AutoCAD 3D Tutorial 10: Animación en AutoCAD, parte 2: Anipath (recorrido)

Desde los tiempos primitivos el hombre ha intentado representar el movimiento, pasando por diferentes inventos que van desde el zootropo hasta llegar a los dibujos animados modernos. Valiéndose del principio físico de la persistencia de la visión, es decir, en que el cerebro humano retiene sólo durante unas fracciones de segundo la imagen que captan sus ojos, los cineastas descubrieron que, al ver una secuencia de imágenes a gran velocidad, el cerebro no es capaz de individualizarlas y por ende, este crea la ilusión de movimiento continuo. Esta secuencia de imágenes a gran velocidad es lo que conocemos como animación.

En este tutorial aprenderemos a realizar animaciones de recorrido mediante el comando anipath de AutoCAD, y además crearemos (y guardaremos) vídeos en relación a ello. También veremos las distintas calidades de vídeo y formatos específicos de renderizado para estas.

Para el correcto desarrollo de este tutorial se necesitará un archivo específico, el cual puede ser descargado en este enlace. Sin embargo, antes de proceder debemos primeramente conocer el concepto base en el cual trabajan las animaciones, es decir, el concepto de FPS o “cuadros por segundo”.

Concepto de Cuadros por segundo o FPS (Frames Per Second)

En animación, cada una de las imágenes estáticas que la componen se denomina cuadro o frame, y la fluidez de esta dependerá de la cantidad de imágenes “en un segundo” que “pasen” ante nuestros ojos. Por ende, a medida que tengamos más cuadros en un segundo la animación será más fluida y viceversa. Resumiendo, el concepto de “cuadros por segundo” o Frames Per Second (FPS) nos indica precisamente el número de imágenes que se muestran en un segundo de tiempo. Este concepto base es el utilizado como norma para las transmisiones de televisión y filmes, y dependiendo del lugar geográfico se establece según los siguientes sistemas de televisión analógica:

NTSC (National Television System Committee)
Norte y la mayor parte de Sudamérica, Japón, Chile.
29,97 FPS (se asume 30 FPS).
PAL (Phase Alternating Line)
Europa, Asia, Argentina, Brasil y algunos países de Centroamérica.
25 FPS.
SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire)
Francia.
25 FPS.
FILM
Formato para cine.
24 FPS.

En el caso de Chile, el sistema utilizado por norma es el NTSC y por lo tanto, en este tutorial las animaciones serán creadas utilizando esta norma base.

La animación en AutoCAD

A diferencia de programas para renderizado como 3DSMAX, AutoCAD no es un programa optimizado para animación ya que es más bien un programa técnico donde la precisión es lo más importante, y por ello los comandos de animación que tiene son muy limitados y además suelen estar ocultos en el programa. Por lo tanto, debemos invocarlos mediante su nombre respectivo o el icono correspondiente. Para acceder al grupo de los comandos de animación iremos al espacio de trabajo (workspace) 3D Modeling y lo llamaremos clickeando con el botón secundario del mouse en cualquier parte de los grupos de la persiana Visualize (Render), y presionando el botón secundario del mouse elegiremos Show Panels >> Animation tal como se aprecia en las imágenes de abajo:

acad_animacion00

Llamado al grupo de animación mediante el mouse en AutoCAD 2013 y 2017 respectivamente.

Al activarlos aparecen los controles respectivos de animación donde podremos animar un modelo 3D de tres formas diferentes las cuales son:

– Walk (caminar).
– Fly (volar).
– Animation Motion Path (Animación por recorrido en movimiento).

En el primer tutorial sobre animación ya vimos la opción Walk and Fly. Por ello, en este tutorial ocuparemos el comando llamado Animation Motion Path. En este caso utilizaremos el archivo terminado y mejorado del Tutorial 02 (templo griego) el cual abriremos en el programa. Si lo renderizamos, el resultado debe ser algo similar a la imagen de abajo:

Ahora animaremos el templo mediante mediante Animation Motion Path o también conocido como el comando anipath. Como su nombre lo indica, para realizar este tipo de animación necesitaremos una o la unión de varias líneas: una curva abierta o una forma cerrada (llamada Path) que nos servirá como recorrido, y una cámara virtual desde la cual enfocarán los objetos para realizar la animación la cual es insertada de manera automática por el comando. Si ejecutamos el comando anipath y luego presionamos enter, obtendremos el siguiente cuadro:

Este cuadro se denomina Motion Path Animation (Animacion de movimiento por recorrido). Antes de proceder a efectuar la animación respectiva, primeramente debemos entender el lado izquierdo del cuadro. Este nos indica que la “cámara virtual” que nos inserta anipath puede ser enlazada a dos elementos geométricos diferentes:

1) un punto cualquiera en el espacio (point).
2) un recorrido (path), el cual puede ser cualquier forma abierta o cerrada. Si el recorrido se realiza mediante líneas o line, este deberá ser unificado mediante join.

Y respecto a la cámara virtual misma, podemos enlazar tanto esta (camera) como el objetivo al cual apunta (target) a los elementos geométricos anteriores. Por ello, las posibles combinaciones que podemos realizar mediante estos enlaces son las siguientes:

a) Enlazar camera a path y target a point.
b) Enlazar camera a point y target a path.
c) Enlazar camera a path y target a nada (none).
d) Enlazar camera y target al mismo path.
e) Enlazar camera y target a distintos path.

Enlazar camera y target a point no es posible ya que no habría animación, puesto que la cámara y el target siempre estarían fijos. De este análisis se desprende que los tipos de animación de cámara que podremos realizar mediante el comando anipath son los siguientes:

1 – La cámara se moverá por el recorrido o path, mientras que el target (objetivo) se mantendrá fijo en un punto y apuntará hacia el o los objetos enfocados. Esto se conoce como giro o recorrido de cámara.

2 – La cámara permanece fija en un punto y sólo el target u objetivo se moverá a través del recorrido o path. Esto se conoce como recorrido panorámico o paneo.

3 – Tanto la cámara como el objetivo se moverán por el mismo recorrido o path. Esto se conoce como cámara libresubjetiva o de primera persona.

4- La cámara y el objetivo se mueven por diferentes recorridos o paths. Esto se conoce como travelling.

En este tutorial veremos todos estos tipos.

Opciones de Motion Path Animation

Antes de crear las animaciones pertinentes, podremos configurar los parámetros de estas mediante las siguientes opciones del cuadro Motion Path Animation:

Frame Rate (FPS): con esta opción elegiremos la unidad o sistema en que queremos trabajar nuestra animación sea NTSC, PAL, FILM o la cantidad de FPS que deseemos.

Number of frames/Duration (seconds): con esta opción elegiremos la unidad de tiempo ya sea en cantidad de frames o cuadros, o en el tiempo de duración (en segundos) que queremos para nuestra animación. Si elegimos aumentar la cantidad en Duration, automáticamente se ajustará la cantidad de frames en Number of frames, y visceversa.

Visual Style: en esta opción elegiremos cómo queremos que se vea nuestra animación ya que tendremos todas las opciones de estilos visuales e incluso podremos “renderizar” la animación de forma sencilla al elegir la opción Rendered. Si elegimos la opción As displayed, la animación se renderizará según el estilo visual que tengamos activo en la viewport.

Debemos tener cuidado con esta opción puesto que si queremos testear la animación y tenemos activados los materiales, luces, sombras, GI y elegimos Rendered, la animación se demorará muchísimo más que si elegimos otro estilo visual. Para testear animaciones se recomienda la elección de estilos visuales más simples como Hidden, Conceptual o Realistic.

También podremos configurar la calidad del render en la animación y esta influirá en la calidad de la imagen y en el tiempo de renderizado. Para las versiones antigua de AutoCAD, Draft es la más básica y rápida mientras que Presentation es la mejor pero la más demorosa. En la versión moderna (2016 en adelante) tenemos las opciones Low (baja), Medium (media) y High (alta).

Format: en esta opción elegimos el formato de salida para nuestro vídeo. Los formatos disponibles son los siguientes:

– AVI (Audio Video Interleave), o Audio Video Entrelazado.
– MOV (Quick Time de Apple). Este formato ya no existe en las versiones nuevas de AutoCAD.
– MPG o MPEG (Moving Picture Experts Group), formato usado para DVD.
– WMV (Windows Media Video).

