Modelado 3D
Autor: Pedro Juan Sรกnchez Bermejo
[CREACIร N DE FIGURAS HUMANAS]
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
CREACIÓN DE FIGURAS HUMANAS Vamos a crear un personaje 3D. El objetivo es ofrecer una visión general de los pasos necesarios para generar cualquier elemento en Modelado Orgánico. También se sugieren algunos consejos para lograr un resultado más efectivo. Aquí sólo trataremos las fase de modelado y texturizado. Antes de detallar el proceso de trabajo (workflow) vamos a ver una lista de los pasos que se seguirían para completar un objeto totalmente. No es la única forma de trabajar, pero puede ser la más efectiva: 1. Modelado 2. Creación y despliegue de mapas para generar las texturas y los materiales. 3. Escultura digital (si fuese necesario). 4. Pintura del modelo y asignación de texturas. 5. Generación de huesos (rigging). 6. Animación 7. Iluminación y Render final.
Pasos previos Antes de abrir cualquier programa o software, hay que idear correctamente el personaje que queremos crear.En primer lugar, buscaremos ideas, algo que nos estimule la inspiración: buscaremos referencias. Con una idea, buscamos imágenes que nos ayuden a encontrar los elementos más convincentes para todas las partes de nuestro personaje. Los mejores personajes han surgido siempre de semejanzas con seres y objetos que conocemos y vemos a diario. El objetivo es crear un vínculo de empatía con el personaje.
Vamos a generar una versión SD (Super Deformer) cómica de Darth Vader.
Creación de figuras humanas
1
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Cuando comenzamos a crear algo en 3D, es muy aconsejable utilizar alguna imagen de referencia que nos aporte datos de volumen y ciertos detalles. Esta plantilla, que suele mostrar al personaje en varias desde varias vistas, se la denomina “modelsheet” o “charactersheet” (u hoja de personaje). En un estudio, la creación de un personaje para un juego o animación la realizan los diseñadores a partir de los requisitos del guión. En nuestro caso, buscaremos una imagen de referencia.
Fase de Modelado Una vez tenemos el modelsheet colocado en nuestro escenario, vamos a generar el modelo 3D. Para la mayoría de los desarrollos (ya sean juegos o animación) se suele hacer dos modelos o mallas: uno en alta poligonalización (que suele denominarse "highpoly") y que puede tener varios decenas de miles de polígonos (50.000); Y otro en baja poligonización (o LowPoly) con varios miles de polígonos (8.000) para el motor del juego. El primerose usa para hacer los renders finales (o el material promocional del juego). Del segundo, a veces, se hacen varios para usar uno con poquísimos polígonos para cosas que estén muy lejos y uno con más polígonos para cuando está cerca. Hay varias formas de crear estos dos modelos: algunos estudios modelan primero el personaje en alta y luego hacen el modelo simplificado, mientras que otras hacen el modelo en baja y luego esculpen encima los detalles.
Creación de figuras humanas
2
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
También existen varias técnicas de modelado. Para la versión en baja se suelen usar software basado en modelado poligonal (como 3ds Max, Maya o Softimage). Con estos software se tiene que crear la malla 3D desde cero, lo que aporta mayor control sobre cada polígono. Para modelar en alta, se utiliza software de escultura digital (como Zbrush o Mudbox) que te permiten modelar rápidamente y dar mucho detalle o darle textura. Es una forma de modelar más natural y favorecela productividad, el inconveniente es que genera millones de polígonos. Para modelar, tendremos que tener en cuenta dos criterios fundamentales: 1.- Modelar con correcta topología (distribución de loops, sólo Quads, forma de la malla). 2.- Modelar con la pose en T. La pose en T (T-pose) se utiliza en 3D para la creación de personajes porque la disposición inicial del cuerpo es la más adecuada para luego poder crear los huesos de forma más sencilla y cómoda. Podemos comenzar por el torso. Creamos un plano de 4x3 polígonos (ancho x alto) y borramos la mitad izquierda (opuesta a nuestra vista). Aplicamos un modificador de simetría. Al borrar la mitad del plano, colocamos el pivote del objeto en el extremo borrado. Aunque el modificador puede alinearse en cualquier dirección, su forma por defecto es de eje X positivo (hacia nuestra derecha del eje de coordenadas) al eje X negativo. Si lo hacemos así no tendremos nunca problema con la simetría.
Con la simetría activada vamos dando forma al torso. Podemos usar modificadores como el FFD para perfilar el modelo en sus primeras etapas. Como comentamos, los hexágonos y octógonos suelen convertirse en elementos cilíndricos tras el suavizado, podemos valernos de shapes (como el que se muestra en negro) para determinar el origen del brazo.
Creación de figuras humanas
3
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
La clave está en poder definir las proporciones del personaje en las etapas más tempranas. Más adelante resultará mucho difícil o imposible poder hacer grandes cambios. Los softwares como 3dsmax o Maya contienen una amplia gama de herramientas de edición poligonal. Cada uno hallará la forma más idónea para trabajar. Una vez definidos el origen de brazos y de las piernas podremos modelarlos.
Al comenzar a extruir el brazo hay que tener en cuenta el hombro. El hueso del hombro (punto de rotación del brazo) debe notarse, hay que mantener esa protuberancia visible.
Las piernas vistas de frente son rectas. Pero al apreciarlas desde una vista lateral tienen cierta curvatura en la zona de la rodilla, sugiriendo su movimiento. La pierna también sale de forma “diagonal” al torso y no recta como en el caso del brazo.
Hay que mantener la malla muy sencilla, sin detalles, hasta que se tenga todo el cuerpo definido y proporcionado. Una vez que se tenga todo el volumen principal podremos aumentarla de forma equitativa en toda la malla. Siempre conviene comprobar el resultado final, con un modificador MeshSmooth o cualquier otro modificador al efecto.
El brazo también tiene cierta inclinación en el codo (movimiento de la articulación) pero sólo es apreciable desde la vista superior. Una vez ajustadas sus posiciones y dimensiones, reordenamos los vértices para refinar el torso y darle una forma más definitiva.
Creación de figuras humanas
4
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Aunque uno de los requisitos básicos es mantener el número de polígonos lo más bajo posible, en algunas zonas del modelo tendremos que usar más polígonos que en otras zonas. Ese el caso de las manos, que para modelarlas correctamente utilizaremos en ellas una poligonización mayor. Podemos optar por optimizar esa zona insertando loops en las zonas que lo requieran o también modelando esa zona como un objeto independiente.
Para este modelado, la mano está separada del brazo. No supone ningún problema porque se trata de un guante. Como cuatro de los dedos son iguales, podemos crearlo y luego clonarlo y escalarlo. Podemos hacerlo modelando los dedos desde la palma de la mano (se realizó en otro tutorial) o como elementos separados de la mano. Pero en este caso, tendremos que tener en cuenta el número de polígonos y vértices de la base de la palma y el inicio de los dedos cuando queramos “coserlo” a la palma de la mano.
Cuando ya hemos el cuerpo modelado, piezas como la armadura, el cinturón, los elementos del pecho, etc. podemos generarlos desde la forma básica del cuerpo que ya tenemos. Para realizarlo, seleccionamos los polígonos del cuerpo que nos interesen y los clonamos (con Shift pulsado y arrastrar). Si no queremos aumentar mucho los polígonos, evitaremos utilizar el modificador “Shell” para crear el grosor de la ropa. En su lugar, extruiremos las aristas “edges” de los bordes para sugerir la sensación de espesor. Seguiremos la misma dinámica para la sujeción de la capa. Así conseguiremos que estas piezas encajen mejor en el personaje. Decidiremos en qué partes es mejor usar un método u otro.
Creación de figuras humanas
5
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
En muchas ocasiones, es más fácil “acomodar” los vértices o polígonos de una zona para usarlos en la extrusión de elementos prominentes. Es mejor perder tiempo en esa operación que modelarlo como un objeto separado y, cuando vayamos a “coserlo” no coincidan los vértices o polígonos y tengamos que modificar los objetos que ya tenemos generados para poder unirlos. Este proceso, cuando no se realiza bien, es uno de los casos en los que se generan más Tris y nGons.
Para este casco, podemos realizarlo desde una “Spline”, desde una vista lateral. Con el modificador “Lathe” generamos la redondez del mismo. Para simplificar el modelado, podemos trabajar con la mitad de la figura y aplicar una simetría una vez acabado. Al usar cualquier modificador, no olvidar revisar la geometría para comprobar que el flujo de polígonos o su forma sigue siendo la correcta.
