Curso Practico - 3d Studio Max.pdf

CURSO

De forma sencilla, nos iniciaremos en la última versión de este modelador de imágenes y animaciones 3D.

Curso de 3D Studio MAX 3 (I)

Primeros pasos con el modelador de imágenes de Autodesk David R.Vidal,

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esde siempre, la generación de imágenes tridimensionales realistas ha sido todo un reto para muchos usuarios. Una interfaz compleja y centenares de opciones hacían que tan sólo algunos expertos destacados consiguieran cumplir sus sueños, obteniendo, después de muchas horas, imágenes realmente fantásticas. 3D Studio se ha ido ganando el mercado ya desde sus orígenes en versiones para MS-DOS, precisamente gracias a la adaptación de una interfaz muy intuitiva, que se va perfeccionando sucesivamente. Precisamente, uno de sus mayores "saltos" ha PCW 293

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tenido lugar con el lanzamiento al mercado de esta tercera y, hasta el momento, última versión. Si aspiramos a convertirnos en alguno de los múltiples realizadores de escenarios realistas, tan sólo hay que seguir paso a paso ciertas tareas no demasiado complicadas. Nuestro objetivo es generar o importar sofisticados objetos tridimensionales sobre un fondo (el escenario), construyendo escenas de apariencia real, las cuales pueden ser animadas con posterioridad añadiendo movimientos a los objetos en sí, o a las cámaras y luces que pueden formar parte de la escena. Normalmente,

CURSO la construcción de un proyecto suele pasar por la etapa inicial de modelado del esqueleto de los objetos, la aplicación de sofisticadas texturas a las partes visibles de los mismos, la ambientación escenificada con luces y otros elementos y, como resultado, la representación final, ya sea en forma de fotografía fija o de película en movimiento.

3D Studio se ha ido ganando el mercado ya desde sus orígenes en versiones para MSDOS, precisamente gracias a la adaptación de una interfaz muy intuitiva

La interfaz Poco a poco nos vamos a ir familiarizando con la interfaz de la aplicación. En un principio se nos presentan cuatro ventanas, o visores, en la zona central, junto con unas pestañas de herramientas en la parte superior y los detalles de la opción seleccionada a mano derecha. Abajo, ciertos indicadores adicionales donde resaltamos en un primer momento las opciones de zoom, situadas hacia la derecha y a las que acudiremos constantemente. Estos cuatro visores son totalmente configurables, pero en su origen nos aparecen las vistas superior, anterior, izquierda y perspectiva. La idea es ver la escena desde distintos ángulos, para percibir su estructura tridimensional. La vista de perspectiva

suele ser sustituida por la de alguna cámara, como veremos más adelante. La pestaña de herramientas de la parte superior contiene, bajo la denominación de barra principal, aquellas de uso más común y con las que debemos familiarizarnos. Las dos primeras "Deshacer" y "Rehacer" no requieren explicación: ya deberíamos saber que cada metedura de pata puede solucionarse pulsando este botón. Un poco más adelante nos encontramos con la herramienta de selección, que es la que aparece marcada por defecto, seguida de una selección por regiones (rectangulares, circulares, etc.) y de herramientas que ayudan a realizar selecciones más elaboradas. Discretamente, se nos aparecen

Las pestañas de herramientas y diversas utilidades son muy intuitivas.

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tres botones más que realizan funciones muy socorridas: mover, rotar y escalar. A continuación, herramientas para ajustar el pivote (eje usado en las rotaciones) y de restricción en los ejes, especialmente útil si queremos que nuestra acción sólo tenga efectos lineales o, a lo sumo, en el plano que se nos muestra en el visor. Hay muchas más herramientas que iremos mencionando a lo largo del curso, no obstante, siempre debemos tener a mano el manual, o la ayuda en línea, para ampliar conocimientos y consultar las dudas que surjan.

Algunos conceptos Aunque estemos ansiosos de dibujar algo, antes de nada tenemos que mencionar algunos conceptos elementales. Sin ellos, puede que no nos entendamos debidamente. Existe un espacio bidimensional que es muy importante y sobre el cual se construyen muchos objetos (por lo general llamados Formas) que más tarde serán tridimensionales. En este espacio 2D existe un elemento fundamental llamado vértice, que no es más que un punto y no tiene dimensiones. El siguiente elemento es la línea, ya sea recta o curva según los puntos que la componen. Sobre este espacio 2D se construyen trayectos, textos y diversas figuras. En el espacio 3D nos encontramos que a los vértices se les ha añadido una coordenada más (x,y,z), y como elemento fundamental de nuestro espacio tenemos a la cara. Una cara está definida por tres vértices 3D, unidos por líneas denominadas aristas. Todas las caras triangulares tienen un lado interior y otro exterior, diferenciados mediante un vector denominado normal a la cara. Los objetos geométricos pueden ser muy diversos, desde paramétricos a mallados poligonales, NURBS, etc., pero existen otros objetos no geométricos muy

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Ya tenemos las paredes de nuestro objeto creado. Con las herramientas de la parte inferior derecha podemos ajustar la vista de perspectiva.

importantes. Entre estos últimos tenemos a las luces, cámaras, ayudantes y sistemas. Las luces son las encargadas de dar la ilusión de iluminación y pueden ser de diversos tipos, según nos interese dar ambiente o iluminar un objetivo. Como elemento asociado de una luz está su sombra, que también tiene sus ajustes y peculiaridades. Las cámaras son un mecanismo de visualización utilizado en el proceso de creación de imágenes. Pueden ser libres o con objetivo, simulando a lo que serían cámaras reales. Tengamos en cuenta que las escenas están ahí, con sus objetos protagonistas y movimientos, listas para que el fotógrafo o el cámara se sitúe en el lugar predilecto y obtenga sus mejores tomas. Por supuesto, cualquier objeto, incluidas las cámaras, admite animación, permitiendo adentrarnos en habitaciones o efectuar vuelos rasantes según convenga. Otro concepto de gran importancia es el de los materiales. En efecto, un objeto geométrico hay que "pintarlo" o revestirlo para que tome el aspecto de un determinado material. Existen numerosas características que descri-

ben a los materiales y que, al combinarlas con los efectos de luz, generarán apariencias muy reales.

A dibujar En nuestra primera representación no vamos a utilizar ninguno de los recursos que trae consigo la aplicación sino que vamos a mos-

trar unas sencillas paredes con un texto. A pesar de la sencillez de la escena, se apreciarán perfectamente las técnicas a emplear. El primer paso es crear las paredes y el fondo. Activamos la pestaña de "Objetos" y seleccionamos el primero, que resulta ser una caja. Comenzamos a dibujar en el visor izquierdo creando un rectángulo estrecho y alargado. A continuación, le damos un buen recorrido (se ve en el visor superior), de forma que queda algo parecido a la figura 1. Añadimos un par de cajas, de igual manera, pero que sean perpendiculares a la anterior. Una herramienta muy socorrida es la de duplicar objetos: pinchamos y arrastramos un objeto al tiempo que mantenemos la tecla shift (mayúsculas) pulsada; al soltar el mismo se nos preguntará si deseamos crear una copia. Una vez creadas las paredes, es conveniente ajustar el visor donde se muestra la perspectiva para apreciar mejor la representación. Para ello, tenemos una serie de controles en la parte inferior derecha que permiten ajustar ángulos, acercamiento, desplazamiento, etc. En concreto, el botón de

El editor de materiales tiene opciones muy sofisticadas, aunque no es necesario entenderlas a fondo, ya que en ocasiones es suficiente con utilizar los materiales que vienen por defecto.

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Añadimos un foco luminoso y al final representamos nuestra sencilla escena.

"Rotar Arco" muestra unos puntos de control sobre la imagen de tal forma que al actuar sobre ellos se procede a variar libremente el ángulo de visión. El siguiente paso consiste en crear texto. Para ello, en la persiana de la derecha hemos de pulsar el segundo botón que se refiere a "Formas" y a continuación "Texto". Escribimos el texto que consideremos oportuno en el recuadro que se nos presenta, así como los ajustes de tipo de letra y tamaño que más se ajusten a nuestras necesidades. Este texto es una "forma", es decir, un objeto 2D. Cuando el texto sea de nuestro agrado realizamos el proceso de pasarlo a un objeto tridimensional añadiéndole cierta profundidad. Este método se emplea no sólo con texto sino con cualquier objeto que sea susceptible de transformarse. Concretamente, el texto se pasa a 3D con la herramienta de "Extruir" que se halla en la pestaña de modificaciones de objetos. La única casilla que hay que cubrir es la de "Cantidad", donde distintos valores producirán diversas profundidades o alturas del objeto.