Los formatos más aceptados para vídeo son MPG y AVI, mientras que el formato WMV se puede usar para el testeo de nuestras animaciones debido a su bajo peso.

Resolution: aquí elegimos el tamaño del vídeo. Mientras más pequeño (160 x 120) el vídeo se creará más rápido pero al aumentar de tamaño se verá pixelado y si es más grande (1024 x 768) se demorará más, aunque se verá mucho mejor. Por ello se recomiendan tamaños pequeños para pruebas o testeos mientras que los mayores son para la animación definitiva.

Reverse: si activamos esta opción, la animación tomará el otro extremo del recorrido o invertirá la vuelta si es una forma cerrada.

Corner Deceleration: esta opción desacelera automáticamente la animación al llegar a las esquinas de un recorrido para efectuar transiciones suavizadas. Si lo desactivamos se creará un recorrido continuo en estas. Esta opción funciona de mejor forma en recorridos con esquinas rectas.

When Previewing show camera preview: esta opción nos permite ver la previa de la animación en la ventana de Animation Preview. Si la desactivamos no podremos verla.

Una vez estudiados estos parámetros procederemos a crear las animaciones respectivas tomando como referencia nuestro templo griego ya modelado. Si estudiamos más en profundidad el archivo veremos que está estructurado mediante varios layers que hacen referencia a las animaciones que crearemos, y que además estos poseen los recorridos respectivos los cuales iremos ocultando o desocultando mediante los comandos hide y unhide respectivamente, según cada tipo de animación que realicemos.

1) Creando un giro o recorrido de cámara

Antes de comenzar necesitaremos una línea o forma cerrada que nos sirva como referencia para realizar el recorrido de nuestra cámara o target. Estas líneas pueden ser rectas, curvas o formas cerradas como una elipse, círculo o un rectángulo. Si establecemos varias líneas al mismo tiempo debemos asegurarnos que se dibujen mediante polyline o si las dibujamos con line las unifiquemos con el comando join para que anipath considere todo el recorrido. Para nuestro ejercicio, activaremos el layer llamado recorrido recto y notaremos que hay una polilínea y un rectángulo. La idea es ocultar este último mediante el comando hide y mantener la polilínea recta que forma el recorrido abierto, como se aprecia en la secuencia siguiente:

Una vez realizado esto, lo siguiente es ejecutar el comando anipath en la barra de comandos o también presionar el botón Animation Motion Path:

Al hacerlo, nos aparece el cuadro Motion Path Animation ya visto:

Como vemos, el cuadro nos muestra las opciones de “linkeo” o link to tanto de la cámara “física” (camera) como del target u objetivo. Ahora debemos realizar lo siguiente: en Link Camera To marcaremos la opción Path (recorrido) y presionamos el cuadro del lado derecho señalado en verde:

Esta acción nos permitirá volver al espacio de trabajo y elegir la línea o recorrido que queremos asignar a nuestra animación. Elegiremos mediante click el recorrido respectivo:

Luego de realizar esto volveremos a Motion Path Animation, donde ahora se nos muestra un nuevo cuadro llamado Path Name. Este cuadro nos pedirá asignar un “nombre” a nuestro recorrido y podemos renombrarlo o dejarlo por defecto (Path 1).

Lo que en realidad hemos hecho con esta operación es decirle al comando que coloque la cámara física o camera en el recorrido y por ello, esta lo recorrerá al iniciar la animación tomando como referencia el primer punto con el que comenzamos a dibujar nuestro recorrido. Ahora iremos a la opción Link target to y cambiaremos su opción a Point, y presionamos el cuadro del lado derecho (en verde):

Esta acción nos permitirá volver al espacio de trabajo y elegir un punto cualquiera del espacio ya que este representará al “target” u objetivo al cual apuntará nuestra cámara. Con nuestro archivo abierto, elegiremos mediante click el punto intersección de las dos líneas dibujadas debajo de nuestro templo, indicadas en verde:

Luego de realizado esto volveremos a Motion Path Animation, donde ahora se nos muestra un nuevo cuadro llamado Point Name. Este cuadro este nos pedirá asignar un “nombre” a nuestro punto y podremos renombrarlo o dejarlo por defecto (Point 1).

Lo que en realidad hemos hecho con esta operación es decirle al comando que el target u objetivo apunte hacia las coordenadas del punto que hemos definido, y por ello permanecerá fijo al iniciar la animación.

Para finalizar y crear la primera animación del tutorial configuraremos lo siguiente: activaremos la casilla Corner Deceleration, dejaremos la opción Conceptual en visual style, el tiempo lo dejaremos en 10 segundos o 300 frames, elegiremos el formato AVI, dejaremos la resolución en 320 x 240 y realizaremos la vista previa de la animación mediante preview. Una vez que terminemos de ver la animación en la ventana, la cerramos para volver al cuadro de Motion Path Animation. Ahora presionamos en OK para guardar la animación, y nos aparece el cuadro final de guardado:

En este cuadro basta indicar el nombre de archivo y la ruta en que guardaremos nuestro vídeo. Si nos equivocamos al configurar la animación o no lo hicimos en el cuadro anterior, podremos volver a hacerlo presionando en el botón Animation Settings. Ahora sólo es cosa de presionar Save y con esto ya creamos nuestro vídeo. Ahora se nos muestra el cuadro de progreso que indica la cantidad de frames que se van creando y cuánto falta para terminar el vídeo. Como este vídeo inicial no está renderizado se creará de forma más o menos rápida.

El resultado de la animación es el siguiente, en modo Conceptual:

Ahora realizaremos otro ejercicio usando el rectángulo oculto. Para esto, lo desocultamos mediante el comando unhide y luego ocultamos el recorrido abierto mediante hide.

Si realizamos la vista previa de la animación utilizando este como path, el recorrido de la cámara será una vuelta completa. El resultado de la animación de este nuevo ejercicio es el siguiente, en modo Conceptual:

Si realizamos los dos ejercicios y abrimos cada video con un reproductor notaremos que las animaciones no son muy buenas pues al ser rectas las líneas, los quiebres en las esquinas son muy notorios y se desaceleran al llegar a estas, y por ello son muy molestos en la animación final. Si realizamos nuevamente ambas animaciones pero desactivamos la opción Corner Deceleration en el cuadro Animation Motion Path, el resultado es el siguiente:

Animación del recorrido abierto con Corner Deceleration desactivado.

Animación del recorrido cerrado con Corner Deceleration desactivado.

En este caso el recorrido es continuo y ya no es tan molesto al pasar la cámara por las esquinas del recorrido, sin embargo notaremos que las formas rectas no son lo ideal para realizar animaciones puesto que no son suaves y por lo tanto, sólo se recomiendan para ciertos tipos de enfoques o movimientos de cámara como por ejemplo los travellings.

Como consejo general, para obtener una buena animación se recomienda lo siguiente:

– Si establecemos uno o más recorridos cerrados, es preferible establecer como paths formas curvas cerradas 2D como circle, arc o ellipse.
– Si establecemos uno o más recorridos abiertos, preferentemente debemos utilizar las curvas realizadas mediante el comando spline, ya que estas nos crearán recorridos mucho más suaves y realistas que si los realizáramos con formas rectas como un rectángulo o las líneas que acabamos de realizar.
– Si establecemos uno o más recorridos mediante líneas rectas, debemos mejorarlas redondeando sus bordes mediante comandos como fillet, ya que esto suavizará el recorrido.
– Es mejor desactivar la opción Corner Deceleration para que la animación sea continua entre las curvas.

Ahora visualizaremos esto en el siguiente ejercicio: apagamos el layer recorrido recto y ahora activamos el layer recorrido recto con fillet. si observamos bien notaremos que son las mismas líneas de los ejercicios anteriores pero esta vez se les ha aplicado fillet. Ahora tomaremos las curvas de la imagen y ocultarlas mediante hide:

Ahora nos bastará con repetir el proceso de creación de la animación en la curva respectiva y desactivar la opción Corner Deceleration. Configuraremos los parámetros de la animación de la misma manera en que lo hicimos con los primeros ejercicios.

El resultado de la animación es el siguiente:

Ahora haremos lo mismo con el rectángulo primero desocultando todo mediante unhide y luedo ocultando todos los recorridos abiertos. Repetiremos el proceso de creación de la animación y desactivamos la opción Corner Deceleration. Configuraremos los parámetros de la animación de la misma manera en que lo hicimos con los primeros ejercicios.