Creación de figuras humanas
6
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Añadiremos segmentos extras en las zonas donde necesitemos "sujetar" las formas. Y desde la base que creamos en el cuello para “extruiremos” para poder generar las zonas frontales, laterales y traseras de la máscara.
De vez en cuando, suavizaremos para comprobar el resultado que estamos obteniendo. Puede que algunos elementos no tengan el tamaño previsto tras el suavizado. Habrá que hacer arreglos.
Para crear el ojo podemos utilizar una esfera o semi-esfera, pero corrigiendo la zona de los polos para que todos los polígonos sean Quads. Podemos escalar los elementos pequeños o utilizar un modificador FFD.
Creación de figuras humanas
7
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Algunas partes son objetos simples separados de la malla principal, pero en el resultado final no necesitamos que sean funcionales. Así nos ahorramos algo de tiempo.
Podemos consultar las los datos de nuestra malla con la tecla “7”, nos aparecerá la in formación en el extremo superior izquierdo del visor. Unos miles de polígonos serán suficientes para tener un buen modelado. Nuestro modelo definitivo:
Fase de Mapeado (Creación y despliegue de mapas) Se denomina Mapeado al proceso de creación y despliegue de los mapas de UVs de un modelo. Ese mapa, nos permitirá "pintar" nuestro modelo y asignarle texturas correctamente. Este proceso suele ser tedioso y aburrido, pero es necesario para poder completar cualquier modelo. Solemos ser reacios a utilizar este proceso, es complejo, tanto conceptualmente como de ejecución. Y muchas veces el resultado no es correcto o no se ajusta a nuestras necesidades. Pese a ello, como hemos comentado, es totalmente necesario para terminar nuestro modelado.
Creación de figuras humanas
8
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Una de las primeras acciones que se suele realizar para comprobar cómo están funcionando los mapas en nuestro modelo es aplicar un "checker" (una cuadricula regular de cuadrados blancos y negros). Se aplica creando un material y asignando este nodo al "diffuse color" del material. El criterio fundamental a comprobar es que esos cuadrados blancos y negros sean lo más uniformes posibles, es decir, que no se deformen, estiren o distorsionen en ninguna dirección. Algo así:
Este proceso puede hacerse desde MAX (con el modificador "Unwrap") o utilizando otros programas como UVLayout. Ahora nos adentramos en una novedad de la versión 2017 de MAX. Necesitamos disponer todos los elementos de nuestro modelo organizadas en el espacio U1V1 del mapa de UVs, es decir, la que se considera la zona positiva de exportación de la textura. Como se muestra en esta imagen. Todo es correcto, pero tenemos un problema de espacio. Si exportamos el mapa a un tamaño normal (p.e. 1024px) los elementos de tamaño medio o los más pequeños se representarán tan pequeños que no nos será muy útil para poder crear detalles. La opción sería exportar un mapa más grande (p.e. 4096px), pero puede sucedernos que algunas partes mejoran pero no otras siguen sin tener unas dimensiones lo suficientemente adecuadas para poder pintarlas con detalle.
Creación de figuras humanas
9
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Necesitaríamos un mapa aún mayor. Como no es práctico generar un mapa de más de 10.000px, se puede recurrir a dividir el espacio UV. Este proceso se conoce como" mapping multi-tile". En las versiones anteriores a la 2017 de MAX, este procedimiento no era muy útil. Ahora ha mejorado. Si utilizamos como ejemplo un cubo, en el editor de UVs podemos ver que sus seis caras están dispuestas en el espacio U1V1. En la versión 2017 de MAX, disponemos de un botón que habilita una etiqueta en el espacio UV para permitir colocar en un mosaico “tile”UV la pieza desplegada.
Así podremos obtener una nueva disposición de los elementos de nuestro mapa de UVs, donde aparecerán varios mosaicos con nuestras piezas desplegadas. Cada uno de ellos puede exportarse por separado para poder pintar mejor cada una de ellas.
Creación de figuras humanas
10
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Incluso al exportar nos permite hacerlo del grupo completo de mosaicos que formarían nuestro mapa de UVs, con sus respectivos números de secuencia. Si hemos creado nuestro personaje con piezas separadas, será bastante sencillo aplicar un color diferente a cada una de ellas.
Fase de escultura digital Una vez tenemos nuestro modelo con sus correspondientes mapas de UVs, podemos llevarlo a otro programa para darle detalles y texturas con mayor facilidad (como en ZBrush o Mudbox). Hay que procurar conseguir ese detalle en los mapas del modelo sin aumentar demasiado de cantidad total de polígonos, ya que eso supone una merma al modelo posteriormente.
Creación de figuras humanas
11
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Aunque aumentemos una única vez la subdivisión, Mudbox multiplica por cuatro los polígonos que ya teníamos, por eso tenemos que controlar este proceso al máximo. Una vez conseguido el máximo nivel de detalle, ya estamos preparados para extraer mapas o pintar nuestro modelo. Los mapas de esta geometría en alta resolución no podrían aplicarse a la malla inicial (con menos polígonos) si no hubiéramos realizado antes la extracción de los mapas de UVs. Al seguir este procedimiento los detalles deberían transferirse de forma fiel y precisa. La extracción de esos mapas de Normales o de Desplazamiento se tratará en otros documentos.
Fase de pintura del modelo Una vez le hemos dado forma al personaje, hay que pintarlo. Para darle color al modelo se usan una serie de texturas (imágenes 2D) que se superponen sobre la superficie de la malla como si fueran capas, o directamente un color. Con alguno de los programas que ya hemos mencionado de escultura digital, es factible pintar directamente sobre el modelo. Siempre que antes hubiéramos desplegado los mapas de UVs. Si no lo hicimos, la pintura (o la textura) no se asignará en el lugar que nosotros queremos, sino en otro cualquiera. El conjunto de texturas que podemos utilizar depende del programa que utilicemos. Generalmente se suele dar un color base (en algunos motores/herramientas también se conoce como textura difusa) y después se añaden capas opacidades, sombras, suciedad, transparencias, etc. Otro elemento o capa que suele utilizarse es un mapa de especular, es decir, cuánto "brilla" cada pixel de la textura. La pintura la exportaríamos como un "mapa de pintura" para asignarlo como un material en el programa de modelado poligonal que utilicemos. En objetos para producción en high poly, se utilizan mucho los mapas de normales (normal map) y de desplazamiento (Displacement map). Estos mapas se utilizan para asignar el máximo detalle conseguido en el nivel más alto de subdivisión en la malla con pocos polígonos. También se tratará en otros documentos. Ya tendríamos nuestro modelo modelado y pintado.
Creación de figuras humanas
12
Autor: Pedro Juan Sánchez Bermejo
Fase de Rigging Ya tenemos nuestro modelo terminado pero no se mueve. Para poder animarlo antes es necesario hacer el rigging. Así es como se denomina a la fase que permite vincular una malla a un esqueleto, que es el que permite "animar" al personaje. Generalmente, en los equipos existe la figura del artista técnico en rigging se encarga de decidir cómo se mueve cada polígono respecto a los huesos del esqueleto, aplica las restricciones que sean necesarias al esqueleto para que no haya clipping o se estiren las texturas: hasta donde se puede levantar el brazo, cuanto gira la cabeza, etc.
Una vez tenemos el personaje y somos capaces de mover sus articulaciones como si fuera una marioneta, ya podemos empezar a trabajar en la animación (aunque no tengamos el modelo). No es raro que se defina el esqueleto antes de tener el modelo y que, mientras se modela el personaje, los animadores puedan empezar a trabajar sin tener las mallas en 3D ya que el 80% de su trabajo lo hacen sobre el esqueleto.
Otra parte importante de la animación es crear el grafo de animaciones, no solo definir los movimientos de forma independiente (que algunos dirán "los puedes capturar con los de las bolitas". Y en muchos casos se hace así). Los animadores también se encargan de enlazar entre sí cada una de las animaciones y decidir (aunque en esto a veces los diseñadores tienen cosas que decir) cuando y desde qué punto se pueden cortar. Esto, que parece simple, requiere tener en cuenta muchísimas cosas. Uno de los referentes en cuanto a animación, la saga Uncharted, lo es no sólo por la cantidad y calidad de animaciones, sino por como Drake interactúa con el entorno, si lleva una antorcha, si esta cerca de una pared, si tiene la pistola desenfundada, etc. Como habréis visto, para hacer uno solo de los personajes de un videojuego hacen falta varios profesionales con habilidades muy diversas. Si el personaje es importante no os extrañe que se dedique tiempo extra en cada fase a asegurarse que el resultado es el óptimo.
Creación de figuras humanas
13