que los modelos generados y animados parezcan reales, mediante la imitación informática de materiales, luces y cámaras.
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Animación:
En esta fase conseguimos que las propiedades de los objetos cambien durante el tiempo, consiguiendo proporcionar vida a los elementos de nuestra escena.
Representación:
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En la representación el programa recopila toda la información definida en las anteriores fases y calcula con ella una imagen o una animación final.
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Triángulos
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En el mundo real, todo aquello que conocemos está compuesto por unidades constructivas más pequeñas. Todos los objetos que nos rodean, incluso nosotros mismos, estamos compuestos por billones de billones de unidades más pequeñas llamadas átomos, que al juntarse hacen moléculas, que al juntarse hacen estructuras, órganos…. La realidad que conocemos es infinitamente compleja. Demasiado compleja, por supuesto, para ser representada fielmente por un ordenador personal. ¿Como podemos, entonces, obtener imágenes que nos hagan creer que estamos viendo una realidad? Mediante simplificaciones.
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Aunque los objetos están compuestos por enjambres de átomos, cuando nosotros miramos a un objeto no somos capaces, por mucho que nos lo propongamos, de ser conscientes de todos y cada uno de ellos. Al nivel en el que nuestra consciencia trabaja, solo somos conscientes de la existencia de objetos sólidos o superficies continuas. Por esto, recrear un sistema basado en unidades tan pequeñas como las reales, no tendría sentido ya que incurriríamos en un gasto innecesario de recursos.
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Constantemente vamos a recurrir a simplificaciones. Las simplificaciones son técnicas que se han ido desarrollando a través de los años para simular la realidad (en la medida de lo posible) dentro de un computador. Por decirlo de otra manera, vamos a recrear un mundo ficticio dentro del ordenador, con un juego de reglas diferentes a las del mundo real, pero imitando al mundo real. Esto, que suena a juego, no es sino el principio de un largo y duro camino, ya que para crear este mundo virtual vamos a tener que conocer no solo todas sus reglas, sino también las reglas del mundo que estamos intentando simular.
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Un ejemplo de estas simplificaciones es la manera en la que conseguimos solucionar el problema mencionado al principio del capítulo. A nivel constructivo, imitar el modelo de átomos y moléculas de la vida real sería extremadamente complejo para un equipo informático.
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Una de las soluciones propuestas para representar modelos informáticos es el uso de polígonos. Es muy sencillo para un programa informático dibujar la superficie comprendida entre las tres aristas de un triángulo. De esta manera, usando el triangulo como sistema de construcción, vamos a generar superficies compuestas por multitud de triángulos. Estos triángulos, puestos unos al lado de los otros, nos harán creer que estamos viendo superficies continuas y, en un extremo, nos harán creer que estamos viendo una realidad que no existe. Los triángulos son solo uno de tantos ejemplos en el programa, y que veremos durante el curso. Las luces, por ejemplo, presentan en la realidad un comportamiento extremadamente complejo. De la misma manera recurriremos a simplificaciones para imitar el comportamiento de la luz desde un programa de animación. En este sentido, nos vamos a convertir en unos mentirosos. ¿Todo vale?
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Cada vez que vemos una pancarta de una inmobiliaria en la que aparece una representación, o cada vez que aparece un efecto especial en televisión o en el cine, lo que estamos viendo son simulaciones de una realidad que, en la mayoría de los casos, imita a la nuestra. Pero todo es una mentira. Cuando vemos “parque jurásico”, los dinosaurios virtuales que vemos en la pantalla no existen. Son montones de triángulos puestos ante nuestros ojos de tal manera que nos hacen creer ver dinosaurios. Pero no lo son: son triángulos. En este curso vamos a aprender a “mentir”, a engañar a los ojos del espectador y hacerle creer que está viendo cosas que realmente no existen. Si el espectador llega a creerse lo que está viendo, o distingue perfectamente que se trata de una imagen generada por ordenador dependerá, desde luego, de nuestra pericia. Sin embargo, hemos de ser conscientes desde el primer momento de que nuestro objetivo es crear una ilusión (que sirva para un fin).
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Vamos a adentrarnos en un universo que tendrá unas reglas propias. Reglas matemáticas, más que físicas. Y, a la vez, vamos a imitar un mundo regido por reglas físicas y químicas. Y he aquí la principal dificultad del programa: Para poder crear un mundo semejante al que queremos imitar debemos aprender bien las reglas del mundo imitador y del imitado. Y son muchas reglas que aprender, desde luego.
Vamos a crear siempre una ilusión. Si creamos (diseñamos) un proyecto de un bloque de viviendas, desde luego tendremos que proyectar todos los detalles del edificio, porque si no podríamos vernos en serios problemas.
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Pero, si realizamos una infoarquitectura, ¿deberemos modelarlo todo? La pregunta más bien sería: Si voy a hacer una representación del edificio, y solo voy a mostrar el exterior, ¿tendré que modelar el interior? La respuesta a la pregunta es: ¿se va a ver?
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No se modela lo que no se ve.
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Objetos y subobjetos
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Ya sabemos que 3D Studio recurre a simplificaciones para trabajar. En el mundo que nos rodea, nosotros trabajamos usualmente con conceptos como “taza”, “casa” o “persona”. Sabemos que todos los objetos están compuestos realmente por moléculas y finalmente por átomos. Pero si necesitamos expresar el movimiento de una persona en una calle, podemos decir que “la persona se mueve a lo largo de tal calle”: sería una pérdida de tiempo hacer alusión al movimiento independiente de cada uno de los átomos que comprenden la persona. Claro que si no fuera por los átomos la persona no existiría. En la vida normal nosotros no podemos tocar los átomos de una persona, aunque realmente tampoco lo necesitamos, ya que la naturaleza misma se encarga de redistribuir estos átomos para que la persona se desarrolle. En cambio, en 3D Studio si que tenemos que hacer un esfuerzo activo por crear cada uno de los objetos de la escena, por lo que deberemos aprender a tomar control sobre los elementos básicos que constituyen los objetos. A todos los elementos básicos que constituyan objetos se les llama “subobjetos” (por debajo de los objetos). Tres de los subobjetos más útiles son los que nos permiten construir geometría representable.
Vértices
Aristas
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Como ya sabemos, todos los objetos de una escena en 3D se componen de triángulos. Los triángulos están compuestos en primer lugar por vértices. Los vértices son puntos no representables que definirán las esquinas de un triángulo.
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Cada una de las líneas que une dos vértices se llama arista. Tanto los vértices como las aristas son visibles en los visores del programa, pero no en la representación.
Caras
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Cuando tres aristas definen un triángulo cerrado, el espacio encerrado en esas tres aristas se vuelve visible y recibe el nombre de “cara”. La cara, en contraposición a los vértices y las aristas, es un elemento visible en la representación.
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El píxel y el vértice
La infografía tridimensional no es el único campo que recurre a los engaños basados en las características físicas del ser humano para representar una realidad que no existe. Uno de los mayores engaños de hoy en día es el píxel.
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El píxel es un punto luminoso que podemos encontrar en los medios de proyección de luz, como por ejemplo televisores o monitores, entre otros muchos. Un píxel es un punto que puede tener intensidad de luz y un color particular. Un píxel, en si, no es nada. No es más que un punto de color perdido en el hiperespacio. Eso si, si unimos píxeles, unos con otros, podemos hacer patrones que representen imágenes. Si unimos píxeles entre sí en cantidades muy grandes podemos conseguir patrones mucho más complejos y, cuando la cantidad de píxeles es muy grande, el tamaño de estos se hace muy pequeño. Cuando esto ocurre, el ojo humano apenas es capaz de diferenciar donde termina un píxel y donde comienza el píxel vecino. Y es entonces cuando el ojo humano pierde la percepción del punto de color, y solo prevalece la percepción del patrón que está representando la matriz de píxeles.
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Gran parte de la tecnología gráfica que conocemos hoy en día se basa en matrices de píxeles. Cuando representamos una imagen lo estamos haciendo como matrices de píxeles. Y no es ni más ni menos porque la pantalla que tenemos delante de nuestros ojos no es sino una matriz de píxeles de color. Incluso las impresoras con las que imprimimos basan su sistema de impresión en los puntos de color. Al final, todo el trabajo que hagamos en 3D Studio ha de adoptar el formato de matriz de píxeles (también llamado bitmap, mapa de bits) para poder difundirlo. Por ello, hemos de ser conscientes de que el programa deberá, en un momento determinado, plasmar la realidad de triángulos en una representación de pixeles.
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Es por eso que a este proceso de plasmado se le llama representación, y es el proceso en el que el programa convierte la escena tridimensional con la que estamos trabajando en una imagen plana de mapa de bits que podemos difundir al público.
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Flujo de datos
Podemos conectar 3D Studio con otros programas tanto en las entradas como en las salidas del mismo.
Entrada
Si deseamos incluir información de una escena de max dentro de la otra deberemos usar la opción de “fusionar”. Esta opción únicamente admite como elemento de entrada archivos de 3D Studio MAX de una versión igual o anterior a la que estemos usando en el momento de la fusión. Esta opción crea una copia independiente en la nueva escena respecto de la escena fusionada. Los cambios que realicemos en los objetos no se reflejan en la escena original.
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Si deseamos vincular información de otra escena de max deberemos usar la opción “Xref” de referencias externas. Mediante esta opción podremos incluir vínculos a elementos de otras escenas sin importarlos en la nuestra. Si modificamos el objeto original en la escena de partida, la modificación se reflejará en nuestra escena. Si deseamos incluir información de un archivo tridimensional de formato estándar deberemos usar los filtros de importación del programa. De esta manera podremos usar dentro de 3d Studio elementos no generados con este programa (ver filtros de importación).
3D Studio MAX y AutoCAD
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La última versión de 3ds Studio permite vincular archivos de autocad mediante la opción “file link manager”. De esta manera, no importamos sino que referenciamos el archivo original de autocad. Cualquier cambio que se realice sobre el archivo quedará reflejado en 3d Studio la próxima vez que se cargue la escena. Teóricamente podemos conectar 3D Studio con AutoCAD tanto de entrada como de salida. No obstante, es importante notar que no se aconseja extraer modelos de 3D Studio para usarlos en AutoCAD. AutoCAD trabaja con objetos sólidos mientras que 3D Studio trabaja con mallas de polígonos. Por ello, intentar acotar un modelo de 3D Studio en AutoCAD resulta en una aberración no admisible en ningún contexto de producción.
3D Studio MAX y Rhinoceros
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Aunque Rhinoceros tiene un motor de render propio llamado Flamingo, se suele usar 3D Studio en combinación con Rhino3D para obtener una presentación fotorrealista de alta calidad a los modelos generados en este potente programa de modelado NURBS. Hay que notar, sin embargo, que el trabajo con NURBS no figura precisamente entre los puntos fuertes de 3D Studio.
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3D Studio no soporta el formato propio de rhinoceros, que tiene como extensión *.3dm, pero podemos usar el formato de intercambio IGES. Mediante este formato podemos importar las superficies NURBS dentro de 3D Studio y trabajar directamente con ellas.
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No obstante, debido a que el rendimiento de las NURBS en 3D Studio es bastante limitado, es mucho más recomendable traducir desde rhino las piezas a 3ds o a stl, ya que el mallado es mucho mejor y es más fácil trabajar con las piezas.
3D Studio MAX
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Salida
En 3D Studio MAX podemos extraer tres tipos de contenido para cliente final o para seguir trabajando con ellos: • Imágenes Fijas • Animaciones • Geometría Las imágenes fijas son representaciones consistentes en un único archivo de imagen digital, que podemos usar para fines como: • Cartelería • Ilustración • Visualización • Presentación
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Las animaciones son representaciones consistentes en multitud de imágenes secuenciadas en el tiempo que generan una animación en formato digital.
3D Studio MAX
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Formatos de importación y exportación: 3DS:
El formato 3DS es el formato antiguo de 3D Studio usando en las anteriores versiones de 3D Studio DOS. Es un formato que se ha convertido en estándar, existiendo múltiples aplicaciones que lo leen y lo escriben. Por tanto, es un formato muy interesante para usar si deseamos compartir información entre 3D Studio y otros programas de CAD o de animación.
AI
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Es el formato nativo de Adobe Illustrator. Es un archivo vectorial que contiene información gráfica en dos dimensiones. Además de ser usado por el programa antes mencionado, también se usa frecuentemente como archivo estándar de intercambio entre las aplicaciones, por lo que otros muchos programas de diseño gráfico son capaces de leer y escribir en este formato. Es una alternativa excelente si deseamos traer a 3D Studio formas bidimensionales para trabajar con ellas, a excepción de formas bidimensionales CAD (ver DWG)
LandXML
Este formato es un estándar abierto de intercambio de información relacionada con la elevación del terreno.
AutoCAD:
Kaydara
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3D Studio permite importar archivos DWG y DXF de AutoCAD en los que el programa reconoce tanto objetos bidimensionales (planos) como geometría (sólidos y superficies). 3D studio no reconoce nativamente los objetos tridimensionales de AutoCAD por lo que los convierte a triángulos al importarlos en 3D Studio. Hay que remarcar que el filtro de importación de AutocAD de 3D Studio es el mejor de los programas de animación, y no solo ofrece una compatibilidad extrema, sino incluso la posibilidad de reconocer e importar elementos avanzados como capas y referencias externas.
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Formato de intercambio de Filmbox, empresa recientemente adquirida por Alias. Es un formato proveniente de un programa de captura de movimiento corporal, pero que se ha convertido en un estándar de compartición de objetos entre programas.
IGES
El formato IGES permite a 3D studio comunicarse con programas CAD avanzados que trabajen con superficies complejas NURBS, permitiendo importar directamente las NURBS en 3D Studio sin necesidad de convertirlas a polígonos.
Lightscape
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Este formato permite importar soluciones de radiosidad generadas para el desaparecido programa “lightscape” (ver “motores de render”).
Wavefront material
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EL wavefront material es un formato de archivo propio del programa wavefront modeler capaz de guardar descripciones básicas de materiales.
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Wavefront Object
El formato wavefront object era el formato propio del programa Wavefront Modeler, programa de modelado 3D que dio origen a lo que actualmente conocemos como Maya. Este formato, aunque obsoleto, sigue siendo un estándar de intercambio entre aplicaciones 3D, por ejemplo para transferir información entre el programa Maya y 3D Studio MAX.
3D Studio Shape
Formato propio de 3D Studio para importar y exportar formas bidimensionales tales como líneas. Tiene una compatibilidad muy limitada, por lo que no debemos usarlo para conectar 3D Studio con otros programas, ya que probablemente no reconocerán este formato.
Stereolitho
El stereolitho es un formato indicado para transferir mallas poligonales a maquinaria de prototipado rápido. Es el formato indicado si vamos a obtener modelos reales a partir de la geometría desarrollada en 3D Studio.
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VRML
VRML es el acrónimo de Virtual Reality Modeling Lenguaje, o Lenguaje de Modelado de Realidad Virtual. Es una de las primeras apuestas fuertes por desarrollar un lenguaje abierto y estándar para el intercambio y la publicación de contenido de realidad virtual a la comunidad de desarrolladores y, eventualmente, también a la de internautas. Mediante este formato, podemos publicar nuestras escenas para que puedan ser vistas (con severas limitaciones) a tiempo real incluso en páginas web.
Viz material XML export
Este formato permite intercambiar materiales entre 3D Studio MAX y Autodesk VIZ en formato
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Polígonos
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Consejos de trabajo
Una de las principales limitaciones a la hora de trabajar en una escena son los polígonos. Hemos de tener siempre en cuenta que el ordenador no puede soportar un número ilimitado de triángulos, y si nos pasamos podemos provocar cuelgues en el sistema y pérdida de información. Es importante no usar más polígonos de los necesarios (ver criterios de asignación de polígonos), y otorgar polígonos solo a aquellos objetos en los que este justificado. Aunque al final del proyecto se puede reducir y optimizar el número de polígonos de una escena (ver optimización de polígonos) es altamente recomendable planear una política de ahorro de polígonos desde el primer momento.
Nombre correcto en los objetos
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Asignar un nombre a todos los objetos con los que estemos trabajando es vital para asegurar el éxito de un proyecto. Generalmente asignar un nombre a cada uno de los objetos de la escena se considera un proceso bastante tedioso. No obstante, TODOS los proyectos acaban teniendo un número tal de objetos en la escena que se vuelve realmente incómodo tener que manipular los objetos directamente en el visor. Tendremos que hacer uso de paneles avanzados de selección, que muchas veces nos van a ordenar los objetos por su nombre. Disponer de los objetos bien nombrados nos ayudará a trabajar mucho más cómodamente y más rápidamente.
Tiempos de representación
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En los programas de animación, para que cualquier escena acabe en formato de fotografía digital o de animación ha de ser representada. El proceso de representación consiste en el cálculo por parte del programa de cómo va a quedar la escena. Para ello toma los modelos, les aplica materiales, luces, calcula sombras… El proceso de representación lleva tiempo. Aunque iniciemos una política de ahorro de recursos, hemos de tener en cuenta que las representaciones pueden durar horas e incluso días (que un render tarde más de una semana en completarse no es nada extraño). Por ello, a la hora de ajustar tiempos, hemos de contar siempre con unos días de margen para darle tiempo al ordenador o a los ordenadores para que hagan su trabajo de representación.
Teclas rápidas
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3D Studio es un programa que tiene miles y miles de botones en cientos de herramientas con muchas opciones. Todas estas herramientas, por suerte, están bien ordenadas en 3D Studio de una manera lógica, accesible e intuitiva. Pero muchas veces acceder repetidamente a herramientas que están escondidas puede hacer que nuestro trabajo se vuelva lento. Todas las acciones que podamos realizar con un botón se pueden acceder con una tecla rápida del teclado. Las teclas rápidas son combinaciones de teclas que llaman a funciones del programa. Las teclas rápidas tienen una ventaja y una desventaja: La ventaja es que nos permiten trabajar a un ritmo muy superior, disfrutar más del trabajo que estamos haciendo y ser más productivos La desventaja es que hemos de aprender de memoria las combinaciones de teclas rápidas para los elementos que nos interese usar.
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Las teclas rápidas solo deberían usarse por aquellas personas que planean hacer un uso diario del programa
Postura de trabajo
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3D Studio es un programa extremadamente intuitivo. Prácticamente lo podemos hacer todo pulsando botones en la interfaz. Por ello, una postura frecuente de trabajo (nada correcta) suele ser sujetar el ratón con la mano derecha y la cabeza con la mano izquierda. Haciendo esto estamos desaprovechando una mano muy valiosa que puede hacer que trabajemos más rápido. Por otra parte seguramente nuestra columna está adoptando una posición curvada que, a la larga, puede producir molestias y, en casos extremos, lesiones. Seamos sinceros: La sesiones de trabajo en un programa de animación se pueden alargar durante horas y horas. Adoptar una buena postura de trabajo será más que conveniente. La recomendación general es trabajar con la mano derecha apoyada en el ratón y la mano izquierda apoyada ligeramente sobre el teclado para hacer uso de ciertas teclas rápidas.
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Interfaz de usuario
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Interfaz de usuario
Menús
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En los menús encontramos de una manera extensiva aunque poco intuitiva la totalidad de las herramientas que podemos encontrar en el programa.