El resultado de la animación es el siguiente:

Como los recorridos son formas editables podremos transformarlos mediante comandos como 3DMove o move para cambiar la altura de la elevación y por ello el ángulo en que la cámara enfoca los objetos. La idea de esto es lograr otras perspectivas para nuestra animación y enriquecer esta. En nuestro archivo notamos que al desocultar todo nuevamente, tenemos tres recorridos abiertos los cuales son copias y están a diferentes alturas. Podemos ir ocultando o desocultando estos para ir testeando las distintas animaciones que se forman en función de la posición de estos en el eje Z, tal como se aprecia en los siguientes ejemplos:

El recorrido abierto del primer ejercicio pero en este caso este está en Z=0 (se ha desactivado la opción Corner Deceleration):

Arriba, la animación resultante de esta operación.

El recorrido abierto del primer ejercicio pero en este caso este está bajo el plano XY y por ello, bajo Z=0 (se ha desactivado la opción Corner Deceleration):

Arriba, la animación resultante de esta operación.

Con estos principios básicos podremos crear tantas animaciones como queramos además de colocar más recorridos en una misma escena y, por ejemplo, jugar con los atributos de las curvas Spline para crear recorridos que no sólo giren alrededor de un objeto, sino que la cámara pueda elevarse o descender en cierto momento del trayecto. Ejemplificaremos esto apagando el layer recorrido recto con fillet y luego activando el layer recorrido con spline. En este caso veremos dos spline y realizando los pasos vistos anteriormente, crearemos las animaciones respectivas tal como se aprecia en los siguientes ejemplos:

Este recorrido se ha realizado mediante spline, con todos los puntos en un mismo plano.

Arriba, la animación resultante de esta operación.

Este recorrido es el mismo de arriba pero en este caso, se han manipulado los puntos de control de la spline subiéndolos o bajándolos  en el eje Z mediante modo ortho (F8), y con ello logramos efectos de ascenso y/o descenso de la cámara:

Arriba, la animación resultante de esta operación.

Un aspecto importante a considerar es que la gran ventaja de crear varios recorridos y/o puntos en la escena al mismo tiempo es que estos quedarán guardados en el cuadro de Motion Path Animation y podremos escogerlos en cualquier momento al realizar la animación:

Con estos pasos hemos creado el primer tipo de animación (cámara móvil y objetivo fijo) y hemos conocido los aspectos más relevantes de esta. Debemos hacer mención que mientras mayor sea el tiempo asignado a la animación, esta será más lenta y viceversa. Este principio es válido para todos los tipos de animación que realicemos.

2) Creando un recorrido panorámico o paneo

Para crear este tipo de recorrido nos bastará con realizar lo inverso de lo realizado anteriormente, es decir, dejar la cámara en un punto fijo y que el target apunte al recorrido. Ahora invocaremos al comando anipath y dejaremos las siguientes opciones en Link To:

Camera: link to point (antes se debe configurar el Target en Link to path para que aparezca la opción Point).
Target: link to path.

Demás está decir que podremos crear nuevos recorridos, nuevos puntos o elegir los ya existentes. Con estos cambios haremos que el objetivo se mueva en el recorrido mientras que la cámara permanece fija, esto es ideal para crear vistas panorámicas o mostrar lugares cerrados como habitaciones. Ejemplificaremos esto apagando el layer recorrido con spline y activando el layer recorrido paneo. Ahora procederemos a invocar a anipath y elegiremos como Point la intersección de la cruz inferior derecha, mientras que el path será la curva spline respectiva.

Ahora nos bastará con repetir el proceso de creación de la animación y desactivar la opción Corner Deceleration. Configuraremos los parámetros de la animación de la misma manera en que lo hicimos con los primeros ejercicios. El resultado de la animación es el siguiente:

En este caso puntual hemos generado un recorrido de cámara de tipo panorámico o de “paneo”. Demás está decir que el recorrido puede ser lineal, curvo, abierto o cerrado. También podremos modificar la spline para ascender/descender en el recorrido mismo o utilizarlo para otros fines específicos como por ejemplo, mostrar la parte superior o inferior de un espacio.

Si queremos ejemplificar la animación de un espacio interno notaremos que en el interior del templo tendremos un par de recorridos interiores y un punto interno respecto de este. Procedemos a ocultar mediente hide el recorrido en “diagonal” de tal manera de dejar sólo el recorrido paralelo al plano XY de la imagen siguiente:

Procedemos a realizar el paneo respectivo, vinculando camera en el punto de intersección de la cruz interior mientras que target irá vinculado al recorrido interno. El resultado de la animación es el siguiente:

Al igual que en los otros casos, se puede modificar esta curva jugando con las alturas de los puntos de control del nuestro recorrido para lograr otros tipos de animación para nuestra panorámica. Para esto desocultamos todo medianter unhide y cuando realicemos el paneo elegiremos esta vez la curva “diagonal”, ya que esta es originalmente una copia de la misma curva anterior pero se le han modificado las alturas de los puntos de control respectivos:

El resultado de la animación es el siguiente:

3) Creando una cámara subjetiva o de primera persona

Si queremos que tanto la cámara como el target se muevan por el recorrido (y de esta forma creamos una animación con cámara en primera persona o subjetiva), sólo debemos ir al comando anipath y dejar las siguientes opciones en Link To:

Target: link to path (una vez aquí debemos elegir la opción none).
Camera: link to path.

Tip: también se puede enlazar el target al mismo path en lugar de la opción none.

Volvemos a nuestro archivo para aplicar este principio y por ello crear este tipo de animación. Activaremos el layer recorrido subjetivo y luego escondemos la curva en diagonal mediante hide, de tal modo que sean visibles la curva de la imagen siguiente:

Como podemos apreciar, se ha dibujado una spline en el interior de nuestro templo la cual está a una altura media respecto al interior y está paralela al plano XY. Ahora activamos anipath y linkearemos la cámara a esta curva, mientras que el target irá vinculado a la opción none. Esto puede resumirse en el cuadro Motion Path Animation:

La curva se ha denominado recorrido interno subjetivo. En este caso, la cámara se moverá en esta línea mientras que el target seguirá el movimiento de la cámara, ya que de por sí este no está linkeado a ningún elemento. La animación resultante es la siguiente:

En este caso puntual hemos generado un recorrido de cámara “subjetiva” o de primera persona. Demás está decir que el recorrido puede ser lineal, curvo, abierto o cerrado. También podremos modificar la spline para ascender/descender en el recorrido mismo o utilizarlo para otros fines específicos como por ejemplo, subir a un piso superior. Esto puede ejemplificarse en el siguiente ejercicio de nuestro archivo:

Desocultamos todas las líneas mediante unhide y luego de eso ocultamos la curva original, de modo que sean visible el recorrido de la imagen siguiente. En este caso, es la misma spline del ejemplo anterior pero en este caso esta tiene modificada la altura de cada punto de control.

La animación resultante es la siguiente:

4) Creando un recorrido travelling

Finalmente, si se crean varios recorridos podremos linkear tanto la cámara como el target a dos paths o recorridos diferentes. Para ello, sólo debemos ir al comando anipath y dejar las siguientes opciones en Link To:

Target: link to path.
Camera: link to path (debe ser diferente del primer recorrido).

Volvemos a nuestro archivo para aplicar este principio y por ello crear este tipo de animación. Activaremos el layer recorrido travelling y luego escondemos las líneas curvas mediante hide, de tal modo que sólo sean visibles las líneas rectas de la imagen siguiente:

Como podemos apreciar, se han dibujado dos líneas rectas que configurarán nuestro traveling. Activamos anipath y linkearemos la cámara a la línea más larga mientras que el target irá vinculado a la más corta. Esto puede resumirse en el cuadro Motion Path Animation:

La línea larga se ha denominado travelling lineal largo. En este caso, la cámara se moverá en esta línea mientras que el target lo hará en la línea corta, denominada travelling lineal cortoLa animación resultante es la siguiente:

En este caso puntual hemos generado el “travelling” de cámara gracias a los recorridos paralelos. Demás está decir que estos recorridos pueden ser lineales, curvos, utilizar dos recorridos iguales o totalmente diferentes. En este último caso, se pueden producir animaciones curiosas según el tipo de recorrido y las alturas que este tenga. Esto puede ejemplificarse en los siguientes ejercicios de nuestro archivo:

Desocultamos todas las líneas mediante unhide y luego de eso ocultamos las líneas rectas junto con las curvas en diagonal, de modo que sean visibles las líneas curvas de la imagen siguiente. En este caso, ambas son splines pero están contenidas en un mismo plano.

