MODELADO 3D

Lección 03 - Herramientas de Modelado: NURBS

Geometría Puntos, curvas, superficies y objetos Primitivas Anatomía de los Nurbs: Componentes Construyendo y editando superficies

Curso de Maya - Lección 3 - Nurbs

Curso dictado en Academia Mac Felipe Verdugo – [email protected] 2

No...no estamos volviendo atrás. Sólo pensé que sería bueno tenerlo como referencia...Ahora, a los NURBS!



Geometría Las matemáticas de la geometría son usadas por Maya y el computador para determinar lo que se ve en pantalla. Maya además nos entrega una serie de herramientas para poder editar estas geometrías sin tener un absoluto dominio de las matemáticas. Es importante, eso si, saber como manipular las superficies para que esa geometría tome la forma deseada. Aún más, saber de ante mano como esa geometría será animada y texturizada es clave para el éxito final de un personaje, el cual sólo se sabrá cuando cobre vida al momento de animarlo. Puntos, Curvas y Superficies Estos son elementos básicos de la geometría, los cuales usaremos para crear y manipular las superficies y geometrías. La creación de superficies desde puntos y curvas es la base del modelado en Maya. A veces se empieza de superficies ya creadas -Primitivas- y se manipulan sus puntos para crear alguna forma. También se podrá comenzar cuidadosamente desde puntos y curvas que serán usadas luego para crear superficies.



Puntos: Son definidos en el espacio tridimensional por los ejes X, Y, Z. En Maya, los puntos de control son usados para definir la forma de tipos de objetos, como curvas (CVs), superficies y deformadores. Los puntos también son muy útiles para definir referencias de atracción (snap). Curvas: Cuando dos o más puntos son conectados se forma una curva. Las curvas son útiles para definir la forma de un objeto. También pueden ser usadas como guías para animar objetos. Puesto que las curvas tienen sólo una dimensión, no pueden ser rendereadas Por el contrario, juegan un papel fundamental en definir cómo las superficies trabajan en un espacio 3D. Superficies: Cuando una serie de líneas son conectadas en dos direcciones, logramos una superficie. Las superficies podrán ser texturizadas y rendereadas. Objetos: Una superficie no es siempre suficiente para definir un objeto en espacio 3D. Cuando un grupo de superficies son posicionadas y conectadas entre sí, se empieza a obtener modelos geométricos más complejos. Estos modelos requieren agruparse en lo que ya conocemos como una jerarquía para que trabajen como un solo objeto, sin negar el acceso a las partes individuales. Tipos de Geometría Una de las primeras decisiones que tenemos que tomar cuando comenzamos un proyecto es cómo vamos a construir nuestros modelos. Existen tres tipos de geometrías: Nurbs, polígonos y subdivisiones. Podemos usar cualquier tipo de geometría para poder construir objetos simples o complejos. Podemos usar un tipo de geometría como un punto de partida para pasar a otro tipo, o podemos construir modelos que combinan los tres tipos de geometría. En general, si uno construye formas orgánicas probablemente usaremos Nurbs o subdivisiones. Ellas nos darán unas superficies suaves que tendrán menos puntos de control que facilitarán la edición de las superficies. Ya que los NURBS son superficies limitadas a cuatro lados, hay complicaciones al momento de definir los tipos de formas orgánicas que podemos construir a partir de una sola superficie. Es aquí donde sería bueno usar subdivisiones porque ellas son capaces de representar muchos más tipos de formas con una sola superficie.



Si estamos construyendo superficies no orgánicas, como mesas, murallas o aviones, será más fácil usar polígonos ya que ellos facilitan crear formas con esquinas y aristas. Si estamos construyendo una superficie que combina bordes duros con formas orgánicas, las subdivisiones trabajarán muy bien.

Nurbs: Este tipo de geometría deriva de curvas y superficies creadas por los vértices de control (CVs). Te permiten comenzar con curvas que después podrán ser usadas para generar superficies. Este proceso de trabajo ofrece resultados muy precisos que pueden ser fácilmente controlados. Todas las superficies NURBS son superficies de parches de cuatro lados, aunque esta superficie puede ser alterada usando diversas herramientas de edición. Polígonos: Son superficies definidas por vértices que crean caras de tres, cuatro o “n” lados. Objetos poligonales son hechos de muchos polígonos. Los polígonos pueden aparecer planos al ser rendereados lo que les da un carácter rígido a la geometría.



Superficies de Subdivisión: Para crear este tipo de objetos necesitamos entender tanto el trabajo con Nurbs y polígonos. La superficie de subdivisión son comúnmente construidas usando mayas poligonales como una base para después pulir el detalle. La ventaja de usar este tipo de geometría es que el detalle solamente es añadido donde es requerido. Y que crea superficies muy suaves, como los Nurbs, pero no tiene la limitación de ser parches de cuatro lados. Anatomía de la Curva Las curvas son una herramienta importante para trabajar en 3D. Ellas pueden ser una forma simple para modelar una superficie o un avanzado control para animación. Podemos usarlas para hacer agujerear superficies o como guías para animar objetos. Una curva Nurb (non-rational uniform B-spline) es definida por vértices de control (CVs) que puedan controlar la forma de la curva. La curva resultante se aproxima a la ruta definida por los CVs. Las curvas Nurbs también tienen otros tipos de control como edit point y hulls que nos ayudarán a entender y trabajar con la forma de la curva.