Barra de herramientas
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En la barra de herramientas tendremos contenidas las principales herramientas que vamos a usar durante el desarrollo de nuestros proyectos.
Estantería de herramientas
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En la estantería de herramientas encontramos todas las herramientas y sus opciones. No solo vamos a tener acceso a las herramientas, sino que el programa nos va a mostrar sus parámetros en la parte inferior de la estantería. Dentro de esta estantería tenemos TODAS las herramientas que el programa pone a nuestra disposición. Este número de herramientas es muy elevado, pero por suerte la estantería esta perfectamente bien ordenada, lo que nos facilita nuestra labor en la búsqueda de la herramienta que podamos necesitar. La estantería está ordenada en pestañas. Cada pestaña contiene las herramientas realcionadas con una fase del trabajo. Cada pestaña puede contener botones, que son subordinaciones de la pestaña que hemos seleccionado. Cada subordinación, a su vez, puede tener multitud de opciones recogidas en dos tipos: • Desplegables: Los desplegables nos permiten seleccionar una opción dada respecto de una lista de opciónes. • Persianas: Las persianas agrupan y ordenan parámetros. Reciben el nombre de persianas porque pueden plegarse y desplegarse tan solo haciendo clic sobre ellas.
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Controles de animación
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Los controles de animación nos permiten modificar nuestra posición en el tiempo, así como previsualizar la animación en la escena. Los controles de animación son muy intuitivos, puesto que se asemejan bastante a los mandos de un reproductor DVD
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Visores
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Los visores son nuestra ventana al mundo tridimensional, puesto que representan, de manera gráfica, el contenido de la escena.
Controles de los visores
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Con los controles de los visores podemos variar nuestro punto de vista respecto de lo que está pasando en la escena para obtener un mejor control.
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Visores
Los visores son la ventana al mundo tridimensional que vemos a través de nuestros monitores. Son la representación gráfica a tiempo real del contenido de la escena que estamos creando.
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4 visores
En el programa podemos disponer de un máximo de cuatro visores simultáneamente.
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Además, podemos redimensionar los visores según nuestras necesidades simplemente pinchando y arrastrando sobre cualquiera de los bordes de los visores.
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En la configuración de los visores tenemos incluso la posibilidad de cambiar la distribución de los visores.
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Vistas
Cada uno de los visores puede mostrar un número muy amplio de puntos de vista, a elegir entre vistas normalizadas, vistas de cámara o de luces, o vistas personalizadas.
Mover los visores
Para trabajar en animación es imprescindible saber mover fluidamente los visores. Cuando movemos un visor no estamos moviendo el contenido de la escena: Realmente somos nosotros quien nos movemos en torno a los objetos, para cambiar nuestro punto de vista y apreciar mejor ,de esta manera, el entorno en el que estamos trabajando. Zoom:
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La herramienta Zoom nos permite acercarnos y alejarnos de la escena, para ver más de cerca alguno de los detalles o para alejarnos y ver la escena en un plano general. Hemos de advertir que la herramienta zoom no es comparable al zoom de las cámaras de video o de fotografía. Cuando hacemos un zoom en 3D Studio, realmente, es como si camináramos para acercarnos o alejarnos de los objetos de la escena.
Pan:
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La herramienta Pan nos permite movernos transversalmente a los objetos de la escena, es decir, movernos “de lado”.
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Rotar arco: La herramienta de rotar arco nos permite describir un arco en torno a los objetos de la escena, simulando un vuelo alrededor de los objetos y permitiéndonos inspeccionar con mucha rapidez nuestro trabajo. Es una herramienta extremadamente util para darnos cuenta de la volumetría de los objetos.
Zoom a selección: La herramienta zoom a selección o zoom a todo nos permite hacer un zoom automático a los elementos de la escena, ganando de esta manera mucho tiempo.
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FOV: La herramienta Field of View si que es el correspondiente digital al zoom de las camaras de video y fotografía. Nos permite acercarnos y alejarnos de los objetos sin variar nuestra posición. Eso si, la herramienta FOV varía las propiedades de la perspectiva, por lo que ha de usarse con sumo cuidado. En general, es recomendable usar la herramienta zoom del programa para acercarnos y alejarnos de los objetos.
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Walk-through: La herramienta “paseo” nos permite navegar por la escena en la que estemos trabajando como si de un videojuego se tratara. De esta manera, podemos inspeccionar los entornos que estamos desarrollando, constituyendo una herramienta muy útil para proyectos arquitectónicos y en desarrollo de niveles para videojuegos.
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Diferencia entre visores y representación:
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Cuando abrimos 3D Studio es porque queremos conseguir generar una imagen o una animación que vamos a usar para nuestros fines. Esta imagen deberá tener un buen aspecto y un nivel impecable de calidad. Esta imagen que nosotros esperamos obtener recibe el nombre de “representación” o “render”, y es el resultado final del trabajo que vamos a realizar en 3D Studio. Para poder llegar a obtener ese “render” tendremos que generar en 3D Studio los elementos necesarios. El espacio de trabajo en el que nos vamos a mover recibirá el nombre de “escena”. En una escena vamos a colocar todos los elementos necesarios para crear la representación: luces, cámaras, geometría, materiales… Todos estos objetos serán parte de un archivo informático que únicamente contendrá datos, ceros y unos. Posteriormente el programa se encargará de interpretar estos datos y generar con ellos la imagen esperada. Una escena puede verse reflejada, por ejemplo, en un archivo de texto.
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Un claro ejemplo es RenderMan de Pixar. Para trabajar con este motor de render, hemos de proporcionarle archivos de texto (en formato .rib (renderman interface bytestream)) que contienen la información de cómo está compuesta la escena. El programa cogerá más tarde el texto del documento y generará una escena en consecuencia.
Esta es una manera muy clara de trabajar, ya que obtenemos un control total sobre los objetos de la escena. Desde el punto de vista de un programador (familiarizado en trabajar con código) puede ser una manera muy cómoda de trabajar, pero desde el punto de vista del artista o diseñador este método no es nada intuitivo.
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Lo importante, al fin y al cabo, no es aprender a programar, sino generar imágenes de la manera más productiva posible. Para ello se crearon ya hace bastantes años las interfaces de usuario gráficas. Las interfaces de usuario gráficas se encargan de mostrarnos, de manera visual e intuitiva, la información que contienen los archivos que más tarde van a generar las imágenes.
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Las interfaces gráficas, no obstante, no son capaces de mostrarnos en el visor la escena como quedaría tras la representación final. Las imágenes que vamos a generar suelen requerir horas y horas de cálculo. Intentar generarlas a tiempo real en las interfaces gráficas sería imposible con la tecnología de la que disponemos hoy. La solución pasa por llegar a un compromiso entre visualización y rendimiento: Vamos a poder trabajar en los visores con una representación aproximada de cómo quedará la escena una vez haya sido calculada por el representador.
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Por ello, hemos de entender siempre que lo que vamos a ver en el visor va a ser una aproximación a la calidad final, nunca la representación final. Ciertos elementos, como sombras o materiales, serán incapaces de mostrarse en su calidad final en el visor, y deberán ser calculados en el representador, siempre a costa de tiempo de cálculo.
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De esta manera siempre podremos trabajar de una manera más sencilla e intuitiva, dejando que el programa haga las labores de traducción e interpretación, pasando la información al representador y generando la imagen esperada.
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El búfer gráfico
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El búfer gráfico es el método que usa el programa para mostrarnos el contenido de los visores. 3D Studio puede usar tres tipos de bufer gráfico: DirectX, OpenGL y por software. En las dos primeras opciones la tarjeta gráfica que tenga instalado el equipo ayuda a que el programa funcione más rápido, mientras que la tercera opción se basa en los recursos puramente del ordenador (procesador y RAM, principalmente). Hay que decir que tanto OpenGL como DirectX son búfers gráficos diferentes y, en principio, igual de válidos.
OpenGL (Open Graphics Library): Originalmente desarrollado por Silicon Graphics Incorporated como librerias open source de gráficos. Son unas librerías potentes que nos permiten mover bastante geometría a la vez. Suele estar implementado en tarjetas gráficas de rango superior. Este bufer esta portado a casi todas las plataformas conocidas al ser un estándar abierto. La mayoría de tarjetas domésticas no ofrecen un buen soporte OpenGL.
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DirectX (Direct3D): Librería gráfica desarrollada por Microsoft para su sistema operativo Windows. No se encuentra en otras plataformas como Linux o mac. Es una librería desarrollada pensando no en gráficos de alto nivel sino en videojuegos. Aunque también ayuda a acelerar programas 3D, debemos tener en cuenta que su concepción original es siempre los videojuegos y no el trabajo de animación 3D. No obstante, debido a que la mayoría de tarjetas gráficas del mercado doméstico se diseñan pensando en los videojuegos, suelen ofrecer mejor soporte de DirectX que de OpenGL. Software: Usando esta opción cargamos todo el proceso de visores en el procesador. Esta opción es adecuada si no estamos trabajando con una tarjeta gráfica medianamente potente.
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Preguntas y respuestas: • Pregunta: “Mi tarjeta grafica es antigua y/o poco potente, pero tiene soporte DirectX y OpenGL. ¿Cuál de los dos uso?” Respuesta: Que una tarjeta gráfica tenga implementado DirectX y OpenGL no quiere decir que los tenga BIEN implementados. En la mayoría de tarjetas antiguas de gama baja trabajaremos mucho mejor usando el Bufer Z de Software. • Pregunta: “Si tengo un ordenador reciente, que bufer debo usar?” Respuesta: Todos los búferes tienen sus ventajas e inconvenientes. Debemos usar un bufer y otro según la fase del trabajo en la que estemos. DirectX es muy bueno para mover muchos polígonos a la vez con materiales aplicados, pero es MUY LENTO para mover planos de AutoCAD (porque no ha sido pensado para trabajar con AutoCAD sino con videojuegos de polígonos y texturas) De esta manera, Software será la opción indicada para comenzar a trabajar con planos en 3D Studio, mientras que cuando pasemos a la parte de materiales deberemos usar DirectX o OpenGL. • Pregunta: “Si trabajo con un portátil, que bufer uso?” Respuesta: En principio no es recomendable hacer animación con un portátil (ver equipos necesarios). Las tarjetas gráficas de los portátiles no suelen ser muy potentes, por lo que suelen ofrecer implementaciones no demasiado buenas de DX o OGL.
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Métodos de visualización:
A cada uno de los visores de 3D Studio le podemos asignar varios métodos de visualización para sacar el máximo rendimiento de nuestra escena y trabajar con ella de la manera más eficiente posible. Hemos de tener en cuenta siempre que aquello que vemos en el visor no es más que una previsualización de aquello que más tarde veremos en la representación. El método por defecto de los visores es el llamado “Suavizado + resaltes”. En este método, el programa nos muestra una previsualización bastante aproximada en muchos casos a como quedará el render una vez lo hayamos calculado
Suavizado mas resaltes
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En la vista suavizada el programa intenta acercarnos lo máximo posible al resultado final, de manera que se vean reflejados en el visor tantos elementos como sea posible. Podemos fijarnos en que vemos perfectamente la geometría, y el programa calcula el suavizado entre polígonos para que apreciemos el modelo como una superficie contínua. Por otra parte, vemos también una previsualización de los materiales aplicados sobre el objeto, así como parámetros más avanzados tales como los resaltes especulares propios del material del avión. Esta es la visualización más completa que el programa es capaz de mover a tiempo real y, por tanto, la que más recursos consume. Deberemos tener en cuenta que para proyectos grandes el programa no será capaz de mover los visores todo lo rápido que deseáramos. De todas formas es una visualización muy cómoda para trabajar previsualizando algo parecido a lo que vamos a obtener en la representación.
Representación alámbrica
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La vista alámbrica es el caso contrario de la vista anterior: Nos muestra únicamente los límites entre polígonos del modelo. Por supuesto esto no quiere decir que el objeto se vaya a representar de esta manera: Solo que nosotros lo vemos así en los visores. La vista alámbrica tan solo nos muestra la estructura del objeto: En ningún momento nos muestra materiales ni luces. Tiene, eso sí, la ventaja de permitirnos ver a través del los modelos. Esta es una vista muy apropiada para trabajar en escenas complejas en las que necesitamos saber que objetos están delante de otros. Al no calcular materiales ni luces, este visualización carga muy poco el programa y permite mover los visores a mucha más velocidad que con la visualización de suavizado más resaltes. No obstante, su uso puede ser bastante poco intuitivo, por lo que deberiamos reservarla para el momento en el que nos hayamos acostumbrado a trabajar en animación.
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Caja delimitadora
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Como hemos visto, las dos visualizaciones anteriores son dos extremos de calidad. El programa, además, nos ofrece términos medios de calidad con los que podemos activar y desactivar elementos de la visualización a nuestra voluntad.
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La caja delimitadora es un extremo de visualización de baja calidad pero alto rendimiento. En este método el programa únicamente nos muestra una caja que abarca los límites del objeto seleccionado, pero no nos muestra el objeto seleccionado en sí, por lo que lo único que podemos apreciar es el volumen que ocuparía el objeto. Este método es muy incómodo para trabajar, aunque acelera el rendimiento de los visores, sobre todo cuando trabajamos con objetos con un número muy alto de polígonos, ya que reduce geometrías complejas a simples cajas.
Alámbrica sombreada
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La vista alámbrica sombreada es parecida a la vista alámbrica, solo que nos permite ver además los materiales aplicados sobre la geometría. De esta manera, podemos seguir viendo a través de los objetos, pero apreciamos bastante mejor la volumetría de la escena.
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Plana
Facetas
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En la vista plana vemos únicamente los modelos sombreados y los materiales aplicados sobre los modelos, pero el programa no calcula nada relacionado con las luces. Por ello, vemos los objetos como si fueran absolutamente planos.
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En el modo de visualización con facetas, el programa añade al modelado y los materiales el cálculo de la iluminación del objeto de una manera bastante simple, pero lo suficiente para permitirnos apreciar el volumen del objeto y la posición de la fuente de luz. Para acelerar los cálculos el programa no suaviza los límites entre las caras, y por esto vemos perfectamente donde acaba una y donde empieza la otra (conocemos esto como facetado)
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Facetas más resaltes
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A la visualización anterior, añadimos efectos más complejos de materiales como el brillo especular, aunque el programa sigue sin calcular el suavizado entre las caras (siguen apareciendo facetadas)
Suavizado
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El programa ya calcula el suavizado entre las caras, con lo que aparecen como una superficie contínua. No obstante, a cambio de este cálculo, elimina efectos avanzados de materiales como los resaltes especulares.
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Transformaciones
La manera que tenemos de cambiar las propiedades de posición, rotación y escala de los objetos es mediante las herramientas de transformación.
El Gizmo inteligente
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Al fin y al cabo, lo que queremos es mover un objeto en las tres dimensiones del espacio. Para ello, sin embargo, vamos a usar un medio bidimensional como es un ratón desplazándose a lo largo de una mesa. ¿Como podemos manejar tres dimensiones con dos? En las primeras versiones de 3D Studio, además de elegir la herramienta de transformación correspondiente, debíamos elegir el eje o los ejes en los que se iba a aplicar la transformación. Este proceso era sencillo de entender, pero por cada transformación debíamos hacer dos clics: uno para elegir los ejes y otro para la transformación. Como transformar objetos es un proceso que se lleva a cabo constantemente, tener que hacer una doble selección se convertía en algo eterno. Para solucionar este problema se creó el gizmo inteligente. Consiste en un eje de coordenadas adicional al eje de coordenadas por defecto que selecciona automáticamente un eje u otro según la proximidad del cursor. De esta manera, los ejes quedan seleccionados simplemente al acercar el ratón: Al hacer clic sobre el eje de coordenadas ya podemos mover el objeto sabiendo que hemos seleccionado el eje correcto. Esto nos permite trabajar mucho más cómodamente y mucho más deprisa.
Los colores del gizmo
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Dado que el gizmo de transformación puede cambiar según el tipo de transformación que estemos usando, el programa usa un sencillo truco que nos permite orientarnos fácilmente: • Los ejes de color rojo representan el eje X sin estar seleccionado • Los ejes de color verde representan el eje Y sin estar seleccionado • Los ejes de color azul representan el eje Z sin estar seleccionado • Los ejes de color amarillo representan los ejes seleccionados
Transformaciones manuales y mediante coordenadas
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Cada uno de los tres tipos de transformación se pueden realizar de dos maneras diferentes. En la mayoría de los casos, el programa nos permite transformar los objetos simplemente pinchando y arrastrándolos hasta las coordenadas deseadas. Esto constituye una manera muy flexible e intuitiva de trabajar. Por otra parte, si deseamos más precisión, el programa siempre nos permite transformar los objetos mediante coordenadas. Para ello únicamente deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón encima del botón correspondiente a la transformación que deseemos realizar con coordenadas.
Transformación de posición
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En la transformación de posición desplazamos el objeto en los tres ejes del espacio. Para ello, solo deberemos acercar el ratón hacia el gizmo inteligente, con lo que se marcarán los ejes más próximos al cursor del ratón. Una vez seleccionados los ejes, solo tendremos que pinchar y arrastrar, con lo que el objeto se moverá en los ejes marcados tanto como arrastremos el ratón.
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Transformación de rotación Al seleccionar la transformación de rotación, veremos que el gizmo cambia sensiblemente, pero nos seguirá marcando los tres ejes en los que podemos rotar el objeto.
Transformación de escala
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El gizmo de transformación de escala es muy similar al de movimiento, aunque es el que más áreas sensibles posee. Si pulsamos sobre cualquiera de los ejes independientes, escalaremos el objeto seleccionado únicamente sobre el eje indicado. Como podremos ver existen unas dobles líneas que conectan pares de ejes. Seleccionando el espacio entre esas dobles líneas podremos seleccionar pares de ejes para la escala. Por último, si acercamos el ratón hacia el centro del gizmo, observaremos como los tres ejes se seleccionan a la vez, permitiéndonos escalar la figura sobre todos sus ejes simultáneamente.
Transformaciones mediante coordenadas:
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Si deseamos trabajar con más precisión sobre las transformaciones, podemos realizarlas mediante coordenadas. Para ello, únicamente deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón encima de la transformación de la que queramos ver las coordenadas. Si por ejemplo, deseamos ver las coordenadas de la herramienta “mover”, deberemos hacer clic con el botón derecho del ratón sobre el icono de “mover”
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Tras lo que aparecerá un cuadro de diálogo flotante sobre los visores con la información pertinente a las coordenadas de transformación para la herramienta seleccionada.
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Disponemos de dos sistemas de coordenadas paramétricas: El sistema absoluto y el sistema de desfase. En el sistema absoluto, la transformación de un objeto se refiere a un centro universal. Es decir, un punto en la escena hace de centro de coordenadas, y el programa nos muestra la posición del objeto (en este caso) respecto de ese centro inamovible. En el sistema de desfase, el programa nos permite mover el objeto desfasándolo respecto de la ubicación actual. Es decir, yo puedo no saber donde esta el centro de coordenadas ni la posición del objeto respecto a este centro: yo únicamente se que quiero mover el objeto 5 unidades a la derecha respecto de su posición actual: Para este caso usare la transformación de desfase.