La animación resultante es la siguiente:

Para apreciar el segundo ejemplo, desocultamos todas las líneas mediante unhide y luego de eso ocultamos las líneas rectas junto con las curvas que están en el mismo plano, de modo que sean visibles las curvas de la imagen siguiente. En este caso, son las mismas splines del ejemplo anterior pero en este caso estas tienen modificadas las alturas de los puntos de control.

La animación resultante es la siguiente:

Creando la animación final

Es bueno recordar que podremos realizar varias animaciones de prueba las cuales se demorarán relativamente poco ya que normalmente no utilizan luces GI ni iluminación artificial. Sin embargo, si realizamos la animación final debemos tomar en cuenta lo siguiente:

1) Usar resoluciones altas en video, mínimo de 640 x 480 píxeles. Nunca usar pequeñas pues se verán pixeladas en pantalla al agrandar el video.

2) Usar la calidad media (medium) o Draft ya que es la standard y no es tan demorosa como las más altas. Si el PC nos lo permite, podemos usar calidades más altas. Como la configuración del render afecta a la calidad de la animacíon final, debemos primero configurar la calidad de este especialmente si trabajamos con la versiones modernas de AutoCAD, ya que allí podremos establecer el tiempo de duración del render y la calidad respectiva.

3) La creación y el renderizado de la animación final demora mucho tiempo (en no pocos casos incluso se puede demorar algunos días) por lo que se recomienda realizarlas con anticipación y no utilizar tiempos excesivamente largos (la animación no debiera durar más de 2 minutos como máximo) ni tampoco demasiado cortos que no permitan ver la animación de forma óptima (al menos 10 segundos).

4) Siempre se deberá realizar una animación de prueba creando un video de baja calidad y sin renderizar, ya que la vista previa mediante el PC NUNCA nos mostrará la velocidad real de la animación ya que el video será el que lo hará.

Para finalizar el tutorial se renderizará la primera animación del recorrido subjetivo. En nuestra escena y si no lo hemos hecho, colocaremos la luz del sol y la iluminación GI, ajustamos los parámetros del render, ejecutamos anipath y en la opción de Visual Style elegimos “Rendered“. En el ejemplo se han asignado 30 segundos de tiempo y procedemos a guardar la animación. Como el video rendereará cada cuadro de forma similar a un render individual, debemos esperar mucho tiempo para crear la animación total (en este caso son 600 cuadros), por lo que se recomienda renderizar preferentemente de noche para dejar trabajando al PC.

El video final de la animación de ejemplo es este (con 30 segundos de tiempo total y en calidad Rendered/Draft) y en 640 x 480:

Este segundo video final es la misma animación anterior, pero renderizado en calidad Rendered/High y en 320 x 240:

Como corolario final: en la versión de AutoCAD 2017 hay un problema con el comando anipath pues al elegir cualquier punto de la opción Point, SIEMPRE nos marcará el punto 0,0,0. Este es un problema de esta versión del programa y NO tiene solución, por lo que en este caso se recomienda realizar los ejercicios de este tutorial en otra versión del programa (2018, 2016, etc.) o mover el modelo 3D completo para adaptarlo al punto respectivo, aunque esto último sea muy molesto.

Este es el fin de este Tutorial.

Descargar material del tutorial: ir a página de descargas.

AutoCAD 3D Tutorial 10: Animación en AutoCAD parte 1, Walk and Fly

Desde los tiempos primitivos el hombre ha intentado representar el movimiento, pasando por inventos desde el zootropo hasta llegar a los dibujos animados modernos. Valiéndose del principio físico de la persistencia de la visión, en la que el cerebro humano retiene durante unas fracciones de segundo la imagen que captan sus ojos, los cineastas descubrieron que el cerebro, al ver una secuencia de imágenes a gran velocidad no es capaz de individualizarlas y por ende, este crea la ilusión de movimiento continuo. Esta secuencia de imágenes a gran velocidad es lo que conocemos como animación. En este tutorial realizaremos animación de recorridos mediante los comandos Walk and Fly de AutoCAD y aprenderemos a generar videos donde esta se representa.

Cuadros por segundo o FPS (Frames Per Second)

En animación cada una de las imágenes estáticas que la componen se denomina cuadro o frame, y la fluidez de esta dependerá de la cantidad de imágenes “en un segundo” que pasen ante nuestros ojos.

El concepto de “cuadros por segundo” o Frames Per Second (FPS) nos indica precisamente el número de imágenes que se muestran en un segundo de tiempo. Este formato se utiliza en cine y en televisión, y dependiendo del lugar geográfico se establece de la siguiente manera:

NTSC Norte y sudamérica, Japón, Chile. 29,97 FPS
(se asume 30 FPS).
PAL/SECAM Europa, Asia, Argentina, Brasil. 25 FPS.
FILM (cine) 24 FPS.

La animación en AutoCAD

A diferencia de 3DSMAX, AutoCAD no es un programa optimizado para animación ya que es más bien un programa técnico donde la precisión es lo más iportante, por ello los comandos de animación que tiene son muy limitados y además suelen estar ocultos en el programa. Por lo tanto, debemos invocarlos mediante su nombre respectivo o el ícono correspondiente. Para acceder al grupo de los comandos de animación iremos al espacio 3D Modeling y lo llamaremos clickeando con el botón secundario del mouse en cualquier parte de los grupos de la persiana Render y presionando el botón secundario del mouse, donde elegiremos Show Panels >> Animation.

acad_animacion00

Ejemplo de llamado al grupo de animación mediante el mouse.

Al activarlos aparecen los controles respectivos de animación donde podremos animar un modelo 3D de tres formas diferentes las cuales son:

acad_animacion01

– Walk (caminar).
– Fly (volar).
– Animation Motion Path (Animación por recorrido en movimiento).

En este tutorial estudiaremos la opción de Walk and Fly. Para ello, repetiremos el ejercicio del Tutorial 09 donde realizaremos la misma composición de objetos y aplicaremos materiales e iluminación. El resultado de estas operaciones debe ser algo similar a la imagen de abajo:

acad_animacion02

Ahora animaremos mediante la opción Walk. Como su nombre lo indica, Walk emulará el acto de “caminar” y para que funcione bien debemos estar siempre en vista perspectiva (si lo tenemos en isométrica el programa nos pedirá cambiar al modo perspective) y en la barra de comandos lo escribimos como 3dwalk. Si lo invocamos nos aparecerá el siguiente cuadro:

acad_animacion03

En este caso el punto rojo será la cámara desde la cual enfocamos la composición mientras que el punto verde será el target u objetivo de esta. Si nos colocamos en cualquiera de los dos puntos, realizamos click con el mouse y mantenemos el botón presionado, podremos ir moviendo la cámara y/o el target en el plano XY para encuadrar nuestra composición y si hacemos lo mismo pero en el medio del cono de target, podremos mover todo el conjunto. Si giramos la rueda del mouse haremos Zoom. Además tendremos a nuestra disposición los siguientes indicadores:

Position Indicator Color: nos permite cambiar el color del punto de la cámara (por defecto es rojo).

Position Indicator Size: nos indica el tamaño de este punto (Small, Medium o Large). Por defecto está en la opción Small.

acad_animacion03b

En el ejemplo se ha modificado Position Indicator Color a amarillo y su Size a Large.

Position Indicator Blink: nos permite definir si queremos que el conjunto parpadee o no. Por defecto está apagado (Off).

Position Z: nos indica la altura en que está la cámara respecto al plano horizontal.

Target Indicator: nos permite definir si queremos que se vea el cono de Target o no.

Target Indicator Color: nos permite cambiar el color del punto del target de la cámara (por defecto es verde).

Position Z: nos indica la altura en que está el target de la cámara respecto al plano horizontal.

acad_animacion03c

En el ejemplo se ha modificado Target Indicator Color a magenta y las opciones Size Z a 200 y Target Z a 0, donde vemos cómo cambia la vista de cámara.

Preview Visual Style: podremos cambiar el estilo visual de los elementos del cuadro (por defecto es Realistic).