Materiales Ha llegado el momento de dar un

aspecto realista a nuestro proyecto. Para elegir un material tenemos un botón a mano en la pestaña de "Representación" de la persiana superior. Se trata de acceder al Editor de Materiales, un sofisticado editor que permite la creación de nuevos materiales o alteración de los ya existentes. No es el momento de introducirnos en las elaboradas virtudes del sistema de materiales y sus características, sino de simplemente elegir algún que otro material de la librería que trae por defecto la aplicación. En el ejemplo hemos decidido aplicar el llamado "Bricks_Bricks_1" a las paredes, "Ground_Grey_Dirt2" al suelo y "Metal_Chrome" al texto. Desde el editor de materiales tan sólo tenemos que seleccionar el objeto y pulsar el botón "Asignar material a la selección". Nada más hacerlo, los resultados tienen lugar en la ventana de perspectiva, donde se sustituye el antiguo color por una manifestación burda del nuevo. Lo más probable es que las cosas no se nos presenten tan bien cómo cabía esperar. Tal vez los ladrillos se encuentren en una dirección incorrecta o sean muy pequeños, o muy grandes, o no se dibujan en los lados, etc. Y es que, en efecto, casi siempre hay que ajustar el PCW 298

material al objeto de tal forma que definimos cómo se va a distribuir el mapa del mismo sobre la superficie del objeto. Es algo así como ajustar el envoltorio de la manera correcta. En la pestaña de modificaciones donde antes nos encontramos el botón "Extruir" ahora tenemos que buscar "Mapa UVW". Aquí elegimos en primer lugar el tipo de mapeado, que en este caso ha de ser de tipo Caja. También cambiamos el eje de actuación, caso de ser necesario. En el ejemplo nos ha sido necesario cambiar al eje Y. En lo que respecta al "Mosaico" se trata de introducir unos números que indican el número de veces que el patrón se repite. En la práctica esto se traduce como una variación en el tamaño de los ladrillos o de la textura del material que sea. Ya podemos representar la escena, oprimiendo el botón apropiado al lado del que accede al editor de materiales. Unos cuantos intentos de prueba y error nos permitirán llegar al resultado deseado. En estos momentos la escena está trabajando con "luz ambiente", por lo que no resulta muy natural. Podemos probar a añadir una fuente lumínica. En la persiana de "Luces y cámaras" elegimos un "Foco con objetivo" y probamos a orientar tanto el foco como el destino, de tal forma que ilumine el texto contra la pared. Debemos acordarnos de activar la casilla de "Proyectar sombras" en los parámetros generales del foco y "Mostrar cono" en los parámetros del foco. Al representar ahora la imagen podemos apreciar cómo ha mejorado notablemente. Este ha sido un sencillo ejemplo que nos ha permitido, con muy pocas operaciones, recorrer la esencia de 3DS Max Studio. PCW David Rodriguez Vidal es experto en informática, colaborador en distintas publicaciones, especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.

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En esta segunda entrega del curso de 3DStudio Max aprenderemos los conceptos básicos de construcción de objetos, donde se incluyen primitivas, objetos de rotación y solevación.

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Curso de 3D Studio MAX 3 (II)

Introducción a la construcción de objetos David R.Vidal,

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a parte más difícil de un proyecto consiste en realizar el modelado de los componentes que van a formarlo. Para su obtención existen distintas técnicas que pueden ser sencillas o muy elaboradas, dependiendo de los objetivos perseguidos. Así, un cuerpo humano requiere una digitalización normalmente basada en dispositivos externos, fuera del alcance de un novel, mientras que un objeto inanimado, como una mesa, una manzana, un vehículo... son objetivos mucho más prácticos y abordables por cualquier usuario. Poco a poco, partiendo de elementos muy simples, iremos logrando la complejidad necesaria para generar objetos más sofisticados. Juntos, formarán la escena sobre la que aplicaremos otras fases del diseño, como luces, texturas y animaciones. PCW 265

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Primitivas Aunque es posible empezar a dibujar sin más, lo lógico es pensar antes de nada qué pasos vamos a seguir para construir el objeto deseado. En efecto, las soluciones son múltiples y sólo la práctica nos va a enseñar trucos que permitan minimizar las operaciones a seguir. Todos los procesos tienen más de un camino. Incluso para construir un objeto simple también hay varias soluciones: por ejemplo, es posible utilizar tanto el centro (radio) como el borde (diámetro) para definir algo tan sencillo como el tamaño de un círculo. Entre las primitivas estándares tenemos las cajas, esferas, cilindros, tubos, etc. Cualquiera de ellas puede ser modificada para obtener una nueva figura que se asemeje al objeto a construir. En la anterior entrega del curso ya habíamos creado

CURSO unas paredes a partir de cajas alargadas. También existen unas primitivas más avanzadas, denominadas primitivas extendidas, donde tenemos el poliedro, nudo de toroide, bidón, cápsula, huso, etc. Finalmente, existe la posibilidad de combinar o actuar sobre más de un objeto al mismo tiempo; pero esta opción la veremos más adelante. Pasemos a la parte práctica. Hemos visto que existen objetos que pueden ser construidos a partir de formas bidimensionales, como ocurría con el texto. Una forma sencilla era aplicar el modificador de extrusión, que simplemente le daba la altura o tercera dimensión, pero existen otras técnicas adicionales. Una de ellas es el torneado. Para ello se dibuja el perfil de la pieza a crear o, mejor dicho, la mitad vertical del perfil. Esto será lo que vamos a dibujar en dos dimensiones, de forma que, al girar este perfil sobre sí mismo, construirá la pieza en cuestión. Por supuesto, sólo podrán ser creados de esta forma aquellos objetos que sean simétricos y con una sección horizontal en forma de círculo, que son muchos más de

Siguiendo en la tónica de diseñar en dos dimensiones para luego construir volúmenes, nos encontramos con la solevación. Básicamente, se trata de crear objetos cuyo recorrido de extrusión no se encuentra limitado a una línea recta o a un perfil de contorno, sino que existe una total libertad de formas los que imaginamos: vasos, botellas, platos, mamparas, bombillas, mangos, lámparas, etc. Este sistema de torneado no es ningún secreto y en la vida real muchos objetos se construyen de esta forma. Además de los tornos mecánicos, que fabrican infinidad de piezas, tenemos ejemplos análogos en los soplados de vidrio o en las mesas de alfarería. Veamos cómo crear un vaso: ele-

El programa tiene un gran número de objetos tridimensionales predefinidos que pueden servir de base para diversos diseños.

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gimos línea en las primitivas bidimensionales (formas) y trazamos lo que sería un corte vertical del vaso, pero sólo en su mitad. Cuando unamos el primer punto con el último se nos preguntará si deseamos cerrar la spline, a lo que responderemos afirmativamente. A continuación vamos a la pestaña de modificadores de objetos y seleccionamos Torno. Con un poco de habilidad en los parámetros obtenemos el vaso u objeto análogo. Aunque lo normal es que sean objetos cerrados basados en revoluciones completas, también es posible crear variantes de un número regular de lados, así como figuras donde la revolución es parcial.

Solevación Siguiendo en la tónica de diseñar en dos dimensiones para luego construir volúmenes, nos encontramos con la solevación. Básicamente, se trata de crear objetos cuyo recorrido de extrusión no se encuentra limitado a una línea recta o a un perfil de contorno, sino que existe una total libertad de formas. Tal vez la solevación más sencilla es aquella que obtenemos con una sección y un recorrido. Para ello, como cabe suponer, necesitamos dos formas bidimensionales. En nuestro ejemplo dibujamos una pequeña estrella, que es una de las opciones de creación de formas. A continuación le toca el turno al recorrido, que habitualmente tiene elevación. Un efecto muy vistoso es el de espiral, que podemos construir mediante el botón “Hélice” en la misma pestaña. Al dibujar la hélice se nos pedirán tres movimientos de ratón: el primero determina el radio de la figura, el segundo determina la elevación y, finalmente, el tercero nos permitirá deformar la hélice en forma de torbellino. Una vez acabada, cambiamos mediante el teclado la opción de número de vueltas, que situamos en algún valor próximo a cinco. También es posible cambiar la distribución de

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Aunque no es muy usual, podemos introducir elementos mediante teclado para luego solevarlos. De esta forma hemos construido la planta de un inmueble.

dichas vueltas mediante el parámetro de alteración, pero para el ejemplo no es necesario. Llegados a este punto tenemos dos posibilidades: seleccionamos el recorrido y le asignamos la forma, con lo que la forma o una copia de ella se moverá hasta la posición de inicio de recorrido, o bien seleccionamos la forma y le asignamos el recorrido, con lo que se desplazará el recorrido y la forma se quedará en su sitio. Por elegir alguno, nos quedamos con el primero. Seleccionamos el recorrido y, dentro de la pestaña de Geometría pulsamos el botón Solevado . Se nos aparecen diversas opciones, donde debemos elegir Asignar forma. Como podemos imaginar, tan solo resta pinchar sobre la espiral previamente formada. Este estado (esperar por asignación de forma) se caracteriza por tener un cursor diferente y mientras nos encontremos en él, podemos probar con diferentes figuras. Vamos a complicar un poco más el asunto. En vez de utilizar una única forma, podemos utilizar varias a lo largo de un recorrido, jugando con los parámetros del mismo. Para ello, se indican una serie de niveles, a cada uno de

los cuales se le asigna una forma como sección. Con esta técnica se pueden crear objetos algo más complejos como bolígrafos, copas, pilas, etc. Como consejo, las formas a emplear deben guardar una proporción entre sí, toda vez que marcarán el grosor del objeto resultante. Igualmente, deben mantener cierta proporción con la longitud del camino.

