 Imagen 1 - Game Art: Taxonomía del Modelado 3D TODO LO QUE NECESITAS SABER SOBRE LOS TIPOS DE MODELADO 3D El arte digital es la práctica de creación de obras artístico-visuales, que se basa en el uso de la tecnología digital como principal herramienta de producción. En otras palabras, se trata de la creación de arte, dibujos e ilustraciones utilizando equipos digitales (PC, tablets, VR, etc) y aplicaciones especiales (software). A diferencia del arte en 2D, donde el artista crea objetos utilizando medidas de largo y ancho (vertical y horizontal) el arte en 3D se crea trabajando con geometría (polígonos) y transformándolas en personajes, objetos y entornos. La gama de aplicaciones para el arte 3D es enorme: publicidad, diseño de sitios web, películas y, por supuesto, videojuegos. Trabajar con arte digital 3D es un trabajo minucioso de varios componentes que puede llevar decenas de horas incluso con un alto nivel de habilidades de parte de los artistas. En particular, podemos destacar varias áreas clave que están a la vanguardia de la creación de arte 3D. Conceptos básicos del 3D en el Arte Digital Geometría de Polígonos El propósito final del modelado 3D es crear y editar una malla de polígonos (mesh of polygons) que consta de vértices, aristas o bordes y caras (vertex, edges and faces) los cuales son llamados componentes. En geometría, un polígono es una figura plana con 3 o más ángulos (vértices) dentro del mundo de los gráficos por computadora se mantiene la siguiente clasificación:
 Imagen 2 - Tipos de Polígonos Debido a los procesos de cálculo y visualización de gráficos, la base de todo gráfico 3D son polígonos triangulares (Tris); desde un simple cubo gris hasta una película completa de Pixar, todo elemento 3D que vemos en pantalla se debe de convertir primero en triángulos para finalmente convertirlos en pixeles. (Imagen 3)  Imagen 3 - GPU Pipeline | 3D Render Pipeline Mapeado UV y Texturización. Otro de los componentes esenciales de los polígonos son las coordenadas U y V, comúnmente llamadas solo por las siglas UV. Estos componentes son indispensables para el proceso de texturización, ya que sirven para situar la textura (imagen 2D) de forma precisa sobre una geometría 3D, mediante el uso de un mapa de coordenadas. A este proceso se le conoce como UV Mapping.  Imagen 4 - UV Mapping La esencia del texturizado es el procedimiento para desdoblar un mesh, aplanándolo por completo para conseguir así una plantilla, sobre la cual se añadirán los colores y detalles deseados sobre ella en programas como Photoshop. La textura resultante se envuelve nuevamente sobre el mesh. Dependiendo de la complejidad del modelo, se pueden crear texturas para cada parte, por ejemplo, brazos, torso, cabeza, o ser una textura única para todo el modelo. Si hay muchas texturas, es necesario lograr una fusión suave y perfecta de todas ellas para alcanzar el máximo realismo del objeto.  Imagen 5 - Character UV Mapping Shading Para lograr diversas calidades y detalles en la superficie de los modelos; que se vean como piedra, metal, piel, etc. Es necesario una combinación entre propiedades de los materiales y diversos tipos de textura. A este proceso se le conoce como shading y puede llegar a ser muy complejo, sin embargo, todo dependerá del tipo de material y el mapa UV del objeto 3D.  Imagen 6 - Shading Network MÉTODOS DE MODELADO 3D Tanto el modelado de superficies duras como el modelado orgánico siguen siendo, en esencia, el modelado poligonal. Aunque se utilizan diferentes técnicas entre los dos. La diferencia entre el modelado de superficies orgánicas y duras es exactamente lo que implican los nombres. El modelado orgánico suele crear modelos 3D de seres vivos como personas o animales. El modelado de superficies duras generalmente se enfoca en objetos inorgánicos como edificios o muebles. Cuando se trata de modelado 3D, los modelos se incluirán en una de estas dos categorías: orgánico y superficie dura. No importa lo que estés creando en tu aplicación 3D, será una superficie dura o una malla orgánica. Aunque muchos de los principios de modelado entre los dos son similares, se necesita mucha práctica para poder dominar ambos o especializarse en solo uno. Hard Surface Modeling Este tipo de modelado representa el uso de objetos estáticos de superficie dura. Aquí, el modelado se realiza de forma menos exigente en comparación con el modelado orgánico. Los lados de los polígonos utilizados no son importantes si el resultado es agradable para los ojos. Pero, es preferible usar quads. Esta es la práctica recomendada y también los quads son compatibles con los motores de juegos.  