Ahora haremos lo siguiente: moveremos la cámara y el target de la forma en que indica la foto de abajo y daremos en ambas posiciones Z el valor de 10. El resultado es el siguiente:

acad_animacion03d

Para animar lo que debemos hacer es presionar el botón REC (el círculo de la imagen siguiente) que está en los controles de animación y que veremos una vez que estemos dentro de 3dwalk.

acad_animacion03e

Lo presionamos y luego moveremos la cámara hasta la posición que indica la foto de abajo:

acad_animacion03f

Notaremos que en los controles de animación están activados lo sbotones Play y Stop. Si presionamos Play veremos el resultado de la animación en el viewport y si presionamos el botón Stop, guardaremos la animación, la cual se guardará siempre en formato AVI. El resultado de nuestra animación es el siguiente:

Animación resultante con los parámetros de Walk and Fly por defecto. Tiempo: 13 segundos.

Como se puede ver, en este caso AutoCAD nos guarda la animación del movimiento que hicimos en un lapso de tiempo que el programa guarda por defecto y por ende no podremos establecer una cantidad de tiempo de forma personalizada, pero podremos cambiar las opciones en Walk and Fly Settings (comando walkflysettings):

acad_animacion03g

En este cuadro podremos elegir si queremos que el cuadro de Walk (o de Fly) se muestre o no, cambiar el tamaño de los pasos en DU (step size) o definir cuántos pasos daremos en un segundo (Steps per second). Modificando las últimas opciones podremos dar más o menos tiempo o avanzar más lento o rápido según la opción que elijamos:

La misma animación anterior pero se ha modificado el parámetro Step Size a 12 DU, donde notamos que el tiempo de animación es menor que el anterior y se avanza más rápido ya que el tamaño de cada paso es más grande. Tiempo: 8 segundos.

La misma animación de arriba pero esta vez se ha dejado el parámetro Step size en 6 y se ha modificado el parámetro Steps per second a 4, donde notamos que el tiempo de animación es la mitad de la anterior y se avanza mucho más rápido ya que se da el doble de pasos en un segundo. Tiempo: 6 segundos.

Si presionamos REC, movemos nuestra cámara y luego detenemos la grabación dejaremos grabado ese movimiento y luego podremos ejecutar los mismos pasos anteriores para así poder mover de forma indefinida tanto la cámara y/o el target hasta que literalmente “detengamos” el video mediante Stop. Esto lo podemos utilizar para, por ejemplo, ejecutar animaciones más largas o que incluyan movimientos alrededor del proyecto, sin embargo debemos tomar en cuenta que como el tiempo dependerá del ajuste de los pasos, nos puede dar una animación muy larga o muy demorosa en renderizar, sobre todo si tenemos la iluminación y los materiales aplicados:

acad_animacion04

acad_animacion04b

acad_animacion04c

acad_animacion04d

acad_animacion04e

Secuencia de animación realizada mediante Walk moviendo la cámara alrededor de los objetos, y su resultado se muestra abajo. Tiempo: 1:18.

Una cosa muy intereante de este tipo de animación es que al presionar REC podremos realizarla mediante el movimiento de las teclas de dirección y el mouse con los cuales podremos indicar que el vuelo o la caminata avancen, miren hacia abajo y/o arriba según queramos, de forma similar a un videojuego. Las funciones son:

Tecla arriba (o W): Avanzar.
Tecla Izquierda (o A): Izquierda.
Tecla abajo (o S): Retroceder.
Tecla Derecha (o D): Derecha.

Click en el botón primario del mouse, mantenerlo presionado y arrastrar: mover hacia cualquier dirección (si además presionamos shift podremos ir hacia adelante y atrás).

acad_animacion06b

Si vemos el cuadro de Position Locator notaremos que el recorrido que vayamos realizando aparece en color rojo:

acad_animacion06

Animación resultante del recorrido anterior, usando las teclas de dirección y el mouse:

Ahora bien, si queremos guardar nuestra animación simplemente presionaremos el ícono de STOP y allí nos aparecerá el cuadro siguiente:

acad_animacion05

Aquí podremos dar un nombre a nuestro video y la ruta donde queremos colocar este en nuestro PC. Si clickeamos en la opción Animation Settings accederemos al cuadro de configuración de la animación:

acad_animacion05b

En este podremos determinar el estilo visual que queremos ver el video, el tamaño de resolución (por defecto es 320 x 240), el formato de video donde podremos elegir entre AVI, MPG, MOV y WMV y finalmente el FrameRate o formato de cuadros por segundo donde estableceremos la norma en que trabajaremos (por defecto es NTSC). Una vez definidos estos parámetros damos OK y se nos creará la animación previa.

Como se dijo antes, debemos tomar en cuenta que si queremos realizar la animación con la Iluminación y GI de AutoCAD lo debemos haremos mediante el comando Anipath ya que Walk and Fly sólo nos permite realizar una vista previa de la animación.

Para el caso de Fly el concepto es el mismo, pero con la diferencia que podremos movernos en todos los planos (Walk permite movernos sólo en el plano XY).

Este es el fin del Tutorial 10 parte 1.

3DSMAX Tutorial 07b, parte 2: Sombreados en iluminación

En el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.

En la segunda parte del tutorial veremos los tipos de sombreados de las luces standard y sus parámetros más importantes.

Tipos de sombreado

Todas las luces standard a excepción de Skylight comparten parámetros comunes de sombreado que son los siguientes:

Shadows On/Off: en este caso habilitamos o deshabilitamos la proyección de sombra y además podremos elegir el tipo de estas. Al clickear en Use Global Settings, habilitamos la sombra de tipo Shadow Map por defecto.

3dsmax_luces016a_sinsombra

Render realizado con Sombra (Shadow) desactivada.

Los tipos de sombra que podemos elegir en esta persiana son los siguientes:

– Shadow Map: Es el sistema más sencillo de utilizar pero a su vez su sombreado es el menos configurable de todos, y su resultado no es del todo realista ya que no respeta las transparencias de los materiales pero tiene la ventaja de ser relativamente rápida de calcular en el renderizado.

3dsmax_luces016

– Mental Ray Shadow Map: Similar al primero pero se utiliza junto al motor de render Mental Ray.

3dsmax_luces016b

– Area Shadows: es el que genera las sombras más precisas y configurables, pero es también la más demorosa en cuanto a renderizado.

3dsmax_luces016d

– Ray Traced Shadows: un sistema muy utilizado pues podemos configurar sombreados precisos y realistas, ya que a diferencia de Shadow Map sì respeta la transparencia de los materiales, aunque se debe configurar para generar sombras difusas.

3dsmax_luces016c

– Advanced Ray Traced Shadows: Las sombras de Raytrace avanzado son similares a las sombras de Raytrace. No obstante, ofrecen más control sobre el comportamiento de las sombras además de tener parámetros en común con Area Shadows.

3dsmax_luces016e

Técnicas de sombreado

En 3DSMAX existen dos populares técnicas para el cálculo de sombras: la primera es mediante el método llamado raytraced shadows y la segunda es mediante depth-mapped shadow o shadow-map.

Un mapa de sombras o Shadow Map es una imagen que se compone en una fase previa al render de la escena, su principal característica es que puede generar sombras con bordes suavizados. Otra ventaja que tiene es que para calcularla el programa requiere de pocos recursos. Su principal desventaja es que no puede reconocer los distintos grados de opacidad ni puede reflejar los colores proyectados por los objetos semitransparentes.

shadows_001

Raytraced Shadow traza el recorrido de un rayo de luz desde la fuente de iluminación para iluminar cada punto de un objeto. Este tipo de cálculo es bastante preciso al determinar si algún objeto bloquea parte de la luz para crear sombras. Su principal ventaja es que reconoce los distintos grados de opacidad de los objetos y materiales traslúcidos. Su principal desventaja es que es más lenta de calcular que Shadow map y que siempre generan sombreados de bordes duros.

shadows_002

Parámetros generales de sombreado

Todas las luces standard comparten parámetros comunes de sombreado, los cuales son los siguientes:

Color: por defecto es el color negro, y nos permite definir el color de la sombra, el cual afecta a todos los objetos que la reciben y que por ello sean afectados por el emisor de luz.

shadows_003

Render realizado con sombras de color amarillo.

shadows_004

Render realizado con sombras de color azul.