Mallas de deformación Aunque al usuario novel le parezcan interesantes, las técnicas descritas enseguida le quedarán escasas a medida que aumenten sus pretensiones. En la práctica, existe una solevación de mucho más interés basada en mallas de deformación, que permiten un acabado mucho más definido. El método es muy similar, pero en vez de líneas rectas o curvas homogéneas, trabajamos con Bézier y otras curvas basadas en nodos. También existe otra forma de proceder, de concepto radicalmente opuesto a lo que hemos visto: en vez de construir los objetos de la nada, se eligen objetos ya construidos a los que se van rebanando trozos. Imaginemos a un escultor que desea hacer un busto. Cogerá una pieza del material a emplear e irá esculpiendo pacientemente hasta darle sentido a un objeto amorfo. Antes de comenzar el trabajo, el escultor debe elegir un buen trozo de mármol. Nosotros también deberemos elegir el objeto de partida, que a título de ejemplo puede ser un cilindro. Veamos las operaciones en la práctica: creamos un cilindro

Con un sencillo perfil podemos crear un objeto de revolución con el torno. Adicionalmente, combinando una estrella con la hélice, generamos una curiosa figura solevada.

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A partir de un objeto inicial, podemos ir modificándolo hasta ajustarlo a nuestras necesidades. Existen diversos modificadores paramétricos, pero las mallas de deformación son las que más interesan al creador.

alargado, con forma de monolito. Lo clonamos (arrastramos con el ratón al tiempo que pulsamos Shitf) varias veces, del orden de cinco. A continuación, vamos a la pestaña de modificación y probamos las primeras posibilidades, todas ellas basadas en modificadores paramétricos: curvar, torcer y afilar. Cada opción la aplicamos sobre un cilindro y le damos un buen ángulo de efecto. Sobre el cuarto cilindro podemos probar a aplicar varios efectos simultáneamente, obteniendo un objeto que ya poco se asemeja al cilindro inicial. Como podemos comprobar, las operaciones aplicadas son aditivas, distorsionando más y más la selección. Eso sí, los modificadores tienen su orden, con lo que no es lo mismo aplicar el afilado después de la curvatura que la opción inversa. Si aplicamos torcer y curvar en pequeña medida sobre el vaso creado anteriormente, adoptará una forma más ondulada, como si se tratase de un sombrero boca arriba. Este es un perfecto ejemplo de cómo construir un objeto a partir de la modificación de otro. El catálogo de modificaciones es

accesible mediante un pequeño símbolo en la parte central. Podemos probar a invocarlo para ver lo que ha ido pasando con nuestras operaciones. Si lo contraemos totalmente, el objeto pasará a ser una malla editable y se perderá la información de los procesos intermedios. Existe una gran cantidad de operaciones que podemos realizar, al menos tantas como se nos muestran en la paleta superior de Modificadores . Los objetos pueden hacerse mallados, si no lo son ya. Entonces pulsamos el botón Selecc. Malla para activar el acceso a la misma. Disponemos de botones para activar y desactivar los diferentes modos de subobjetos, así como trabajar con selecciones con nombre, asas, parámetros de presentación e información relativa a las entidades seleccionadas. Los iconos de la parte superior de la persiana Selección permiten especificar el método de selección de caras. Volvamos a la edición de la malla. En principio el objeto se nos muestra con una malla editable donde aparecen innumerables vértices que hacen que nos sintamos un poco perdidos. Tal vez sea PCW 268

recomendable generar pequeñas selecciones sobre las que actuar, para lo cual utilizamos la herramienta de selección. Aquí podemos resaltar una utilidad de 3DStudio MAX que, conforme vayamos usando el programa, la encontraremos más y más útil. En efecto, hacia la parte derecha superior hay una casilla vacía. Introducimos un nombre y pulsamos retorno. Nuestra selección de subobjetos quedará guardada con el nombre dado para usos posteriores, formando una lista. Técnicamente se llaman “conjuntos de selección con nombre”. Otra ayuda en lo que respecta la selección de subobjetos es la herramienta de “Selección flexible”, que ayuda a fundir la región seleccionada con el resto del objeto. Para llegar hasta esta utilidad, casi seguro que necesitaremos utilizar la mano de desplazamiento, pues se encuentra en la parte más inferior de las opciones de modificación. Podemos probar a activar la casilla Usar selección flexible y observar como al cambiar la Atenuación afectamos a la rampa de colores.

Objetos solevados por ajuste Con lo que sabemos, debería ser suficiente para construir solevaciones de aquellos objetos que se crean a partir de una malla de deformación por ajuste. El proceso es muy similar al visto y las mallas tienen idéntico tratamiento, con la particularidad de que son en dos dimensiones. Tan sólo queremos dar un par de consejos: los perfiles a utilizar deben ser splines cerradas y las partes superior e inferior de las mismas no deben pasar de un par de puntos de contacto, al igual que la forma que se utilice para la sección. No se trata de una limitación de cálculo sino de conseguir un resultado válido. PCW David Rodriguez Vidal es experto en informática y especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.

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En esta tercera entrega del curso 3D Studio Max aprenderemos a combinar objetos, derivando otros de mayor complejidad. Además, veremos una introducción de los materiales que los forman.

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Curso de 3D Studio MAX 3 (III)

Objetos compuestos y materiales David R.Vidal,

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n la anterior entrega del curso habíamos generado diversos objetos mediante técnicas tan diversas como la rotación y la solevación. Aunque las posibilidades de 3D Studio Max no terminan ahí, consideramos que ha llegado el momento de examinar objetos obtenidos a partir de combinaciones de otros objetos. Para ello, las prácticas más comunes se refieren a operaciones lógicas, matrices, agrupamientos y vínculos de unos objetos respecto a otros. Y finalizaremos esta entrega con uno de los capítulos más visuales de los modeladores: la gestión y asignación de materiales a objetos. PCW 263

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Objetos Booleanos Todo buen informático ha oído hablar, de manera directa o indirecta, del álgebra del mítico matemático George Boole, padre de moderna lógica formal simbólica. Para los profanos diremos que se trata de aplicar aquellas teorías de conjuntos que vimos de pequeños, que en el caso de 3DS Max se traducen en tres operaciones sencillas a la vez que sobradas: unión, intersección y sustracción (o diferencia). Si tenemos dos objetos cualesquiera A y B (que llamamos operandos) y aplicamos la unión, se soldarán sus partes comunes para formar un nuevo objeto. De igual forma se emplea el resto de las operaciones.

CURSO Como citábamos anteriormente, en algunas ocasiones debemos pensar al revés de cómo se hace habitualmente para conseguir un buen resultado. Es decir, que construimos un objeto al que restamos trozos de forma muy similar al ejemplo de esculpir un trozo de mármol. Las uniones de objetos no producen grandes problemas, a diferencia de la intersección y la sustracción, que pueden presentar resultados inesperados. Lo cierto es que a partir de la versión 2.5 de 3DS Max se han mejorado sustancialmente los algoritmos de cálculo, produciendo resultados más sencillos y, sobre todo, menos inesperados. No obstante, debemos tener especial cuidado a la hora de elegir los objetos, corrigiendo en lo posible los defectos que puedan darse. Es preferible que la topología de la superficie de los objetos se encuentre intacta: no deben faltar ni solaparse caras, ni existir vértices sin soldar, sino que debe ser una única superficie continua y cerrada. Otro tanto ocurre con los objetos solapados: dado que las operaciones booleanas se basan en la definición diáfana de lo que hay fuera y dentro de una

La necesidad de matrices aparece cuando es preciso utilizar en una escena varios elementos iguales o pertenecientes a un mismo objeto malla, las mallas solapadas entre sí pueden causar resultados no válidos. Para crear un objeto booleano actuamos de la siguiente forma: seleccionamos un objeto, al que denominamos operando A; dentro del panel de creación, pestaña geometría y objetos de composición, pulsamos Booleano. El nombre del operando A aparece en la lista Operandos de la persiana Parámetros. En la persiana Designar booleano, elegimos el método de copia del otro objeto, es decir, el operando B, que podrá ser: Referenciar, Mover, Copiar o Calcar. En Parámetros, elegimos la operación booleana que se va a realizar: Unión, Intersección, Sustracción (A-B) o Sustracción (BA) . También es posible elegir alguna de las novedosas operaciones de Cortar. Los objetos operandos se siguen

Existen tres operadores booleanos que permiten combinar elementos: unión, intersección y sustracción (o diferencia).

