Sabes ¿Qué es un modelo 3D? A lo largo de este artículo conocerás la historia, la función y las importantes características que tiene este avance tecnológico como lo son los modelos 3D; descubre todo los que nos brinda este arte digital.

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¿Qué es un modelo 3D?

Es el proceso de hacer representaciones tecnológicas de cualquier material tridimensional (inanimado o animado) a través de un programa técnico. Esto es lo que llamamos modelo en 3D, puede tratarse como una imagen bidimensional mediante un proceso llamado renderizado 3D, o utilizarse en simulaciones informáticas de fenómenos físicos, el modelo también se puede crear físicamente utilizando equipos de impresión 3D.

Estas formas se pueden producir de manera manual y el avance de creación es muy parecido al de hacer esculturas (en el mundo digital), o se pueden producir automáticamente mediante un escáner 3D.

Modelos

Una figura de este tipo emplea una serie de puntos en el espacio 3D para desempeñar un principio que posee tres dimensiones, y a su vez están unidos por varias entidades geométricas (como triángulos, líneas, superficies, entre otras.). Como recopilación de datos (puntos y otra información), los modelos 3D se pueden realizar manualmente, mediante algoritmos o escaneado.

Los modelos 3D se emplean sobradamente en gráficos 3D. En efecto, su uso anterior de datos se esparce al uso de gráficos 3D en ordenadores, antes de que las ordenadores pudieran renderizar en tiempo real, algunos videojuegos empleaban imágenes renderizadas previamente de estas matrices como sprites.

En el presente, los modelos 3D son aplicados actualmente en varios campos. La industria médica emplean modelos de órganos detallados; se pueden aplicar varias partes de una imagen 2-D de un escáner de resonancia magnética o tomografía computarizada para crear esta imagen, la industria cinematográfica los toma como personajes y objetos en películas animadas o reales.

Los departamentos de ciencias los utilizan como modelos de composición química muy detallados. La industria de la construcción los toman para demostrar sugerencias sobre edificios y panoramas a través de modelos de arquitectura de software.

La comunidad de ingenieros lo utiliza para diseñar nuevos artefactos, vehículos y estructuras, y portaaviones para otros fines. En las últimas décadas, la comunidad de las ciencias de la tierra ha comenzado a establecer modelos geológicos 3D como práctica estándar, los modelos 3D también pueden convertirse en la base de dispositivos físicos construidos con impresoras 3D o máquinas CNC.

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Representación

Cuando hablamos de estas formas 3 D, también hablamos de categorías aquí 2 de estas:

Entidades:

Estos modelos definen el volumen de los objetos (como rocas) que representan, son más realistas, pero más difíciles de construir, el modelo físico se utiliza principalmente para la simulación no visual, como medicina e ingeniería. Se utiliza para CAD y aplicaciones de visión especiales, como; trazado de rayos gráficos, trazado de rayos, y construcción de geometría sólida.

Carcasa o contorno:

Estos modelos representan la superficie, como el contorno de un objeto, en lugar de su volumen (como un caparazón infinito). Son más fáciles de usar que los modelos físicos y casi todos los modelos visuales utilizados en juegos y películas son modelos de protección.

La apariencia de un cuerpo está determinada en gran medida por su apariencia estructural, que generalmente está representada por límites en gráficos por computadora; para los cuerpos usados ​​en gráficos, una superficie bidimensional es una buena analogía, aunque estos cuerpos generalmente no son múltiples.

Dado que las superficies no están limitadas, se necesita un enfoque digital discreto: las mallas poligonales (en menor medida subdividen las superficies), son la representación más común, aunque las representaciones basadas en puntos se han vuelto más populares en los últimos años. Los conjuntos de niveles son representaciones útiles de superficies curvas que experimentan varios tipos de cambios (como fluidos).

El protocolo de conversión de la representación del objeto (por ejemplo, el punto medio de las coordenadas de la esfera en la representación de la esfera y el punto en la circunferencia del polígono) se llama teselación. Utilice este paso sobre la base de los polígonos renderizados, en los que el objeto se separa de la representación abstracta («original») (por ejemplo, esfera, cono, entre otros.). Se llaman «cuadrículas» y son una red de triángulos interconectados.

Las mallas triangulares (en lugar de cuadrados) son populares porque demuestran ser fáciles de usar para renderizar líneas de exploración. No todas las técnicas de renderizado utilizan renderizado de polígonos y, en este caso, el paso de teselado no se incluye en la transición de la representación abstracta a la escena renderizada.

Proceso modelado

Existen 3 formas de como hacer un modelado:

Modelado poligonal: conecta puntos (llamados vértices) en el espacio 3D para formar una malla poligonal. Hoy en día, la mayoría de los modelos 3D se construyen con modelos de textura poligonal porque son muy flexibles y las computadoras pueden renderizarlos muy rápidamente, sin embargo, los polígonos son planos y solo se pueden usar varios polígonos para aproximar una superficie curva.

Modelado de curvas: la superficie está definida por la sinuosidad y esta se ve afectada por el peso de los puntos de control. La sinuosidad sigue (pero no necesariamente interpola) estos puntos. Aumentar el peso de un punto hará que la sinuosidad se acerque más a ese punto. Los tipos de sinuosidad incluyen B-spline racional no uniforme (NURBS), puntos clave, parches y primitivas geométricas.

Una representación moderna del modelo icónico de tetera de Utah desarrollado por Martin Newell (1975). La tetera Utah es uno de los modelos más utilizados en la educación de gráficos, qué es modelos 3D, escultura digital: aunque la escultura digital en 3D es todavía un método de modelado bastante nuevo, se ha vuelto muy popular durante sus años de existencia.

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En la actualidad, existen 3 tipos de esculturas digitales: el desplazamiento, que es el más utilizado en aplicaciones digitales. Actualmente, «volumen y mosaico digital», «Rolling» utiliza modelos densos (a veces se generan polígonos de malla a partir de superficies subdivididas), y almacena posiciones para ver las posiciones de los vértices a través de un mapa de 32 bits que almacena posiciones ajustadas.

El volumen basado libremente en Voxel tiene una función similar a un desplazamiento, pero cuando no hay suficientes polígonos en el área para lograr la deformación, no se verá afectado por los polígonos forzados. La teselación dinámica es similar a Voxel, pero usa triangulación para dividir la superficie para mantener una superficie lisa y permitir detalles más finos.

Estos sistemas facilitan una exploración más artística, porque no solo es necesario esculpir la forma y los posibles detalles del modelo, sino también crear una nueva topología para el modelo. Si se usa en un motor de juego, la nueva malla generalmente convierte la información original de la malla de alta resolución, en datos de compensación o datos de mapas normales.

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Existen muchas técnicas de modelado, que incluyen:

  • constructive solid geometry.
  • implicit surfaces.
  • subdivision surfaces.

Los modelos se pueden hacer a través de programas específicos (por ejemplo, Cinema 4D, Form • Z, Maya, 3DS Max, Blender, Lightwave, Modo, solidThinking) o componentes de aplicación (máquina de grabado en 3D Max, Lofter). Lenguaje de descripción de escenas (como POV-Ray); en algunos casos, no existe una distinción estricta entre estas etapas; en este caso, el modelado es solo una parte del proceso de creación de la escena (por ejemplo, este es el caso de Caligari trueSpace y Realsoft 3D).

Los materiales complejos (como tormentas de arena, nubes y aerosoles líquidos) se modelan utilizando sistemas de partículas y son coordenadas de masa 3D, donde se les han asignado puntos, polígonos, gráficos de dispersión de texturas o sprites.

Comparación con los métodos 2D

Los efectos 3D realistas generalmente se obtienen sin modelado de cables y, a veces, no se pueden distinguir en la forma final. Algunos programas de arte gráfico incluyen filtros que se pueden aplicar a gráficos vectoriales 2D o gráficos rasterizados 2D en una capa transparente.

En comparación con el uso únicamente de métodos 2D, las ventajas del modelado 3D «wireframe» incluyen:

  • Flexibilidad, puede presentar ángulos modificados o imágenes animadas más rápidamente.
  • Fácil de renderizar, cálculo automático y renderizado con efectos realistas, sin necesidad de visualización o estimación mental.
  • Fotorrealismo preciso, que reduce la posibilidad de desalineación debido a errores humanos, exageración u olvido de incluir efectos visuales.

Mejorar uno y otro conjuntamente, en términos de tiempo, hay artista que disponen una combinación de esta forma en 3D y luego revisan imágenes de ordenadores rederizados en 2D basadas en el modelo 3D.

Mercado de los modelos 3D

Ya sea que se emplee para un solo modelo o una gran colección, los dechados 3D y el contenido relacionado con el mismo como texturas, scripts, todavía tienen un enorme nicho. Las tiendas en línea para contenido 3D , permiten a los artistas individuales vender el contenido que crean, por lo general, el objetivo del artista es ganar más valor por los activos que creó previamente para el proyecto.

De esta manera, los artistas pueden ganar más dinero con su contenido antiguo y las empresas pueden ahorrar dinero comprando modelos prefabricados en lugar de pagar para crear modelos desde cero. Estos mercados suelen dividir sus ganancias entre ellos mismos y los artistas que crean bienes, y los artistas logran adquirir entre el 40% y el 95% de las ventas, según el mercado.

En la mayoría de los casos, los artistas conservan la propiedad del modelo 3D; el cliente solo compra los derechos de uso y muestra el modelo. Algunos artistas venden directamente sus productos a precios más bajos en sus tiendas sin utilizar intermediarios.

En los últimos años, han surgido muchos mercados especializados en modelos de impresión 3D, algunos mercados de impresión 3D son combinaciones de modelos de sitios de intercambio, con o sin capacidades de comercio electrónico integradas.

