Gráficos por computadora en 3D

El modelado describe el proceso de formación de la forma de un objeto. Las dos fuentes más comunes de modelos 3D son aquellos que un artista o ingeniero crea en una computadora con una herramienta de modelado 3D , o los modelos escaneados a una computadora a partir de objetos del mundo real (el modelado poligonal, el modelado de parches y el modelado NURBS son algunas de las herramientas populares utilizadas en el modelado 3D). Los modelos también pueden producirse de forma procedimental o mediante simulación física . ^{[ 11 ]}

Básicamente, un modelo 3D se forma a partir de puntos llamados vértices que definen la forma y constituyen polígonos . Un polígono es un área formada por al menos tres vértices (un triángulo). Un polígono de n puntos es un n-gono. ^{[ 12 ]} La integridad general del modelo y su idoneidad para su uso en animación dependen de la estructura de los polígonos. ^{[ 11 ]}

Antes de renderizar una imagen, los objetos deben estar dispuestos en una escena 3D . Esto define las relaciones espaciales entre los objetos, incluyendo su ubicación y tamaño . La animación se refiere a la descripción temporal de un objeto (es decir, cómo se mueve y se deforma con el tiempo). Algunos métodos populares incluyen la animación por fotogramas clave , la cinemática inversa y la captura de movimiento . Estas técnicas suelen utilizarse en combinación. Al igual que la animación, la simulación física también especifica el movimiento.

La animación stop motion tiene múltiples categorías como plastilina , recorte , silueta , Lego , marionetas y pixelación . ^{[ 9 ]}

La animación con plastilina consiste en el uso de modelos hechos de plastilina para crear animaciones. Algunos ejemplos son Clay Fighter y Clay Jam . ^{[ 9 ]}

La animación con Lego es uno de los tipos más comunes de stop motion. El stop motion con Lego consiste en el uso de las propias figuras en movimiento. Algunos ejemplos son Lego Island y Lego Harry Potter . ^{[ 9 ]}

El renderizado convierte un modelo en una imagen, ya sea simulando el transporte de la luz para obtener imágenes fotorrealistas o aplicando un estilo artístico, como en el renderizado no fotorrealista . Las dos operaciones básicas en el renderizado realista son el transporte (cuánta luz se desplaza de un lugar a otro) y la dispersión (cómo interactúan las superficies con la luz). Este paso se suele realizar mediante software de gráficos 3D o una API de gráficos 3D .

La modificación de la escena para adaptarla a la renderización también implica la proyección 3D , que muestra una imagen tridimensional en dos dimensiones. Si bien el software de modelado 3D y CAD también puede realizar renderización 3D (por ejemplo, Autodesk 3ds Max o Blender ), también existen programas de renderización 3D exclusivos (por ejemplo, Octane Rendering Engine de OTOY o Redshift de Maxon).

• Ejemplos de renderizado 3D
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  Renderizado 3D con trazado de rayos y oclusión ambiental utilizando Blender y YafaRay.
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  Modelo 3D de un acorazado de la clase Dunkerque renderizado con sombreado plano.
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  Durante la etapa de renderizado 3D, se puede ajustar el número de reflejos que pueden tomar los "rayos de luz", así como otros atributos, para lograr el efecto visual deseado. Renderizado con Cobalt .
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  Representación en 3D de un ático.

Los materiales y las texturas son propiedades que el motor de renderizado utiliza para renderizar el modelo. Se pueden asignar materiales al modelo para indicarle al motor de renderizado cómo tratar la luz cuando incide sobre la superficie. Las texturas se utilizan para dar color al material mediante un mapa de color o de albedo, o para definir las características de la superficie mediante un mapa de relieve o un mapa normal . También se pueden utilizar para deformar el modelo mediante un mapa de desplazamiento .

Existen muchos tipos de archivos compatibles con gráficos 3D, como Blender (.blend), Wavefront (.obj), .fbx y archivos DirectX .x. Cada tipo de archivo suele tener su propia estructura de datos.

Se puede acceder a cada formato de archivo mediante sus respectivas aplicaciones, como los archivos DirectX y Quake . Alternativamente, se puede acceder a los archivos mediante programas independientes de terceros o mediante descompilación manual.