Densidad (Dens.): por defecto posee el valor 1, y define el nivel de oscuridad y/o claridad de la sombra. Mientras más bajo sea el valor de la densidad (menores a 1 y negativos) la sombra será más clara, y viceversa.

shadows_005

Render realizado con Dens. en valor 0,5.

Map: nos permite seleccionar una imagen (Bitmap), un mapa o video y proyectarlos como sombra.

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Lights Affects Shadow Color: nos indica que la luz afecta el color de la sombra, combinando el color de la luz con el de la sombra. Si lo desactivamos, nos muestra la combinación y si lo activamos, nos muestra el color de la sombra.

Atmosphere shadows: permite que efectos atmosféricos puedan proyectar sombra.

Parámetros extendidos de sombreado

Los parámetros extendidos de sombreado dependen del tipo de sombra que elijamos para realizar el cálculo de sombras.

Parámetros de la sombra Shadow Map

Bias: su valor por defecto es 1. Bias desplaza la sombra acercándola o alejándola en relación al objeto u objetos que la proyectan. A medida que aumenta el valor la sombra se esfuma hasta casi desaparecer.

shadows_001

Render normal de Shadow Map, con Bias en 1.

shadows_007

Render de Shadow Map, con Bias en 7.

Size: Su valor por defecto es 512. Size define el tamaño (en píxeles cuadrados) del mapa de sombras que se calcula para la luz. Aumentando los valores de size podremos generar sombras más duras.

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Render de Shadow Map con el valor 2000 en Size, donde notamos que la sombra es más definida.

Sample Range: Por defecto es 4, y especifica qué proporción del área comprendida en la sombra se promedia. Afecta a la suavidad de la arista de la sombra. Su rango va desde 0,01 a 50,0.

shadows_009

Render de Shadow Map con el valor 16 en Sample Range, donde notamos que la sombra es más difusa.

2 sided Shadow: Cuando está activada, se tienen en cuenta las caras ocultas a la hora de calcular las sombras. Los objetos vistos desde el interior no reciben iluminación de las luces procedentes del exterior. Cuando está desactivado se ignoran las caras ocultas, lo que hace que las luces exteriores iluminen el interior de los objetos.

Parámetros de la sombra Ray Traced Shadow

Ray Bias: su valor por defecto es 0,2. Al igual que la sombra Shadow Map, Ray Bias desplaza la sombra acercándola o alejándola respecto al objeto u objetos que la proyectan.

shadows_002

Render normal de Ray Traced Shadow, con Bias en 0,2.

shadows_010

Render normal de Ray Traced Shadow, con Bias en 5.

Máx Quad tree Depth: Ajusta la profundidad del árbol de cuadrantes utilizado por Raytrace. Los valores altos pueden mejorar el tiempo de Raytrace a costa de la memoria. Sin embargo, hay un valor de profundidad en el que la mejora del rendimiento queda desplazada por el tiempo que se tarda en generar el árbol de cuadrantes mismo. Esto depende de la geometría de la escena.

2 sided Shadow: Cuando está activada, se tienen en cuenta las caras ocultas a la hora de calcular las sombras. Los objetos vistos desde el interior no reciben iluminación de las luces procedentes del exterior. Cuando está desactivado se ignoran las caras ocultas, lo que hace que las luces exteriores iluminen el interior de los objetos.

Parámetros de la sombra Advanced Ray Traced

Basic Options: Selecciona el tipo de Raytrace que se va a utilizar para generar las sombras. Podemos elegir entre tres opciones que son:

– Simple: Proyecta un único rayo de luz en dirección a la superficie y en este caso no se realiza ninguna alisación.

shadows_011

– 1 pass antialias: Proyecta un haz de rayos. Cada superficie iluminada proyecta el mismo número de rayos, cuyo número se define en el contador de calidad de 1 pase.

shadows_011b

– 2 pass antialias: Es el modo habilitado por defecto y proyecta dos haces de rayos. El primer haz de rayos determina si el punto en cuestión está totalmente iluminado, sombreado o en la zona de penumbra (área débil) de la sombra. Si el punto se encuentra en la penumbra, se proyecta un segundo haz de rayos para afinar mejor los bordes. El número de rayos iniciales se especifica en el contador de calidad de 2 pases.

Antialiasing options: son las opciones de alisamiento. En estas tenemos:

Shadow Integrity: Número de rayos proyectados por una superficie iluminada.

Shadow Quality: Número de rayos secundarios proyectados por una superficie iluminada.

Podremos ajustar la calidad e integridad de las sombras dejando los valores por defecto o aumentando los rangos que van de 1 a 15. Los valores más altos generarán más pixeles en las sombras.

shadows_011c

Render efectuado con Shadow Quality y Shadow Integrity en 15.

Shadow Spread: Radio, expresado en píxeles, para desenfocar el borde de alisación. Por defecto es 1,25.

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Render efectuado con Shadow Spread en 6,5.

Shadow Bias: Por defecto es 0,25. Shadow bias define la distancia mínima a la que un objeto debe estar para proyectar una sombra, medida desde el punto que se sombrea. Esto impide que las sombras desenfocadas afecten a las superficies en que no deben proyectarse. A medida que se incrementa el valor de desenfoque, debería incrementarse también el Shadow Bias.

shadows_011e

Render efectuado con Shadow Bias en 3.

Jitter Amount: Añade aleatoriedad a las posiciones de los rayos. Inicialmente, los rayos siguen un patrón muy regular que puede mostrarse en la parte desenfocada de la sombra como artificios regulares. La aleatoriedad transforma los artificios en ruido, lo que suele resultar inadvertido para el ojo. Los valores recomendados son de 0,25 a 1,0. No obstante, las sombras muy desenfocadas requerirán una aleatoriedad mayor.

shadows_011f

Render efectuado con Shadow Spread en 6,5 y valor de Jitter Amount en 5.

Parámetros de la sombra Area Shadows

Basic Options: Selecciona el modo en que se generan las sombras de área. Podemos elegir 5 opciones que son:

– Simple: Proyecta un único rayo desde la luz a la superficie. No se realiza ningún cálculo de alisación ni de luz de área.

shadows_012

– Rectangle Light: A partir de la luz, proyecta los rayos siguiendo una matriz rectangular. Es la opción por defecto.

shadows_012b

– Disc Light: A partir de la luz, proyecta los rayos siguiendo una matriz circular.

shadows_012c

– Box Light: A partir de la luz, proyecta los rayos como si fueran una caja.

shadows_012d

– Sphere Light: A partir de la luz, proyecta los rayos como si fueran una esfera.

shadows_012e

Antialiasing options: son las opciones de alisamiento. Son las mismas que en el caso de Advanced Ray Traced Shadows.

Area Light Dimensions: Son las dimensiones que se aplican a una luz virtual que se emplea para calcular el sombreado del área. No afectan al objeto de luz real. Según el modo de proyecxtar las sombras que elijamos podemos definir las 3 dimensiones:

– Length: Define la longitud de la sombra de área.
– Width: Define la anchura de la sombra de área.
– Height: Define la altura de la sombra de área.

shadows_013

Render realizado con las opciones de Alisación por defecto, en el modo Rectangle Light y definiendo los valores de Lenght en 1 y Width en 2.

Este es el fin del tutorial 07, parte 2.

Bibliografía utilizada:

– Tutorial Luces y Sombras del profesor Sebastián Huenchual H., Carrera Animación Digital 3D, Instituto DGM.

– 3DSMAX User Guide reference.

– Manuales USERS 3DSMAX por Daniel Venditti. Ediciones MP, Buenos Aires, Argentina.

 

3DSMAX Tutorial 0c, parte 3: Iluminación Fotométrica

En el mundo real, la iluminación afecta nuestras vidas desde ángulos muy variados: permite distinguir siluetas y formas, afecta nuestros estados de ánimo (por ejemplo, las luces de una discoteca), nos alerta sobre peligros u otras indicaciones (semáforo, sirenas, etc.), nos entretiene, etc. Existen muchas fuentes de luz natural y artificial que nos generan muchas variables de iluminación. Intentar emular esas variables en un espacio 3D es el objetivo de las herramientas de iluminación en 3DSMAX. El programa basa a su representación de la iluminación en el ángulo que inciden los rayos en las caras de los objetos. Si este ángulo es perpendicular la iluminación es máxima, en ángulos menores esta irá decreciendo hasta desaparecer cuando los rayos queden tangentes a la superficie.

