Las 10 Aplicaciones de Modelado 3D de Software Libre

Un modelo en 3D es un "mundo conceptual en tres dimensiones". Un modelo 3D puede "verse" de dos formas distintas. Desde un punto de vista técnico, es un grupo de fórmulas matemáticas que describen un "mundo" en tres dimensiones.

Desde un punto de vista visual, valga la redundancia, un modelo en 3D es un representación esquemática visible a través de un conjunto de objetos, elementos y propiedades que, una vez procesados (renderización), se convertirán en una imagen en 3D o una animación 3d.

Por lo general, el modelo visual suele ser el modelo 3d que las diseñadores manejan, dejando las fórmulas a procesos computacionales. Esto es así, porque lo que el modelo en 3d visual representa se acerca más a la imagen en 3D final que se mostrará al renderizarse. 

Existen aplicaciones de modelado en 3D, que permiten una fácil creación y modificación de objetos en tres dimensiones. Estas herramientas suelen tener objetos básicos poligonales (esferas, triángulos, cuadrados, etc.) para ir armando el modelo. Además suelen contar con herramientas para la generación de efectos de iluminación, texturizado, animación, transparencias, etc. Algunas aplicaciones de modelado son 3D Studio Max, Alias, Blender, Cheetah3D, Cinema 4D, Generative Components, Houdini, LightWave, Maya, MilkShape 3D, modo Rhinoceros 3D, Softimage|XSI, trueSpace, ZBrush, etc.

El modelo en 3D describe un conjunto de características que, en conjunto, resultarán en una imagen en 3D. Este conjunto de características suele estar formado por objetos poligonales, tonalidades, texturas, sombras, reflejos, transparencias, translucidez, refraxiones, iluminación (directa, indirecta y global), profundidad de campo, desenfoques por movimiento, ambiente, punto de vista, etc.
 
La creación de modelos tridimensionales (modelos 3D) no es una tarea sencilla y el uso de software propietario puede resultar muy costoso en términos monetarios. Es por eso que resulta interesante conocer las aplicaciones de software libre para el modelado 3D existentes. En este post se presentará un resumen de las 10 aplicaciones de software libre para el modelado 3D más populares por los excelentes resultados que se logra con ellos, algunas de las cuales incluso son open source.

1. Blender
Es una herramienta libre para el modelado y animación 3D y también es open source.es usado para modelar, desamblaje de UV, txturizar, emparejar, simulaciones de agua, animación, renderizado y muchas otras. Además permite la crecaión de aplicaciones interactivas en 3D. 

 

2. K - 3D

Es una aplicación de modelado y animacion 3D de libre distribución. Cuenta con un motor de extensión de procedimiento orientado para todos sus contenidos, por lo que K-3D es un paquete muy versátil y potente. K-3D sobresale en modelado poligonal, e incluye herramientas básicas para NURBS, parches, y las curvas de animación.

3. Art of Illusion

Art of Illusion es un software libre y open source para el modelado y renderizado 3D. Una de sus características más destacadas es que incluye la técnica de subdivisón de superficies basadas en herramientas de modelado, animacióin basada en representación de alambre (o esqueleto) y un lenguaje gráfico para el diseño de materiales y texturas.

4. SOFTIMAGE|XSI Mod Tool

Una herramienta libre de modelado y animación 3D dirigido a aquellos que desean desarrollar juegos. Esta herramienta se conecta a todos los principales motores de juego y a los frameworks de desarrollo para la próxima generación de juegos, juegos casuales e incluso para los juegos 3D basados en Flash.

5. Zmodeler

LLamado tambien Zanoza Modeler, es una aplicación de modelado 3D desarrollado por Oleg Melashenko. Está dirigido a los diseñadores de los juegos de ordenador. ZModeler es capaz de realizar modelos complejos, a pesar de que no cuenta con importantes funciones tales como modelado de extrusión o biselado.

