Cómo hacer modelos 3D

21 de Junio de 2021
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Los modelos 3D están en todas partes. Están detrás de cada objeto físico que conocemos, y son muy utilizados por diferentes sectores. En esta guía veremos los métodos de modelado 3D más populares, desde el diseño de un modelo desde cero hasta la digitalización de un objeto físico con un escáner 3D.

MÉTODOS
Modelado paramétrico, modelado poligonal, escultura digital, escaneo 3D, fotogrametría
PROGRAMAS
Blender, Autodesk Maya, ZBrush, SOLIDWORKS, Artec Studio
PLATAFORMAS DE VENTA
Sketchfab, Turbosquid, CGTrader, Quixe

Introducción

¿Nunca has pensado en la cantidad de modelos 3D que te rodean? Los modelos 3D aparecen en la televisión, en las películas de dibujos animados, en los anuncios publicitarios, en los videojuegos, en las redes sociales, en las aplicaciones móviles, en la realidad virtual y en muchos otros ámbitos. Pero no son sólo objetos virtuales que ves en una pantalla. La taza que sostienes, el bolígrafo de tu escritorio, el coche que conduces y la silla en la que estás sentado... Muchos de los objetos físicos de hoy en día fueron en su día modelos 3D.

¿Pero cómo se crean estos modelos?

En este artículo, trataremos los aspectos básicos del proceso de modelado 3D y veremos las formas más conocidas de crear modelos 3D, desde el CAD y el modelado poligonal hasta el escaneo 3D. También hablaremos del software de modelado más común y daremos consejos sobre cuándo es mejor diseñar modelos desde cero, o utilizar un escáner 3D.

¡Empecemos por el principio!

¿Qué es un modelo 3D?

Un modelo 3D de una pieza mecánica en un software de modelado 3D

En informática gráfica, un modelo 3D es una representación digital de una superficie, o un objeto, creada en un software especializado. Representa un cuerpo físico mediante un conjunto de puntos en el espacio 3D, conectados por distintas figuras geométricas como triángulos, líneas, superficies curvas, etc. En algunos casos, un modelo 3D puede transmitir el tamaño, la forma y la textura de un objeto. El proceso de creación de esta representación se denomina modelado 3D.

¿Cómo y dónde se utilizan los modelos 3D?

Los modelos 3D forman parte de muchas profesiones creativas. Los ingenieros y diseñadores utilizan modelos 3D como parte de su proceso de diseño, ya sea para crear nuevos productos o para rediseñar los existentes. Los arquitectos construyen modelos 3D para hacer demostraciones visuales de edificios, paisajes e interiores, en lugar o además de crear maquetas tradicionales.

Los diseñadores de juegos utilizan extensamente el modelado 3D para crear elementos y personajes tridimensionales para juegos de videoconsola, ordenador y móvil.

El actor austriaco Peter Simonischek examina un busto de sí mismo impreso en 3D y creado a partir de un escaneo 3D

Los realizadores de películas utilizan modelos 3D para efectos especiales, personajes y objetos en películas de todo tipo.

El sector de la medicina recurre a los modelos 3D para visualizar la anatomía del cuerpo, crear soluciones médicas a medida como prótesis u órtesis, implantes dentales, visualizar los resultados de cirugías plásticas, etc.

Preservación de la pata de un dinosaurio Tiranosaurio Rex con un escáner 3D

Los sectores de la ciencia y la educación los utilizan de distintas maneras, desde la conservación de piezas históricas y arqueológicas hasta la visualización de compuestos químicos, modelos geológicos, entre otras aplicaciones.

Las dos formas principales de crear modelos 3D

Aunque hay varias formas de crear modelos 3D, la mayoría se reducen a dos métodos básicos: crear un modelo en un software de modelado 3D o utilizar un objeto del mundo real y convertirlo en un modelo digital mediante un escáner 3D. Veamos las ventajas e inconvenientes de ambos métodos y aprendamos a determinar qué método es el más adecuado para cada caso.

Método nº 1: Modelado 3D

Un diseñador industrial trabajando en el prototipo de un nuevo producto

La primera forma de crear modelos 3D es empezar desde cero utilizando un software de modelado 3D especializado. Este método es el más utilizado por profesionales de diferentes sectores: ingenieros, diseñadores industriales, arquitectos, artistas de CGI y muchos otros.