En esta tercera parte del tutorial de iluminación veremos las luces de tipo fotométrico y sus propiedades más importantes.

Luces fotométricas

Las luces fotométricas son tipos de luces que utilizan valores fotométricos (energía de luz) que permiten definir las luces con más precisión, igual que si fuesen reales. En ellas podemos definir la distribución, intensidad, temperatura de color y otras características propias de las luces reales. También se pueden importar archivos fotométricos específicos de fabricantes de luces para diseñar la iluminación de acuerdo con las luces disponibles en el mercado. Estos archivos poseen extensión IES.

A diferencia de las luces standard, las luces fotométricas utilizan valores reales de iluminación y por ende, podemos asignar valores en las unidades propias de Fotometría Internacional:

– Candelas.
– Luminancias o lumen.
– Luxes.

La Candela (símbolo cd) es la unidad básica del SI de intensidad luminosa, es decir, la energía emitida por una fuente de luz en una dirección particular, ponderado por la función de luminosidad. Una vela común emite luz con una intensidad lumínica de aproximadamente una candela. Si las emisiones en algunas direcciones es bloqueado por una barrera opaca, la emisión todavía sería de aproximadamente una candela en las direcciones que no están oscurecidas.

El Lumen (símbolo lm) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso y básicamente es una medida de la potencia luminosa emitida por la fuente. El flujo luminoso se diferencia del flujo radiante en que el primero contempla la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz y el último involucra toda la radiación electromagnética emitida por la fuente sin considerar si tal radiación es visible o no.

El Lux (símbolo lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades para la iluminancia o nivel de iluminación y equivale a un lumen/m². Se usa en la fotometría como medida de la luminancia, tomando en cuenta las diferentes longitudes de onda según la función de luminosidad, un modelo estándar de la sensibilidad a la luz del ojo humano. El lux se define como la iluminación de 1 m por una fuente de luz que emite un flujo luminoso de 1 lumen.

La diferencia entre el lux y el lumen consiste en que el lux toma en cuenta la superficie sobre la que el flujo luminoso se distribuye. 1.000 lúmenes, concentrados sobre un metro cuadrado, iluminan esa superficie con 1.000 lux. Los mismos mil lúmenes, distribuidos sobre 10 metros cuadrados, producen una iluminancia de sólo 100 lux.

Si aplicamos esto en un ejemplo práctico, una iluminancia de 500 lux nos bastaría para iluminar una cocina con un simple tubo fluorescente. Pero si quisiéramos iluminar una fábrica al mismo nivel, se pueden requerir decenas de tubos. En otras palabras, iluminar un área mayor al mismo nivel de lux requiere un número mayor de lúmenes.

Podemos apreciar mejor esta diferencia en el siguiente esquema:

fotometria01

Diferencia entre Lumen y Lux, en 1 mde superficie.

Luces fotométricas en 3DSMAX

En 3DSMAX, las luces fotométricas comparten parámetros similares a las ya estudiadas luces standard como la atenuación lejana o el tipo de sombra, pero estas además tienen sus propias variables entre las cuales podemos destacar las siguientes:

Light distribution: especifica el tipo de distribución de la luz en la superficie o espacio. Esta puede ser de tipo red fotométrica o Photometric Web, Spotlight o Spot, Uniform Diffusse y Uniform Spherical:

3dsmax_gi009

Tipos de distribución de luz fotométrica. De izquierda a derecha: Photometric Web con un archivo IES cargado (donde notamos que la forma de la lámpara cambia), Spotlight, Uniform Spherical/diffuse y Photometric Web sin un archivo IES cargado.

fotometric000

Luz aplicada con distribución tipo Photometric Web, con un archivo IES cargado.

fotometric001

Luz aplicada con distribución tipo Spotlight.

fotometric001b

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Diffuse.

fotometric001c

Luz aplicada con distribución tipo Uniform Spherical.

3dsmax_gi008Cuando estamos en el tipo de distribución llamado Photometric Web, podremos cargar archivos del fabricante de luces (usualmente de extensión IES) presionando el botón <point_street> (en las versiones antiguas de 3DSMAX) o en <Choose Photometric file> (en las versiones modernas) en la persiana Distribution (Photometric Web). Una vez que presionamos el botón podremos elegir el archivo IES que queramos y este se cargará en la luz, reemplazando a la “ampolleta” o forma de la lámpara que aparece por defecto, tal como se ve en la imagen de las distribuciones de luz de más arriba.

fotometric002

Luz aplicada con distribución tipo Photometric Web, con archivo IES cargado.

Intensity/color/attenuation: En este caso podremos asignar la cantidad de intensidad en las unidades lumínicas correspondientes (luminancias o lúmenes, candelas o luxes). El valor por defecto asignado es de unas 1.500 Candelas. También podemos elegir colores de luces provenientes de distintos tipos de configuraciones lumínicas como tubos fluorescentes, halógenos, lámparas incandescentes u otros. también podremos asignar el color de la luz según los grados Kelvin que establezcamos. Los valores de Kelvin fluctúan entre 1.000 y 20.000 y establecer el valor mínimo el mínimo implicará una luz muy cálida, mientras que el valor máximo será una luz muy fría. El valor por defecto de los grados Kelvin es 3.600.

fotometric003

Render aplicado con 1.000 Grados Kelvin.

fotometric003b

Render aplicado con 3.500 Grados Kelvin.

fotometric003c

Render aplicado con 10.000 Grados Kelvin.

fotometric003d

Render aplicado con 20.000 Grados Kelvin.

En el caso de la atenuación (Attenuation), podremos definir sólo la atenuación lejana (Far Attenuation) ya que en la realidad, no existe la atenuación cercana o Near Attenuation de la luz. Esta se configura de igual forma que con las luces standard.

Shape/Area Shadows: en esta opción podremos definir la forma en la que se proyecta la luz desde el emisor mediante la persiana Emit light from (shape). En esta tenemos las siguientes opciones:

– Point: proyecta una luz de punto, de forma similar a una ampolleta. Es la opción que viene por defecto y que utiliza la mayoría de los archivos IES al ser cargados.

fotometric004

– Line: proyecta la luz en forma lineal y es el ideal para simular, por ejemplo, tubos fluorescentes. Podremos configurar su largo mediante la opción Lenght.

fotometric004b

– Rectangle: proyecta la luz en forma de rectángulo. Podremos configurar el tamaño de este mediante las opciones Lenght y Width.

fotometric004c

– Disc: proyecta la luz en forma de disco. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius.

fotometric004d

– Sphere: proyecta la luz en forma de esfera. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius.

fotometric004e

– Cylinder: proyecta la luz en forma de cilindro. Podremos configurar su radio mediante la opción Radius y su altura mediante Height.

fotometric004f

fotometric007En los casos de distribución de tipo Rectangle, Disc, Sphere y cylinder podremos ver la forma de la distribución de la luz en el render si activamos la casilla Light Shape visible in Rendering.

fotometric008b

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Rectangle visible (Logarithmic Exposure Control activado).

fotometric008a

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Disc visible (Logarithmic Exposure Control activado).

fotometric008

Render aplicado con Light Shape Visible in Rendering, con la distribución tipo Sphere visible (Logarithmic Exposure Control activado).

Templates: en esta interesante opción podremos elegir de forma directa los tipos de configuraciones de luz realistas ya que tenemos por ejemplo las ampolletas de 40, 60 y 100 Watts, faros halógenos y otras luces exteriores y fuertes, como las luces de calle o incluso de un estadio.

fotometric005

Template 100W bulb (ampolleta de 100 watts).

fotometric005b

Template 4ft Cover Fluorescent (fluorescente).

fotometric005d

Template Street 400W Lamp (lámpara de calle de 400 watts).

fotometric005c

Template Stadium 1000W Lamp (lámpara de estadio de 1.000 watts).

Las luces fotométricas son recomendadas para ser utilizadas preferentemente con el motor de render Mental Ray ya que producen resultados más realistas y satisfactorios. También debemos tomar en cuenta que siempre debemos modelar nuestros objetos con medidas reales ya que las luces trabajan con estos valores y por ende los resultados son más precisos. Por último, en escenas interiores se recomienda aplicar GI mediante Mental Ray o Radiosity (Default Scanline Renderer) para generar la iluminación indirecta.

fotometric006

Render realizado con 4 luces fotométricas y aplicando el Plugin Radiosity.

fotometric006b

Render realizado con 4 luces fotométricas y aplicando GI de Mental Ray.

