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Descubre de qué están hechos los personajes de tu infancia

Reportaje

15.12.2016 - Alejandro González

Aprende cómo se realizan los gráficos 3D

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Toy Story, Monstruos S.A., Buscando a Nemo, Shrek... Seguro que habéis visto algunas de estas películas, o incluso, que hayan sido parte de vuestra infancia. Y también videojuegos como Mario Bros, The Legend of Zelda o cualquier juego actual lanzado al mercado. Sin embargo, todo lo que vemos en estos largometrajes o juegos son producto de un ordenador, y cómo éste interpreta las figuras no es como nosotros los vemos en la pantalla. 

Los gráficos 3D son procesos de una representación matemática, mediante polinomios, de cualquier objeto tridimensional a través de un software. Para representar un objeto, el programa usa una colección de puntos resultantes de operaciones matemáticas dentro de un espacio 3D, que pueden estar conectados por entidades geométricas. como triángulos, líneas, planos... 

Para la creación de unos gráficos 3D, se realizan diferentes fases.

La primera etapa es el modelado. Consiste en dar forma a objetos individuales, que en un futuro serán utilizados para formar la escena. Para modelar, el software trabaja con geometría para representar las figuras. Estos tipos de geometría para modelar son las NURBS (funciones que provocan que las líneas actúan como curvas) y la subdivisión de superficies (crear figuras mediante pequeños polígonos hechos por splines o líneas sin volumen).

Una vez terminada esta etapa, se procede con la iluminación de la escena. En este proceso, el programa crea diversos puntos por los que se genera una luz. Actualmente esta luz, puede ser modificada a gusto del artista: color, volumen, área, propiedades, dirección... Para que el programa pueda utilizar los diferentes tipos de luz, se ha estudiado las propiedades físicas de la luz en la realidad, desde lo más básico, como la iluminación globar hasta la dispersión en superficies.

En la iluminación entra también el apartado de la iluminación globar o Global Ilumination, que es un conjunto de algoritmos que tratan de simular la luz emitida por una fuente y como rebota en cada superficie de la escena para iluminar espacios a los que la luz no llega directamente. Se utiliza para crear escenas más luminosas y dar un aspecto más realista. Para trabajar con la iluminación global, los algoritmos utilizados dependen del motor gráfico que realice la iluminación.

A continuación, se procede a la animación para dar movimiento a las figuras de nuestra escena. Es el trabajo más importante y que más tiempo se tarda, debido a que se trata de imitar la realidad y todos los objetos tal como son.

Se puede animar mediante la modificación de la posición, la rotación y la escala del objeto. También se puede animar mediante formas como esqueletos o deformadores. Los esqueletos son ejes que se pueden enlazar a un objeto para permitir que el objeto se desplace, y el programa pueda realizar movimiento automáticos, sin que nosotros no tengamos que hacer nada. 

Una vez terminado el trabajo falta la última etapa, el renderizado. En esta etapa se procesa toda la información que haya dentro de la escena y el ordenador la procesa hasta convertirse en una única imagen o en un vídeo. Aquí se pueden dar unos últimos efectos, como movimiento difuminado, anti-aliasing (corrige un error por el que las líneas se ven cortadas) o la oclusión ambiental.

Este proceso sólo puede ser procesado por ordenadores y, dependiendo de la cantidad de la información que hay en pantalla, es la etapa que más rendimiento de ordenador necesita. El renderizado es la tarea que más tiempo conlleva en realizarse, como por ejemplo la película "Tintín y el Secreto del Unircornio", película de 107 minutos de duración que tardó más de cinco años en renderizarse mediante colectivos de ordenadores.

Así es como se realizan cualquier gráfico 3D actualmente, y de cómo las matemáticas influyen en cada aspecto de nuestra vida.