CLAVE:

Si quieres diseñar algo completamente nuevo que aún no existe, el modelado en 3D es la forma perfecta de dar rienda suelta a tu imaginación y dar vida a tus ideas.

Lo bueno de este método es que te permite diseñar algo que aún no existe, algo completamente único como un nuevo componente para un coche o una criatura de fantasía para un videojuego, así como algo que ya exista pero que no esté disponible para su escaneo.

Por ejemplo, si necesitas un modelo de un edificio famoso que se encuentra a mucha distancia, puede ser mucho más fácil y rentable crear un modelo 3D desde cero, utilizando materiales de referencia como fotos y vídeos, en vez de viajar a ese lugar y preparar un escaneo 3D (aunque podría ser un reto interesante tratándose de un edificio histórico). Si quiere diseñar algo completamente nuevo que aún existe, el modelado en 3D es la forma perfecta de dar rienda suelta a tu imaginación y dar vida a tus ideas.

Existen diferentes técnicas de modelado 3D y diferentes programas de modelado en los que se puede diseñar un modelo desde cero. Todo depende del objeto en particular que quieras crear y de su aplicación real.

Modelado paramétrico

El modelado paramétrico en 3D o CAD (diseño asistido por ordenador) es el método más utilizado por ingenieros y diseñadores para construir modelos realistas por ordenador de futuras piezas y sistemas. Casi todos los productos actuales con los que interactuamos a diario han sido creados mediante el modelado 3D en CAD.

Diseño de un modelo 3D en software CAD

Con este método, el diseñador crea un modelo 3D de un objeto que puede tener los mismos parámetros que un objeto físico real: material, peso, tamaño, parámetros ópticos, parámetros físicos, etc. A continuación, estos modelos pueden imprimirse en 3D o mecanizarse con CNC, así como utilizarse para realizar simulaciones complejas. Por ejemplo, se pueden crear conjuntos de piezas para ver cómo encajan entre sí, probar cómo reaccionarán a las fuerzas que se les apliquen, controlar cómo fluirán los fluidos a través de ellas, evaluar cómo se fabricarán mediante simulaciones, etc.

Modelado poligonal

Esta técnica de modelado es la base de casi todos los videojuegos o películas de ciencia ficción. Un modelo poligonal se construye con polígonos: formas planas y de dos dimensiones, triángulos o cuadriláteros que el artista modifica para construir una malla 3D. A diferencia del modelado CAD, esta técnica se basa más en el concepto que en las medidas. Los estudios de animación y videojuegos utilizan el modelado poligonal para diseñar todo tipo de cosas, desde personajes de películas y juegos hasta distintos objetos 3D como armas, armaduras, vehículos y mundos virtuales enteros.

Modelo de malla poligonal de un coche

Escultura digital

Este método, también utilizado por los artistas 3D en juegos y películas de animación, es el más indicado para crear objetos realistas con formas orgánicas y fluidas. También se utiliza para crear prototipos para el diseño, bocetos e impresión 3D. El proceso es muy similar al de esculpir con materiales reales como la arcilla o la piedra. Mediante el uso de herramientas de escultura similares a un pincel, se puede manipular la malla poligonal de un objeto, empujando, tirando y retorciendo varias partes de su geometría o añadiendo geometría adicional para imitar una estructura orgánica. La escultura digital requiere aún más habilidades artísticas, es más meticulosa y requiere más tiempo, que el modelado poligonal. Por eso, en muchos casos, estos métodos se utilizan juntos: primero se modela el objeto y luego se envía a un escultor 3D para que le de detalle y coja la forma final.

Diseño de un personaje para un programa de televisión en un programa de escultura digital

Sea cual sea el método que elijas, es importante que elijas el software de modelado adecuado y que tenga todas las herramientas necesarias para crear tu modelo 3D.

El mejor software de modelado 3D para principiantes

Si estás empezando y buscas el mejor software de modelado 3D, te recomendamos algunos de ellos.

En primer lugar, prueba Blender. Además de ser gratuito, viene con muchos tutoriales, una gran comunidad y, en general, es un software perfecto para iniciarse. Este software de gráficos 3D de código abierto sirve para todo, desde efectos visuales hasta la impresión de modelos 3D, pasando por las aplicaciones y videojuegos.