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Es importante darse cuenta de que la transformación por desfase siempre va a ser igual a cero, ya que cuando se realiza la transformación, automáticamente el objeto se lleva su centro de coordenadas particular. Pero eso si, aunque hagamos transformaciones de desfase, el resultado siempre se refleja en la transformación absoluta.
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Selección de objetos
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Herramientas de selección
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Para seleccionar objetos en 3D Studio solo tenemos que pinchar en ellos tras haber seleccionado la herramienta “seleccionar”. La tecla rápida para la herramienta seleccionar es la “Q” del teclado. Aquellos objetos que hayan quedado seleccionados tendrán un recuadro blanco, que nos ayuda a distinguir los que están seleccionados de los que no lo están. Si estamos viendo la escena en modo alámbrico, los objetos seleccionados pasarán a mostrar su malla de color blanco.
Selección múltiple
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Si deseamos seleccionar varios objetos simultáneamente podremos hacerlo pinchando en cada uno de ellos, al tiempo que mantenemos pulsada la tecla “ctrl.” del teclado. Con esta tecla pulsada y mantenida, todos aquellos objetos en los que pulsemos con el ratón
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Selección por nombre
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quedarán añadidos a la selección. Si pinchamos en un objeto que ya había sido añadido anteriormente a la selección, tendremos el efecto contrario: Será excluido de la selección.
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Cuadros de selección
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Cuando la escena ha crecido en número de elementos, pinchar sobre cada uno de ellos se volverá un proceso tedioso y poco productivo. Podremos en este caso hacer uso de la ventana “Selección por nombre”. En esta ventana aparecerán listados todos los objetos según su nombre. Será muy importante haber nombrado correctamente los elementos de la escena para poder trabajar con comodidad con la selección por nombre y localizar rápidamente el elemento que nos interese.
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Podemos seleccionar varios objetos esbozando un cuadro de selección. Los objetos total o parcialmente incluidos dentro de este cuadro quedarán seleccionados y estarán listos para trabajar con
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ellos. Para realizar un cuadro de selección debemos hacer clic en una zona vacía del visor (para no seleccionar ningun objeto) y arrastrar para comenzar a definir la zona de selección. Una vez levantemos el dedo del botón izquierdo del ratón, la zona de selección habrá quedado fijada.
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Bloqueo de selección
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Si ya hemos seleccionado aquellos elementos que nos interesan, podemos perder la selección con un simple clic de ratón en el lugar menos oportuno. Y claro, ya sabemos que es muy fácil hacer clic accidentalmente con el ratón. Si queremos asegurar la selección que hemos hecho, podremos bloquearla con el botón del candado que tenemos en la parte inferior de la pantalla. Al hacerlo, no podremos deseleccionar los objetos que tengamos seleccionados. Claro que tampoco podremos seleccionar otros objetos que nos interesen. Para quitar el bloqueo de selección deberemos pinchar simplemente otra vez en el botón del candado. La tecla rápida del bloqueo de selección es la barra espaciadora.
Nombres de selección
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Si deseamos que el ordenador recuerde un grupo de selección en particular que tengamos en la pantalla, podremos incluirlo en la lista “grupos de selección”. Siempre que queramos recuperar el grupo actual, aunque lo hayamos deseleccionado, solo tendremos pinchar en el desplegable, y el programa automáticamente seleccionará todos aquellos elementos que estaban seleccionados cuando definimos el grupo.
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Unidades de trabajo
El mundo virtual en el que vamos a trabajar se mide en unidades de espacio y tiempo. Las unidades de tiempo son estándares en todo el mundo: Por todas partes rige el sistema de segundos, minutos y horas. Con el sistema de medida del espacio pasa algo más complejo. Dependiendo de la parte del mundo en la que nos encontremos, el espacio se mide de maneras diferentes. En el sistema métrico decimal, la unidad principal es el metro, y a partir de ahí tenemos divisiones más pequeñas como el centímetro o el milímetro. En los países sajones, por el contrario, se basan en el sistema de pies y pulgadas.
¿En cual de estos sistemas trabaja 3D Studio? En cualquiera de ellos – Y en el suyo propio.
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Por defecto 3D Studio trabaja con un sistema de unidades genéricas. Es decir, vamos a poder trabajar con precisión midiendo todo lo que hacemos… en unas unidades ficticias. Simplemente trabajaremos como si lo hiciéramos con pies o con metros, pero sin unidades. En cualquier momento podremos acceder a cambiar las unidades del sistema y especificar cual va a ser el formato de trabajo empleado. Para ello, únicamente tendremos que acudir a “personalizar”, “configuración de unidades” y seleccionar aquellas unidades que nos convenga.
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Seleccionar las unidades correctas será muy útil sobre todo en aquellos trabajos en los que se requiere una precisión absoluta, o en aquellos en los que partimos de modelos generados en otros programas, tales como planos de AutoCAD.
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Modelado
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s Las primitivas son los objetos más sencillos y, aunque suelen ser los más despreciados, también suelen ser los más útiles. La mayoría de objetos que vamos a generar en el programa van a estar creados a partir de primitivas.
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Cuando uno piensa en lo que espera del programa, a nivel de modelado, piensa en construir objetos complejos y ricos en detalle, con formas orgánicas y difíciles (siempre respondiendo a nuestra imaginación). Sin embargo solemos topar con la decepción de empezar aprendiendo a manejar unas insulsas primitivas que poco o nada tienen que ver con el proyecto que podamos tener en la cabeza.
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El poder de las primitivas:
Hemos de tener en cuenta que la gran mayoría de los objetos que tenemos a nuestro alrededor son combinaciones más o menos complejas de primitivas geométricas. Por ello, saber descomponer un objeto complejo en primitivas puede ser la clave para sacarles partido.
Por supuesto ese no es todo el poder de una primitiva. Más adelante veremos como modificando una primitiva podemos alcanzar casi cualquier forma.
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Las primitivas son objetos paramétricos. Esto quiere decir que su creación esta basada en parámetros dependientes de la forma de la primitiva.
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Por ejemplo, tres parámetros de la caja son la altura, la anchura y la profundidad, mientras que la esfera tiene un único parámetro llamado radio. Es decir, el objeto que finalmente obtendremos será un objeto basado en polígonos. No obstante, el método que usamos para crearlo estará basado en parámetros geométricos.
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El cono es un modelo que viene definido por dos radios y una altura. La ventaja de definir el cono con dos radios es que la misma herramienta podemos modelar conos y troncos de cono. 3D Studio MAX
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Si el valor de los dos radios es mayor que cero estaremos generando un tronco de cono.
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Si el valor del radio superior es mayor que cero, entoces obtendremos un cono.
Y si el valor del radio inferior es mayor que cero, obtendremos un cono invertido.
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La esfera se genera a partir de su radio. Si colocamos en el visor una vista alaámbrica veremos que las aristas de los polígonos que generan la esfera se colocan como meridianos y paralelos. Una de las herramientas secundarias de la esfera es que puede segmentarse especificando un ángulo de entrada y otro de salida. De esta manera podemos crear visualizaciónes muy curiosas, como por ejemplo las ilustraciones conocidas de libros de geografía de secundaria…
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La geoesfera es parecida a la esfera, solo que se construye a partir de triangulos de área uniforme. Al tener todos los triángulos el mismo area, la superficie de la geoesfera es más uniforme que la de la esfera, por lo que tiende a tener una apariencia más realista, aunque carece de los parámetros secundarios de la esfera.
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El cilindro es una primitiva que viene definida por su radio y su altura. Al igual que la esfera contiene la posibilidad de segmentarse según dos angulos de entrada y salida. Esto nos puede ser muy útil, por ejemplo, para realizar gráficos de tartas en 3D Studio.
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El tubo es una primitiva parecida al cilindro, solo que tiene también un radio interior, que define el hueco interior de la tubería.
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El toro o toroide es una primitiva que ayuda a generar el conocido “Donut”, aunque también puede usarse para generar, por ejemplo, flotadores o neumáticos de automóvil (antiguos).
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La pirámide genera una pirámide en base a la altura y anchura de su base y la altura de la pirámide.
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El plano genera una superficie plana de polígonos sin volumen. Esta primitiva es muy útil para crear, por ejemplo, suelos para nuestras escenas.
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La historia de la tetera:
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La idea de por qué modelar la tetera sobrevino cuando Martin se encontró con que no tenía modelos informáticos lo suficientemente interesantes. Sandra le sugirió que modelara el servicio de té completo (ya que estaban tomando un té en aquel momento). Él cogió lápiz y papel, y comenzó a dibujar el servicio de té a mano alzada. Más tarde, en su laboratorio, se realizó la digitalización.
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¿Por qué es tan popular la tetera? En los primeros tiempos de la informática gráfica no había programas de modelado 3D y todo se digitalizaba a mano, o se bocetaba sobre papel para introducir manualmente los datos mediante un procesador de texto. Si se trabajaba sobre texturas, mapeados y algoritmos de representación, tener a modelos a mano era de agradecer.
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La tetera original fue manufacturada por Melitta en 1974 y pertenecía a Martin Newell y a su mujer, Sandra, que la compraron en una tienda de Salt Lake City. La tetera fue mas tarde donada al Boston Computer Museum pero ahora reside en la colección “Ephemera” del “Computer History Museum” Está catalogada como “tetera usada para representación de informática gráfica” y lleva el número de catálogo X00398.1984
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A parte de esto, la gente suele decir que la tetera es un objeto muy útil con el que hacer pruebas: Se reconoce al instante Tiene topología compleja Se auto-proyecta sombras Hay problemas con las superficies ocultas Tiene superficies convexas y cóncavas No requiere mucho espacio en disco duro
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(Se rumorea que algunos de los primeros pioneros en el sector podían escribir las coordenadas de la tetera de memoria)
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Normales
Como ya sabemos, todo aquello que está construido en 3D Studio esta compuesto por triángulos. Muchas veces, sin embargo, nos parecerá que los triángulos se vuelven “invisibles”. Si, por ejemplo, creamos una tetera y levantamos su tapa, parecerá como que los triángulos interiores han desaparecido. Pero si volteamos la tetera, comprobaremos como realmente nunca desaparecieron: En cambio son los de la otra parte los que ahora parecen haber desaparecido. ¿Cómo explicar este efecto? Si nos fijamos, cada cara viene definida por tres puntos. Tres puntos, a la vez, es todo lo que hace falta para definir un plano. De esta forma, cada cara es un plano diferente de trabajo.
Conocemos como vector normal a aquel vector que sale ortogonalmente de una superficie. Un vector normal tiene dirección y sentido. La dirección la sabremos fácilmente por su condición de ortogonalidad. El sentido lo podemos hallar fácilmente a partir de la regla de Maxwell.
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Cada cara tiene un único vector normal que sale de la superficie del triángulo comprendido por tres vértices.
En animación, en la mayoría de los casos, una cara solo es visible por el lado de su normal. Si intentamos mirar una cara por el lado contrario de su normal, la cara aparecerá invisible. No es que no la veamos: simplemente aparecerá como invisible.
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Este fenómeno tiene su explicación lógica: Siempre es mejor calcular solo una cara que dos. O, por decirlo de otra manera, si calcula un solo lado de la cara, reducirá por la mitad todos los calculos relacionados con la geometría, por lo que tanto la representación como los visores irán más rápidos. En la mayoría de los casos no notaremos este efecto, pues los modelos volumétricos tienen dispuestas las caras de tal forma que nunca vamos a ver las normales volteadas.
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En los objetos compuestos por superficies, como pueda ser por ejemplo la tetera, si que notaremos este efecto, por lo que deberemos recurrir a una de las múltiples soluciones que el programa nos ofrece.
El modificador “normal”
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A veces, el programa interpreta mal la orientación de las caras de la geometría, especialmente en la superfícies. En este momento podremos apreciar como hay caras que “desaparecen”. No es que hayan desaparecido realmente, sino que simplemente su normal está del lado incorrecto. Si deseamos corregir el problema, podemos añadir un modificador normal en el catálogo de modificadores sobre el objeto que presente el problema.
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El modificador normal es muy sencillo de usar puesto que solo dispone de dos parámetros. La opción “invertir” únicamente le da la vuelta a todas las normales del objeto. La opción “unificar” corrige desperfectos en la geometría y trata de alinear todas las normales al mismo lado.
El modificador “carcasa”
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Aun cuando las normales esten puestas en el lado correcto, las superficies tienen un volumen de superficie inexistente, por lo que muchas veces trabajar con ellas genera un efecto irreal. Para añadir grosor a las superficies de una manera sencilla disponemos del modificador “carcasa”. Este modificador genera una superficie paralela a la que hayamos seleccionado y une las dos superficies con un volumen proporcionando al objeto un aspecto más solido y real.
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Ocultación de objetos
Cuando estamos trabajando en un proyecto es usual llegar a un punto en el que hemos creado tantos objetos en la escena, que crear nuevos objetos se vuelve un proceso difícil. Por una parte, porque la geometría creada con anterioridad nos interrumpe y no nos deja ver ni trabajar con la nueva geometría. Por otra parte, porque la geometría anterior está cargando los procesos del ordenador de una manera innecesaria. Pero, ¿que podemos hacer? ¿Borramos el resto de objetos? – No hace falta llegar a tal extremo. Las herramientas de trabajo nos permiten ocultar y mostrar a voluntad los objetos con los que estamos trabajando.
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Cuando nosotros ocultamos un objeto de la escena en la que estamos trabajando, desaparece el objeto, y el lugar que ocupaba queda rellenado con un vacío. Del mismo modo, un objeto ocultado tampoco puede ser seleccionado: Si pinchamos en el lugar en el que estaba el objeto, no conseguiremos seleccionarlo. No es que sea invisible. Es que simplemente… no está. Podemos pensar en la ocultación como en un universo paralelo. Claro que en cualquier momento podemos volver a traer el objeto a nuestro universo: Solo hace falta mostrarlo.
Capas
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El trabajo con capas es un recurso del que afortunadamente disponen los productos de animación y que viene importado de las aplicaciones CAD. Nos permite agrupar los objetos colocándolos en una especie de “capas”, como si estuviésemos trabajando con capas de acetato sobre una mesa de delineante. En cualquier momento podemos retirar una de esas hojas de acetato y todos los objetos contenidos en una capa desaparecerán al instante. Si usamos frecuentemente el recurso de ocultar y mostrar, seguramente nos será útil la herramienta de capas, puesto que nos permite ocultar y mostrar grupos de selección previamente creados de una manera muy sencilla y rápida. Adicionalmente, las capas constituyen un recurso muy productivo para el modelado, y su uso es una buena costumbre que ayuda a ordenar mejor nuestra escena.
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Congelado de objetos
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En el apartado anterior cubríamos el supuesto caso de la ocultación de objetos en una escena dada para crear nuevos objetos sin que los anteriores nos molesten. Pero claro, hay muchos proyectos en los que necesitamos ver los objetos creados con anterioridad para modelar nuevos objetos tomando como referencia los previos. Y si ocultamos los previos, perdemos toda referencia! Para solucionar esta situación, podemos congelar los objetos. El congelado de objetos es parecido a la ocultación, con una diferencia. En la ocultación perdemos la visibilidad y la edición del objeto. En el congelado, en cambio, perdemos la edición, pero no así la visibilidad. El objeto congelado aparece de hecho en el visor, pero por mucho que intentemos seleccionarlo, para el programa es como si el objeto fuera de humo: No es capaz ni de seleccionarlo, ni siquiera de reconocerlo. Es como una especie de “fantasma”. De esta manera podemos modelar nuevos objetos con la tranquilidad de saber que no nos va a poder ser posible modificar los objetos anteriormente creados. Debemos tener en cuenta que el congelado no descarga el peso de la geometría, como la ocultación. De esta manera, aunque los objetos estén congelados, puede que los visores no aumenten su velocidad, porque el programa sigue teniendo que mostrar la geometría.
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Aunque los objetos congelados no son editables, son perfectamente sólidos. Aunque hemos solucionado el problema de la edición, muchas veces no solucionamos el problema de la visibilidad, y los objetos nos molestan no dejando ver los objetos que tenemos detrás. Para solucionar este problema está la vista a través del objeto. Pulsando la combinación de teclas rápidas Alt+x, aquellos objetos que estén seleccionados entrarán en un modo “fantasmal” en el que podremos ver a través de ellos. Hemos de notar que este efecto no tiene nada que ver con la aplicación de materiales. Lo que hemos hecho no es aplicar un material transparente, ya que de hecho el material del objeto, si es que tenía
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alguno, ha permanecido intacto. Podemos comprobar esto representando la escena. La visualización “a trevés” solo se aplica en los visores. Si ya no deseamos usar la vista a través, solo tenemos que volver a pulsar la combinación de teclas con el objeto seleccionado, y volverá a su estado original.
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El catálogo de modificadores Las herramientas de diseño tridimensional tienen la ventaja de que nos permiten trabajar de una manera bastante interactiva. Para crear un objeto, partiremos de un modelo inicial y podremos ir modificándolo aplicando sucesivas operaciones.
Cada una de estas operaciones de modificación va a recibir el nombre de “modificador”.
La buena noticia es que el programa va a guardar una memoria de los modificadores aplicados sobre cualquier objeto, de manera que siempre vamos a poder volver atrás en el catálogo y modificar una de las operaciones primeras sin tener que hacer las ultimas operaciones realizadas.
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De esta manera, podemos trabajar muy rápidamente y, si más adelante hay que modificar la pieza, sabemos que no tenemos que repetir todo el trabajo.
Los modificadores se aplican sobre el objeto o los objetos que estén seleccionados en un momento determinado. Si aplicamos un modificador a la vez sobre varios objetos, el programa interpretará que nuestro deseo es calcarlo, y aparecerá como un modificador calcado, es decir, los cambios que hagamos sobre el modificador en uno de los objetos se verán reflejados en el resto de los objetos con el mismo modificador.
Una vez seleccionado el objeto, deberemos acudir a la pestaña “modificación”. En el cuadro de diálogo se nos informará de los parámetros del último modificador que esté en el catálogo de modificadores. Además, justo encima de los parámetros encontraremos un resumen de los modificadores aplicados sobre la pieza seleccionada.
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Para aplicar un modificador solo tendremos que seleccionarlo de la lista que tenemos en la parte superior de los parámetros. No aparecen todos los modificadores del programa siempre: solo aparecen aquellos susceptibles de ser aplicados al objeto que tengamos seleccionado. Una vez hayamos seleccionado un modificador de la lista, aparecerán sus parámetros en la ventana inferior. Podremos fijarnos que el último modificador aparece como modificador activo en la ventana de parámetros: Los parámetros que veremos en la parte inferior de la ventana estarán referidos al modificador activo.
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Si deseamos volver a cualquier operación anterior únicamente tenemos que pinchar en la operación correspondiente en el catálogo de modificación: Una vez lo hagamos, los parámetros de la parte inferior reflejarán automáticamente los parámetros del modificador seleccionado.