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manteniendo como subobjetos del objeto booleano final. Posteriormente, es posible modificar los parámetros de creación de estos subobjetos para alterar su geometría y, como consecuencia directa, cambiar o animar el resultado booleano. A la hora de representar este tipo de objetos, tenemos varias funciones que son enormemente útiles. Una de ellas es la de poder elegir entre mostrar sólo el resultado, sólo los operandos o bien el resultado con los operandos en modo alámbrico, para que no molesten en la visión.

Matrices La necesidad de matrices aparece cuando es preciso utilizar en una escena varios elementos iguales o pertenecientes a un mismo objeto. Ciertamente cualquier objeto puede clonarse con un simple movimiento de ratón mientras se pulsa la tecla SHIFT, pero este método no aporta precisión de movimientos, sobre todo cuando se requiere un posicionamiento lineal o radial. Adicionalmente, con las matrices podemos controlar otros aspectos que hacen que el objeto se vaya modificando en cada clon. Así, tenemos el escalado, la rotación o posicionamiento del eje de rotación o el punto de pivote. Una matriz lineal es una serie de clones a lo largo de uno o más ejes. Puede ser tanto una fila de árboles o automóviles, como una escalera, una valla o un trozo de cadena. Cualquier diseño que requiera objetos o formas repetidas es un candidato para la matriz lineal. Una matriz circular o espiral es similar, pero hay que mover, escalar y rotar copias en uno o dos ejes, alrededor de un centro común. Los efectos varían, y pueden ser tan sencillos como la distribución radial de los tornillos de un cubo de rueda o tan complejos como la geometría de una escalera de caracol. Para hacer una prueba no tenemos más que elegir un objeto

CURSO

La necesidad de matrices surge cuando es preciso utilizar en una escena varios elementos iguales o pertenecientes a un mismo objeto.

cualquiera en la escena y presionar el botón de matrices, situado en el panel de herramientas Barra principal . Las opciones son muy numerosas en el cuadro de diálogo que aparece, pero también sencillas, ya que sólo versan sobre las posibilidades de transformación enumeradas. En este mismo botón tenemos dos opciones adicionales: Instantánea (clonar un objeto que ha sido animado) y Herramienta de espaciado (distribuye los objetos basándose en la selección actual a lo largo de un recorrido definido por una spline o un par de puntos).

Agrupaciones y vínculos Existe una ventaja (en ciertos casos) en agrupar los objetos frente a combinarlos y es que los objetos originales siguen estando intactos. Además, a diferencia de los objetos booleanos, no existen reglas ni precauciones especiales a tomar: pueden agruparse objetos separados que no tengan nada en común. Igualmente, se pueden desagrupar de forma inmediata. Una vez agrupados los objetos, se pueden tratar como un solo objeto en la escena. Basta con designar cualquiera de ellos para

seleccionar el grupo al que pertenecen. El grupo se transforma como un objeto único y pueden aplicársele modificadores como tal. Asimismo, los grupos pueden contener otros grupos hasta cualquier nivel. Normalmente, en nuestro trabajo con 3D Studio iremos formando grupos de forma fre-

cuente, para lo cual sólo tenemos que hacer algo tan sencillo como seleccionar dos o más objetos, ir al menú Grupo y elegir la opción Agrupar. De forma muy similar actuaremos con el resto de las opciones: desagrupar, descomponer, disociar, etc... Podemos probar a actuar sobre todo el grupo c o n o pe ra c io n e s t a n tí p i ca s como moverlo, escalarlo, darle nombre... Aunque éste podría ser un buen momento para introducirnos en los enlaces y vínculos entre objetos, es preferible esperar a abordar las animaciones y la cinemática. A pesar de que existen varios tipos de enlaces, el mayor interés reside en animar de una forma sencilla y realista los objetos, de tal forma que al actuar sobre uno, el resto actúe en consecuencia.

Materiales Por fin llegamos a la parte más vistosa. Cada objeto de nuestra escena debería tener asignado su material correspondiente, que viene a decidir (junto con otros factores) la apariencia final. Técnicamente, un material son datos que se asignan a la superficie o las caras de un objeto para

Una colección de objetos que no tienen por qué tener nada en común, puede agruparse para formar un nuevo objeto sobre el que poder actuar. Los grupos pueden contener otros grupos, hasta cualquier nivel.

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Los materiales aplicados a cada objeto vienen a decidir, junto con otros factores como las luces, su apariencia final.

que aparezca de cierto modo cuando se representa. Los materiales afectan al color de los objetos, a su brillo, opacidad, etc... Para asignar un material primero hemos de seleccionarlo. Para ello invocamos el editor de materiales, al que se accede mediante un botón situado en el panel de Representación. Podemos probar a dibujar algunos objetos iguales y a darles distintos tipos de materiales. Al representar la escena, cada objeto va a adquirir una apariencia totalmente diferente a su homólogo, en función del tipo del material que le haya sido asignado. Cada material es asignado de la siguiente forma una vez invocado el editor de materiales. Primero se busca en la librería algún material que resulte conveniente. Después activamos una ranura de muestra que esté vacía, elegimos el tipo de material e introducimos los valores de los diversos componentes del material: color difuso, brillo, opacidad, etc. Las luces y sombras describen cómo influye la iluminación en el aspecto de los materiales. La selección de colores para mayor realismo ofrece pautas sobre cómo obtener buenos resultados con materiales sin mapear. Finalmente asignamos el material

al objeto y, en caso de ser necesario, ajustamos las coordenadas de mapeado UV (pestaña de modificar objeto) para orientar correctamente los mapas con objetos. Sobre este particular insistiremos en la próxima entrega.

Materiales planos o básicos Son los más sencillos de definir y se caracterizan por estar basados en un color y carecer de definiciones añadidas tales como dibujos, rugosidades, vetas, imágenes, etc... Se denomina materiales básicos a todas las variaciones del material Estándar. Es posible seleccionar distintos sombreadores para modificar la representación de estos materiales. Asimismo, también podemos definir el color difuso y especular y añadir efectos

Existe una ventaja (en ciertos casos) en agrupar los objetos frente a combinarlos y es que los objetos originales siguen estando intactos PCW 268

como transparencia y autoiluminación. Los sombreadores son algoritmos sofisticados que determinan cómo se calcula y computa el sombreado de una superficie. Cada sombreador tiene sus propias capacidades individuales. Algunos se llaman igual que la función que desempeñan (como Metal), mientras que otros tienen el nombre de la persona que los ha desarrollado (como Blinn o Strauss). Veamos un breve resumen de los principales sombreadores, algo que puede parecer irrelevante pero resulta fundamental para determinar el resto de los parámetros que intervienen: ■ Sombreado anisotrópico: se utiliza para metal o pelo cepillado. ■ Sombreado Multicapa: son dos sombreadores anisotrópicos en uno. Se utiliza para la creación de dos resaltes distintos con controles independientes. Simula materiales como el metal cubierto de una capa de cera brillante. ■ Sombreado Metal y sombreado Strauss: se utilizan únicamente para la creación de metales. ■ Sombreado Pong: suaviza las aristas entre caras y representa con realismo los resaltes en superficies brillantes normales. Puede representar con precisión mapas de relieve, opacidad, brillo, reflexión y especularidad. ■ Sombreado Blinn: se considera una mejora con respecto al sombreador Pong (es más preciso), con lo que se recomienda su uso. ■ Sombreado Oren Nayar Blinn: una simple adaptación del sombreador Blinn. Suaviza las aristas de los objetos mediante desenfoque. Como práctica, podemos probar a cambiar el sombreador en cualquier material de prueba y asignárselo a un objeto complejo. Comprenderemos mucho mejor los resultados con una experiencia visual. PCW David Rodriguez Vidal es experto en informática y especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.

PRÁCTICO

En esta cuarta entrega del curso 3DS Studio Max vamos a profundizar en la manipulación de los materiales que conforman los objetos, en particular aquellos asociados a imágenes y mapas en movimiento.

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Curso de 3D Studio MAX 3 (IV)

Gestión avanzada de materiales David R.Vidal

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onseguir dominar el mundo de los materiales en 3DS (como en cualquier otro modelador) no suele ser una tarea fácil. Sin embargo, es la faceta más importante del trabajo, pues es la que va a determinar si la escena consigue una apariencia real, plenamente natural o si por el contrario se aprecia claramente que ha sido creada de manera artificial por un ordenador. La versión 3 de 3DS Max incorpora una gestión mejorada de materiales, describiendo con mayor precisión la reflexión y transmisión de luz de los objetos. Las características de los materiales, junto con las propiedades de luz y sombreado, serán las que determinen la calidad de la PCW 276

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simulación del aspecto que tendría el objeto en el mundo real.

Parámetros básicos Un material de gran simplicidad podemos crearlo de forma inmediata. Pulsamos el botón de Asignar Material dentro del Editor de Materiales. Elegimos Nuevo y en la ventana de la derecha Estándar. Debe aparecer una bola grisácea. Por defecto, este material tendrá el sombreador Blinn. Cada sombreador tiene asociados una serie de parámetros propios, mientras que otros son generales. A continuación citamos una serie de parámetros muy comunes, sin pretender hacerlo de forma exhaustiva.

PRÁCTICO Primero probamos las opciones de color modificando, dentro de parámetros básicos, el color de luz ambiental (que viene a ser el color sin luz directa) y difusa (a diferencia del anterior, es el color con luz directa). Hemos elegido unos tonos azulados para el ejemplo. Con el ratón, mediante una acción de arrastrar y soltar, procedemos a rellenar las distintas ranuras de muestra. Esto nos permitirá ir comprobando, de forma comparativa, los cambios producidos al alterar las propiedades del material. Seleccionamos la segunda ranura. En la casilla de nivel especular, probemos a subir el nivel a 100. La esfera ha pasado de estar en un tono apagado, a ganar en resalte. De igual manera, actuamos sobre Lustre (conforme aumenta lustre, disminuye y converge el resalte, controlando así el brillo de un objeto). Otro parámetro a probar, tal vez en la siguiente ranura, es el de opacidad, que determina la relación opaco-transparente del material. Conforme un objeto se va haciendo transparente, puede tener más utilidad el activar la opción de representación de 2 lados. Al hacer esto se nos muestran más opciones, como la de controlar el resalte en

Para potenciar la ilusión de transparencia, una solución práctica es hacer que las aristas del objeto sean más opacas que el centro la cara interior. Para potenciar la ilusión de transparencia, una solución práctica es hacer que las aristas del objeto sean más opacas que el centro. Podemos buscar estos controles en el Editor de materiales, bajo la persiana Parámetros extendidos donde, en el grupo Transparencia avanzada, la Atenuación debe definirse en Dentro (que suele ser el valor predeterminado). Cambiando este último valor tendremos resultados totalmente diferentes. Además, se puede probar a variar la cantidad de atenuación a un valor próximo a 80, al tiempo que se cambia la Opacidad, observando como resultado la interacción producida. A continuación practicaremos un poco ajustando el valor de aspereza. Esta propiedad controla la rapidez con que se mezcla el com-

Los materiales son fundamentales a la hora de obtener una representación realista. En la imagen tenemos diferentes materiales construidos a partir del mapeador RayTrace.

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ponente difuso con el componente ambiental. Observaremos que a medida que aumentamos la aspereza, el material se vuelve más mate, a la vez que más oscuro y plano. La autoiluminación consigue que los objetos brillen con luz propia al producir la sensación de incandescencia, fruto de sustituir las sombras de la superficie por el color difuso. Un ejemplo común de utilización de este tipo de mapeado está en la creación de luces de objetos, como aviones, naves espaciales, etc... Resulta muy recomendable utilizarlo en lugar de cientos de luces reales, lo que llevaría el sistema hasta sus límites de saturación. Finalmente, una opción también a destacar es la de representar los objetos en modo alámbrico, para lo que simplemente señalaremos la opción alambre en la persiana Parámetros básicos de sombreador.

Bibliotecas Antes de continuar con más detalles sobre el ajuste de materiales, conviene mencionar la forma de organizarlos. Existen tres lugares donde puede encontrarse un material. El primero es el de las bibliotecas de materiales, que son colecciones de los mismos organizadas en un archivo de extensión .mat. Adicionalmente, los materiales pueden encontrarse tanto en las escenas .max (aquellos que hayan sido asignados) como en las ranuras del editor de materiales. La gestión de librerías es muy sencilla. Básicamente elegimos el botón de asignar material, dentro del Editor de Materiales, y pulsamos el botón Abrir.... Tras optar por el archivo adecuado, podremos visualizar y seleccionar aquellos materiales que más nos convengan. También podemos fusionar librerías o guardarlas con otro nombre. De igual manera procedemos con los materiales que se encuentran en archivos .max , donde actuamos simplemente cambiando de extensión.

PRÁCTICO

El Editor de Materiales consta de un número variable de ranuras de muestra, cada una de las cuales puede contener un material.

Mapeado de Materiales Las imágenes que se asignan a los materiales se denominan mapas. Un mapa puede ser casi cualquier tipo de imagen. Los más sencillos son los bitmaps (imágenes binarias) estándares, donde incluimos archivos tan comunes como son los de extensión .bmp, .jpg o .tga. Un poco más sofisticados serían los mapas de procedimiento (como Cuadros o Mármol) o los sistemas de proceso de imágenes (como cajistas y sistemas de enmascaramiento). Es posible asignar mapas a la gran mayoría de los componentes de un material. Aquellos materiales que contienen una o más imágenes se llaman materiales mapeados. Asignando los mapas a distintos atributos de los materiales, obtenemos resultados completamente diferentes, desde variaciones en el colorido hasta la obtención de superficies rugosas, texturas, iluminación, transparencia... En general, si un mapa tiene el mismo nombre que un parámetro básico del material tratado, aquél lo modifica o lo potencia. Pueden coexistir tantos mapas como sean necesarios y cada uno de ellos con la importancia que se le quiera dar.

Un concepto igualmente importante es el de las coordenadas de mapeado. Se trata de dar instrucciones al sistema de representación para que sepa con exactitud dónde ha de aparecer el mapa en la geometría. Se puede elegir entre mapeados planos, cilíndricos, esféricos, ajustados al objeto... También se puede representar el mapeado una sola vez en el mate-

rial, o distribuirse a lo largo y ancho del mismo. Como ejemplo de las posibilidades de 3DS MAX, podemos probar a cargar los archivos RayTraced1.max y RayTraced2.max situados en el CD de “Tutoriales y Ejemplos” que viene con el producto. Una práctica interesante es la de crear nuestros propios materiales, obtenidos a partir de una imagen. Supongamos que deseamos crear un objeto de madera completamente realista en la escena. Un método inmediato es la utilización de una imagen realista como mapa de texturas en el canal difuso de un material. En otras palabras, se persigue sustituir el color global por una textura global. Paso a paso, actuaremos de esta manera: realizamos una fotografía de la madera que deseamos reproducir (si es una fotografía no digital, como ocurre con las de papel, procederemos a escanearla y cargarla en el sistema). Recortamos una parte de la fotografía mediante algún programa de retoque. Preparamos la imagen en alguno de los formatos compatibles (.jpg es el más común) y copiamos la imagen al directorio oportuno. Finalmente, aplicamos la imagen como mapa difuso.

Las imágenes que se asignan a los materiales se denominan mapas. Si un mapa tiene el mismo nombre que un parámetro básico del material tratado, aquél lo modifica o lo potencia.

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PRÁCTICO rial. Pues bien, también se puede asignar una animación, generalmente de tipo FLC o AVI. La utilidad es manifiesta: simulación de pantallas de cine o televisión donde se proyectan películas, subescenas en movimiento como agua de mar, un estanque, un acuario, etc... En general, animaciones 2D que se proyectan sobre superficies tridimensionales. Las animaciones se asignan a los materiales exactamente igual que las imágenes estáticas. La única particularidad es el modo de representación: se necesitan varios fotogramas para apreciar las cualidades del material.

Materiales y mapas RayTrace

Podemos crear submateriales dentro de un material matriz, organizando lo que se denomina un material múltiple.

De existir rugosidades en la madera, procederíamos de igual forma, añadiendo la imagen al canal de relieve.

Submateriales Aunque pueda sonar complejo, 3DS Max nos ofrece la posibilidad de crear submateriales dentro de un material matriz, organizando lo que se denomina un material múltiple. Gracias a esta opción, no es necesario subdividir los objetos para poder delimitar zonas que tengan distintos materiales. Dicho de otra manera, si una tetera de acero tiene un mango de madera, podemos actuar en conjunto sin necesidad de diferenciar la existencia de dos objetos, la tetera y el mango. Veamos esto realizando una práctica de creación de materiales de multi/subobjeto con sólo arrastrar y soltar. Necesitaremos algún objeto con una geometría asequible, para lo cual podemos crear una esfera. Al acabar la práctica, la esfera acabará pintarrajeada de distintos colores. En primer lugar cambiamos el visor de cámara de modo sombreado a alámbrico, con lo cual el visor mostrará toda la geometría en el modo pertinente. Acto seguido, en

la barra de menús, seleccionamos dentro de Vistas la opción Sombrear selecciones. Procedemos ya actuar sobre la malla que forma la esfera. La idea es seguir los mismos pasos que daríamos para modificar alguna cara, con la diferencia de que lo que vamos a asignar son diferentes materiales. Accedemos a la solapa de modificación, pulsamos el botón de Selecc. malla y accedemos al nivel de las caras. Seleccionamos varias caras a la vez y le asignamos a esta selección un único ID. Con esto, el material se distribuirá a lo largo de las caras seleccionadas. Repetimos el proceso y procedemos a asignar materiales a las diferentes selecciones.

Materiales animados Hemos visto que se podía asignar una o varias imágenes a un mate-

3DS Max nos ofrece la posibilidad de crear submateriales dentro de un material matriz, organizando lo que se denomina un material múltiple PCW 280

Antes de concluir la presente entrega del curso, no podíamos dejar de mencionar una de las características más avanzadas del producto, que obtiene excelentes resultados cuando se trata de representar materiales reflexivos como el metal brillante y el cristal. Raytrace es un material de sombreado de superficie avanzado. Admite los mismos tipos de sombreados de superficie difusos que el material estándar (de hecho, los parámetros básicos de esta persiana son similares a los de los materiales estándar, aunque los componentes de color funcionan de manera distinta), pero también puede crear reflexiones y refracciones con total emisión de rayos. Además, admite niebla, densidad de color, translucidez, fluorescencia y otros efectos especiales. Las reflexiones y refracciones generadas por este material son más exactas que las producidas por el mapa Reflexión/refracción , pero a costa de ser un proceso mucho más lento. Tendremos que evaluar si los objetos que tengan materiales reflexivos son lo suficientemente importantes en la escena como para permitirnos un tiempo extra de cálculo. PCW David Rodríguez Vidal es experto en informática, colaborador en distintas publicaciones, especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.

PRÁCTICO

En esta quinta entrega del curso 3DS Studio Max nos vamos a referir a la iluminación de las escenas y el empleo de luces y sombras que nos permitan diferentes representaciones de las mismas.

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Curso de 3D Studio MAX 3 (V)

Luces y sombras David R.Vidal

L

a iluminación de las escenas ha supuesto una constante mencionada a lo largo de las prácticas realizadas. Sin embargo, las prestaciones de los distintos tipos de luces aportan unas posibilidades que van mucho más lejos de lo que en un principio pudiéramos pensar. Así como los artistas tradicionales utilizaban sus habilidades para recrear efectos de iluminación, tales como sombras que daban profundidad a la imagen, o reflejos y brillos de superficies, ahora tendremos que utilizar los mismos sistemas pero con métodos mucho más técnicos. No obstante, por mucho que ajustemos los parámetros, será nuestra intuición y experiencia la que nos lleve a obtePCW 357

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ner los mejores resultados, sobre todo evitando que el uso de distintas luces pueda perjudicar a unas sombras bien logradas o a los colores de los objetos.

Aspectos básicos Aunque las técnicas de iluminación no son excesivamente complejas, al principio nos encontraremos con que no sabemos muy bien por dónde empezar. En efecto, 3DS Max nos ofrece iluminación por defecto, ambiental, luz sólida, direccional, omnidireccional, objetivo, libre, autoiluminación, luz solar... Cada una de ellas tiene sus propias características y no todas son incompatibles entre sí. Constantemente nos encontraremos

PRÁCTICO con el parámetro Multiplicador, que será el que defina la potencia lumínica. Si el valor es muy bajo, los objetos quedarán demasiado oscuros, pero un valor muy alto provocará una sobre exposición, blanqueando partes de la escena. Descubriremos que cada luz influye en su entorno y el conjunto de luces con sus respectivos parámetros formará un sistema equilibrado, que en ocasiones puede ser bastante delicado de ajustar. Tal vez el aspecto más utilizado de cualquier luz es la configuración de sus rangos de atenuación. Digamos que una luz no se proyecta hasta el infinito desde su punto de origen, sino que tiene un determinado alcance al irse atenuando en función de un rango predefinido. Se trata de obtener realismo, por lo que siempre se deben definir rangos coherentes en cualquier tipo de luz. Las luces sólidas (aquellas que son visibles) también tienen su importancia. En general, las luces sólidas persiguen que se vea la luz generada desde el punto de inicio y el punto final. Como resultado de aplicarlas a una luz omnidireccional, por ejemplo, se forman esferas luminosas. Sin embargo, pueden ser aplicadas a todas las luces, sin importar que sean omnidirecciona-

Nuestras primeras prácticas pueden ser realizadas con un archivo que trae 3DS MAX, denominado lighting_start.max. Se trata de una caja con normales invertidas en cuyo interior hay dos esferas y ninguna luz les, direccionales, objetivos o libres, como luego veremos. Radiosidad se refiere a una técnica que ofrece la simulación más exacta de efectos de iluminación. En esencia, se simula la distribución de luz en un entorno de una manera físicamente correcta. Cualquier fuente de luz es reflejada en las superficies creando una “iluminación secundaria” que ha de ser calculada. El producto final obtenido puede ser simplemente fantástico, pasando de una escena que parece “dibujada” a otra que parece una fotografía. Como desventaja, cuando se emplea a fondo el ray-tracing, los tiempos de ejecución también crecen espectacularmente, recomendándose una buena plataforma de hardware.

Una adecuada iluminación permite la creación de escenas donde luces y sombras constituyen el principal atractivo.

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Luz por defecto Llegado a este punto tal vez nos preguntemos por qué vemos los objetos cuando no hemos insertado ninguna luz (el sentido común nos indica que una escena sin luces debe ser negra) y si una vez que las insertemos se verán influidas por esa iluminación inesperada. La respuesta es muy sencilla: mientras no insertemos luces, la escena tendrá una iluminación por defecto generada por 3DS Max, la cual desaparece ante la primera luz añadida a la escena. El tipo de luz por defecto es la luz ambiental, que en principio está ajustada a un color negro con el fin de no interferir con otros efectos de luz. Como podemos deducir, la luz ambiental es perfectamente compatible con otras luces y actúa de forma global. Podemos probar a cambiar el color de la misma en la opción Representación, donde observaremos que la escena queda coloreada.

Luces omnidireccionales En cierta medida las luces omnidireccionales se asemejan a nuestras luces ambientales particulares. Técnicamente es un punto que irradia iluminación en todos los sentidos a su alrededor, como si de un pequeño sol se tratase. Los ejemplos típicos de utilización son llamas, bombillas, etc... Nuestras primeras prácticas pueden ser realizadas con un archivo que trae 3DS MAX, denominado lighting_start.max. Se trata de una caja con normales invertidas en cuyo interior hay dos esferas y ninguna luz. Probemos a representar la escena, obteniendo una imagen muy poco resaltada y carente de cualquier atractivo, pero donde al menos se ven los objetos. Estamos contemplando la iluminación por defecto que 3DS nos ha proporcionado. A continuación seleccionamos una luz omnidireccional en el estante Luces y Cámaras. Pulsamos con el ratón la ubicación que más nos interese para su colocación. A efectos prácticos debería situarse por encima de las esferas, cerca del

PRÁCTICO

Alterando el archivo de ejemplo Advanced lighting.max podemos probar los volúmenes luminosos con distintas tonalidades de color.

motivo del techo, para apreciar más fácilmente los efectos. Finalizamos el comando con el botón derecho del ratón, que usaremos también con la luz y la opción Mover. Nos aparecerá un gizmo de transformación con el que ajustaremos la luz dentro de la caja, con cuidado de no salir de ella. Representamos la escena y, comparando con la situación antes de añadir la luz, el aspecto es sorprendentemente diferente. Pero tal vez echemos en falta un detalle: la sombra. La solución es sencilla: seleccionamos la luz, pulsamos al botón derecho y elegimos Proyectar sombras. Ahora tenemos una imagen con todos los componentes, si bien todavía nos quedan algunos detalles para obtener un realismo perfecto. Uno de ellos es que estas sombras son muy duras, algo artificiales. Dentro de la persiana Parámetros de atenuación del panel Modificar, podemos encontrar diferentes opciones, donde activaremos la Caída que ajustaremos con el gizmo verde que aparecerá. La Caída suaviza la iluminación y añade realismo a la escena. Podemos probar a añadir materiales raytrace a cada una de las esferas. Tenemos el Chrome Ball (bola de cromo) con una gran reflexivi-

dad y el Glass Ball (bola de cristal) con una gran transparencia. La representación de la escena se vuelve mucho más lenta debido a los cálculos necesarios para obtener las distintas reflexiones.

Luces direccionales A diferencia de la anterior, la luz direccional es un haz de luz. Es

decir, que desde un punto designado se proyectará una columna de luz que deja sin iluminar todo aquello que escapa a su radio. Funciona muy bien con rendijas, focos, etc... Como consecuencia, podemos suponer que las luces direccionales no reconocen en sí mismas la colisión con objetos, sino que los traspasan. Si se desea definir algún tipo de tope, será necesario interponer algún objeto con cierto grado de opacidad. Algunos conceptos adicionales nos serán de extrema utilidad: un foco objetivo es un cono de luz que consta de dos partes (el cuerpo y el objetivo). Se mueve de forma independiente y se puede utilizar para seguir a un objeto en una animación. Un foco libre es análogo al anterior pero el cuerpo y el objetivo son indivisibles, formando un único bloque. Probemos a realizar otra práctica a partir del archivo Advanced lighting.max. Cargamos la escena y añadimos un nuevo foco, que bien puede ser libre. A continuación pasamos a los modificadores del foco, donde vamos a alterar algún que otro parámetro. Activamos Sombras de objeto. En la

Determinados efectos interactúan con las luces y sombras para dar más realismo. El efecto de combustión de la imagen es considerado como algo sólido, generando una sombra acorde con el objeto visualizado.

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PRÁCTICO ejemplo, un .AVI). El diseñador debe evaluar cuándo es más interesante utilizar un material animado en una escena o cuándo es preferible proyectar una imagen animada sobre una superficie, dependiendo de la naturaleza de los objetos a tratar.

Luz solar

La herramienta Listador de Luces es muy útil para seleccionar y configurar todas las luces de la escena de manera inmediata. Esto es muy útil sobre todo cuando estamos ajustando escenas donde existen varias luces de tipos diferentes.

persiana de Atmósferas y Efectos añadimos un nuevo elemento, que sea Volumen luminoso. Este efecto puede ser alterado eligiendo una luz con un tono verdoso, para aparentar una iluminación más fantasmagórica. Para observar bien el efecto de atenuación de la luz, elegimos números bien diferentes para la definición del cono luminoso (dentro de los parámetros de foco). En nuestro ejemplo hemos utilizado el valor de 20 para el punto luminoso y 45 para la atenuación. También retocaremos los parámetros de atenuación a aquellos valores que nos resulten más atractivos. Añadimos un foco omnidireccional en la misma esquina del foco, pero con parámetros de atenuación muy ajustados para que no sobreexponga la escena. Asimismo, el multiplicador no debe exceder de 0,2 en esta luz y de 0,45 para el foco. Representamos y observamos los cambios producidos. En los volúmenes de luz debemos asignar y activar aquellas luces que tengamos disponibles en la escena. De hecho, un mismo volumen puede asignarse sin ningún problema a varias luces. Existen numerosos parámetros de interés a

definir, como pueden ser la densidad del volumen, su progresión, color de la luz, etc... También existe la posibilidad de crear ilimitados volúmenes que se pueden combinar para crear efectos mixtos. Su utilidad es manifiesta en escenas donde necesitemos emplear cortinas de luz (como un amanecer, por ejemplo).

Proyecciones Una característica adicional de los focos es la proyección de imágenes. Esta opción es muy socorrida en las animaciones, donde ciertos elementos, a su vez, están animados. Pensemos en esta posibilidad como en una pantalla de cine y un proyector. Se trata simplemente de añadirle al proyector algún archivo que contenga un vídeo digital (por

Una característica adicional de los focos es la proyección de imágenes. Esta opción es muy socorrida en las animaciones PCW 360

Existe un tipo de luz muy especial, denominado luz solar. El sistema de luz solar crea y anima una luz direccional libre que sigue el ángulo y movimiento geográficamente correctos del Sol sobre la Tierra para una ubicación dada. Es posible elegir la posición, fecha, hora y orientación de la rosa de los vientos. Las sombras se representan con precisión, convirtiéndolo en un sistema idóneo para análisis de sombras en estructuras existentes y planeadas. Probemos a crear una. En el panel Crear presionamos Sistemas y elegimos Luz Solar. Pulsamos sobre la escena y arrastramos para crear el tamaño de la rosa de los vientos. Realmente, este paso sólo sirve para ayudarnos en el diseño y no tiene efectos prácticos en la luz. Pasamos a ajustar la escala orbital, cuya distancia (del Sol a la rosa de los vientos) no tiene importancia, ya que los rayos de luz son paralelos, pero sí la orientación que le demos. Una vez creada la luz, jugamos con sus parámetros. Probemos a mover la rosa libremente. Ahora pasemos a cambiar la fecha y la hora, parámetros que si lo deseamos pueden ser animados. También se pueden animar la latitud, longitud y escala orbital. Si tenemos algún tipo de maqueta que se corresponde con la realidad, una luz de este tipo puede ayudarnos a representar la influencia de la luz solar, creando animaciones horarias o incluso estacionales. PCW David Rodríguez Vidal es experto en informática, colaborador en distintas publicaciones y especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.

PRÁCTICO

Ésta es la entrega final del curso 3D Studio Max, en la cual nos vamos a referir a las distintas técnicas empleadas en animación, a la utilización de pistas, así como a unos cuantos detalles sobre la representación final.

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Curso de 3D Studio MAX 3 (y VI)

Animación y Render David R.Vidal

A

lo largo del curso hemos ido practicando diversas técnicas que tenían como denominador común la imagen fija. Ahora se trata de avanzar un poco más e introducirnos en la generación de secuencias en movimiento. Para construir una película animada no tenemos más que obtener una secuencia de imágenes fijas que formarán los distintos fotogramas, también llamados cuadros, frames, marcos, instantáneas, etc... Aunque es una técnica sencilla en apariencia, tiene el gran inconveniente de que los tiempos de representación del ingente número de fotogramas puede llevar horas, días... o incluso más. Escenas particularmente complejas suelen necesiPCW 335

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tar un largo intervalo de tiempo, y hay que considerar que el ratio normal de vídeo (PAL estándar) son 25 imágenes o cuadros por segundo. Quiere esto decir que, aun existiendo técnicas que permiten una ágil previsualización, deberemos planificar con mucho más cuidado el diseño de la representación. Por así decirlo, el método de prueba y error que ensayamos a menudo con una imagen fija, no resulta nada práctico cuando éstas son cientos.

Conceptos En realidad, no tenemos que definir todos y cada uno de los cuadros a generar, o no acabaríamos nunca. Lo que

PRÁCTICO definimos es una serie de cuadros maestros o clave y el sistema se encarga de construir todos los cuadros intermedios. Estos cuadros clave son definidos como consecuencia de una acción por nuestra parte, es decir, pueden existir en cualquier instante y existen cuando hacemos un cambio sobre la escena. Para realizar una animación en 3DS Max, tan sólo tenemos que cambiar algo entre dos fotogramas. Ese algo puede ser casi cualquier cosa: desplazar la cámara, alterar el tamaño o posición de un objeto, etc... En general es posible animar la posición, rotación y escala de los objetos, así como la mayoría de los parámetros que afectan a la superficie y forma de éstos. Los objetos pueden vincularse para realizar animaciones jerárquicas, mediante la cinemática inversa y directa, y las animaciones editarse en Track View, que veremos más adelante. En 3D Studio MAX las animaciones se generan presionando directamente el botón Animar. Acto seguido nos desplazamos al tiempo actual, es decir, aquel en el que queremos trabajar y, a continuación, realizamos alguna modificación en la escena. Cerca del citado botón tenemos la barra de pistas

Con el fin de gestionar adecuadamente las animaciones, existen dos herramientas particularmente útiles: Track Bar y Track View (Track bar), que también veremos en detalle en el siguiente apartado. Repetimos que la modificación puede afectar casi a cualquier cosa. Esto es importante y podemos verlo con un ejemplo: cogemos cualquier escena ya preparada que tenga un foco de luz. Pulsamos el botón de animación y nos desplazamos con la barra de cuadros más o menos a la mitad de la misma (a esta acción se la conoce como seleccionar un tiempo), que es donde vamos a realizar el cambio. Seleccionamos el foco de luz, pasamos a la pestaña de modificación y variamos sustancialmente el valor del multiplicador. Por ejemplo, si es 1.0x lo cambiamos a 4.0x. Representamos la animación y vemos cómo la luz cambia gradualmente hasta alcanzar los parámetros establecidos. Para saber qué parámetros pueden ser animados, el método más

El ejemplo MoonImpact.max que proporciona el tutorial del producto es muy interesante, ya que engloba varias técnicas avanzadas en la animación.

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sencillo es simplemente probarlo: en la mayoría de los casos obtendremos una respuesta afirmativa. Otro método es examinar previamente la vista de pistas, donde se muestran jerárquicamente todos los parámetros que pueden animarse. Al realizar un cambio, en el tiempo actual se crea automáticamente una clave que guarda el nuevo valor del parámetro modificado. Si ésta es la primera clave de animación creada para dicho parámetro, para albergar su valor original también se genera una segunda clave en el tiempo 0 (es decir, el inicio de la animación). Las claves no se crean en el tiempo 0 a menos que se haya generado como mínimo una clave en un tiempo distinto.

Track Bar y Track View Con el fin de gestionar adecuadamente las animaciones, existen dos herramientas particularmente útiles. Una de ellas es Track Bar (barra de pistas), que se encuentra entre el regulador de tiempo y la barra de estado. La otra, mucho más potente, es Track View (vista de pistas), que ofrece unas posibilidades completas en lo que se refiere a la visualización y edición de todas las claves creadas, a la vez que se asignan controladores de animación para interpolar o controlar todas las claves y parámetros de los objetos de la escena. Track Bar ofrece una rápida alternativa a Track View para el desplazamiento, copia y supresión de claves, así como para modificar propiedades de las mismas. Simplemente hemos de seleccionar un objeto para ver sus claves de animación. Asimismo, la barra también puede mostrar las claves que afectan varios objetos seleccionados. Eso sí, una clave de Track Bar puede representar cualquier número de parámetros animados para los objetos seleccionados. Las transformaciones, modificadores y parámetros de materiales animados pueden tener claves en un cuadro determinado.

PRÁCTICO y Mover claves. Con el ratón y la tecla shift pinchamos y movemos la clave del cuadro 60 al final de la escena. Ahora la animación consiste en una caja que aumenta más lentamente a lo largo de todos los cuadros. Ahora podemos pensar en mover la caja. Creamos previamente un arco de forma convencional que comience en el centro del cubo y forme la trayectoria deseada, a modo de raíl. Podemos crear un ayudante que intervenga en el movimiento de la caja, con el fin de independizar los objetos. Para ello en la pestaña de Crear elegimos Ayudante y el botón de ficticio. Marcamos un cubo pinchando cerca del inicio del arco. Pinchamos Seleccionar y vincular, siempre desde el objeto dependiente (la caja) hasta el padre o ascendiente (el cubo ficticio). Con el objeto ficticio ya creado y las dependencias bien establecidas (algo que podemos comprobar en Track View ) pasamos a designar el recorrido que va a realizar el cubo ficticio (y por tanto arrastrando al cubo real). Para ello basta con seleccionar el objeto ficticio, acceder a la solapa Movimiento y entrar en Parámetros, persiana Asignar controlador, eligiendo aquél por defecto. ves

Con Track View se pueden ver y editar todas las claves creadas, así como asignar controladores de animación para interpolar o controlarlas, y ajustar los parámetros de los objetos de la escena.

Para acceder a Track View nos dirigimos a la barra de herramientas principal o bien al menú y accedemos a la opción de Abrir.... Se abre una ventana que muestra todas las pistas y curvas de función de la animación que tenemos entre manos. Cada elemento de la jerarquía tiene su propia pista, que nos va reflejando todo lo que le ocurre al mismo a lo largo del tiempo. Normalmente veremos claves, pero no siempre. Por ejemplo, un archivo de sonido (forma de onda) muestra un símbolo de onda sonora bicanal. Las curvas de función son splines editables que representan valores de animación en formato de gráfica lineal. Es un método excelente para apreciar las características de la animación y su cambio en el tiempo. Así, la pendiente de la curva nos indica la velocidad de cambio del objeto en la escena, siendo más acentuada cuando el objeto acelera.

forma que su tamaño crezca considerablemente. Ahora observamos el resultado presionando el botón de reproducción. La caja aumenta hasta el cuadro 50 y luego permanece estática hasta el final del tiempo (p.e. el 100). Abrimos Track View y localizamos la pista Escalar de Caja. Pinchamos el botón de Editar cla-

Un cubo animado Veamos todo esto en la práctica. Creamos un cubo en el medio de la escena y lo nombramos con el nombre Caja. Pulsamos el botón de animación y vamos al cuadro 50. Seleccionamos y modificamos la caja de

A la hora de visualizar la representación final, 3DS Max nos ofrece una gran diversidad de opciones con las que ajustarnos al tipo de resultado esperado.

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PRÁCTICO complicar en exceso la trayectoria de la cámara y cualquier recurso a emplear es bien recibido.

Otros objetos animados

Para ajustar los elementos en general, y en particular aquellos que participan en la animación, podemos utilizar la vista esquemática. Se trata de una ventana que muestra subconjuntos de los objetos de la escena en un gráfico y ofrece una alternativa para nombrar, seleccionar y explorar los objetos de la escena

Nos ha quedado una animación muy sencilla (un cubo que se mueve y agranda) pero suficientemente explícita.

escala; y finalmente de transformación, para animar las transformaciones generales (posición, rotación y escala) de los objetos y conjuntos de selección.

Controladores Todo efecto de animación necesita un controlador en 3DS Max. Los objetos y parámetros que tenemos en escena no reciben un controlador hasta que el usuario los anima. Sin embargo, tan pronto como cambiemos un parámetro con el botón Animar activado o bien designemos su pista con Añadir claves en Track View, la aplicación elige inmediatamente un tipo predeterminado de controlador según la clase de animación a tratar. Posteriormente, podemos cambiar el controlador por otro más elaborado o simplemente más adecuado para el tipo de animación a tratar. Existe un gran número de controladores, que podemos clasificar en: flotantes, para valores de coma flotante; de Punto3, para valores de tres componentes, como colores o puntos 3D; de posición, para las posiciones de los objetos y conjuntos de selección; de rotación, similar pero para la rotación; de escala, también similar pero afecta a la

Animación de cámaras Aparte de la animación propia de la escena, de forma independiente podemos mover las cámaras como si se tratase de la filmación de una película real. La forma más adecuada de hacer esto es trazar la trayectoria de la cámara con un arco o spline, y asociar la cámara a dicha trayectoria. Podemos añadir alguna luz que vaya montada en la cámara en aquellas escenas con poca iluminación, siempre con un foco objetivo simétrico horizontalmente a la trayectoria de la cámara con el fin de no distorsionar las sombras producidas. Dado que, a diferencia de una cámara real, no tenemos limitaciones físicas, es infrecuente emplear un ajuste animado del foco (comúnmente conocido como zoom) toda vez que la propia cámara puede acercarse (o alejarse) al objetivo. No obstante, en ocasiones no interesa PCW 338

Recordemos ahora que ya hemos visto algunos aspectos de 3DS MAX relacionados con la animación. Era el caso de aquellos elementos con secuencias de vídeo (en materiales y focos proyectores, por ejemplo) que sólo muestran su atractivo cuando existe más de un fotograma. También tenemos a ciertos objetos especiales que van cambiando en el tiempo: llamas, lluvia, explosiones, colisiones, etc... Y es el momento de mencionar de pasada a los sistemas. Un sistema combina objetos, vínculos y controladores para generar un conjunto de objetos que tienen comportamiento además de geometría. Se persigue la creación de animaciones que serían mucho más difíciles de hacer si se generasen de forma tradicional utilizando las funciones que ofrece la aplicación. Los sistemas pueden ser tan sencillos como los generadores de objetos simples o tan complejos como se desee. Aunque fueron pensados como plug-in, algunos vienen por defecto: así tenemos Esqueleto, que recrea un conjunto de huesos y articulaciones vinculado de forma jerárquica; Matriz anular, que crea un anillo de cajas; o Luz solar, que crea y anima una luz direccional que simula el movimiento del Sol sobre la Tierra en una ubicación dada. Todavía queda mucho por decir de la animación, pues 3DS está dotado de características muy avanzadas que facilitan la creación de modelos ciertamente complejos. Como ejemplo de sensaciones realistas, tenemos animaciones donde vemos a personas caminando, pelotas botando, etc... las cuales no serían posibles sin técnicas cuya descripción escapa a los objetivos de este curso. PCW David Rodríguez Vidal es experto en informática, colaborador en distintas publicaciones y especialista en desarrollos verticales para ingeniería y gestión.