6. TopMod3D
Es una aplicación libre de open source, portable e idenpendiente con un sistema de modelado de malla topológica independiente de la plataforma que permite a los usuarios crear mallas múltiples. También permite crear modelos sólidos que pueden ser utilizados como prototipos en diversas tecnologias de prototipado rápido.

7. Google Sketchup
Uno de los productos del gigante Google de software libre que permite crear, compartir y presentar modelos 3D. Con Google Sketchup se pueden realizar modelos de edificios, modelos para Google Earth, o figuras geométricas que pueden ir desde sencillas hasta las más complejas. Cuando el modelado esta terminado, se puede realizar la exportación de la imagen a una película o imprimir una vista del resultado.

8. Anim8or
Es un software de modelado 3D que permite a los usuarios crear y modificar modelos en 3D con las más básicas primitivas como esferas, cilindros, sólidos platónicos, etc; además permite modificar la malla del modelo creado, realizar la subdivisión de las superficies; usar splines, extrusión, tornería, modificadores de biselado entre otros.

9. Seamless 3d
Es un software libre y open source de modelado 3D dirigido al artista realista facilitándole las herramientas necesarias para que este tenga la libertad de crear aún cuando este poco relacionado con este tipo de software.

10. BRL Cad
Es una potente plataforma de geometría constructiva y modelado de sólidos que incluye un editor de sólidos, un raytracing para el renderizado y análisis geométrico, una red distribuida para el soporte de framebuffer, y herramiental para el procesamiento de imágenes.

Estas son solo 10 de las más representativas y populares aplicaciones para el modelado y/o animación 3D , dirigidas a diferentes tipos de uuarios.

Creación de gráficos 3D

Modelado: La etapa de modelado consiste en ir dando forma a objetos individuales que luego serán usados en la escena. Existen diversos tipos de geometría para modelador con NURBS y modelado poligonal o Subdivisión de Superficies (Subdivision Surfaces en inglés). Además, aunque menos usado, existe otro tipo llamado "modelado basado en imágenes" o en inglés "image based modeling" (IBM). Consiste en convertir una fotografía a 3D mediante el uso de diversas técnicas, de las cuales, la más conocida es la fotogrametría cuyo principal impulsor es Paul Debevec.  

Iluminación: creación de luces de diversos tipos puntuales, direccionales en área o volumen, con distinto color o propiedades. Esto es la clave de una animación.  






Animación:

Los objetos se pueden animar en cuanto a

1. Transformaciones básicas en los tres ejes (XYZ), Rotación, Escala o Traslación.
2. Forma (shape)
3. Mediante esqueletos: a los objetos se les puede asignar un esqueleto, una estructura central con la capacidad de afectar la forma y movimientos de ese objeto. Esto ayuda al proceso de animación, en el cual el movimiento del esqueleto automáticamente afectará las porciones correspondientes del modelo. Véase también animación por cinemática directa (Forward Kinematic animation) y animación por cinemática inversa (Inverse Kinematic animation).Mediante deformadores: ya sean lattices (cajas de deformación) o cualquier deformador que produzca por ejemplo deformación sinusoidal.
4. Dinámicas: para simulaciones de ropa, pelo, dinámicas rígidas de objeto.

La animación es muy importante dentro de los gráficos porque en estas animaciones se intenta realizar el mero realismo, por lo cual se trabajan muchas horas.

Renderizado

Se llama rénder al proceso final de generar la imagen 2D o animación a partir de la escena creada. Esto puede ser comparado a tomar una foto o en el caso de la animación, a filmar una escena de la vida real. Generalmente se buscan imágenes de calidad fotorrealista, y para este fin se han desarrollado muchos métodos especiales. Las técnicas van desde las más sencillas, como el rénder de alambre (wireframe rendering), pasando por el rénder basado en polígonos, hasta las técnicas más modernas como el Scanline Rendering, el Raytracing, la radiosidad o el Mapeado de fotones

Gráficos 3D

El término gráficos 3D por computadora o por ordenador (en inglés 3D computer graphics) se refiere a trabajos de arte gráfico que son creados con ayuda de computadoras y programas especiales 3D. En general, el término puede referirse también al proceso de crear dichos gráficos, o el campo de estudio de técnicas y tecnología relacionadas con los gráficos 3D.