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Clonaciones
Una manera bastante productiva de trabajar en 3d consiste en aprovechar constantemente elementos de la escena. Frecuentemente las escenas contienen grupos de objetos idénticos o similares entre si. Cuando esto ocurra, no necesitamos crear desde cero cada uno de los elementos de la escena: Podemos crear un elemento maestro y realizar duplicados (clones) del mismo tantas veces como queramos. El procedimiento de generar un duplicado de un objeto recibe el nombre de “clonación”. Pero por suerte no hay un único tipo de clonación: Dependiendo de lo que estemos clonando vamos a poder hacerlo de varias maneras diferentes. En la mayoría de los casos vamos a disponer de tres tipos diferentes de clonación: Copia, calco y referencia.
Copia
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La copia consiste en un clon totalmente independiente del objeto original. Es decir, el objeto clonado es completamente idéntico al objeto original, pero solo en el momento de su creación. Lo que pase de ahí en adelante tanto con el clon como con el objeto original no afectará al otro objeto de ninguna manera.
Calco
El calco es un tipo de clonación completamente dependiente. Es decir, el objeto no solo es idéntico al original en el momento de la creación, sino que los cambios que se produzcan en cualquiera de los dos objetos se verán reflejados en el otro (o los otros, en el caso de una clonación múltiple).
Referencia
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La referencia es un calco de un objeto sobre otro en el momento de la creación. A partir de ese momento se crea una “instantánea” del objeto original. Es decir, la clonación se realiza como calco, y todas las modificaciones a modificadores que tuviera aplicado el objeto original en el momento de la clonación se aplican como calcos, pero todas las modificaciones que se realizan a posteriori se consideran como copias y solo se aplican a los objetos individuales.
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Hemos de notar que no solo se pueden realizar clonaciones sobre modelos, sino sobre casi cualquier evento de la escena: Materiales, animaciones, modificadores…
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Operaciones Booleanas: Mediante las operaciones booleanas aplicamos el álgebra de Boole para realizar operaciones con volúmenes. Estas operaciones se realizan combinando dos objetos sólidos o, alternativamente, un sólido y una superficie. Podemos realizar tres operaciones básicas de combinación de volúmenes y cuatro operaciones avanzadas de recorte.
Para realizar una operación booleana deberemos partir siempre de dos objetos, ni uno más ni uno menos. El primer objeto que hayamos seleccionado pasará a llamarse “operando A”, mientras que el segundo operando implicado en la operación pasará a llamarse “operando B”.
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Una vez definidos los dos operadores que van a participar en la operación, deberemos especificar el tipo de operación que vamos a desarrollar.
Las tres operaciones básicas son la unión, la diferencia y la intersección.
En la unión, los volúmenes de los dos objetos se combinan (se suman) para dar como resultado un volumen completamente nuevo. Hemos de notar que no es como hacer un grupo, en el que los dos objetos coinciden, pero el programa sigue recordando que son dos diferentes. En la operación booleana de unión se crea un nuevo volumen que da lugar a un nuevo objeto que, eso si, ha sido generado a partir de dos objetos de base.
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En la diferencia podemos restar el volumen de un objeto respecto del otro. Cualquiera de los dos objetos puede actuar como objeto restador. Solo debemos usar la opción correcta, bien sustracción A-B o B-A. En la intersección nos quedaremos únicamente con el volumen común a los dos objetos.
¿Qué pasaría si deseáramos hacer una operación booleana con varios elementos? Como ya hemos visto, no podemos hacer una operación booleana con más de dos operandos. Si deseamos realizar operaciones con varios objetos deberemos planificar y dividir la operación final en varias operaciones booleanas previas. De esta manera, crearemos un árbol de booleanas.
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Una consideración muy importante a tener en cuenta en el desarrollo de operaciones booleanas es realizar las menos operaciones de diferencia posibles. El programa tiende a malinterpretar la geometría a partir de la tercera operación booleana de resta sobre el mismo objeto, provocando agujeros no esperados en la geometría o volteamiento de normales no esperado.
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Al realizar una jerarquía relacionamos unos objetos con otros para hacer sistemas de objetos, tales como brazos mecánicos o personajes.
Eje de coordenadas
Vinculaciones
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Los objetos rotan unos con otros según el centro de su eje de coordenadas. Por ello, antes de realizar la vinculación entre unos y otros, tendremos que asegurarnos que los centros de coordenadas están colocados correctamente. Los centros deberán estar situados en la base de rotación de los objetos, o lo que es lo mismo, el punto que hará de pivote de rotación de los objetos.
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Jerarquías
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Una vez establecidos los centros de los ejes de coordenadas, deberemos establecer las relaciones parentales entre unos objetos y otros. En la vinculación se establecen objetos hijos y objetos padres, con las siguientes reglas: • Un hijo solo puede tener un padre, aunque un padre puede tener multitud de hijos • Un hijo puede ser, a su vez, padre de otros objetos • Las transformaciones, si no le indicamos lo contrario al programa, se heredan de padres a hijos. Es decir, si un padre lo pasa a su hijo, que a su vez tiene hijos, estos también se modificarán por la transformación del primer padre (digamos “el abuelo”) • El padre modifica al hijo pero no al revés. De esta forma, si hemos realizado una vinculación, no deberemos, en la mayoría de los casos, mover el hijo, sino el padre. • Si que se recomienda rotar tanto los hijos como los padres • No se recomienda en casi ningún caso escalar ningún padre ni ningún hijo, ya que la transformación de escala también se hereda con efectos imprevisibles. • Al realizar una jerarquía entre objetos, moviendo a los padres conseguiremos mover a los hijos. Esto se llama una cinemática directa.
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La vista esquemática
El programa no nos proporciona una manera directa, en los visores, de visualizar las relaciones de parentesco entre los objetos. Para solucionar este problema el programa pone a nuestra disposición una vista esquemática.
La vista esquemática representa los elementos de la escena como nodos de un árbol. Aquellos objetos que posean vinculaciones entre sí verán el parentesco reflejado en el esquema mediante líneas que enlazan padres con hijos.
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Para usar esta herramienta correctamente es imprescindible haber nombrado correctamente los elementos para poder identificarlos rápidamente en la vista.
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Grupos
Si queremos hacer un bloque fijo con varios objetos deberemos recurrir a los grupos. Cuando agrupamos objetos, el programa los tratará como si fueran uno solo, aunque siempre tendrá en cuenta que está formado por varios objetos independientes. Los grupos tienen muchas ventajas y solo una desventaja. La desventaja de los grupos consiste en que hace que los tiempos de representación suban de una manera demasiado alta. Tanto más subirán los tiempos de representación cuantos más grupos tengamos en la escena. Por ello, de cara a obtener un mejor rendimiento en la representación, es esencial crear cuantos menos grupos sean posibles (a menos que no nos importe el aumento de tiempo de render, claro). Una de las principales ventajas de trabajar con grupos es su facilidad de uso. Para muchas cosas, los grupos funcionan como cajas transparentes en las que podemos meter y sacar cosas.
Crear un grupo
Abrir un grupo
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Cuando nosotros queremos llevar cosas juntas las metemos en una caja. El acto de meter cosas en una caja lo llamamos “agrupar”. El programa crea, entonces, un objeto ficticio e invisible que abarca a todos los objetos en la escena. No hace falta siquiera colocar los objetos juntos: El grupo respeta la ubicación de los objetos originales. Al crear el grupo, el programa nos pregunta por el nombre del mismo. Es importante darle un nombre lo suficientemente claro para luego identificarlo correctamente.
Un grupo previamente creado puede ser “abierto”. El proceso de abrir un grupo es similar al de abrir una caja. Si lo hacemos con cuidado, podemos sacar o meter objetos de la caja, y luego volverla a cerrar: El objeto “caja” no desaparece.
Cerrar un grupo
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Si hemos abierto un grupo quiere decir que no lo hemos eliminado. Podemos volverlo a cerrar con el comando “cerrar”, volviendo a su estado original.
Sacar objetos del grupo
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Si deseamos extraer un objeto de la caja primero deberemos abrirla con el comando “abrir” para poder llegar a sus componentes elementales. Una vez abierto el grupo, podemos sacar un objeto del mismo simplemente seleccionándolo y usando el comando “disociar” del menú “grupo”. A partir de ese momento el objeto seleccionado dejará de formar parte del grupo.
Meter objetos dentro de un grupo
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Si deseamos añadir un objeto a un grupo previamente creado, deberemos primeramente seleccionar el objeto que queremos añadir. Tras ello, seleccionaremos el comando “asociar” del menú “grupo”. En el siguiente clic el ordenador espera que le indiquemos el grupo al que queremos asociar el objeto seleccionado. Esto es así porque podemos tener varios grupos en la misma escena. Una vez completemos el paso de seleccionar el grupo correspondiente, la operación habrá finalizado y el objeto quedará dentro del grupo. Si por casualidad pincháramos fuera del grupo, la operación quedaría invalidada (el ordenador interpreta que nos hemos arrepentido) y deberemos volver a repetir el proceso. En las primeras asociaciones es recomendable que nos aseguremos de que realmente hemos asociado correctamente el objeto al grupo. Así como para disociar un objeto del grupo, este ha de estar abierto, no es necesario que un grupo este abierto para asociarle un objeto.
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Romper grupos
Si usamos el comando “desagrupar” estaremos destruyendo irreversiblemente el grupo. Es como si rompiéramos la caja que une ciertos elementos: Podemos volverlos a meter más tarde dentro de otra caja, pero no ya dentro de la misma porque la hemos roto.
Romper conjuntos de grupos
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Si tenemos varios grupos dentro de otros grupos, la operación desagrupar rompe solo el grupo que está seleccionado en el momento de la operación. En cambio, si usamos el comando “descomponer”, el programa romperá de manera irreversible tanto los grupos como los subgrupos presentes en la selección en ese momento.
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Líneas:
Aunque el programa está pensado para trabajar en 3 dimensiones con objetos representables, también podemos dibujar líneas como en un programa de diseño gráfico o un programa CAD. De hecho, incluso podemos importar planos CAD y el programa los tratará como líneas. Dentro de la parte de líneas del programa, podemos crear líneas de forma libre, o primitivas lineales. Las primitivas lineales son algo parecido a la proyección bidimensional de las primitivas tridimensionales. Aunque generan primitivas planas, y se rigen por parámetros concretos, finalmente producen lineas con las que podemos trabajar.
Las líneas son objetos no representables. Por tanto, ninguna línea se verá en la representación a menos que activemos la opción representable de su diálogo de parámetros. Si hacemos esto, las líneas pasarán a representarse como tubos en el render.
Tipos de vértice
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Las líneas son objetos compuestos por subobjetos, como los triángulos. El subobjeto base es el vértice, como en los triángulos. Los vértices de una línea están unidos mediante segmentos. Varios segmentos unidos generan una Spline. Una o varias splines dan lugar a una linea o forma.
Si bien las aristas que definen una cara son siempre lineas rectas, los segmentos de una spline no tienen por que ser rectos. Su curvatura, sin embargo, no viene definida por el propio segmento sino por el vértice. Ha varios tipos de vértice: Escogiendo un tipo u otro podremos definir la curvatura del segmento de la spline. Esquina:
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El tipo de vértice es esquina genera interpolaciones rectilíneas entre los segmentos, generando formas con ángulos vivos.
Suavizado:
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Este tipo de vértice genera un suavizado automático en los vértices, impidiendo apreciar la existencia de estos, y generando una forma continua de curvatura lo más suave posible.
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Bezier:
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En este tipo de vértice podemos controlar la curvatura de la línea al pasar por un vértice concreto al aparecer un manipulador tangente a la curvatura de la línea. El controlador bezier es simétrico.
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Esquina bezier:
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Es un controlador parecido al Bezier, pero asimétrico, por lo que podemos controlar la curvatura de la línea a cada lado del vértice independientemente.
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Edición de líneas
Las líneas, de por sí, no generan elementos tridimensionales. Sin embargo, nos pueden ser de mucha ayuda para conseguir generar objetos tridimensionales representables que, de otra manera o con otras técnicas, nos sería muy difícil de conseguir
Trabajo con líneas
Extrusiones
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Hay muchas operaciones que podemos realizar con las líneas. Lo primero que debemos comprender para trabajar con ellas es lo siguiente: Si deseamos que varias líneas participen en la creación de un objeto determinado debemos hacer que todas las líneas pertenezcan a una misma línea. Es decir, una vez estemos trabajando con una línea determinada, las demás líneas permanecerán intocables a menos que las llevemos todas a un terreno de trabajo común. La operación que debemos usar para trabajar con líneas es el modificador “editar spline”. Este modificador nos permitirá obtener un control total sobre la línea y sus subobjetos. Deberemos aplicar “editar spline” solo a una de las líneas implicadas en la operación de creación (en caso de que haya varias implicadas). Para hacer que varias líneas pertenezcan a una sola línea deberemos usar la herramienta “asociar” (attach) que encontraremos entre las múltiples herramientas de “editar spline”. Una vez hayamos pinchado en el resto de las líneas implicadas, estas habrán quedado incluidas en la línea original. Para terminar la operación de asociación deberemos volver a pinchar el botón “attach” hasta que vuelva a su posición original. Aunque nosotros veremos la línea como compuesta por varias líneas, para el programa contará ahora como una única línea y podremos realizar cuantas operaciones deseemos con la línea. Para acceder a cada uno de los subobjetos de la línea deberemos seleccionarlos en la parte superior del modificador. Podremos acceder a modificar tanto los vértices como los segmentos como las splines enteras. Con el subobjeto spline seleccionado podremos acceder a la opción “cortar” (trío) que encontraremos hacia la parte final de los parámetros del modificador. Esta herramienta me permitirá recortar aquellas líneas que se intersecten entre si. Es importante notar que después de realizar un corte el programa no suelda automáticamente los vértices de las dos líneas implicadas en el corte: Aunque en la intersección de las líneas nosotros creamos ver un vértice, realmente tenemos dos vértices superpuestos. Una buena manera de ver este hecho es que el vértice no aparece como una cruz, sino como una cruz dentro de un cuadrado. Una vez hayamos soldado los dos vértices con la herramienta soldar (Deberemos haber entrado en el subobjeto vértice) podremos seguir trabajando. No deberemos haber dejado vértices abiertos al trabajar con editar spline.
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Una vez hayamos soldado los vértices de la línea, podremos aplicar el modificador extrudir. Asignando un valor numérico en el campo “cantidad” el resultado debería ser el siguiente. Si nos hubiésemos dejado algún vértice abierto, la forma quedaría abierta, y el resultado sería el siguiente: Las paredes se extrudirían como superficies y no como sólidos.
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Trabajo con planos de AutoCAD
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Una pregunta muy frecuentemente hecha es la siguiente: Si voy a trabajar extruyendo planos de AutoCAD, ¿Por qué debería trabajar con líneas de 3D Studio? Desde luego cuando trabajamos con un proyecto, por ejemplo, relacionado con arquitectura, no deberemos despreciar la valiosa información que nos proporciona el plano. Sin embargo, no es aconsejable usarlo directamente en 3D Studio por dos razones fundamentales: 1.-Las líneas han sido creadas en AutoCAD, no en 3D Studio. Aunque en principio son totalmente compatibles, tendríamos que gastar cierto tiempo en separar las capas, asociar las líneas y soldar los vértices antes de poder empezar a trabajar. 2.-Mucho más importante que el punto anterior, es que si miramos por un rato cualquier plano nos daremos cuenta de que la representación de las puertas y ventanas, entre otros objetos, hace que las paredes de un plano de AutoCAD sean inservibles para nuestros fines, ya que si las extruyéramos tendríamos ventanas y puertas que llegarían hasta el techo. Para trabajar correctamente deberemos usar el plano o los planos como referencia en los visores, y apoyarnos en ellos para dibujar nuestras propias líneas.
Revoluciones
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Otra de las operaciones que podemos realizar con líneas son las revoluciones. En las revoluciones usamos una línea como perfil de revolución y la hacemos girar en torno a un eje, creando una geometría tridimensional. La manera de conseguir una revolución es seleccionar una línea y aplicar el modificador “torno” (lathe). La línea entonces pasará a revolucionarse automáticamente en torno a un eje ficticio. Es muy probable que el resultado inicial no sea el que nosotros esperamos. Hemos de tener en cuenta que el programa no entiende de objetos como vasos, platos o jarros, y por ello interpreta cual debería ser el centro de rotación: la mayoría de las veces se equivoca. Para solucionar este error deberemos indicarle la ubicación correcta del eje de rotación usando el subobjeto correspondiente del modificador. Con el subobjeto seleccionado podremos moverlo, observando a tiempo real como cambia la revolución.
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¿Por que este modificador recibe el nombre de torno y no de revolución?
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En un torno podremos ir modificando “interactivamente” la forma de la revolución: Igual podremos hacer en 3D Studio. Si volvemos a la línea que ha generado la forma, accedemos a su subobjeto “vértice” y lo movemos, podremos comprobar como la revolución cambia en tiempo real, como si estuviésemos trabajando en un torno de arcilla ¡pero sin que se rompa la figura!)
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Superficies de subdivisión
Como ya sabemos, todas las superficies se componen de triángulos. Cada triángulo compone una superficie plana. Combinando muchas de estas superficies podemos conseguir imitar objetos más o menos complejos.
No obstante, una técnica de modelado basada en objetos planos facilita el modelado de objetos geométricos, ya que deberemos usar pocos recursos para generarlos. ¿Pero, que pasa con los objetos orgánicos? Los objetos orgánicos están compuestos por superficies curvas e irregulares, difíciles de imitar usando triángulos. Claro que una manera de llegar a imitar superficies orgánicas con polígonos consiste en usar muchos polígonos muy pequeños. La desventaja de usar objetos con muchos polígonos muy pequeños es la siguiente: Necesitamos una técnica para poder generar de una manera rápida una cantidad tan grande y tan compleja de polígonos. Y aun cuando lo hayamos conseguido, tendremos que tener en cuenta que esta cantidad de polígonos hará que el ordenador vaya considerablemente más lento.
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Una primera manera de conseguir superficies orgánicas fueron las superficies NURBS. Basadas en formulas matemáticas más que en enjambres de triángulos, las superficies NURBS consiguen generar superficies complejas y continuas. Aunque el uso de las NURBS está en pleno vigor hoy en día, su utilidad suele asociarse al modelado de objetos industriales, donde permiten al diseñador generar formas complejas de una manera sencilla. No obstante, hay algunos objetos orgánicos demasiado irregulares como para ser simulados fácilmente con superficies NURBS. Para combinar la facilidad de uso de los polígonos con la potencia de las NURBS se crearon las superficies de subdivisión.
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La filosofía de estas superficies se basa en subdividir y suavizar progresivamente una malla compuesta de triángulos, para a partir de un modelo geométrico generar una superficie orgánica.
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La base de trabajo de una superficie de subdivisión podemos comprenderla fácilmente a partir de una caja. Si creamos una caja simple tendremos un objeto geométrico construido con 12 caras triangulares. Si este mismo objeto lo convertimos en una superficie de subdivisión con una iteración, podremos comprobar como el resultado es una caja con interpolaciones que la suavizan. Eso si, el número de triángulos ha subido algo.
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Si subimos el nivel de iteraciones a dos, el resultado está bastante más suavizado, pero podemos comprobar como el número de polígonos va a aumentar exponencialmente.