Curve Direction: El inicio de la curva es definido por un cuadrado y una pequeña “u” que define la dirección de la curva. Control Vertices (CV): Estos puntos definen la forma de la curva. Dependiendo del grado de la curva, el CV indistintamente controlará la forma de la curva. Span: Es una sección de la curva. Cada span es como una pequeña curva que tiene una relación continua con el siguiente span. Es decir, uno o un grupo de span forman una curva. Curve Point: Uno puede seleccionar este punto que representa la medida de “U” a todo lo largo de la curva. El valor de “U” es dependiente del parámetro de la curva. Hulls: Nos muestra una línea recta que conecta los CVs y la curva. Cuando se selecciona un hull estamos seleccionando los CVs asociados. Edit Point: Son puntos que existen sólo dentro de la curva que definen el inicio y el término de los spans.

Cuando una curva es usada para construir una superficie, el número de spans tiene una influencia directa en la topología de la superficie resultante.



Puntos, curvas, superficies y objetos Mientras casi todas las curvas son creadas en las coordenadas X, Y, Z de nuestra escena, algunas curvas pueden ser dibujadas directamente en una superficie. Estas curvas “viven” en las coordenadas UV del espacio de la superficie. Son usadas comúnmente para perforar o agregar más detalle a la superficie. Estas curvas que viven en la superficie pueden ser también usadas como quías de animación para que los objetos se muevan sobre la superficie.



Anatomía de una Superficie Para crear superficies Nurbs debemos entender muy bien cómo trabajan las curvas. Los mismos principios detrás de las curvas Nurbs son aplicados a la superficie Nurbs, ya que estas dos están estrechamente relacionadas. La gran diferencia entre curvas y superficies es que la curva tiene solamente una dirección, mientras que la superficie tiene dos direcciones. Estas dos direcciones tienen un origen y juntas definen la Normal de esta superficie que determina el frente y la parte trasera de una superficie. Los componentes de una superficie Nurbs son muy similares a los de una curva, pero los EP no pueden ser editados. Las superficies Nurbs tienen CVs, Hulls y Spans que definen la forma de un parche de cuatro lados. En una superficie existen los llamados Isoparms que son las líneas formadas por la intersección de los CVs.



Primitivas

Maya nos entrega una serie de superficies ya creadas, con las cuales podremos comenzar nuestros modelos. Estas primitivas tienen una serie de atributos los cuales podrán se modificados para facilitar el inicio de la construcción de modelos más avanzados.



Construyendo y editando superficies

La mayoría de las herramientas para crear superficies comienzan creando una curva que definirá la superficie final. En algunos casos las curvas son usadas para crear superficies simples, las cuales podrán ser reconstruidas o modificadas a través de la manipulación de los CVs. También las curvas serán usadas para crear superficies mucho más complejas que de otra manera serán muy difícil de lograr. Muchas de estas herramientas tienen dos, tres o más pasos los cuales serán descritos en el help line que nos ayudará a entender el uso de la herramienta, indicándonos los pasos a seguir.



Bien, pasemos a editar objetos para su modificación. Comenzaremos creando una esfera nurbs (Create -> Nurbs -> Sphere). Una vez tengamos creada la esfera pasaremos a explicaros 4 opciones del menú Edit Nurbs que creemos que son las más importantes.

La primera opción que veremos será la de Insert Isoparm, esta herramienta sirve para añadir una isoparm a nuestro objeto nurb en este caso la esfera, a diferencia de introducir un número de “Sections” o “Spams” en el channel box, esta

opción nos permite introducir una o varias isoparm en el lugar que queremos añadir mas detalle a la superficie. Para ello lo primero que deberemos hacer es seleccionar la esfera, y con el botón derecho del mouse seleccionar “Isoparm”, ahora con el botón izquierdo pincharemos en alguna de las isoparms que tiene ya la esfera y sin soltarlo lo arrastraremos, deberíamos ver como sale otra isoparm la cual situaremos allí donde queremos añadir mas geometría. una vez tengamos puesta la isoparm iremos al menú (Edit Nurbs -> Insert Isoparm).

Otra de las opciones que podemos encontrar dentro del menú Edit Nurbs es la de Detach Surfaces, esta opción sirve para cortar una superficie nurb por allí donde le indiquemos, para ello deberemos seleccionar una isoparm como explique anteriormente e ir al menú (Edit Nurbs --> Detach Surfaces) y veremos como nuestra esfera es divida en 2 secciones, o más según las isoparms que tengamos seleccionadas.