Existen otros programas que de la misma forma otorgan estos tipos de servicios de impresión de imágenes en tercera dimensión, y estas son programas de intercambio de archivos muy famosos.

Impresión 3D

Este tipo de impronta en tercera dimensión es un método de técnico de fabricación aditiva en la que son creados objetos tridimensionales a partir de capas continuas de material.

En los últimos años, ha aumentado el número de empresas que proporcionan modelos de objetos impresos en 3D personalizados, estos objetos se han escaneado, renderizado en tres dimensiones en un programa informático y luego impreso según los requisitos del cliente.

Como se mencionó anteriormente, un modelo 3D se puede comprar en un mercado en línea y luego ser impreso por una persona o empresa utilizando una impresora 3D disponible comercialmente, de modo que las piezas, e incluso el equipo se puedan producir en casa.

Modelos humanos

La primera aplicación comercial ampliamente disponible de modelos virtuales humanos apareció en el sitio web de Lands’End en 1998. El maniquí virtual fue creado por My Virtual Mode Inc, que permite a los usuarios crear sus propios modelos y probar ropa 3D,  existen varios programas modernos que se pueden utilizar para crear modelos humanos virtuales.

Usos

El modelado 3D se utiliza en diversas industrias, como cine, animación y juegos, diseño de interiores y arquitectura. También se utilizan en la industria médica para representar estructuras anatómicas de manera interactiva, también se utiliza una amplia gama de software 3D antes de fabricar realmente la representación digital del modelo mecánico o la pieza; CAD / CAM es un software que se utiliza en este tipo de campos, con este software no solo se pueden construir piezas, sino también ensamblar piezas y observar sus funciones.

Técnicas del modelado 3D

Existen varias técnicas para hacer un trabajo de este tipo de modelados, puede ser un poco difícil, no obstante el usar varias técnicas hará que esta practica sea mas fácil y efectivo, por ello , te explicamos las que son mas utilizadas en este fantástico mundo del modelado 3D:

Modelados de Bordes

El modelado de bordes es otro método poligonal para crear activos 3D. Se basa en hacer un esquema inicial que se carga con bucles separados para llenar o reducir los espacios entre las diferentes características del modelo, este método es muy útil al modelar rostros humanos porque es más conveniente que crear el contorno de la cuenca del ojo a partir de un objeto poligonal y rellenar el elemento desde el interior, también le permite crear una enorme biblioteca de piezas, como ojos, oídos, y labios.

Escultura digital

Ésta es una tecnología relativamente nueva, sin embargo, es el primero en considerar los activos reales. Este método básicamente simula el proceso de creación de una escultura física, pero cuenta con una serie de herramientas digitales, varios productos de software (Blender, Zbrush) ayudan a golpear objetos de una manera muy realista, lo que permite la creación de activos con geometrías basadas en mallas que contienen millones de polígonos.

Nurbs

Base racional no uniforme NURBS es un modelo matemático relativamente antiguo, a menudo utilizado cuando los modeladores necesitan crear superficies de una manera simple, la malla NURBS no es adecuada para funciones generales de modelado como aristas: en su lugar, se basa en aristas 3D para extraer curvas con puntos de control especiales para generar superficies. El área está determinada por el espacio entre los puntos de control y el grado seleccionado de la curva, este sistema es una vía muy eficaz y rápida para realizar dibujos y objetos radiales en 3D.

Programas para hacer modelado 3D

Hay una gran cantidad de programas para realizar modelados, mencionaremos algunos importantes:

Rhinoceros

Este tipo de programas de efectos en 3D esta basado en otro programa , y es de diseño orientado por un ordenador el fue creado por Robert McNel y compañía , esta basado en un complemento de Autodesk para AutoCAD. Estos aplicativos básicamente son utilizados generalmente en las empresas de diseño industrial, arquitectura, diseño naval, muchos aplicativos digitales de la nueva era, que son muy rápidos.

Fusión 360

Este aplicativo se usa básicamente para el diseño mecánico o técnico, tiene una capacidad de grabar formas artísticas en tercera dimensión eso si muy limitada. Es un programa muy comercial, así que puede ser usado en la nube como también el el celular, de tal manera, sino posee una conexión a internet, la puede usar sin ella en su proyecto.

Blender

Es un aplicativo informático multiplataforma aplicado a este tipo de bosquejo, iluminación, renderizado, animación y creación de gráficos 3D.  La mejor herramienta que tiene este aplicativo es la forma de hacer el bosquejo, ya que tiene un flujo de trabajo exageradamente fácil de entender. Si desea una aplicación 3D estrictamente para crear activos, es una buena opción.

Así que este aplicativo tiene todas las características necesarias que puede encontrar en cualquier otro programa de diseño

Este programa fue distribuido en un principio de forma gratuita, pero en ese entonces no existía código fuente y los manuales ya estaba disponibles para la venta. Luego después se convirtió en software.

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