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Uno de los peligros más grandes de las superficies de subdivisión es aumentar sin control el número de iteraciones de suavizado. Lo más probable, al hacer esto, es que con los ordenadores que tenemos hoy en día, el sistema se quede colgado a partir de la cuarta o la quinta iteración.
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Criterios de optimización de polígonos
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Optimizar los modelos
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Los ordenadores de hoy en día, nos guste o no, tienen limitaciones. Cada objeto que modelamos está constituido por un número concreto de polígonos. Si nos descuidamos en el modelado y no tenemos cuidado con el número de polígonos que estamos gastando, llegará un momento en el que la escena tendrá más polígonos de los que el ordenador podrá soportar y comenzaremos a tener problemas. En un primer momento, el síntoma de un exceso de polígonos será un ralentizamiento notable del programa, lo que incidirá en nuestra productividad y en nuestro confort a la hora de trabajar. También, por supuesto, incidirá en los tiempos de representación. En un caso más extremo, el ordenador simplemente no dispondrá de los recursos necesarios para mantener una escena y, simplemente, se “colgará”. Desde un principio deberemos tener sumo cuidado en no gastar más polígonos de los necesarios. Podemos hacer esto usando varios criterios: 1. Criterio de importancia: Otorgaremos más polígonos a aquellos objetos que tengan más importancia en la escena. Los objetos secundarios que sirvan para reforzar o para proporcionar la presentación no deberían estar gastando recursos reservados para aquello que realmente tiene importancia. 2. Criterio de proximidad: Aquellos objetos que estén lejanos deberán tener menos polígonos que los objetos que estén cerca de la cámara o punto de vista. Para ilustrar este efecto podemos usar el ejemplo de “las dos pelotas”: Aunque una de ellas tiene menos polígonos que la otra, el efecto solo es apreciable cuando se encuentran cerca del punto de vista. 3. Criterio de centralidad: La atención del espectador suele fijarse en el centro de la pantalla, y suele obviar los objetos que se hallan en la periferia. Por tanto, deberemos otorgar más polígonos a los objetos que se hallen en el centro.
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Si nos fijamos, los tres criterios se realimentan entre si, ya que por regla general un objeto importante deberá estar cerca de la cámara, centrado en el encuadre, ¿verdad?
El contador de polígonos
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El contador de polígonos es una herramienta muy útil que nos sirve para llevar un control del número de polígonos que estamos gastando en la escena. Podemos encontrar el contador de polígonos en el panel de utilidades del programa. El contador nos ofrece dos informaciones: Por una parte, el número total de polígonos usados en la escena, y por otra parte, el número total de polígonos solo de aquellos objetos que estén seleccionados en estos momentos.
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Podremos ver que, además de mostrarnos numéricamente la cantidad de polígonos, el programa nos muestra una barra indicativa de color. La escala de la barra está reflejada por el valor que tenemos en la parte izquierda de la ventana. Si el valor del objeto o de la escena sobrepasa la barra, entonces la barra se quedará en su valor máximo y no se moverá de ahí. Es muy importante comprender que el contador de polígonos en ningún caso actua de limitador, sino que su función es meramente informativa. Su utilidad, sin embargo, es mucha, ya que nos ayuda a mantener control sobre los recursos que estamos gastando. No deberíamos rebasar el límite de polígonos que hayamos fijado anteriormente para el equipo en el que estemos trabajando.
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El modificador “optimizar”
Desde el principio del modelado deberíamos iniciar una política de ahorro de recursos. Sin embargo, hay veces que descuidamos esta política, o bien cae en nuestras manos un modelo que no ha sido modelado por nosotros…. O mil circunstancias más que pueden hacer que un modelo no sea todo lo optimizado que desearíamos. ¿Cómo podemos optimizarlo?
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El modificador optimizar nos permite rebajar el número de polígonos de un objeto comprometiendo lo menos posible su calidad. Simplemente hemos de aplicarlo sobre cualquier objeto que contenga polígonos y subir el valor de umbral de cara. A medida que subamos este valor, el modificador comenzará a simplificar la geometría del modelo.
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Claro, que si elevamos demasiado este valor, la geometría se simplificará hasta el extremo de resultar irreconocible.
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Materiales
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Creación de materiales
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Introducción
Los objetos que hemos creado hasta ahora en nuestro universo virtual tienen una superficie de aspecto uniforme e inerte. Si queremos otorgarles más personalidad podremos hacerlo proporcionando a su superficie un aspecto más complejo y rico. Muchas veces, este aspecto que vamos a proporcionar a los modelos asemejará materiales que conocemos en el mundo real tales como madera o mármol, por citar algunos ejemplos. Es por eso que conocemos a esta fase en la que vamos a entrar como “materiales”. Sin embargo, el término es bastante inexacto. El término “materiales” hace referencia a una realidad muy compleja de imitar. Los materiales reales no son solo las texturas que nuestros ojos ven, sino valores muy amplios de densidad, resistencia, dureza…
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Lo que nosotros vamos a crear en el programa van a ser aproximaciones visuales a los materiales reales. Serán algoritmos informáticos que el programa va a interpretar en la representación y que harán creer al espectador que el objeto está provisto de material, cuando en realidad todo es un engaño. Tales algoritmos reciben el nombre de “sombreadores”. Gracias a ellos, vamos a poder proporcionar una apariencia determinada a los objetos. No es conveniente pensar que vamos a poder proporcionar una apariencia “realista” a los objetos de nuestras escenas, y no es porque no lo vayamos a poder conseguir: Simplemente es que vamos a poder generar materiales realistas y ficticios. Por ejemplo, el material de dibujos animados es uno de los materiales no realistas que podemos conseguir con casi todos los programas de animación.
Los materiales como ayuda al modelado
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No hemos de pensar tan solo en los materiales como un ornamento más al proceso de modelado. En la mayoría de los casos, los materiales van a ahorrarnos trabajo a nosotros y al ordenador, eliminando ciertos procesos de modelado que serían eternos de realizar para nosotros, y que el ordenador puede calcular de una manera bastante rápida mediante los materiales.
La comparación
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La creación de materiales realistas exige un conocimiento bastante preciso la realidad que pretendemos imitar. Muchas veces los materiales de los objetos tienen una riqueza en sus texturas de la que hasta ahora no nos habíamos percatado. Por ello, en la creación de materiales, siempre es muy aconsejable (por no decir imprescindible) contar con referencias del material que estamos intentando crear. Por ello, no deberemos dudar en echar mano de todas aquellas fuentes que nos puedan proporcionar información sobre el aspecto de los materiales. Un rato de observación a un material concreto nos revelará una complejidad de la que hasta ahora no éramos conscientes y nos proporcionará información muy útil para descomponer el material y poder reconstruirlo.
Referencias
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Podemos obtener referencias de materiales de múltiples fuentes, como por ejemplo: • Fotografiando nosotros mismos los materiales • Consultando enciclopedias de materiales • Buscando imágenes en Internet, por ejemplo, en el buscador de imágenes de Google (www.google.com)
El editor de materiales
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Accederemos a la creación de materiales a través del editor de materiales del programa. El editor de materiales es una ventana aparte del programa (aparece flotante sobre la interfaz del usuario) en el que se nos presenta una interfaz de trabajo completamente diferente de la que habíamos estado usando hasta ahora. 3D Studio MAX
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Podemos invocar al editor de materiales pulsando el botón correspondiente de la barra de herramientas, o bien pulsando la tecla “M” del teclado.
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Parámetros básicos del sombreador “Blinn”
Antes de comenzar a repasar los parámetros del sombreador Blinn hemos de entender lo siguiente:
Los materiales forman parte de la parte de sombreado. Parte que, como ya sabemos, contempla no solo los materiales sino también las luces. Estos dos elementos están íntimamente ligados en la informática gráfica.
Por ello, veremos que muchos parámetros de los materiales están relacionados o simulan completamente el comportamiento de la luz. Esto es debido a que podemos imitar muchos comportamientos de la luz a través de los materiales. ¿A que es debido este hecho?
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Hasta hace muy poco los ordenadores personales no han sido capaces de realizar cálculos avanzados de iluminación. La manera de trabajar hasta ahora ha sido simplificando y, muchas veces, trampeando para conseguir el efecto deseado (y esto hay que decirlo sin vergüenza alguna). Las propiedades lumínicas de los materiales se han creado para simular condiciones lumínicas más difíciles de imitar con luces. No obstante podremos darnos cuenta que, a medida que avanza el tiempo, los nuevos materiales que tenemos a nuestra disposición ya no imitan los procesos naturales de la luz, sino que se centran más en las propiedades del material y dejan los cálculos de iluminación a la propia computadora, ahora que ya son más capaces de realizar cálculos.
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Los parámetros principales son los colores difuso, especular y ambiental. ¿Cual es el color de un objeto? Esta pregunta, en principio sencilla, podemos transformarla en: ¿De qué color percibimos el objeto? Nuestra percepción de la realidad está condicionada por multitud de factores. Nosotros no vemos el color original del un objeto directamente, sino que nos influye, principalmente, el color de la luz bajo la que vemos el objeto. Un mismo objeto parecerá de un color diferente si lo vemos a través de una luz tintada de color. Por ejemplo, esto es lo que ocurre con la iluminación artificial nocturna de algunas calles: El tono amarillento de la luz cambia la tonalidad de todos los objetos de la calle.
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¿Pero, cual es la luz que llega hasta un objeto? Podemos diferenciar la luz que llega hasta un objeto en dos tipos de luces: La luz directa y la luz indirecta. La luz directa es aquella luz que parte directamente desde el emisor y llega hasta el objeto que vemos. Después rebota en este objeto y parte hacia otros destinos, entre ellos, nuestros ojos. A este parámetro lo llamaremos “luz especular”
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La luz indirecta es aquella que, tras haber partido del emisor de luz, rebota en otros objetos e ilumina, de forma indirecta, el objeto que posee el material que estamos creando. A este parámetro lo llamaremos “luz ambiental”. Y por ultimo tendremos el color propio del objeto. A este color lo llamaremos “color difuso”.
El color que percibimos respecto de un objeto concreto dependerá, evidentemente, de la suma del color difuso con los colores de las luces ambiental y difusa.
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En el color difuso tendremos que poner el color del que el objeto es en realidad. Convendrá fijarnos muy bien en cual es el color real del objeto. ¿Fijémonos por un momento en los objetos que nos rodean: Cuantos de ellos poseen tonos saturados? Por regla general, pocos. Uno de los fallos más
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comunes es crear “colores ideales”, la mayoría de las veces demasiado saturados. El resultado de esta práctica suele ser representaciones demasiado saturadas, irreales y por tanto increíbles. Será más aconsejable buscar tonos menos saturados para que nuestra escena quede más realista.
El color especular correspondería al color de la luz emitida directamente por el objeto. El color de la luz dependerá de la temperatura de emisión (ver propiedades de la luz). Por regla general, una luz será más amarillenta cuando la temperatura de la luz sea más baja.
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El color ambiental corresponde a la suma de los colores proyectados indirectamente por el resto de objetos.
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Mapa:
El mapa es una textura bidimensional en la mayoría de los casos y tridimensional en algunos, que se aplica sobre el sombreador y que este puede interpretar de diferentes maneras. Un mapa es algo parecido a una sábana que cae sobre el objeto. La sábana sería el mapa que contiene la textura que queremos aplicar sobre el objeto. Una vez la sábana caiga sobre el material, el material incorpora el mapa como parte de su apariencia.
El mapa es, en si, una textura, y esta textura puede estar generada de múltiples maneras usando varios métodos. Básicamente podemos diferenciar los mapas en dos categorías: procedurales y bitmap.
Los mapas bitmap son aquellos que usan una imagen (o secuencia de ellos) del disco duro para describir la apariencia de un material. De esta manera podemos coger fotografías digitales y proyectarlas sobre los objetos.
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Los mapas procedurales son algoritmos matemáticos que generan patrones que podemos aplicar como mapa. Ejemplos de estas texturas procedurales son los ladrillos, tableros de ajedrez, o ruidos, entre otros muchos.
Los mapas bitmap tienen la ventaja de proporcionar acabados más realistas, mientras que los procedurales suelen proporcionar acabados más “sintéticos”. Por el contrario, los procedurales son mucho más controlables ya que nos suelen permitir acceder a cambiar sus parámetros interiores, mientras que los mapas bitmap son difíciles de modificar.
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Además, los mapas bitmap se suelen cargar en la memoria RAM del ordenador, mientras que los mapas procedurales suelen cargarse directamente en el procesador.
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Mapa bitmap
El mapa bitmap permite cargar una imagen de mapa de bits como parte del material. Las imágenes bitmap están compuestas por mapas de bits, y el programa nos permite aplicar tanto imágenes estáticas como videos. De esta manera, cualquier imagen que tengamos en el disco duro o que podamos bajar de Internet puede convertirse en una textura aplicable a un material.
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Esto abre las puertas a crear nuestra propia biblioteca de materiales de una manera tan sencilla como fotografiando muestras de materiales y escaneándolos al ordenador, o bien simplemente fotografiándolos con una cámara de fotografía digital.
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El mapa de cuadros genera un patrón de cuadros intercalados. El patrón por defecto es repite alternativamente cuadros blancos y negros, haciendo de este mapa un recurso muy útil, por ejemplo, para generar tableros de ajedrez. Evidentemente, la ventaja de ser un mapa procedural, es que podemos asignar a los cuadros el color que deseemos.
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Como podemos observar en los parámetros del mapa, no solo podemos asignar colores planos a los cuadros, sino que podemos asignar otros mapas, anidando unos mapas dentro de otros para conseguir una textura más compleja.
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Mapa de mosaicos
El mapa de mosaicos es el nombre que recibe actualmente el mapa anteriormente conocido como “ladrillos”. Este mapa procedural permite obtener una gran variedad de patrones de ladrillos y baldosas muy útiles para escenas de arquitectura o interiorismo. La gran ventaja de este mapa reside en la gran cantidad de parámetros que pone a nuestra disposición. De todas formas, hemos de tener en cuenta que en la realidad no existen dos ladrillos iguales, por lo que deberemos afinar mucho este mapa para conseguir un efecto realista.
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El tipo de bloque nos va a permitir seleccionar diferentes patrones de apilamiento entre los mosaicos. Algunos de estos patrones son especialmente útiles para simular paredes enladrilladas, o suelos embaldosados.
En los controles avanzados del mapa, podemos escoger los parámetros especializados del ladrillo o de la lechada. En los parámetros del ladrillo podemos escoger el color del mismo y realizar variaciones sobre
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Poder variar de una manera paramétrica la variación de color entre ladrillo y ladrillo es muy útil teniendo en cuenta que el proceso de construcción de una pared de ladrillos es muy manual, y por tanto cada ladrillo sufre un trato diferente. Por otra parte, las condiciones de vida a las que esta sometida una pared hace que el desgaste entre los ladrillos varie mucho, por lo que hemos de hacer el mapa lo menos uniforme posible. Por otra parte, será recomendable también usar colores poco saturados, ya que tanto por los materiales usados como por el desgaste natural del tiempo, los ladrillos no suelen tener colores vivos.
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En cuanto a los parámetros de la lechada, encontraremos muy útil la posibilidad de aumentar su grosor, cambiar su color o incluso añadir un poco de aspereza, lo que contribuirá a proporcionar un aspecto más realista.
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Mapa de ruido
Todos los objetos en el mundo real están sometidos al desgaste del tiempo, del uso y de las condiciones atmosféricas, entre otros elementos. Por otra parte, hay materiales que, en su diseño, incluyen superficies rugosas o imperfectas.
Gran parte de las imperfecciones o ruidos de un material los podemos conseguir usando el mapa de ruido. Es un mapa que genera varios tipos de ruido (a elegir por el usuario) y que nos pueden ayudar a conseguir materiales más realistas “ensuciándolos”. Este mapa suele ser particularmente útil en el mapeado de relieve.
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El tipo de ruido nos permite elegir entre tres algoritmos diferentes de ruido, adecuados tanto para situaciones de ruido suave como de ruido más salvaje.
El tamaño del ruido me permite especificar la densidad de las ondas de ruido en el mapa.
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Mientras que el ruido regular tiene un aspecto más suave, el ruido fractal lo podremos encontrar masivamente en la naturaleza (de hecho, muchos elementos de la naturaleza basan sus reglas de construccion en los fractales). Si nos fijamos en el mapa de ruido fractal de cerca, podremos apreciar que parece un mapa de elevación de montañas.
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Otros valores, como los rangos de degradado, me pueden servir para delimitar los valores alto y bajo de grises, pudiendo conseguir efectos realmente curiosos como el de la piel de vaca si acerco mucho los rangos mínimo y máximo del mapa.
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Mapa de mezcla
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El mapa de mezcla posibilita combinar dos mapas diferentes creando uno nuevo y más complejo. El funcionamiento de este mapa es muy sencillo, únicamente hemos de especificar los mapas que queremos mezclar, y la cantidad de mezcla entre ellos. De esta manera, podemos añadir complejidad de una manera muy sencilla a los mapas procedurales. Por ejemplo, podemos añadir un poco de ruido al mapa de ladrillos mezclando un mapa de ladrillos con un mapa de ruido.
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Mapeado
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Si el material contiene mapas, el mapeado define cómo esos mapas se aplican sobre el objeto que contiene el mapa. El mapeado no es una propiedad del material, sino del objeto. Enlaza el objeto con el material, informando a este último como ha de dejar caer los mapas sobre el objeto. El modificador más común para aplicar un mapeado a un objeto es el “Mapa UVW”. UVW hace referencia a las coordenadas de mapeado del mapa. Son unas coordenadas XYZ propias de los mapas. Para que haga efecto, deberemos aplicarlo sobre el objeto que queremos que herede el mapeado. Podemos aplicar el modificador al mismo tiempo sobre varios objetos, teniendo en cuenta el efecto de calcado que ya conocemos.
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Mapeado difuso
El mapeado difuso es el más sencillo de entender. En él, el programa toma el mapa que aplicamos en el mapeado como referencia, y simplemente interpreta el color de cada punto del mapa y lo aplica al material directamente. De esta manera, el mapa cae como una sábana sobre el objeto y podemos apreciar que el color del material es el color del mapa que hemos dejado caer en la ranura de mapeado difuso.
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Lo que realmente estamos haciendo en esta operación es sustituir solo el color difuso del material por un mapa. El color difuso ha quedado bajo del mapa que estamos utilizando actualmente. Por ello, modificar el color difuso original apenas tendrá efecto sobre el material.
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Mapeado de relieve
El mapeado de relieve genera la ilusión de irregularidad en la superficie de los objetos mediante la interpretación de los colores del mapa aplicado sobre el objeto. Para calcular el mapa de relieve, el programa toma en consideración el color que se aplicaría sobre una zona concreta de la superficie. Si el color es oscuro, simulará que la zona de la superficie está hundida respecto a sus zonas vecinas.
Si el color que toca a ese punto de la superficie es claro, simulará que la zona está “elevada” por encima de las zonas vecinas.
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De esta manera obtendremos la ilusión de relieve en la superficie de los objetos. Es importante recalcar que el mapeado de relieve es tan solo una ilusión óptica y no modifica realmente la superficie del objeto.
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Este mapeado puede ser extremadamente útil para simular irregularidades en las superficies sin necesidad de generar objetos con una geometría compleja. De esta manera, ahorraremos tanto tiempo en la construcción de los modelos como en la representación final.
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Mapeado de opacidad
En el mapeado de opacidad, el programa genera una transparencia variable en el material basándose en los valores del color del mapa aplicado en el mapeado. Los píxeles del mapa con valores más claros serán interpretados como opacidad por el editor de materiales, mientras que los píxeles con valores más oscuros serán interrpetados como transparencia. Valores intermedios en los píxeles serán considerados también como niveles intermedios de transparencia en el objeto.
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El mapeado de opacidad puede ser muy util si deseamos ahorrar geometría, ya que nos permite simular formas complejas incluso con agujeros en una superficie continua.
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Mapeado de reflexion
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Reflexión real: En la reflexión real, el programa realmente calcula la reflexión que se produce de la escena en el objeto con el material aplicado. De esta manera, el objeto actua como un espejo que refleja a los objetos que tiene vecinos. Podemos conseguir esta reflexión real con dos tiposde mapa: o Mapa Raytrace: El mapa raytrace produce una reflexión perfecta y muy definida, aunque cuesta bastante de calcular, por lo que puede ralentizar en exceso la representación. o Reflexión/refraccion: Este mapa truca “precalculando” la reflexión desde un objeto determinado. Aunque realiza la reflexión en mucho menos tiempo que el mapa Raytrace, su resultado es mucho menos preciso, aunque como ventaja nos da la posibilidad de difuminar la reflexión, creando de una manera muy sencilla el efecto de reflexión difusa propia de los materiales desgastados. Reflexión simulada: En este tipo de reflexión podemos aplicar cualquiera del resto de materiales para simular una reflexión. El programa entonces no se preocupa de calcular la reflexión real, sino que simula que el mapa aplicado es el entorno que tiene el objeto con el material seleccionado. Se suele usar sobre todo con mapas de bits, y puede proporcionar efectos muy realistas si cargamos el mapa de reflexion adecuado.
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Gracias al mapeado de reflexión podemos conseguir que los objetos reflejen su entorno. Disponemos de dos tipos de reflexión: Reflexión real y simulada.
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Notas sobre la reflexión: El mapa que apliquemos marca la calidad de la reflexión, pero no la cantidad. La cantidad de mapeado viene reflejada en el parámetro que tenemos al lado del tipo de mapa aplicado. Advertimos que, por defecto, el programa coloca un valor de 100 en el mapeado de reflexión. Solo un espejo refleja el 100 por ciento de su entorno. Por ello, solo cuando estemos simulando un espejo debemos dejar este valor en 100. En el resto de casos, será muy aconsejable bajar este valor por encima de 30 para simular, por ejemplo, la reflexión de los metales.
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El mapeado de refracción trata de simular los haces de luz que pasan a través de objetos de estructura cristalina. La refracción es más que una pura transparencia, ya que tiene en cuenta la deformación de la trayectoria de los haces de luz al pasar por estos cristales. De esta forma, podemos conseguir simular cristales y otros objetos como lentes en 3D Studio.
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Mapeado de refracción
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Mapeado UVW
El mapeado UVW es la información que proporcionamos al objeto sobre el que recae en el material. Esta información consiste en la definición de cómo se le han de aplicar los mapas al objeto con el que estamos trabajando. Conseguimos aplicar esta información mediante el modificador “Mapa UVW”. Al aplicarselo al objeto con el que estemos trabajando el programa nos preguntará el tipo de mapeado que queremos proyectar sobre el objeto.
Mapeado Plano
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En el mapeado plano el mapa cae de forma plana sobre el objeto. Este mapeado es muy similar a proyectar una película sobre el objeto conteniendo el mapa. El mapa trata de conservar su forma plana al adherirse al material, y esto produce que se deforme en muchos lugares. Suele ser un mapeado muy indicado para realizar paredes o suelos.
Mapeado cilindrico
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En el mapeado cilíndrico el mapa se enrolla sobre si mismo antes de aplicarse sobre el objeto. De esta forma, al aplicarse, el mapa proviene de los 360 grados del espacio. Gracias a esto, este mapa es muy indicado para objetos más bien verticales.
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Mapeado esferico
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El mapeado esférico es parecido al cilíndrico, solo que el mapa se enrolla haciéndose una pelota (una esfera) antes de aplicarse sobre el objeto. Así, el mapa aborda al objeto desde todo el espacio. Este mapeado, sin embargo, tiende a deformar la apariencia del mapa puesto que lo tiene que estirar mucho para poder aplicarlo.
Mapeado de caja
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En el mapeado de caja el mapa se repite seis veces en el espacio antes de aplicarse sobre el objeto. La orientación de la aplicación corresponde a los seis lados de un cubo. Este mapa produce un efecto parecido al mapeado esférico, salvo que el mapa no se deforma tanto. Eso sí, aparecen “juntas” de mapeado en aquellos lugares donde termina una cara del cubo y comienza la siguiente.
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Mapeado de Cara
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En el mapeado de cara el programa trata a todas y cada una de las caras del objeto como si fueran objetos independientes, y aplica el mapa repitiéndolo sobre cada una de las caras del objeto, creando un mosaico muy denso (dependiendo de la complejidad del modelo)
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Material mate/sombra:
El material mate-sombra nos permite integrar de una manera muy fácil unos objetos con otros. Por decirlo de alguna manera, podríamos decir que es un material “anti-material”, es decir, el volumen correspondiente al material sobre el que esté aplicado generará un agujero hasta el fondo de la imagen. Una de las grandes ventajas del material mate sombra es que, a pesar de actuar como agujero negro, tiene la capacidad de recibir las sombras de otros objetos. De esta manera, podemos integrar fácilmente un objeto tridimensional en una escena real con un grado de realismo bastante elevado. Lo primero que debemos hacer al integrar un objeto 3D en una escena real es tomar una referencia del entorno en el que vamos a integrar el objeto, por ejemplo, una fotografía tomada con una cámara digital. A continuación debemos colocar esta fotografía en dos lugares diferentes del programa: Como fondo de representación y como fondo de visor. Aunque la filosofía de estas dos operaciones es la misma, se realiza de dos maneras completamente diferentes.
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Para colocar la imagen de fondo de visor deberemos acceder a las propiedades del fondo de visor en el menú “herramientas” – “fondo de visor”, tras lo que cargaremos la imagen. Al hacerlo aparecerá en el fondo del visor, pero no así en el fondo de representación.
Para cargar la imagen en el fondo de la representación deberemos acceder a los parámetros de entorno y asignar una imagen bitmap en la parte de mapa de entorno. De esta manera podremos cargar la imagen como fondo de pantalla A continuación deberemos cargar el modelo en la escena, iluminarlo correctamente, y colocar un plano en el suelo que nos servirá para calcular la sombra virtual.
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Es importante darse cuenta de cómo el material deja pasar todo mostrándonos el fondo, y en cambio funde perfectamente la sombra con el fondo del visor.
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Luces
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Tipos de luces
En 3D Studio tenemos cuatro tipos principales de luces: Las luces omnidireccionales, los focos, las direccionales y la luz cenital.
Luces con objetivo y sin objetivo
Algunos tipos de luces, como las direccionales y los focos, pueden tener o no objetivo. El objetivo es un objeto ficticio y secundario asociado al proyector de luz. Si escogemos una luminaria con objetivo, hemos de tener en cuenta que el emisor de luz SIEMPRE apuntará hacia el objetivo. De esta manera, simplemente moviendo el objetivo variaremos la orientación de la luz. Por otra parte, al tener objetivo, la luminaria no será susceptible de ser rotada, ya que su rotación vendrá ahora definida por el objetivo. Este tipo de luz es muy cómoda ya que nos permite especificar de una manera muy rápida y muy clara el centro de interés de la luz.
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La luz sin objetivo, por el contrario, es muy parecida a las luminarias que tenemos en la vida real. Si queremos que apunte hacia un objeto determinado, deberemos variar manualmente sus angulos de rotación hasta conseguir que apunte hacia el objeto que deseamos.
Luces omnidireccionales
Las luces omnidireccionales son objetos puntuales que emiten luz en todo el rango del espacio uniformemente. Son lo que se suelen llamar “bombillas”.
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Las luces omnidireccionales son muy versátiles y muy útiles, aunque hemos de tener en cuenta que, al abarcar todo el espacio, suelen requerir bastantes recursos para su cálculo, con lo que acaban ralentizando la representación. Por este motivo, solo debemos usarlas en aquellas ocasiones en las que realmente hagan falta.
Luces direccionales
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Las luces direccionales son haces de luz paralela. Podemos notar que la luz es paralela si nos fijamos en la sombra que proyectan los objetos. Con este tipo de luz, la sombra no sufre apenas deformación.
Luces de foco
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Las luces de foco son luces puntuales que abarcan solo un rango determinado del espacio. Al partir desde un punto concreto, los haces de luz son concéntricos, por lo que las formas proyectadas en los objetos tienden a quedar deformadas. El foco es un tipo de luz muy versátil y controlable, por lo que lo usaremos en multitud de ocasiones.
Luz cenital
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La luz cenital imita la luz ambiental que nos viene reflejada del entorno, en la mayoría de ocasiones desde la cúpula celeste. Es una luz extremadamente difusa pero que 3D Studio MAX
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contribuye de una manera crucial a aportar volumen en la escena.
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Parámetros de las luces Intensidad
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La intensidad de la luz marca la potencia o la cantidad de la luz que despide un emisor determinado. Hemos de notar que debemos evitar no pasarnos tanto por arriba como por abajo con la intensidad de la luz. Colocar valores demasiado altos de intensidad producirá escenas demasiado quemadas con zonas sobreexpuestas, mostrando un cierto efecto “bomba nuclear”. Valores demasiado pobres de luz provocarán imágenes demasiado oscuras.
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Una escena con unos niveles razonables de iluminación. La luz permite ver degradados, y de esta manera apreciamos el volumen del modelo.
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La misma escena con un valor mucho más alto puede resultar quemada, con lo que perdemos la sensación de volumen en los objetos, aunque ganamos un efecto bastante dramático que en ocasiones nos puede ser de utilidad.
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Rebajando demasiado los niveles de iluminación, la escena aparece demasiado obscura. Atenuación
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En el vacío, la luz viaja infinitamente hasta cualquier punto de la galaxia. En la superficie terrestre, sin embargo, no disponemos de este vacío, y la luz se ve frenada por diversos elementos que tenemos en nuestra atomósfera, como el aire, el polvo…
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La luz que emitimos con una linterna no dura para siempre, asi que no es la misma intensidad lumínica la que podemos apreciar justo al lado de la linterna que la que podemos apreciar a 100 metros del emisor. En condiciones normales la intensidad de la luz cae con el cuadrado de la distancia. Por que no hacer que todas las luces decaigan por defecto con el cuadrado de la distancia? Muchas veces no nos interesa. Consideremos el sol: Está tan alejado de la tierra, que cuando su luz llega hasta nosotros, es imperceptible esta caida de intensidad. Por ello, si queremos imitar la luz del sol, seguramente no tendremos que activar este parámetro.
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Los focos lumínicos suelen tener rangos de alcance: Una luz no abarca todo el espacio. Debemos considerar que los focos son emisores con un area determinada de emisión: Por ello, la zona iluminada y la zona en sombra se distancian por una gradación de penumbra ilustrada en el siguiente esquema. En los programas de animación 3D generalmente es difícil simular estas luces de área, por lo que será muy util simular las zonas de atenuación de la luz. La zona de foco corresponderá a la máxima zona de iluminación de la luz. La zona de falloff corresponde a la zona donde la luz deja de tener intensidad.
El color de la luz:
¿Todas las luces son blancas?
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En la vida real, casi ninguna luz es completamente blanca. Podemos diferenciar entre la luz directa que emite un objeto y luz indirecta resultante del rebote de la luz en otros objetos. En cuanto a la luz emitida por un objeto, su color depende de muchos elementos. Uno de los más importantes es la temperatura del emisor de luz. Los emisores de luz emiten diferentes espectros de luz a diferentes temperaturas. Aquellos emisores de luz con una temperatura más elevada emiten luz más azulada, mientras que aquellos emisores de luz con temperaturas más bajas emiten luz amarillenta o rojiza. Este fenómeno explica el porqué algunas calles aparecen amarillentas cuando las vemos por la noche. Esto es debido a que el alumbrado público no emite luz a demasiada temperatura, y por ello tinta de un tono amarillento las calles.
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¿Por qué la mayoría del tiempo no nos damos cuenta de este efecto?
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La visión humana no está limitada solo a los ojos, sino que implica a la mente de una manera crucial. La mente está continuamente realizando interpretaciones y correcciones de aquello que los ojos captan con el fin de proporcionarnos información útil. Por ello, la mayoría del tiempo la mente realiza correcciones de color sin que lo percibamos. Cuando nos encontramos en una estancia en la que la luz está tintada levemente de amarillo, la mente humana se “acostumbra” a este tono y corrige toda la gama de colores a medida que los vemos. Es por esto que no nos damos cuenta, por ejemplo, de que dentro de una clase de tubos de neon toda la luz esta tintada de amarillo.
¿Por qué este efecto es apenas apreciable en fotografía y cinematografía? Las cámaras de video o fotografía no son tan perfectas como la combinación ojo-mente humanas, y por ello a medida que pasa el tiempo se desarrollan métodos para acercar una a otra. Un método para realizar la corrección de color desde una cámara de video o de fotografía es realizar el balance de blancos. En el balance de blancos la cámara interpreta el rango de colores para realizar la corrección correspondiente. En el balance de blancos automático la cámara interpreta automáticamente cual es la corrección que ha de realizar. En el balance de blancos manual es el operador de la cámara el que le ha de indicar qué color de los que esta visualizando debería ser blanco, para que haga la corrección en consecuencia.
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Otro apunte importante es que en estudios de fotografía, cine o televisión se usan “geles”. Un gel es una película semitransparente tintada de un color determinado que nos ayuda a corregir el color de la luz, o tintarlo a propósito de un color determinado.
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El caso de la luz indirecta, que es aquella que rebota en los objetos, es más extremo. La luz, al incidir en los objetos, es devuelta en parte al ambiente. Sin embargo, al ser devuelta, sus propiedades han cambiado. Una propiedad que evidentemente cambia es la intensidad. La luz que un material devuelve siempre es menor que la que ha llegado a él. Pero otra propiedad que también varía es el color de la luz. Un objeto devuelve luz a su entorno ligeramente tintada del mismo color del objeto. Así, por ejemplo, un objeto rojo devolverá luz ligeramente tintada de rojo.
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Sombras suaves:
Todas las luces en el mundo real proyectan sombras. No obstante, la sombra de una luz viene definida por varios parámetros, fundamentalmente aquellos relacionados con las propiedades de la misma luz. Una de las características principales de las sombras es si son difusas o perfiladas. En la gran mayoría de los casos, las sombras perfiladas con producidas por focos de luz de poco tamaño, mientras que los focos de luz de mayor tamaño arrojan sombras más difusas.
Esto es debido a que las luces con mayor tamaño pueden ser consideradas, realmente, como enjambres de luces, ya que proyectan luz desde cada una de sus múltiples posiciones.
Tipos de sombras: Sombras de raytrace:
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Por tanto, a la hora de escoger entre un tipo de sombras deberemos tener claras las dimensiones del punto emisor de luz.
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Son tipos de sombra calculados mediante el algoritmo de trazado de rayos. Generan una sombra basándose en la intersección de rayos lumínicos con el perímetro de los objetos. Generan sombras muy perfiladas, generalmente demasiado duras. Este tipo de sombras suele ser idóneo para representar las sombras que proyecta el sol en las horas cercanas al mediodía.
Mapas de sombras:
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Los mapas de sombras son sombras simuladas mediante el precálculo de un mapa desde la luz. Suelen generar sombras ciertamente imprecisas, pero suaves y más realistas que las sombras raytrace. Suelen tener la opción de generar sombras difusas de una manera bastante rápida, aunque imprecisa. Suelen servir para el cálculo de escenas en las que tengamos proyectores de luz amplios.
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La luz ambiente:
Usualmente las escenas están bañadas por luces ambientales. Las luces ambientales son la suma de multitud de luces que podemos agrupar bajo el nombre de “ambientales”. Por ejemplo, en un entorno de campo abierto, la luz ambiental sería aquella que llega desde el cielo y que rebota en el suelo. No ya la luz directa del sol sino aquella que rebota en el cielo y se difunde a través de las nubes.
Podemos pensar que la luz ambiental tiene un papel muy secundario, y de hecho su efecto suele ser muy sutil y poco evidente. Podemos decir, incluso, que el cálculo de la luz ambiental suele llevar mucho tiempo y que su efecto visual es poco notorio. Tras mencionar esto podemos decidir que no sería conveniente realizar los cálculos de luz ambiente. Sin embargo, la luz ambiente puede marcar la diferencia entre un buen render y uno mediocre.
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Las luces ambientales tienen una especial relevancia cuando hablamos de escenas exteriores. En el caso de días nublados, la única iluminación que encontramos en el entorno proviene de la luz que rebota en la capa de nubes que cubre el cielo. De esta manera, la iluminación no proviene de un punto fijo (el sol), sino de un área de objetos (las nubes).
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Hay varias estrategias para conseguir simular la luz ambiente.
La luz de entorno
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La más antigua de todas, la más eficiente en cuanto a rendimiento, pero la menos realista, consiste en elevar el valor de la luz ambiental en los programas 3D. La luz ambiental históricamente no es un tipo de luz, sino la acción de subir el brillo de los valores oscuros de la escena. Es una manera muy sencilla de calcular, ya que realmente solo consiste en subir la luminosidad de la escena eliminando tonos oscuros. No obstante, lo que realmente estamos haciendo es eliminar contraste de la imagen, empobreciendo el rango de luz. Este tipo de luz ambiental tiene a generar un efecto plano en la imagen sobre la cual la apliquemos. También suele eliminar el efecto tridimensional. Cantidades muy grandes de luz ambiental pueden incluso eliminar por completo el efecto tridimensional, dejando una imagen puramente bidimensional. Este método no implica el cálculo de sombra alguna, por lo que es muy rápido pero nada realista.
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La cúpula celeste simulada
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Otro método bastante extendido consiste en imitar manualmente una cúpula celeste en torno al objeto. Simplemente consiste en colocar un enjambre de proyectores de luz (focos, por ejemplo), en torno al objeto sobre el que queremos proyectar luz ambiental. Fusionando la iluminación de múltiples focos de luz, y suavizando las sombras de los mismos, podremos conseguir luz ambiental en muy poco tiempo. Este es un método muy controlable y, si invertimos un poco de tiempo configurando las luces convenientemente, podemos conseguir una luz ambiental con sombras difusas en tiempos muy competitivos.
La cúpula celeste
La luz cenital es un nuevo tipo de luminaria creado especialmente para simular una cúpula celeste. Tiene la ventaja de contener todo lo que necesitamos para la cúpula celeste en un mismo objeto, pero su rendimiento es mucho peor que crear un grupo de luces, aunque la calidad final suele ser mejor.