Imagen 7 - Hard Surface Modeling Si deseas especializarte en visualización arquitectónica 3D o diseño industrial, debes centrarse más en el modelado de superficies duras en comparación con el modelado orgánico. Sin embargo, la línea de diferenciación entre los dos métodos de modelado se vuelve borrosa en algunos lugares. Un sofá puede ser flexible y su modelo puede tener muchos pliegues y curvas para un aspecto realista. Algunos dirían que no es un modelo de superficie dura debido a las curvas. El modelado de superficies duras es el punto de partida para que los aspirantes a ser modeladores 3D se acostumbren al flujo de trabajo del software en el que prefieren trabajar. Es importante comprender el funcionamiento colectivo de los polígonos. Modelar aristas planas es más fácil en comparación con caras que contienen una gran cantidad de curvas y pliegues. (Las excepciones siempre están presentes). Organic Modeling Como se dijo anteriormente, los modelos de seres vivos generalmente se aceptan como modelos orgánicos. En la animación de personajes 3D se utilizan especialmente modelos orgánicos.  Imagen 8 - Organic Modeling Es deseable utilizar modelos cuya malla de polígonos (mesh) esté conformado por quads para desarrollar modelos orgánicos. Esto se debe a que los polígonos que tienen cinco o más lados (N-gones) se comportan de manera errática cuando se someten a animación o subdivisión. Por lo tanto, es mejor evitar los N-gons tanto como sea posible en los modelos orgánicos (y también en el hard surface) Pueden crearse modelos orgánicos completos en el software de modelado de polígonos 3D. Sin embargo, el modelo terminado generalmente se importa en un software de escultura para agregar detalles que serían imposibles o extremadamente difícil lograr en otro tipo de herramientas. TÉCNICAS DE MODELADO 3D La creación de un objeto tridimensional que puede terminar siendo cualquier cosa, desde un semáforo hasta un imponente dragón de 3 cabezas. El resultado del trabajo es llamado modelo 3D o simplemente un modelo: una imagen digital tridimensional de un objeto real o ficticio. Estos modelos están diseñados sobre la base de arte conceptual, dibujos, fotografías y bocetos, y simplemente usando la imaginación. Los modelos 3D de alta calidad pueden someterse a más procesos como texturizado, riggeado, animación y renderizado 3D. También pueden ir a una impresora 3D y convertirse en objetos reales. Todo depende del propósito del objeto digital. Hoy en día, la creación de modelos 3D se ha convertido en un área extremadamente común y muchas personas ni siquiera se dan cuenta de cuán estrechamente está conectada su vida con el contenido 3D. Y ciertamente, pocas personas piensan en cuántos tipos de modelado 3D existen. Pero este es un tema muy interesante no solo para los artistas digitales y modeladores 3D. A continuación se explicarán con mayor detalle las técnicas de modelado 3D. 1. Modelado Poligonal También llamado Polygonal Modeling. Esta es una de las formas más populares de crear un modelo 3D. En el modelado poligonal, la mayoría de los polígonos son tris o quads (preferentemente quads). Cada polígono puede tener su textura y color, y al combinar varios polígonos, puede obtener un modelo de cualquier objeto. Para que los bordes del modelo no tengan una apariencia facetada (cuando se nota cada cara de la malla de polígonos), es necesario que los polígonos sean pequeños y la superficie del objeto esté formada por pequeños planos. Si se espera un objeto con mucho detalle, también conocido como modelado de High Poly, entonces es necesario construir un modelo con una gran cantidad de polígonos (cientos de miles o millones). Si se supone que se debe mirar el modelo 3D desde la distancia sin hacer zoom, una pequeña cantidad de polígonos será suficiente, también conocido como modelado Low Poly.  