El software de modelado 3D es una clase de software de gráficos por computadora en 3D que se utiliza para producir modelos tridimensionales. Los programas individuales de esta clase se denominan aplicaciones de modelado o modeladores.

El modelado 3D comienza describiendo 3 modelos de visualización: dibujar puntos, dibujar líneas y dibujar triángulos y otros parches poligonales. ^{[ 13 ]}

Los modeladores 3D permiten a los usuarios crear y modificar modelos mediante su malla 3D . Pueden añadir, sustraer, estirar y cambiar la malla a su gusto. Los modelos se pueden visualizar desde diversos ángulos, generalmente de forma simultánea. Además, se pueden rotar y acercar o alejar la vista.

Los modeladores 3D pueden exportar sus modelos a archivos , que luego pueden importarse a otras aplicaciones siempre que los metadatos sean compatibles. Muchos modeladores permiten integrar importadores y exportadores , de modo que pueden leer y escribir datos en los formatos nativos de otras aplicaciones.

La mayoría de los modeladores 3D incluyen diversas funciones relacionadas, como trazadores de rayos , otras alternativas de renderizado y herramientas de mapeo de texturas . Algunos también incluyen funciones que permiten la animación de modelos. Algunos incluso pueden generar vídeos de movimiento completo a partir de una serie de escenas renderizadas (es decir, animación ).

El software de diseño asistido por ordenador puede emplear las mismas técnicas fundamentales de modelado 3D que el software de modelado 3D, pero su objetivo difiere. Se utiliza en ingeniería asistida por ordenador , fabricación asistida por ordenador , análisis de elementos finitos , gestión del ciclo de vida del producto , impresión 3D y diseño arquitectónico asistido por ordenador .

Tras producir un vídeo, los estudios lo editan o componen utilizando programas como Adobe Premiere Pro o Final Cut Pro ( para profesionales de nivel medio) o Autodesk Combustion , Digital Fusion o Shake ( para profesionales de alto nivel). El software de sincronización de movimiento se utiliza habitualmente para sincronizar el vídeo en directo con el vídeo generado por ordenador, manteniendo ambos sincronizados mientras la cámara se mueve.

El uso de motores de gráficos por computadora en tiempo real para crear una producción cinematográfica se llama machinima . ^{[ 14 ]}

No todos los gráficos por computadora que parecen 3D se basan en un modelo de estructura alámbrica . Los gráficos por computadora 2D con efectos fotorrealistas 3D a menudo se logran sin modelado de estructura alámbrica y, en ocasiones, son indistinguibles en la forma final. Algunos programas de arte gráfico incluyen filtros que se pueden aplicar a gráficos vectoriales 2D o gráficos rasterizados 2D en capas transparentes. Los artistas visuales también pueden copiar o visualizar efectos 3D y renderizar manualmente efectos fotorrealistas sin el uso de filtros. ^{[ 15 ]}

Algunos videojuegos utilizan gráficos 2.5D, que implican proyecciones restringidas de entornos tridimensionales, como gráficos isométricos o cámaras virtuales con ángulos fijos , ya sea para mejorar el rendimiento del motor del juego o por motivos estilísticos y de jugabilidad. Por el contrario, los juegos que utilizan gráficos 3D por ordenador sin tales restricciones se consideran juegos con verdadero 3D.

El recorte es el uso de materiales planos como el papel. Todo está recortado de papel, incluyendo el entorno, los personajes e incluso algunos accesorios. Un ejemplo de esto es Paper Mario . ^{[ 9 ]} La silueta es similar a los recortes, excepto que son de un solo color, negro. Limbo es un ejemplo de esto. ^{[ 9 ]} Las marionetas son muñecos y diferentes marionetas que se usan en el juego. Un ejemplo de esto sería Yoshi's Woolly World . ^{[ 9 ]} La pixelación es cuando todo el juego aparece pixelado, esto incluye a los personajes y el entorno que los rodea. Un ejemplo de esto se ve en Shovel Knight . ^{[ 9 ]}