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Si no activamos las sombras de la luz cenital actuará como una luz ambiental de las del primer tipo, pero podemos observar como solo activando la opción de sombras, el realismo aumentara de una manera completamente radical. Eso si, los tiempos de representación subirán también de una manera muy grande. Una manera de ganar tiempos de representación a costa de bajar la calidad final de la imagen consiste en bajar los rayos por muestra en el parámetro de sombras. Bajando el valor de rayos por muestra el programa calculará una solución de iluminación de mucha menos calidad. Podremos observar este efecto en el granulado que aparecerá sobre los objetos. Aunque eso si, los tiempos de representación bajarán bastante. Por tanto, podemos bajar los simples para trabajar con fluidez en el proyecto, y solo subirlos en el momento de representar para obtener una calidad final alta. 3D Studio MAX
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La iluminación de tres puntos:
Iluminar es un proceso tedioso. Muchas veces nos daremos cuenta de que necesitamos varias luces para que la escena quede bien iluminada. Un buen ejemplo de caso práctico de iluminación es la iluminación de 3 puntos. Supongamos que deseamos iluminar un personaje con un fondo.
El lenguaje de la luz
La luz de relleno
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Si colocamos una luz frontal, habremos conseguido un cierto “efecto flash”, pero la geometría carecerá de volumen. Si colocamos la luz cenital, el personaje tendrá un cierto aspecto “divino”. Si colocamos la luz desde el suelo, el personaje tendrá un cierto aspecto “demoníaco”. Como podemos ver, podemos sugerir cosas diferentes según el ángulo desde el que coloquemos la luz. Si colocamos la luz desde el costado, podremos aprenciar mejor el volumen de la geometría. Sin embargo, colocar una única luz no es suficiente para iluminar la escena, puesto que todavía nos quedarán zonas oscuras que rellenar.
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La luz de relleno nos sirve para rellenar todas aquellas zonas que la luz principal se ha dejado en sombra. Por supuesto, la luz de relleno nunca ha de ser tan potente como la luz principal, puesto que de esta manera entraría en conflicto con la luz principal. La luz de relleno debe estar situada en contraángulo respecto de la luz principal. En la práctica, se deben añadir tantas luces de relleno como sean necesarias. La luz de relleno debe proyectar sombras más suaves que la luz principal, por loque su área debería ser mayor.
Los perfiladores
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Los perfiladores son focos situados en la parte alta del escenario apuntando hacia los personajes. Su función es resaltar el perfil del personaje para de esta manera separarlo del fondo. Deben estar situados por encima del personaje. Una perfilación no se puede conseguir con un único foco: Por ello es muy común situar toda una fila de luces apuntando hacia el mismo objeto.
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La luz ambiente
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La luz ambiental nos sirve para añadir un poco de volumen a la escena llegando a aquellos lugares en los que el relleno no puede llegar. Su efecto suele ser muy sutil.
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La luz de fondo
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Generalmente, debido a que todas las luces suelen enfocar a un mismo objeto, los fondos suelen quedar descuidados. Por ello, es conveniente colocar unos pocos focos apuntando hacia el fondo para que este obtenga volumen.
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El listador de luces
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Como podemos observar, en una escena común vamos a disponer de multitud de luces. Muchas veces se vuelve eterno cambiar entre una y otra para ver sus parámetros. El listador de luces nos permite visualizar, en una misma ventana, los parámetros más importantes de todas las luces de la escena. Además de visualizar, podemos hacer cambios en las luces, y de esta manera, trabajar más rápida y eficientemente. El listador de luces nos permite trabajar con las luces como si estuviéramos en una mesa de mezclas. Hemos de tener en cuenta que la mayoría de los parámetros de las luces no se apreciarán del todo bien hasta que no representemos la escena, por lo que fiarnos de los visores puede resultar peligroso.
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Iluminación indirecta:
En el mundo real, casi todos los objetos que reciben luz devuelven parte de esta al entorno. Podríamos considerar a todos los objetos potenciales emisores de luz indirecta. El que un objeto refleje parte de la luz que emite equivale a multiplicar por mucho los cálculos de iluminación, ya que es como si tuviéramos muchas luces en la escena. Tradicionalmente los programas de sombreado no han calculado este reflejo de la luz. Por una parte por no haber desarrollado algoritmos de cálculo de iluminación indirecta, y por otra parte por no haber, en el pasado reciente, máquinas lo suficientemente potentes como para hacer frente a este volumen de cálculos. Por suerte, estas dos circunstancias han cambiado, y hoy en día casi cualquier programa de sombreado cuenta con la capacidad de calcular la iluminación indirecta.
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A partir de las versiones más recientes del programa, ha sido incluido el motor de render “Mental Ray”. Este motor de render, que también existe como programa independiente, está ahora íntimamente integrado dentro del programa, de forma que soporta la gran mayoría de las funciones del mismo, permitiéndonos trabajar sin darnos cuenta realmente que estamos usando dos programas diferentes. Mental Ray es un motor de render extremadamente potente y fiable, ya que es capaz de “digerir” escenas sumamente complejas de una manera completamente eficiente y limpia. Otra de las muchas ventajas de Mental Ray es que está integrado en otros paquetes de 3D y CAD, tales como Alias Maya, Softimage XSI o CATIA. Aprendiendo MR sabemos que podremos migrar a otras aplicaciones y encontrar los mismos parámetros que hemos aprendido en el programa del que vengamos. Mental Ray tiene una manera ciertamente curiosa de calcular la iluminación indirecta, que puede parecer extraña a cualquier persona que haya trabajado anteriormente con iluminación indirecta, pero que está pensada para acelerar nuestro flujo de trabajo.
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Si analizamos una fuente de luz que rebota sobre un objeto concreto, podremos deducir rápidamente que esa luz que incide sobre el objeto, rebotará a su vez, saltando al ambiente, pero a la vez saltando sobre los objetos que tenga el objeto a su alrededor. Cada vez que se produzca este rebote de luz, irá perdiendo intensidad, y se irá difuminando poco a poco, hasta desaparecer (o, por lo menos, hasta no ser perceptible a nuestros ojos). Podríamos decir que el primer rebote, el más notorio, sería el que requiere más calidad, mientras que los rebotes secundarios requerirían menos precisión de cálculo. Mientras otras aplicaciones tratan a los rebotes iniciales y secundarios como un mismo rebote de la luz, MR divide estos dos fenómenos en dos algoritmos diferentes de cálculo: GI y FG. GI (Global Illumination) se encarga de calcular todos los rebotes de la luz, pero de una manera poco precisa, aunque muy intuitiva y rápida de calcular, como veremos en los siguientes ejemplos. En GI, la luz puede rebotar ilimitadamente.
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FG (Final Gather) se encarga de retocar y afinar el primer rebote de la luz, aumentando el realismo de la escena aunque, eso si, aumentando considerablemente los tiempos de representación. GI:
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Vamos a cargar la escena de la caja de cornell sin cálculos de iluminación indirecta. Si representamos, obtendremos la siguiente imagen. La luz, como podemos observar, no rebota en ningún objeto. Cuando acabemos el ejercicio, conseguiremos una imagen como la siguiente.
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Activando la iluminación global en los parámetros de iluminación avanzada, con los parámetros por defecto, obtendremos el siguiente resultado.
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Como podemos observar, la luz ha comenzado a rebotar en los objetos de la escena. Eso si, de una manera ciertamente tosca, que produce estas “manchas de acuarela” en las paredes. El motor de render ha producido este Página 115 de 143
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efecto ya que la calidad de la solución de iluminación no es demasiado elevada. Este método de trabajar nos permite afinar progresivamente la solución. El que haga el cálculo de una manera tan imprecisa también produce que sea más rápido y, por tanto, que tengamos que esperar menos enfrente de la pantalla del ordenador. A continuación vamos a ver cual es el truco detrás de la iluminación indirecta. La GI es calculada en base a fotones, los fotones son partículas de luz que se propagan de unos objetos a otros. Vamos a ver que aspecto tienen estos fotones. Lo que estamos viendo ahora en la pantalla es el resultado de calcular un número intermedio de fotones, ni muy alto ni muy bajo. Si calculamos muchos menos fotones podremos identificarlos mucho mejor. Para ello tendremos que bajar el valor de average GI photons per Light desde 10000 hasta 100 obtendremos la siguiente imagen.
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Cada una de las manchas de color que vemos en la imagen es cada uno de los fotones que proyecta la luz del techo y que rebotan en los objetos. Los fotones, a efectos del programa, son manchas de luz que unos objetos proyectan sobre otros. Podemos comenzar a fijarnos en la imagen que el color de un fotón no solo depende del color de la luz, sino del color del objeto en el que rebota.
El radio de los fotones es automático por defecto, pero podemos controlarlo manualmente si activamos el parámetro “maximum sampling radius” y le asignamos un valor (por defecto es 1). Si representamos con el valor activado obtendremos la siguiente imagen. Disponemos de los mismos fotones que antes, pero hemos variado su radio para hacerlo más pequeño, con lo que conseguimos cierto “efecto discoteca”.
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A continuación vamos a proceder a subir el número de fotones de la escena. De esta manera, aumentaremos el número de manchas de luz, de manera que el realismo de la escena aumentará. Subiremos el número de fotones de 100 a 10.000 de nuevo. De esta manera el número de fotones ha aumentado en 100 veces. Como podemos disminuir su radio, podemos observar en la imagen resultante cada uno de los fotones al impactar sobre los objetos. ¿Ahora que ya hemos conseguido identificar los actores de esta obra, como podemos conseguir usarlos para conseguir una iluminación realista? Tenemos dos técnicas que podemos combinar entre ellas: La primera consiste en aumentar el radio de los fotones, mientras que la segunda consiste en aumentar el número de fotones.
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En el primer caso, lo que conseguiremos aumentando el radio de los fotones es que se lleguen a confundir entre ellos, transmitiendo una sensación de continuidad. Si subimos el radio de los fotones de 1 a 2, observaremos las mismas manchas de color, pero con un radio algo mayor que antes: comienzan a fundirse unas con otras. Con un valor de radio de fotón de 4, las manchas van haciéndose más grandes cada vez, fundiéndose más y más entre ellas, consiguiendo un “efecto acuarela” en las paredes Con un radio de fotón de 8, la mezcla entre los fotones es todavía mayor, comenzando a crear un cierto
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efecto de continuidad
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Con un radio de 16, el efecto de continuidad es casi perfecto. De esta manera, como hemos visto, aumentar el radio de los fotones y confundir el límite entre unos y otros nos ayuda a aumentar el realismo del cálculo de iluminación. Como vemos, el cálculo de iluminación global se realiza de una manera rápida, sencilla e intuitiva, aproximando poco a poco la solución correcta. No obstante, la iluminación global puede no ser todo lo precisa que podemos requerir en ciertas situaciones. Para refinar mejor la solución de luz podemos usar el Final Gather.
Final Gather calcula con más precisión tan solo el primer rebote de la luz. Para ver su efecto vamos a desactivar la GI y vamos a activar simplemente FG para ver su efecto con los parámetros por defecto:
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Como veremos, FG es una solución de más calidad que GI, y por tanto el render tarda bastante más en ser calculado, principalmente porque antes de comenzar siquiera a calcular, el motor ha de preparar unos “puntos de recolección final” que va a usar para el cálculo de la luz. La imagen resultante tendrá el siguiente aspecto: El programa, por suerte, dispone de la posibilidad de acelerar el tiempo de cálculo usando la opción “preview”. Mediante esta opción podemos previsualizar el render de una manera mucho más rápida, quitando solo la opción cuando vayamos a realizar el render final, para aumentar de esta manera la calidad de la imagen en general.
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Vamos a desactivar el FG para ver el efecto de las cáusticas. Hasta ahora, en GI y en FG hemos estado comprobando que pasa con la luz cuando rebota en las superficies y llega hasta los objetos vecinos. En cambio, las cáusticas son un método de cálculo para simular la luz que pasa a través de los objetos. Este método de cálculo es especialmente útil cuando queremos ver el efecto de la difracción de la luz en cristales. Simplemente activando la casilla de cáusticas y representando, el programa generará la siguiente imagen.
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Cada uno de estos fenómenos puede existir en combinación a los demás. De esta manera, obtendremos una imagen de calidad bastante alta. Eso si, con todos los efectos activados, el tiempo de render aumentará considerablemente.
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Sistemas de colores
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Hay varios sistemas mediante los cuales podemos apreciar los colores. Dos de los más importantes son el sistema aditivo y el sustractivo. En el sistema aditivo, la adición de diferentes tipos de color nos da el color blanco. En el sistema sustractivo, por el contrario, la adicion de varios colores nos resta color, hasta que al final obtenemos el color negro. Por regla general, el sistema aditivo se da en todos aquellos dispositivos que nos muestran color a partir de la proyección de luz. Estos dipositivos son, por ejemplo, la televisión, los monitores de ordenador o el cine. En todos estos medios vemos las imágenes porque un emisor de luz las imprime sobre una superficie. El sistema sustractivo se da sobre todo en dispositivos de impresión, tales como impresoras, imprentas, etc… En el sistema aditivo obtenemos el color blanco como adición de tres colores básicos: el rojo, el verde y el azul. Es por esto que también es conocido como sistema RGB (red, green, blue). La superposición de estos colores por parejas nos proporciona colores secundarios, y la superposición de los tres colores nos proporciona el color blanco. Pero si atenuamos la intensidad de cada foco nos daremos cuenta de que sumando los tres colores podremos obtener casi cualquier color imaginable. De esta manera, usando tres simples colores podremos obtener casi cualquier color que podamos imaginar.
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Cámaras:
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El Field of View (campo de visión) marca la zona visible desde la cámara. Este parámetro está directamente relacionado con la lente instalada en las cámaras reales.
El Field Of View es un ángulo medido en grados, y marca la zona visible desde la cámara. Podemos medir tres tipos de FOV: • Vertical, mide el ángulo que barre la cámara desde la zona más alta hasta la más baja de la imagen • Horizontal: Mide el ángulo barrido desde la izquierda de la imagen hasta la derecha • Diagonal: Marca el ángulo entre la esquina izquierda superior hasta la esquina derecha inferior.
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Conviene colocar valores intermedios de campo de visión. Colocar valores demasiado altos produce que veamos más margen de la escena en la cámara. Claro que querer ver demasiado ángulo suele desembocar en escenas de “ojo de pez”, con lo que la perspectiva se deforma. No obstante, deformar la perspectiva aumentando el FOV nos puede ser útil cuando queremos comunicar que el objeto al que estamos enfocando tiene unas proporciones muy grandes (o que nosotros somos muy pequeños)
Colocar valores demasiado bajos de FOV produce que veamos una porción demasiado pequeña de la realidad, creando un efecto Zoom de cámara, en el que la perspectiva se pierde (al hacerse paralela). Las vistas con bajo FOV suelen ser útiles para simular objetos pequeños, o para simular que estamos viendo un objeto desde una distancia muy grande. Por otra parte, las vistas con bajo FOV suelen ser propias del automovilismo. Si estamos en un proyecto que requiera renders de automóviles, los bajos FOVS pueden ser una solución interesante.
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Cuando el FOV es alto, el rango visible de imagen crece, y la perspectiva se acrecienta. Podemos comprobar como las líneas de fuga no son paralelas.
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Cuando el FOV es bajo, solo una porción pequeña de la imagen es visualizada, y la perspectiva desaparece, pudiendo notar como las lineas de fuga son casi paralelas.
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Los encuadres: tipos de plano. Plano general:
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En este tipo de plano, la cámara abarca un espectro muy amplio de la escena, frecuentemente enfocando el entorno en general o paisajes. Este tipo de plano es adecuado para situarnos en la escena y para darnos información del entorno en el que nos estamos moviendo.
Plano entero:
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En este tipo de plano se realza la figura del personaje ajustando los límites del encuadre para mostrarnos toda su figura.
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Plano americano:
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Este tipo de plano es una herencia de las películas del far west, en las que el actor aparece encuadrado de rodillas hacia arriba.
Plano medio:
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El actor esta encuadrado desde la cintura hacia arriba.
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Primer plano:
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La cámara enfoca el rostro del personaje
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La cámara enfoca una porción pequeña y precisa de la escena.
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Plano picado:
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El encuadre se produce desde un ángulo superior enfocando hacia abajo El plano picado frecuentemente suele ser conocido como la “vista aérea”. Este plano suele ser útil para describir en pocas imágenes la extensión de una escena.
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El encuadre se produce desde un ángulo inferior enfocando hacia arriba
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Un efecto muy útil cuando usamos cámaras es el enfoque de aquellos objetos que nos interesan. Con el desenfoque de profundidad podemos conseguir que aquellos objetos cuya posición coincida con el objetivo de la cámara aparezcan enfocados, mientras que tanto los que estén más lejos como los que estén más cerca aparezcan desenfocados. De esta manera, podemos resaltar de una manera muy sutil cuales son los objetos importantes en la escena, guiando el ojo del espectador hacia aquello que realmente queremos resaltar.
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Es evidente que para usar esta técnica es casi obligado usar una cámara con objetivo, puesto que el objeto que va a permanecer enfocado es precisamente el objetivo de la cámara a través de la cual estamos viendo.
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Desenfoque de profundidad
Para realizar el desenfoque de profundidad el programa necesita realizar cálculos muy extensos, por lo que los tiempos de representación pueden verse incrementados varias veces en el presupuesto original (por defecto se incrementan en doce veces).
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Por tanto, deberemos estar muy seguros de si la aplicación del efecto realmente beneficia a nuestra escena.
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Desenfoque de movimiento
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Cuando realizamos una fotografía, el diafragma se abre una fracción de segundo para que la luz penetre en la cámara y pueda quedar impresa en la película fotosensible. Mantener abierto el diafragma abierto demasiado tiempo posibilitaría que entrara demasiada luz y que la película se quemara. Es lo que pasa cuando abrimos la cámara y el carrete “se vela”. Mantener abierto el diafragma demasiado poco tiempo produce que no entre demasiada luz, y la foto entonces sale “oscura”. El tiempo que el diafragma permanece abierto es una fracción de segundo muy precisa y calculada. Por supuesto, en zonas pobremente iluminadas, el diafragma ha de estar abierto durante algo más de tiempo para permitir la entrada de más luz, para que la fotografía pueda realizarse. Claro, que si el diafragma permanece abierto unas fracciones de segundo, no estaremos cubriendo un momento puntual, sino más bien un corto periodo de tiempo. Todos los instantes puntuales dentro de ese corto periodo de tiempo aparecerán reflejados en la misma fotografía o fotograma. Si los objetos están en movimiento en el momento de hacer la fotografía, en el mismo negativo aparecerán varios momentos de la posición del personaje y objeto. Aparecerá desenfocado mostrándonos la trayectoria que describía en ese momento. Es lo que conocemos como desenfoque de movimiento.
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Este efecto puede sernos muy útil para proporcionar la sensación de movimiento en fotografías fijas. De esta manera tan sencilla podemos proporcionarles algo más de dinamismo.