Para los profesionales y los usuarios más avanzados, lo mejor son programas con funciones específicas para cada paso del procesamiento. Echa un vistazo a Autodesk Maya, más conocido como Maya. Gracias a su interfaz de usuario personalizable, este software es uno de los favoritos en el sector de los videojuegos y animación 3D. Podrás probarlo durante un mes antes de decidirte a pagar.

Modelo 3D de un dragón en ZBrush

Como alternativa, prueba 3ds Max, que también viene con un mes de prueba. Especializado para el modelado de personajes, la animación y el renderizado hiperrealista de los objetos escaneados, destaca por su rapidez y facilidad de uso.

Si está buscando un software para esculpir digitalmente, pruebe ZBrush. ZBrush es más conocido por su capacidad de trabajar con modelos de gran cantidad de polígonos, y es genial cuando se combina con Artec Studio. Alternativas similares serían 3D-Coat, o Autodesk Mudbox.

Si buscas un software de modelado CAD, te recomendamos SOLIDWORKS, el software de diseño industrial por excelencia. Los ingenieros y diseñadores utilizan SOLIDWORKS para el modelado de piezas y conjuntos, con funciones de simulación y herramientas de diseño y montaje. Otros programas CAD a tener en cuenta son AutoCAD, Fusion 360 o Rhinoceros.

Estas son las opciones que suelen utilizar muchos estudios, y cuando quieras crear un modelo 3D, lo más probable es que acabes trabajando con alguno.

Método nº 2: Escaneo 3D

Escaneo 3D del cigüeñal de un motor de combustión interna con un escáner 3D de luz estructurada

La segunda forma de crear modelos 3D es el escaneo. A diferencia del modelado CAD o el poligonal, que consiste en diseñar un modelo desde cero, o prácticamente desde cero, el escaneo 3D permite crear una copia digital exacta de un objeto real, una persona o un entorno. Este método puede utilizarse por sí solo, pero casi siempre como parte de un proceso más amplio de modelado, Es decir, se escanea algo que posteriormente se cargará en un programa CAD para su rediseño o inspección, o en un programa de modelado poligonal o de escultura para su posterior retoque y edición.

CLAVE:

A diferencia del modelado CAD o el poligonal, que consiste en diseñar un modelo desde cero, o prácticamente desde cero, el escaneo 3D permite crear una copia digital exacta de un objeto real, una persona o un entorno. Este método puede utilizarse por sí solo, pero casi siempre como parte de un proceso más amplio de modelado.

El proceso de escaneo 3D varía en función de la tecnología en la que se basa el escáner. Hay escáneres 3D de luz estructurada, escáneres basados en triangulación láser, escáneres láser de tiempo de vuelo, entre otros. Hoy en día, algunos smartphones y tabletas también pueden utilizarse como escáneres gracias a los sensores incorporados o añadidos que les permiten ver el mundo en 3D. Independientemente de la tecnología utilizada, el resultado final de cualquier escáner 3D es el mismo: un modelo 3D de un objeto real que puede utilizarse de muchas maneras, como por ejemplo en CAD, ingeniería inversa, inspección de calidad, conservación del patrimonio, CGI, etc.

Veamos algunos ejemplos de uso de la digitalización 3D combinada con el modelado 3D tradicional.

Scan 3D pour la CAO

Una de las formas de usar el escaneo 3D es para capturar la información geométrica exacta de un objeto que hay que analizar, hacer ingeniería inversa o inspeccionar para detectar cualquier defecto o desviación respecto al plano original. Es muy útil cuando no se tiene acceso a los archivos CAD 3D o 2D iniciales de un producto. En vez de invertir horas en crear el modelo desde cero, simplemente se puede escanear y tenerlo en la pantalla en cuestión de minutos. No sólo es más rápido, sino que es más preciso que utilizar las técnicas de modelado tradicionales o las técnicas de medición por contacto, como las MMC (Máquinas de medición por contacto).

Escaneo de una pieza mecánica para ingeniería inversa utilizando una plataforma giratoria y un escáner 3D

Además de la posibilidad de reproducir un objeto en 3D, los escáneres 3D también permiten crear soluciones personalizadas que serían imposibles con el modelado tradicional. Por ejemplo, los médicos utilizan el escaneo 3D para diseñar soluciones adaptadas a sus pacientes en función de sus características corporales, como una silla de ruedas a medida basada en el escaneo de la columna vertebral del paciente, una suela a medida o una prótesis de pierna personalizada.