Bibliografía utilizada:

– Wikipedia en español: http://es.wikipedia.org.

– Web Iluminación Arquitectónica (imagen esquema Lumen/Lux):
http://editorial.cda.ulpgc.es/

– Tutorial GI Standard y Mental Ray del profesor Sebastián Huenchual H., Carrera Animación Digital 3D, Instituto DGM.

– 3DSMAX User Guide reference.

– Manuales USERS 3DSMAX por Daniel Venditti. Ediciones MP, Buenos Aires, Argentina.

 

AutoCAD 3D Tutorial 09: Render y GI parte 2, Sun & Sky

Cuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. En las antiguas versiones de AutoCAD lograr GI era prácticamente imposible, pero gracias a las mejoras del programa y sobre todo la adición del motor de Render Mental Ray de 3DSMAX podremos realizar configuraciones y renders bastante realistas y creíbles. Podremos configurar diversos parámetros de GI para lograr mayor realismo o generar ciertos efectos especiales de iluminación. A diferencia de otros programas como 3DSMAX, AutoCAD nos genera la iluminación GI de manera casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

En  esta segunda parte de Render y GI veremos los parámetros más importantes de Sun & Sky y de iluminación global o GI en AutoCAD.

Definiendo Parámetros de Sun & Sky

Seguiremos con el ejercicio del tutorial anterior. Ya definimos distintos tipos de fondo mediante el comando Background y aplicamos la opción Sun & Sky. Podremos configurar todos los parámetros de la iluminación global en la persiana Render. Si clickeamos en ella veremos las siguientes herramientas:

acad_gi2_00

Ya hemos visto el grupo Materials. El comando Create Light y el grupo Render serán vistos en otro tutorial por lo que en este caso nos ocuparemos del grupo llamado Sun & Location. Este grupo nos permitirá definir los parámetros de iluminación solar y si elegimos la opción Sun & Sky en el comando Background, por defecto aparece activado el ícono Sun Status. Este ícono nos permitirá activar o desactivar el “Sol” y si está desactivado lo podremos activar sin necesidad de escribir background. Si lo desactivamos,  las sombras en los objetos respecto a este ya no serán mostradas:

acad_gi2_01

Render realizado en modo Sun & Sky, pero desactivando el Sol apagando el ícono de Sun Status.

Otra forma de desactivar o activar el Sol es mediante el comando llamado sunstatus:

acad_gi2_01b

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

0 para desactivar el Sol.
1 para activarlo.

Si tenemos desactivado el Sol y lo volvemos a activar nos aparecerá el cuadro siguiente:

acad_gi2_01c

Este cuadro nos advertirá que las luces artificiales y solares no serán mostradas en la viewport si la luz por defecto está activada. Elegiremos la primera opción (Turn off the defaul lighting) y con esto podremos ver de forma correcta la luz solar en la viewport:

acad_gi2_01g

Podremos configurar el cómo queremos que se nos muestre la iluminación en la viewport mediante la opción Shadows del grupo Light. Por defecto nos aparece la opción No Shadows el cual no nos muestra ninguna sombra, sin embargo podremos cambiar a la opción Ground Shadows que nos muestra las sombras en el suelo y finalmente a Full Shadows que nos mostrará todo tipo de sombras en la viewport:

acad_gi2_01f

Viewport en el modo No Shadows.

acad_gi2_01d

Viewport en el modo Ground Shadows.

acad_gi2_01e

Viewport en el modo Full Shadows.

También podremos cambiar estos parámetros mediante el comando vsshadows:

acad_gi2_02

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

– 0 para activar No Shadows.
– 1 para activar Ground Shadows.
– 2 para activar Full Shadows.

Otro parámetro importante de Sun & Sky es, justamente, el “cielo” o Sky ya que este nos permitirá definir si lo desactivamos, si lo dejamos como fondo o si le aplicamos Iluminación Solar con Raytraced. Si bien ya vimos el comando Background, el “cielo” tene relación con este ya según el tipo que elijamos afectará la configuración que hayamos realizado antes mediante este comando. Las opciones de Sky son:

acad_gi2_03

Sky Off: desactivamos el cielo. Si lo elegimos, desactivamos la opción Sun & Sky y volveremos a la última configuración que realizamos mediante el comando Background:

acad_gi2_03b

En la imagen se ha activado la opción Sky Off, y en la viewport (y en el render) se vuelve a la última configuración del fondo realizada: en el ejemplo fue “image”.

Sky Background: activamos el cielo. Si lo elegimos, activamos la opción Sun & Sky del comando Background:

acad_gi2_03c

En la imagen se ha activado la opción Sky Background, y en la viewport (y en el render) se activa la opción Sun & Sky.

Sky Background and Ilumination: la mejor opción de todas, ya que además de activar el cielo agregaremos al modelo 3D la iluminación mediante Raytraced gracias al motor de render Mental Ray que viene con el programa. Al realizar el render, notaremos que se demora un poco más de lo habitual pues AutoCAD aplica primeramente un suavizado (Final Gather) y luego realiza el render final donde se agrega el GI. Nota: en las versiones 2016 y superiores ya no se encuentra disponible la opción Final Gather.

acad_gi2_04

Render realizado sólo con la opción de Sky Background activada. Nótese que las sombras son negras y bastante oscuras, dando una sensación poco realista.

acad_gi2_04b

Proceso de realización del render aplicando la opción Sky Background and Ilumination. Aplicación del suavizado Final Gather, fase 1.

acad_gi2_04c

Proceso de realización del render aplicando la opción Sky Background and Ilumination. Aplicación del suavizado Final Gather, fase 2.

acad_gi2_04d

Render final realizado con la opción de Sky Background and Ilumination activada. Nótese que las sombras son más reales y el trazado de rayos es más suave.

También podremos cambiar estos parámetros mediante el comando skystatus (abreviado sky):

acad_gi2_04e

Al invocar este comando podremos dar los siguientes valores:

– 0 para activar Sky Off (cielo apagado).
– 1 para activar Sky Background.
– 2 para activar Sky Background and Ilumination.

Si activamos cualquiera de las dos opciones de cielo notaremos algo muy curioso e interesante: podremos ver el disco del “Sol” con sólo girar u orbitar nuestro modelo debajo de la cota 0 y mirando hacia arriba, intentando “ubicarlo”:

acad_gi2_05

Nota especial: en algunos casos al ejecutar el comando Background no aparece la opción Sun & Sky, tal como se ve en la imagen:

ssky_00

Si esto ocurre debemos realizar lo siguiente:

a) Utilizamos el comando llamado PERSPECTIVE y cambiamos su valor de 0 a 1. Con esto logramos que aparezcan las opciones de Sky, ya que este sólo trabaja en vistas de perspectiva:

ssky_01

b) Elegimos Sky Background and Ilumination (o dejamos en 2 el valor de SKYSTATUS).

c) Ejecutamos el comando LIGHTINGUNITS y cambiamos su valor de 0 a 1. Con esto haremos que aparezca el fondo:

ssky_02

Si ejecutamos BACKGROUND una vez hecho esto, ahora sí estará disponible la opción Sun & Sky y con esto resolvemos el problema.

Definiendo el lugar geográfico del Sol

acad_gi2_06

Como ya sabemos, AutoCAD nos permite colocar el sol y el cielo mediante Sun & Sky y realizar GI mediante Sky Background and Ilumination. Sabemos también que en la realidad la iluminación del Sol no es la misma puesto que varía según el lugar, la hora, el día y la estación del año. Por esto mismo es que el programa nos permite emular de la mejor manera posible este fenómeno mediante la configuración de la locación y la fecha mediante el menú de arriba a la derecha. Las opciones a nuestra disposición son:

Set Location (comandos GEO o GEOGRAPHLOCATION): al presionarlo podremos elegir un lugar físico en el planeta Tierra desde donde queremos que se tome en cuenta la posición del Sol. Al marcar la opción nos aparecerá el siguiente cuadro:

acad_gi2_06b

En este caso se nos preguntará si queremos:

a) Importar archivos de extensiones kml o kmz (archivos de Google Earth). Estos archivos contienen la información del lugar físico que elijamos. