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Graficación 3D

En física, geometría y análisis matemático, un objeto o ente es tridimensional si tiene tres
dimensiones.

Es decir cada uno de sus puntos puede ser localizado especificando tres números dentro
de un cierto rango. Por ejemplo, anchura, longitud y profundidad.



La graficacion en 3D por computadora se refiere a trabajos de arte gráfico que son creados
con ayuda de computadoras y programas especiales. 
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.

 

La creación de gráficos por computadora en 3d se divide en tres fases básicas:  

Modelado 3D 

Diseño y animación 

Renderizado 3D

Modelado 3D

Es el proceso de desarrollo de una representación matemática de cualquier superficie tridimensional del objeto (ya sea inanimado o vivo) a través de un software especializado

Los modelos 3D representan un objeto tridimensional utilizando una colección de puntos en el espacio de tres dimensiones conectados por diversas entidades geométricas, tales como triángulos, líneas, superficies curvas, etc.

Al ser una colección de datos (puntos y otra información), los modelos 3D se pueden crear:

A mano:

Algoritmicamente:

 Mediante un escaner:

Casi todos los modelos se pueden dividir en 2 categorias:

SOLIDOS

Estos modelos definen el volumen del objeto que representan .Son más realistas, pero más

difícil de construir.

Se utilizan sobre todo para las simulaciones no visuales, como las simulaciones médicas y de ingeniería, para CAD, para aplicaciones visuales especializadas, como el trazado de rayos y la geometría sólida constructiva.

 

ALAMBRE (SHELL)

Estos modelos representan la superficie, es decir, el límite del objeto, no su volumen.
Estos son más fáciles de manejar que los modelos sólidos.
Casi todos los modelos visuales utilizados en los juegos y el cine son los modelos de alambre.

 

Animación Por Computadora

Es el proceso utilizado para la generación de imágenes animadas mediante el uso de gráficos por computadora
Para crear la ilusión del movimiento, una imagen se muestra en pantalla sustituyéndose rápidamente por una nueva imagen en un fotograma diferente. Esta técnica es idéntica a la manera en que se logra la ilusión de movimiento en las películas y en la televisión.

Como un ejemplo simple se elige un fondo de pantalla como el negro. En este caso, se dibuja una cabra en la parte derecha de la pantalla. El siguiente paso es volver a poner negra la pantalla y colocar la cabra en una posición ligeramente a la izquierda de la posición original. Este proceso se repite moviendo la cabra un poco más a la izquierda cada vez. Si este proceso es repetido lo suficientemente rápido, parecerá que la cabra se mueve suavemente hacia la izquierda.

En la mayor parte de los sistemas de animación 3D, un animador crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un esqueleto o stick figure.

La posición de cada segmento del modelo del esqueleto es definida por «variables de la animación», o Avars.

Tradicionalmente, los animadores manipulan los Avars directamente. En lugar de crear Avars para cada cuadro, usualmente colocan los Avars en puntos estratégicos de los cuadros y permiten a la computadora realizar la transición entre ellos, este proceso es llamado keyframing. Keyframing pone el control en las manos del animador, y está basado en la animación manual traditional animation.

En contraste, un método nuevo llamado «captura de movimiento» (motion capture), utiliza acción real (live action).

Cuando la animación por ordenador es realizada por esta técnica, un actor real realiza la escena como si fuera el personaje a ser animado. Su movimiento es grabado en una computadora utilizando cámaras de vídeo y marcadores, y ese movimiento es aplicado al personaje animado.

 

Renderizado 3D

Consiste en generar una imagen de pixeles a partir de un modelo.

El modelo es una descripción tridimensional del objeto definida en una estructura de datos.
Esta descripción, contiene definiciones de geometría, texturas e iluminación.

Al finalizar el proceso de Rendering, se obtiene una imagen digital en dos dimensiones; una
imagen de tipo Raster.

La renderizacion puede tomar fracciones de segundo a dias para una sola imagen.
En general, algunos métodos son mejores para renderizados foto realistas o renderizado en
tiempo real

Renderizado en tiempo real

Renderizado para medios interactivos como juegos y simulaciones.
Es calculado y mostrado en tiempo real, a un ritmo aproximado de 20 120 cuadros por
segundo

En la renderizacion en tiempo real el objetivo es mostrar la mayor cantidad de información
posible que el ojo pueda procesar en un a fracción de segundo

El objetivo principal es lograr el más alto posible grado de realismo fotográfico a una
velocidad de procesamiento mínimo aceptable (normalmente 24 fotogramas por segundo,
lo que es lo mínimo que el ojo humano tiene que ver para crear con éxito la ilusión de
movimiento).

No en Tiempo-Real

Las animaciones para medios no interactivas como largometrajes cinematográficos y video
son renderizados mucho mas lentamente.
Cuando el objetivo es el fotorrealismo, se emplean técnicas como el trazado de rayos o
 radiosidad (ray tracing or radiosity). 

Este es el método básico empleado en los medios digitales y las obras artísticas. 

MODELOS DE REFLEXION Y SOMBREADO

Los modelos de reflexión / dispersión y el sombreado se usan para describir el aspecto de
una superficie.
En la refracción de la luz, un concepto importante es el índice de refracción.

Reflexión: Como la luz interactúa con la superficie en un punto dado 

Sombreado: Como las propiedades de los materiales varían a través de la superficie