Scan 3D pour la modélisation polygonale et la sculpture

Los escáneres 3D son también una buena herramienta cuando hay que conseguir un gran nivel de realismo que no siempre es posible con el modelado poligonal o la escultura digital. Muchos estudios de juegos deportivos utilizan escáneres 3D para escanear los rostros de atletas famosos para que sus personajes 3D se parezcan lo máximo posible. Los estudios de cine confían en los escáneres 3D cuando tienen que diseñar elementos 3D hiperrealistas como armas o vehículos, o cuando tienen que crear personajes idénticos al actor protagonista. En vez de pasarse horas diseñando desde cero, escanean objetos o personas de la vida real con un escáner y suben los modelos para editarlos en su programa de diseño 3D.

Edición de un modelo 3D de un personaje FPS escaneado con un escáner 3D

Fotogrametría

En algunos casos, además del escaneo 3D y el modelado 3D, hay profesionales que recurren a otro método de modelado: la fotogrametría. Este método se parece al escaneo 3D, ya que permite crear un modelo 3D de algo que existe en el mundo real tomando múltiples fotos de él con una cámara (o varias cámaras) y juntándolas todas.

Ejemplo de un equipo de fotogrametría multicámara para escanear todo el cuerpo en 3D

Sin embargo, este proceso, comparado con el escaneo 3D, lleva más tiempo, ya que hay que hacer cientos de fotos para capturar el objeto desde todos los ángulos. Además, no se construye el modelo en tiempo real como ocurre con los escáneres 3D, lo que no permite ver los errores cometidos y modificarlos sobre la marcha.

La principal ventaja de utilizar la fotogrametría es su capacidad para reproducir la textura del objeto con una calidad superior, mejor que la de la mayoría de los escáneres 3D. Sin embargo, el inconveniente de este método es que no es tan preciso. Para obtener los mejores resultados de textura y geometría, se recomienda combinar los escáneres 3D con la fotogrametría.

Plataformas de almacenamiento y venta de modelos 3D

Una vez que tu modelo 3D esté listo, hay muchas formas de utilizarlo y compartirlo. Si estás creando un modelo para uso interno, puedes guardarlo en tu ordenador o subirlo a un servicio de intercambio de archivos, como Dropbox. Sin embargo, si quieres compartirlo con alguien que no tenga un software 3D compatible para verlo, es conveniente que lo subas a una página web en la que no sólo puedas almacenar tus modelos, sino que puedas permitir que otras personas los vean o los descarguen.

Hay muchas páginas web para almacenar y vender modelos 3D. Algunos de ellos, como Sketchfab o Kraken, de Turbosquid, te permiten crear tus propias colecciones de modelos, tanto para su visualización privada como pública. Por ejemplo, en Sketchfab, no sólo puedes subir un modelo tal cual, sino también ajustar la iluminación y otros parámetros, y obtener un código de incrustación para poder publicarlo en una página web como lo harías con un vídeo de YouTube o un tuit.

Algunas de estas plataformas, como Sketchfab, Turbosquid, CGTrader y Quixel, permiten no sólo almacenar modelos 3D, sino también venderlos a quienes puedan estar interesados. Motores de juegos como Unity y Unreal Engine tienen sus propias plataformas de venta de modelos 3D donde los desarrolladores de juegos pueden comprar elementos 3D para sus juegos.

Los desarrolladores de los programas de modelado y diseño 3D más conocidos, como Autodesk, tienen sus propios portales de visualización 3D en los que también es posible cargar modelos 3D directamente desde el programa. También es posible hacer lo mismo con programas de escaneo 3D como Artec Studio, que permite exportar el modelo 3D final a su visor 3D nativo ViewShape

Conclusión

Como puedes ver, hay distintas formas de crear modelos 3D. Para modelar algo que no existe, o algo completamente nuevo, lo mejor es diseñarlo con un software de modelado 3D. En cambio, si necesitas modelar algo que ya existe, puedes recurrir al escaneo 3D. Además de ahorrar tiempo y esfuerzo, conseguirás resultados súper precisos, imposibles de conseguir con las herramientas de modelado convencionales.

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Written by: 

Svetlana Golubeva

Reportero técnico

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