Fundamentos del Modelado 3D en Gráficos por Ordenador

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Computer Graphics es un campo amplio que se aplica en muchas industrias. El modelado 3D es una de las áreas en gráficos de computadora utilizados para representar objetos de la vida real. En este artículo, hemos cubierto todo lo que le gusta saber sobre el modelado 3D en gráficos por computadora. Es decir, desde la introducción, hasta cómo se colocan los modelos en CAD y la vida real hasta el software de modelado 3D y finalmente terminan explicando los conceptos comunes.

¿Estás listo? ¡Vamos a comenzar!

Introducción al modelado 3D

El modelado 3D se refiere a la creación de una representación digital de cualquier objeto o superficie. Un modelador 3D utiliza software de modelado 3D para manipular puntos que forman un sólido. Los sólidos son una colección de vértices que forman un modelo 3D.

Los artistas 3D generalmente comienzan generando algunas primitivas como los cubos. Esta primitiva se modifica luego utilizando los diversos tipos de herramientas de modelado 3D para formar el modelo 3D. Comienza de manera simple, luego se transforma y se convierte en un modelo complejo.

Los modelos 3D creados a través del modelado 3D se pueden manipular digitalmente para satisfacer las necesidades de uno. Por ejemplo, pueden animarse o agregar algunos efectos especiales. Los modelos generalmente se usan en una variedad de lugares como películas de televisión, educación, industria del juego, arquitectura y también ingeniería.

Los modeladores 3D generalmente se especializan en la creación de objetos 3D digitales y, a menudo, no necesitan usar un motor de renderizado avanzado. Este es especialmente el caso cuando se diseña para la impresión 3D y, por el contrario, muchos diseñadores se especializan en representar los objetos de otras personas y no realizan modelos 3D por su cuenta.

Hoy en día, la mayoría de las aplicaciones de modelado 3D también incluirán un motor de representación. Sin embargo, la representación fotográfica es un tema diferente por sí solo y, en aras de esta publicación, nos centraremos solo en el modelado 3D y las piezas de representación primitivas básicas.

Primitivas 3d

Las primitivas son los bloques de construcción básicos de cualquier objeto 3D. Un vértice es el primitivo más básico de primer nivel. Una línea, por otro lado, es el segundo nivel primitivo y el tercer nivel primitivo está compuesto de triángulos o, a veces, rectángulos. Las rutas SVG son ejemplos de otros tipos de primitivas. Habiendo mirado las primitivas, ahora nos gustaría mirar los vértices.

Vértices

Estas son esquinas donde los bordes de un objeto se encuentran o se cruzan. Los vértices se pueden usar para describir escenas complejas. Por ejemplo, los escáneres láser LiDAR y 3D se pueden usar para crear un conjunto de vértices de manera que sea casi similar a los píxeles en gráficos de trama.

Sin embargo, casi todo el software de modelado 3D común utiliza diferentes primitivas para modificar y crear modelos 3D y es raro ver a alguien que trabaje directamente en Point Cloud.

Los escáneres 3D convierten las nubes de punto a sólidos porque la mayoría viene con software de conversión incorporado. Estos sólidos se pueden trabajar fácilmente mediante el uso de herramientas de modelado 3D.

La mayoría de los escáneres 3D vienen con software para convertir el punto

Cubra en un sólido (un objeto Polygon 3D) en el que puede trabajar utilizando software y herramientas de modelado 3D estándar.

Caras

Los programas de modelado 3D se utilizan para diseñar formas 2D como triángulos y rectángulos. Sin embargo, el único propósito de los programas CAD es crear 3D

Objetos. Y debido a que crear sólidos polígones (nidos de triángulos) es el estándar que generalmente se usa para describir formas 3D, entonces ahora los triángulos formados son los

caras de cualquier objeto 3D.

Face3 vs face4

Las formas como los círculos son mucho mejores cuando se usan triángulos (llamados Face3). Pero la mayoría de los diseñadores 3D generalmente prefieren usar rectángulos en su lugar (Face4). Esto es principalmente al editar formas de polígono 3D.

Otros sólidos de polígono 3D y formatos de archivo 3D estándar como STL solo admiten triángulos.

Algunas herramientas CAD como SelfCad han ayudado a acomodar a los diseñadores 3D, al mismo tiempo que admiten otros archivos 3D estándar. Esto se debe principalmente a que su editor admite ambas caras. Aunque al exportar, todas las caras de la cara 4 se convierten en triángulos.

¿Qué es un polígono?

Un polígono es cualquier forma que tenga líneas rectas. La palabra polígono proviene de dos palabras griegas, poli y gon que significa "muchos" y "ángulos" respectivamente. Un ejemplo de un polígono es cualquier forma 2D que tenga líneas rectas. Un polígono mínimo es un triángulo que consta de tres líneas.

Los polígonos de autointerroncación son los polígonos que no son válidos. Para que uno cree un polígono válido, uno debe comenzar desde un vértice y rastrear alrededor de todo el polígono hasta que llegue a donde comenzó sin saltar ni perder ningún vértice. Para arreglar este tipo de polígono, algunos de los bordes deben eliminarse.

En la ilustración anterior, se dibuja un rectángulo, luego seguido de un círculo dibujado del centro de la sección superior. Esta técnica es común para la mayoría de los diseñadores que crean polígonos complejos, ya que uno solo necesita recortar secciones adicionales fácilmente. La herramienta de modo de cara de SelfCad es excelente cuando se trata de seleccionar bordes y secciones completos y luego eliminarlos.

Bordes vs líneas

Es posible que uno dibuje líneas simples o múltiples sin crear necesariamente una forma. Sin embargo, cuando se crea una forma a través de líneas, todas las líneas externas de la forma no se denominarán como el borde.