Imagen 9 - Low Poly & High Poly 1.1. Box Modeling También conocido como método de subdivisión. Su esencia radica en usar un objeto simple, principalmente un cubo (de ahí el nombre de la técnica) aunque pueden usarse otras geometrías básicas: cilindros, esferas, etc. Se edita y modela al objeto inicial hasta conseguir la forma deseada en low poly, para posteriormente se subdivide el modelo y se continúan agregando detalles. Estos procedimientos se repiten hasta que el modelo obtiene el aspecto deseado y generalmente el resultado es un modelo mid poly.  Imagen 10 - Box Modeling 1.2. Contour Modeling Algunos lo llaman modelado de bordes. Su diferencia con el método de subdivisión (box modeling) es que aquí el artista crea un modelo paso a paso basado en el contorno inicial y agrega gradualmente divisiones a lo largo de los polígonos ya creados, generalmente en forma de loops de polígonos. Los espacios entre ellos se llenan en el proceso.  Imagen 11 - Contour Modeling Este método se utiliza cuando es difícil trabajar con claridad las mallas mediante el box modeling. Por ejemplo, un rostro humano requiere un enfoque más integral que una simple remodelación de un cubo. Cada parte de la cara se forma más convenientemente creando contornos iniciales para la nariz, la boca y los ojos, y solo luego llenándolos desde el interior. 2. Modelado con Splines A pesar de que el modelado poligonal se usa con bastante frecuencia, especialmente en la creación de juegos digitales y en gráficos en tiempo real, en algunos sectores como la arquitectura y la ingeniería, lo más común es trabajar con modelado con splines (curvas). Las líneas tipo spline están definidas por un conjunto tridimensional de puntos de control en el espacio, que determinan la suavidad de la curva. Todas las splines se reducen a un esqueleto de splines, a partir del cual se creará una superficie geométrica tridimensional envolvente. La ventaja de los objetos spline es que tienen configuraciones flexibles y siempre se puede volver a cambiar su forma.  Imagen 12 - Spline Modeling Debido a que los splines son curvas graficadas matemáticamente, a diferencia de los polígonos, pueden mantener una mayor precisión en valores y medidas, por lo cual son ideales para poder diseñar y elaborar modelos tridimensionales para manufactura; edificaciones, piezas mecánicas, componentes electrónicos, etc., así mismo, es común su uso en investigación científica y en procesos de visualización médica. Dentro del mundo del arte digital, su principal uso es para recrear vehículos de todo tipo, edificaciones y objetos no orgánicos (aunque hace varios años, eran el principal tipo de geometría usado en películas). 2.1. NURBS La spline de base racional no uniforme (NURB por su siglas en inglés) es una tecnología para dibujar y representar curvas y geometría de superficies. El modelado NURBS es un caso especial de modelado spline y a menudo se identifica con él. La principal diferencia entre este método y el modelado poligonal es la suavidad. Un modelo NURBS no consta de polígonos, sino de curvas (splines). Sin embargo, cuando se renderiza, todavía se convierte en polígonos, aunque dentro del sistema de modelado permanece en curvas.  Imagen 13 - NURBS Para poder trabajar con splines, en especial modelar con NURBS, lo mejor es imaginar que se quiere crear un objeto con tela. Primero se debe de construir una estructura rígida y posteriormente la estructura es recubierta por la tela. En esta analogía, la estructura rígida son las curvas o splines y la tela es la geometría. Si bien podría parecer fácil, la realidad es que crear modelos complejos necesitan de muchas piezas separadas que ensamblarlas dan la forma deseada. Por esto mismo, modelar objetos no orgánicos (como un coche) con NURBS es mucho más fácil y práctico que intentar modelar un rostro humano. 