Un gráfico 3D difiere de uno 2D principalmente por la forma en que ha sido generado. Este tipo de gráficos se originan mediante un proceso de cálculos matemáticos sobre entidades geométricas tridimensionales producidas en un ordenador, y cuyo propósito es conseguir una proyección visual en dos dimensiones para ser mostrada en una pantalla o impresa en papel.

En general, el arte de los gráficos 3D es similar a la escultura o la fotografía, mientras que el arte de los gráficos 2D es análogo a la pintura. En los programas de gráficos por computadora esta distinción es a veces difusa: algunas aplicaciones 2D utilizan técnicas 3D para alcanzar ciertos efectos como iluminación, mientras que algunas aplicaciones 3D primarias hacen uso de técnicas 2D.

Imagen en 3D 

Son el resultado final del proceso de renderizado de un modelo en 3D. Una imagen en 3D, en definitiva, es una imagen en dos dimensiones que simula las tres dimensiones, pero proviene de un "mundo conceptual en 3D". Ese "mundo en 3d" (ver modelo 3D) permite que puedan generarse múltiples imágenes en 3D desde diferentes perspectivas.

Una imagen en 3D puede almacenarse en cualquier formato gráfico ráster. Múltiples imágenes en 3D constituyen una animación 3d.

Animación en 3D

 

 

Una animación 3d hace referencia a un tipo de animación que simula las tres dimensiones. Se trata de la descripción de los objetos de un modelo 3d a lo largo del tiempo. Para que exista animación, esa descripción debe variar en algo con respecto al tiempo: movimiento de objetos y cámaras, cambio de luces y formas, etc.

Puede tratarse de una animación que se renderiza en tiempo real cuando se está ejecutando, o una animación que utiliza tres dimensiones pero ya ha sido renderizada previamente, por lo tanto sólo se trata de un video.

La principal diferencia entre ambas radica en el momento de renderizado de la animación, es decir, el proceso de convertir las fórmulas matemáticas en imágenes digitales.

En la primera, la animación se renderiza en tiempo real, consumiendo gran cantidad de memoria y procesamiento. Para que este tipo de animación sea posible, muchas veces es necesaria una placa aceleradora de gráficos que ayude al microprocesador. Este tipo de animación se utiliza especialmente en juegos en 3d, donde el dinamismo, la velocidad y la necesidad de diferentes ángulos y movimientos, es fundamental.

En la segunda, la animación del modelo en 3d se renderiza primero, y luego se puede visualizar como un video digital. El trabajo pesado se realiza una sola vez y luego se puede ejecutar como video, lo cual no consume mucho procesamiento. Ejemplos de este tipo de animaciones son las películas y dibujos animados en tres dimensiones.

Con el nacimiento de las estaciones de trabajo (como las máquinas LISP, Paintbox computers y estaciones de trabajo Silicon Graphics) llegaron los gráficos 3D, basados en la gráfica de vectores. En vez de que la computadora almacene la información sobre puntos, líneas y curvas en un plano bidimensionales, la computadora almacena la posición de puntos, líneas y típicas caras (para construir un polígono) en un Espacio de tres dimensiones.

Los polígonos tridimensionales son la sangre de prácticamente todos los gráficos 3d realizados en computadora. Como consiguiente, la mayoría de los motores de gráficos de 3D están basados en el almacenaje de puntos (por medio de 3 simples coordenadas Dimensionales X,Y,Z), líneas que conectan aquellos grupos de puntos, las caras son definidas por las líneas, y luego una secuencia de caras crean los polígonos tridimensionales.

El software actual para generación de gráficos va más lejos de sólo el almacenaje de polígonos en la memoria de computadora. Las gráficas de hoy no son el producto de colecciones masivas de polígonos en formas reconocibles, ellas también resultan de técnicas en el empleo de Shading(Sombreadores), texturing(Texturizado o mapeado) y la rasterización (En referencia a mapas de bits).