Otra opción que encontraremos en el menú Edit Nurbs es la de Attach Surfaces, esta opción hace lo contrario que el Detach, esta opción nos servirá para unir superficies. Esta opción la encontraremos también en (Edit Nurbs -> Attach Surfaces), para explicaros como funciona esta herramienta deberemos hacer 2 planos iguales (Create -> Nurbs -> Plane), uno de ellos lo desplazaremos sobre el eje de la Z, una vez tengamos los planos situados como los de la imagen pasaremos a seleccionar las isoparms de los extremos de la nurb como expliquemos anteriormente, una vez seleccionadas las isoparms de los planos iremos a (Edit Nurbs -> Attach Nurbs) y nos creara una superficie nueva.

Creación de Superficies.

En el menú Surfaces podemos encontrar 8 formas de crear una superficie como son: Revolve, Loft, Planar, Extrude, Birail, Boundary, Square, Bevel.



Revolve : Este método consiste en crear una superficie a partir de una curva y hacerla girar sobre el si misma y en un eje determinado. Para

ello primero debemos crear la curva nurbs , una vez que tengamos la curva , aplicaremos la herramienta revolve, tal y como vemos en la siguiente imagen. Debemos asegúranos de situar el “pivot” de la curva en el lugar por donde queremos que gire sobre si misma.

Loft : Este método sirve para crear una superficie a partir de dos o más curvas uniéndolas entre si. Como con el ejemplo anterior debemos crear las curvas con el mismo ícono, una vez creadas las curvas las modificaremos moviendo los cv’s hasta que sea de nuestro agrado, una vez creemos que tenemos la forma correcta de las curvas, seleccionamos las curvas y nos vamos al menú (Surfaces -> Loft) y esto nos creara una superficie como vemos en la imagen. Es importante el orden en que se selecciones las curvas, ya que ello determinará como Maya genera la superficie.



Planar : Como su nombre indica, esto nos crea una superficie plana, esta herramienta va muy bien para hacer tapas en cualquier superficie.

Los 2 únicos requisitos que se deben cumplir son que todos los puntos de la curva estén en un mismo plano de coordenadas y que la curva este cerrada. Si no ha quedado muy claro lo podemos ver mejor en la siguiente imagen.

En la primera imagen hemos utilizado un cilindro y le hemos puesto la tapa superior y en la segunda imagen podemos ver como en un curva abierta el Planar no funcionaria, para cerrar una curva deberemos ir a (Edit Nurbs --> Open/Close Curve).



Extrude : Esta es otra de las herramientas que podemos encontrar para la creación de superficies, que consiste en que una curva vaya a lo largo del recorrido de una segunda curva para formar una superficie. Para realizar un ejemplo hemos creado dos curvas con formas diferentes una que corre a lo largo del eje Z y otro que va sobre el eje Y. En la imagen podemos ver un ejemplo sencillo, en el menú de (Surface -> Extrude -> ) podemos encontrar las opciones de esta herramienta e ir probando posibilidades hasta obtener el resultado deseado.

Birail : Esta otra herramienta es muy parecida a la anteriormente comentada, ya que también necesitaremos curvas nurbs, lo que en este caso tenemos de utilizar un mínimo de 3 curvas, dos nos servirán para definir el recorrido a seguir por una tercera curva, la única particularidad que tiene esta herramienta es que las curvas deben tener los cv’s de los extremos conectados entre si, sino la hora de crear la superficie producirá un error. Esta Herramienta también dispone de tres opciones que son (Birail 1 tool, Birail 2 tool, Birail 3+ tool), las 3 tiene el mismo procedimiento a seguir a la hora de crear la superficie con la única diferencia esta en el número de curvas que debemos seleccionar, siendo siempre el número de railes -guías- 2 y luego tantas curvas como deseemos para dar forma a nuestra superficie.



Boundary : Esta Herramienta nos servirá para crear superficies de 3 o 4 caras a partir de unas curvas unidas. Deberemos crear las curvas uniéndolas por los extremos para que la superficie se genere. Como la explicación de esta herramienta es un poco escueta y difícil de explicar lo entenderán mejor con el ejemplo de la foto y haciendo unas cuantas pruebas.

Square : Esta herramienta es igual a la anterior la única diferencia es que mantiene la tangencia entre las curvas.

Bevel : Esta herramienta sirve para crear un extrude y un biselado a partir de una curva, la podemos utilizar por ejemplo a la hora de crear texto como veis en la imagen. Hemos creado una letra en curvas nurbs a la que hemos aplicado un Bevel esto nos a hecho el extrude de la curva y un biselado en los extremos , para tapar el hueco solo debemos seleccionar la ultima isoparm y crear un planar.



Introducción a Maya

Lección 04 - Herramientas de Modelado: Polígonos Primitivas Anatomía de los Polígonos: Componentes Construyendo y editando polígonos Modelando con deformadores Texturando y generando mapas UV

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