3. Escultura Digital La escultura digital es un tipo de tecnología disruptiva que ha avanzado mucho en el proceso de modelado 3D. Los artistas 3D ya no se limitan a la topografía o al flujo de los bordes. Esto les permite crear modelos 3D similares al proceso de esculpir arcilla digital. Los artistas se sumergen por completo en la creatividad y esculpen sin pensar en polígonos (cuyo número puede fácilmente llegar a millones). El proceso se vuelve mucho más rápido y mucho más eficiente. La escultura digital es la tecnología número uno cuando se trata de crear objetos fotorrealistas.  Imagen 14 - Digital Sculpting La mayoría de las herramientas de esculturas digitales utilizan la deformación de la superficie del modelo poligonal, lo que hace posible que sea convexo o cóncavo. Otras herramientas funcionan según el principio de geometría de voxels, cuyo volumen depende de la imagen de píxeles utilizada. En la escultura digital, como en el trabajo con arcilla, el artista puede construir la superficie agregando nuevas capas, o viceversa, eliminar el exceso borrando las capas. Todas las herramientas deforman la geometría del modelo de diferentes formas, lo que hace que el proceso de modelado sea más sencillo y rico. Si bien lo más común es utilizar la escultura digital para la creación de modelos fotorrealistas y alto nivel detalle, hoy en día se usa de igual manera para el modelado de objetos estilizados y simples.  Imagen 15 - Stylized Sculpting 4. Modelado Procedural Se trata más de modelos que se crean automáticamente bajo el control de un artista. Por lo tanto, se pueden crear objetos, entornos y ubicaciones completas estableciendo ciertos parámetros de usuario y reducir significativamente el tiempo de trabajo. Varias aplicaciones de modelado como SpeedTree o CityEngine incluyen una gran cantidad de ajustes preestablecidos para edificios, elementos naturales para diseñar rápidamente el entorno deseado.  Imagen 16 - Townscaper Hay muchas herramientas diferentes para el modelado procedural, una de las más utilizadas y con mayor funcionalidad es Houdini, pero muchas otras herramientas son especializadas en un cierto tipo de trabajo de modelado, como por ejemplo MakeHuman y Character Creator son exclusivas para la creación de modelos de personajes 3D, mientras que Gaea se enfoca únicamente en la creación de terrenos.  Image 17 - iClone Character Creator 4.1. Image-Based Modeling Es una forma algorítmica de transformar imágenes 2D en un entorno 3D. Se utiliza con mayor frecuencia cuando un modelador se enfrenta a serias limitaciones de tiempo o presupuesto que impiden crear modelos 3D desde cero utilizando cualquiera de los métodos anteriores. Al requerir costos relativamente bajos, este método solo necesita imágenes de alta calidad del objeto deseado desde todos los lados para finalmente poder obtener una imagen completa. El modelado basado en imágenes se usa comúnmente en las industrias del cine y el entretenimiento.  Imagen 18 - Image Based Modeling CONCLUSIÓN
Entender las diferencias y requerimientos técnicos de cada proceso de modelado 3D, es un requerimiento para cualquier persona que busque convertirse en un game artist o un 3D artist. Todas estas técnicas son utilizadas a menor o mayor medida por los artistas y estudios de creación de contenido 3D a nivel profesional. Si bien se recomienda siempre adquirir un nivel de especialista en alguna de estas formas de modelado (si es posible más de una) no es algo obligatorio, dependerá mucho del enfoque profesional y del alcance de los proyectos. Herramientas recomendadas Existe una enorme variedad de aplicaciones y herramientas especializadas (middleware) que se pueden utilizar para trabajar el modelado 3D. Aquí en BigMiniMentor, según por nuestra experiencia y entendimiento del medio profesional, te recomendamos las siguientes: Pixologic Zbrush https://pixologic.com BLENDER https://www.blender.org Autodesk 3DSMax https://www.autodesk.com Autodesk Maya https://www.autodesk.com
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Gonzalo 'Phill' Sánchez, también conocido como Phillibert Gamington. 
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