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Las zonas de seguridad:
Todos los monitores de ordenador que usamos en el día a día son capaces de mostrarnos toda la imagen con la que estamos trabajando en la pantalla. Y, si no es así, suelen tener funciones para centrar o reescalar la imagen. Por ello, en un monitor de ordenador nunca sufriremos pérdida alguna de zonas de la imagen. En las televisiones, no obstante, esto no ocurre igual. La mayoría de las televisiones de tubo pierden parte de la imagen en los extremos de la misma. Por ello, cuando planifiquemos los encuadres que vamos a realizar con la cámara, deberemos tener en cuenta estás pérdidas si nuestra animación va a ser proyectada en una televisión. Si este caso no esta planificado, no estaría de más tenerlo en cuenta (nunca se sabe donde va a acabar nuestra animación). Dado que cada marca y cada modelo de televisión tiene una pérdida propia, no se puede hacer una estimación precisa de cuanto debemos dejar de margen de seguridad en el encuadre. Básicamente tenemos dos zonas de seguridad en la imagen: La zona de acción segura y la zona de título seguro. La zona de acción comprende todo el campo que abarca la cámara.
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La zona de acción segura viene definida por un rectángulo interior a la zona de acción. Marca el límite estimado por donde se produciría el recorte del televisor. Ninguna acción de la escena debería ocurrir fuera de este límite. Si así fuera, correríamos el riesgo de que no se viera en absoluto en la pantalla de televisión.
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La zona de título seguro viene definida por un rectángulo interior a la zona de acción segura. Cuando realicemos un texto para televisión deberemos evitar que quede en un extremo de la pantalla, ya que estéticamente no daría un efecto agradable. Conviene siempre proporcionar un marco al texto. Si usáramos la zona de acción segura para colocar el texto, correríamos el riesgo de que quedara demasiado al margen o incluso recortado. Cualquiera de estos dos casos provocaría un efecto ciertamente malo en nuestra animación.
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Introducción
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Movimientos de cámara
Los programas de animación nos dan un grado muy alto de libertad. Tan alto que, a veces, pone a nuestra disposición más posibilidades de las que conviene aprovechar.
Velocidad de la cámara:
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El ser humano es un animal depredador y, como cazador que es, presta especial atención a los objetos que están en movimiento. El movimiento que produzca la cámara marcará los objetos que, al final, se moverán en la pantalla. Si los objetos de la escena no se mueven, pero la cámara si que lo hace, en la pantalla tendremos la sensación de movimiento. Debemos tener en cuenta que la atención del espectador siempre se va a focalizar sobre aquello que está en movimiento. Por ello, solo lo importante de la escena ha de estar animado. Pero si animamos la cámara, toda la escena parecerá estar en movimiento. Es en este momento cuando podemos ocasionar una avalancha de información que el espectador no sepa digerir. Las tomas con movimientos rápidos causan más inestabilidad y excitación en el espectador, proporcionando una sensación de acción e incertidumbre. Las tomas con movimientos suaves o ausencia de movimiento causan sensación es estabilidad, permitiendo que sean los objetos de la escena los que esten animados y cuenten la historia.
Al planificar movimientos de cámara debemos pensar antes qué esperamos expresar con una determinada toma. Si deseamos expresar estabilidad, no deberemos hacer movimientos de cámara demasiado imaginativos, puesto que pueden marear al espectador.
Travelin
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Es importante, sobre todo en videos relacionados con arquitectura, dejar que la cámara muestre lentamente el entorno. De esta manera el espectador puede apreciar las imágenes que está viendo sin que sus ojos sufran una avalancha de información que no pueda digerir.
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Uno de los movimientos de cámara más útiles son el travelin. En el travelin la cámara se mueve describiendo una línea recta. Puede moverse hacia delate, o de lado, o incluso combinando los dos puntos de vista.
Panorámica
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El paneo o panorámica es un movimiento de cámara muy descriptivo en el que la cámara pivota en torno a su eje, mostrándonos el entorno en el que nos estamos moviendo.
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Representación
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Anti alias:
El antialiasing es una técnica de representación mediante la cual los bordes de los objetos son suavizados para obtener una mucha mejor calidad de imagen.
Todo lo que vemos en la pantalla del ordenador son píxeles de color. Aún cuando el material con el que estamos trabajando es tridimensional, al ser impreso sobre la pantalla del monitor se convierte en una rejilla bidimensional de píxeles de color. Si nos acercamos a cualquiera de los visores en los que haya algún objeto posado, podremos comprobar como existe un dentado en el lateral de cualquier objeto, especialmente en aquellos que estén en diagonal. Este dentado se produce debido a los píxeles de la pantalla. El ordenador enciende o apaga un píxel dependiendo de si el modelo está o no sobre el. Claro que esta manera de trabajar produce imágenes bastante toscas.
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El anti alias consiste en aplicar un suavizado sobre la imagen para eliminar cualquier rastro de dentado, para conseguir una imagen mucho más suave y agradable a la vista (¡y más realista!).
Para conseguir el antialias, el programa puede trabajar subdividiendo cada píxel en píxeles más pequeños. De esta manera, el valor de coincidencia con un objeto puede no ser del todo positivo o del todo negativo, sino que puede ser parcial, con lo que el programa tintará el píxel con un color intermedio.
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El programa nos deja especificar dos subdivisiones para la representación: una mínima y una máxima. Fijémonos es que no en toda la imagen es necesario aplicar un antialias: Solo en aquellas zonas en las que tengamos bordes. ¿Qué pasará en las zonas planas, interiores de los objetos? Seguramente estaremos perdiendo el tiempo subdividiendo los píxeles. El programa interpretará entonces a cuales píxeles se le ha de aplicar la subdivisión. A aquellos a los que no sea oportuno o útil aplicarla, le aplicará el valor mínimo de subdivisión, mientras que a aquellos que sean útiles aplicarla, les aplicará el valor máximo.
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Es importante darnos cuenta de que la aplicación de un antialias mejora la calidad de la imagen, pero también ralentiza el rendimiento del equipo, produciendo tiempos más elevados de representación.
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Resoluciones:
Todas aquellas imágenes o animaciones que generemos en el programa tendrán una resolución de salida determinada. Nosotros vamos a poder especificar esta resolución según nuestros intereses, pero tendremos que tener en cuenta que algunos formatos requieren una resolución preestablecida.
El programa, en principio, nos deja representar en cualquier resolución y en cualquier proporción de imagen. Algunos formatos, sobre todo de vídeo, requieren que la imagen esté en una resolución determinada y, generalmente, no aceptan video que no este en la resolución correcta: Deberemos asegurarnos bien de cual es el formato correcto antes de gastar días y días en representar un archivo que no valga por este problema.
Una de las buenas noticias es que los programas nos proporcionan un poco de ayuda en la elección del formato correcto. Disponemos de un pequeño desplegable que nos permite elegir el formato a representar de entre una lista bastante extensa. Una vez elijamos el formato deseado, el programa rellenará automáticamente los campos correspondientes.
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Si, por ejemplo, vamos a representar vídeo para imprimir en una cinta VHS en el formato PAL, deberemos escoger PAL-Video. Al hacerlo, el programa automáticamente colocará el valor 768 x 576 píxeles en los campos de resolución. Y estos valores son correctos: Cualquier video que representemos con una resolución de 768 x 576 píxeles podrá más tarde se correctamente impreso en una cinta de video analógica para su distribución.
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Para representar un video en la versión digital de PAL, deberemos escoger el formato PAL-D1. Este formato es actualmente el estándar para trabajar con PAL, y varía en que su resolución es de 720 x 576 píxeles. Debemos usarlo si deseamos representar video para DVD o para imprimir en cintas DV o mini DV.
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AVI
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Formatos de archivo:
Es el estándar de video en el sistema operativo Windows, aunque otros sistemas operativos son capaces de leer este tipo de archivo. Tiene la capacidad de contener una pista de video y varias pistas de audio. Tiene compresión variable, por lo que puede ocupar varios rangos de tamaño en disco duro y mostrar diferentes calidades.
BMP:
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Diminutivo de BitMaP (mapa de bits). Es un archivo propiedad de Microsoft, como archivo de imagen estándar del sistema operativo Windows. Es un formato de archivo con una profundidad de color de 24 bit máximo y 256 colores indexados mínimo, sin canal alfa en ninguno de los casos. Carece de compresión, por lo que guarda las imágenes con toda su calidad, aunque genera archivos en el disco duro de un tamaño considerable. Apto para guardar originales en un formato de alta calidad manteniendo la compatibilidad, pero no para mandar imágenes por Internet, por ejemplo. Aunque es un formato de Microsoft, el resto de plataformas o sistemas operativos tienen la capacidad de leer y escribir este formato.
CINEON:
El formato Cineon de Eastman Kodak es una de las primeras propuestas para la impresión en cine digital de alta calidad.
Encapsulated PostScript File:
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Formato gráfico especializado para la impresión y las artes gráficas. Posee la capacidad de incorporar información de
Autodesk FLIC
Formato propio de Autodesk para su programa Autodesk Animador (en desuso hace muchos años). No conviene usar puesto que ningun otro programa lo usa.
Radiance HDR
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El formato High Dynamic Range es una propuesta de futuro para albergar imágenes con rangos de color muy altos. Guarda, por tanto, la imagen con un grado muy alto de calidad, aunque genera tamaños de archivo muy grandes.
JPEG
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El archivo JPEG (Joint photography experts group) es un formato con un nivel de compresión muy alto que genera archivos de muy poco espacio en disco duro y con una calidad bastante aceptable. Aún así, es una compresión con pérdida, por lo que no es un formato apto para guardar resultados finales. Eso si, es muy recomendable para colocar imágenes en Internet o transferirlas electrónicamente, por ejemplo por e-mail.
PNG
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El archivo PNG (portable network graphics) es un archivo con compresión sin pérdida, por lo que las imágenes ocupan muy poco y conservan toda la calidad. Aunque en principio esta diseñado para sustituir al jpeg, no tiene todavía la compatibilidad de este, aunque poco a poco se va implantando. 3D Studio MAX
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MOV
Es el formato de video de Quicktime de la marca Apple. Cualquier ordenador con MacOS instalado es capaz de visualizar películas con este formato, por lo que es la opción indicada en caso de distribución multimedia para la plataforma MAC. Aunque Windows no incluye soporte para visualizar este formato de archivo, podemos descargar de manera gratuita el Quicktime Placer de la página de apple. Tras instalarlo en el equipo, podremos visualizar películas y archivos en formato Quicktime.
SGI
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Es el estándar de imagen del sistema operativo IRIX de Silicon Graphics Inc. No tiene compresión, por lo que las imágenes mantienen toda su calidad, aunque a costa de mucho espacio en disco duro. Tiene soporte para profundidades altas de color. Actualmente no son muchas las aplicaciones que puedan leer y escribir este formato. Es indicado si vamos a hacer postproducción usando equipos SGI, como por ejemplo con sistemas Discreet.
RLA
El formato RLA de Wavefront es una de las primeras propuestas de formato aumentado de imagen. Además de guardar información de color y transparencia puede guardar canales extra tales como el de profundidad, de especial uso en aplicaciones de postproducción. Solo estas aplicaciones reconocen este formato.
RPF
El archivo RPF (Rich Píxel Format) es la versión de Discreet del RLA. Soporta todavía más canales que el RLA, aunque no tiene tanta compatibilidad. Actualmente es de uso exclusivo para postproducir el material generado en sistemas Discreet tales como Combustión, FLint o Flame.
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TGA
Formato creado por Truevision para usarlo en sus tarjetas de captura y edición de video, aunque posteriormente se ha convertido en un estándar. Soporta rangos altos de color y transparencia. Carece de compresión, por lo que guarda las imágenes con toda la calidad, a costa de generar tamaños de archivo grandes.
TIF
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El formato Tagged Image File es una propuesta de archivo estándar para compartir información de alta calidad entre programas. Soporta múltiples profundidades de color y transparencia. Algunas implementaciones soportan también la compresión, aunque no es aconsejable usarla por cuestiones de compatibilidad.
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Animación
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POV:
Uno de los fenómenos que ayuda a proporcionar el efecto de animación es la Persistencia de la Visión o POV (Persistence of vision). Si miramos fijamente a un punto en el espacio (preferentemente bien iluminado) y luego, de repente, cerramos los ojos, comprobaremos que aquello que estábamos mirando ha quedado grabado en nuestras retinas. Tras unos breves segundos, poco a poco, va desapareciendo de nuestros ojos. Este fenómeno es conocido como la persistencia de la visión.
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Cuando vemos pasar por delante de nuestros ojos 25 fotogramas por segundo, no somos capaces de diferenciarlos gracias a este fenómeno. Cada vez que un fotograma salta a la pantalla queda grabado en nuestra retina. Para cuando el segundo fotograma está en la pantalla, el primero todavía permanece en nuestros ojos, y para cuando aparece el tercero, el segundo ha quedado grabado en nuestra retina, y el primero está ya casi desapareciendo. De esta manera, se produce en el fondo de nuestros ojos un fundido entre los fotogramas que estamos viendo que nos impide apreciar cuando ha terminado un fotograma y cuando ha empezado el siguiente. De esta manera es como obtenemos la sensación de continuidad entre fotogramas y creemos estar presenciando una animación cuando lo que realmente vemos son secuencias de fotografías a una velocidad muy alta.
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Tenemos varios formatos audiovisuales, cada uno con su propia velocidad de fotogramas por segundo. Por ejemplo, en Europa, la velocidad de fotogramas por segundo en televisión es de 25. En cambio, en estados unidos o en Japón, la velocidad es de 30. En cualquier cine del mundo veremos 24 fotogramas cada segundo… y así con múltiples formatos y diferentes velocidades. ¿Cual es la velocidad de fotogramas por segundo idónea para nosotros? Cada persona tiene unos ojos, y no hay dos ojos iguales en todo el mundo. El número de fotogramas por segundo suficiente para causar la sensación de animación mediante el POV varía de una persona a otra. Incluso considerando la misma persona, no son las mismas condiciones cuando tiene 20 años que cuando tiene 60. No obstante, se puede hacer una estadística en la que se concluye que: -La mayoría de las personas no diferencian unos fotogramas de otros a partir de 20 fotogramas por segundo. -La mayoría de las personas apenas notan cambio en la calidad de la animación por encima de 60 fotogramas por segundo.
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Fotogramas por segundo:
Deberemos elegir la velocidad de fotogramas por segundo con el formato correcto según el medio en el que se vaya a proyectar la animación. Hay algunos medios en los que el número de fotogramas por segundo son fijos y deberemos ceñirnos con precisión al estándar marcado. En otros medios, en cambio, el número de fotogramas por segundo es variable y deberemos de hacer una elección teniendo en cuenta ciertos criterios. Entre los principales medios fijos, podremos encontrar:
Televisión: Tenemos que saber que hay, principalmente, dos sistemas de televisión: PAL y NTSC. El sistema PAL (Phase alternation by line) muestra 50 campos por segundo, en un sistema de 25 fotogramas por segundo.
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El sistema NTSC (National Television System Comité) muestra 60 campos por Segundo, en un sistema de 30 fotogramas por Segundo. En cine se usan 24 fotogramas por segundo.
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Los medios dinámicos son aquellos en los que podemos variar a nuestro gusto el número de fotogramas por segundo. Son, sobretodo, video para ordenador y video a través de página web. En el caso de la página web nos interesará mantener el framerate lo más bajo posible, ya que cuantos menos fotogramas contenga una animación, menos bytes ocupará el archivo a transportar, y menos tardará la transferencia electrónica en realizarse. Claro que no lo podremos bajar demasiado, ya que entonces resultará molesto para la audiencia. Deberemos encontrar un compromiso entre fotogramas por segundo y tiempo de descarga, ya que si bajamos demasiado el número de fotogramas por segundo, el espectador no será capaz de disfrutar del audiovisual, pero si ha de esperar demasiado para la transferencia, puede que se canse de esperar y no llegue ni a ver el video.
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Fotogramas y campos:
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Mientras que en la pantalla de un cine se muestran fotogramas enteros, en la pantalla de las televisiones vemos constantemente campos, o medios fotogramas. La imagen en la pantalla del televisor se divide en líneas horizontales. El conjunto de todas las lineas horizontales impares constituyen el campo impar (even field). El conjunto de todas las lineas horizontales pares constituye el campo par (odd field). De esta manera, podríamos decir que cada fotograma se divide en dos campos, un par y uno impar. Cada veinticincoavo de segundo no cambian los dos campos a la vez, solo uno de ellos. En el sistema pal, el campo impar cambia en el primer cincuentavo de segundo. El campo par no cambia hasta el segundo cincuentavo de segundo. En el tercer cincuentavo de segundo, o lo que es lo mismo, el segundo veinticincoavo de segundo, vuelve a cambiar el campo impar… y así muchas veces. De esta forma, en la televisión estamos viendo, en cierta manera, el doble de fotogramas por segundo de lo esperado. Esto contribuye a proporcionar un aspecto más uniforme y más contínuo a la sensación de animación. Podremos identificar fácilmente los campos de una grabación de video como rayas horizontales que aparecen en aquellos objetos que son visibles.
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La decisión de representar por campos es difícil, ya que este tipo de representación dificulta enormemente el proceso de postproducción.
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Claves:
En animación clásica (bidimensional) hay que dibujar uno a uno todos los fotogramas que intervienen en la animación. El primer método de animación que se usó fue el método de animación directa. Esto es, se comienza dibujando el primer fotograma, se sigue por el segundo, y así hasta llegar al último. Este proceso, por supuesto, requiere un grado muy alto de maestría, puesto que hay que dominar por completo el timing de las acciones. De hecho, durante la primera mitad del siglo pasado, esta era la manera en la que los animadores realizaban las animaciones. Hacia mitad de siglo se desarrolló un método para aumentar la efectividad de las animaciones permitiendo al animador obtener más control sobre su trabajo. Este método consistía en dibujar primero aquellos fotogramas en los que ocurriera algo importante, y luego intercalar los fotogramas adicionales para realizar las transiciones entre los fotogramas importantes.
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Los fotogramas importantes tomaban el nombre de “fotogramas clave” o “keyframes”, mientras que los fotogramas intercalados tomaban el nombre de “in-betweens” (los del medio).
De esya forma, incluso, el rabajo se podría repartir en equipos de trabajo donde una persona podía dibujar fotogramas clave miesntras que otras personas dibujaban fotogramas clave. Este sistema ha sido el que ha heredado la animación por ordenador.
En animación 3D nosotros vamos a decidir cuales son los fotogramas clave, mientras que va a recaer sobre el ordenador la tarea de realizar las intercalaciones. Cada vez que nosotros le indiquemos al programa dónde ocurre algo importante, generará una clave.
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Una clave es un paquete que contiene información sobre las propiedades de un objeto determinado en un tiempo determinado. Si las propiedades del objeto cambian durante el tiempo, habremos generado una animación.
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El editor de curvas “mini”
Como ya hemos visto, la visualización de la animación mediante curvas suele requerir bastante especio de la interfaz de trabajo. Muchas veces, ocupa tanto espacio que nos es imposible trabajar a la vez en el editor y en los visores, o bien nos es imposible visualizar en el visor las modificaciones que estamos realizando sobre las curvas.
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Para solucionar este problema tenemos el editor de curvas “mini”, que se situa como alternativa a la barra de tiempo.
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