Bordes vs arcs

Los arcos se extienden e incluyen más de dos primitivas (splines y círculos) son una parte muy importante del modelado 3D. Normalmente, uno puede usar solo tres vértices para crear un arco, aunque algunos destinados a fines de modificación pueden tener incluso cuatro vértices. El vértice adicional se usa para deformar el arco.

En nuestro artículo sobre los fundamentos de los gráficos por computadora, aprendemos que SVG incorpora arcos, círculos e incluso splines, y esto coloca un papel vital en la velocidad del proceso de desarrollo. Al crear ARC en programas de modelado 3D, uno generalmente tiene la capacidad de establecer la cantidad de segmentos en el ARC como se muestra a continuación.

Segmentos de arco

Los "segmentos", en un enfoque técnico, significa dividir las cifras en secciones o partes separadas.

La cantidad de líneas y bordes en los arcos es la misma que el número de segmentos. Cuanto más sea el número de líneas/bordes/segmentos, más suave es el arco. Cuando solo hay un segmento, el arco se convierte en una línea, y cuando se agregan y colocan más líneas en la función circular del arco, se forma un objeto más redondeado.

La ilustración anterior es útil para los diseñadores, ya que les ayuda a diseñar mucho más fácil. Pero cuando uno quiere crear el dibujo similar en SVG, necesitará crearlos manualmente mediante el uso de segmentos de líneas y líneas, a diferencia de usar un software de modelado 3D

Arcos y splines en 3D

Aunque los polígonos se pueden crear usando splines, círculos y arcos, generalmente no son polígonos hasta que se convierten en líneas. Para hacer esto fácilmente, puede usar el objetos redondos, resolucióno herramientas de simplificación de Selfcad mientras los convierten en líneas sin que uno tome mucho tiempo.

Perfiles y bocetos

El bosquejo se define como el acto de dibujar, y dibujar a sí mismo es lo que llamamos perfiles. Tanto el boceto como los perfiles se usan en una forma que no tiene relleno. Un buen ejemplo de perfiles y bocetos está relacionado es donde un diseñador hace un boceto exterior del perfil de un objeto 3D. Llamamos a este bosquejo de un perfil.

El Herramientas de dibujo 3D de SelfCad Permitir que uno cree cualquier boceto. La salida del boceto se llama perfil o boceto.

Modo de estructura alámbrica vs sólida

Después de diseñar su modelo, a veces es posible que desee ver el modelo en diferentes modos. Para ese caso, puede ver el modelo en modos sólidos o de estructura alámbrica.

En modo sólido, uno no ve los bordes, más bien, solo el relleno. El modo sólido es útil cuando uno solo quiere ver qué tan suave es el objeto.

En modo de estructura alámbrica, se ven todos los bordes y es útil cuando uno quiere inspeccionar las secciones internas del objeto. Se utiliza principalmente en técnicas de modelado de superficie.

En el modo de estructura alámbrica, también existe lo que llamamos el modo de bordes de estructura breve más. En este modo, todo el objeto se visualiza y es muy útil cuando uno quiere ver claramente la estructura de topología de un modelo.

Que es un camino

Una ruta en el modelado 3D es básicamente un bucle de líneas. Debe saber que cada polígono o cara es un camino pero no viceversa. Una ruta también puede usar primitivas como splines y arcos y no se limita solo a las líneas.

Avión y escena

Siempre hay una sola superficie de dibujo llamada plano en gráficos 2D. Pero en 3D, el editor generalmente emula el mundo real y uno puede crear muchos aviones en un programa CAD. Una escena es una compilación de todos los objetos y planos 3D y 2D. Por lo general, actúa como el universo virtual. Algo más que vale la pena señalar es que las escenas 2D y los objetos 3D generalmente se limitan a un solo avión, pero las escenas 3D y los objetos 3D pueden tener muchos aviones.

Plano vs superficie

La diferencia entre una superficie y un plano es que una superficie puede estar en 3D, mientras que un avión puede estar en 2D. Además, un plan no se limita a los tipos de dibujos que se encuentran en él y generalmente debe conectarse una superficie.

Herramientas de dibujo y dibujo a mano alzada

Algunas aplicaciones de modelado 3D generalmente limitan a una persona hasta cierto punto cuando se trata de dibujar. Sin embargo, con las herramientas de dibujo a mano alzada de SelfCad, uno puede crear tantos aviones como sea posible, aunque no puede conectarlos en un solo dibujo, ya que solo se limitan a los dibujos de avión. Las herramientas de dibujo de SelfCad son excelentes cuando se trata de rastrear imágenes al crear patrones complejos.

SelfCad también tiene excelentes herramientas de bocetos en 3D. Puede dibujar libremente planos y conexiones, así como basarse en geometrías 2D y 3D.

Cuando las herramientas de dibujo se usan junto con las herramientas Revolve, Loft y las siguientes herramientas de ruta, facilita a los diseñadores y otros profesionales al crear objetos complejos de manera precisa y rápida.

Aplicaciones de modelado de polígono

La mayoría de las aplicaciones de modelado 3D disponibles suelen ser complicadas porque crear y editar primitivas y topología es un desafío. La mayoría de ellos crean diferentes interfaces para trabajar con perfiles, bordes y caras.

Pero SelfCad tiene un flujo de trabajo contextual intuitivo que puede editar primitivas y topologías mediante el uso de una interfaz fácil de usar que sea simple y fácil de usar.

Le agradecemos que se haya tomado el tiempo de leer el artículo y esperamos que haya encontrado la información que estaba buscando. Le animamos a comentar cualquier duda o sugerencia, ¡gracias!€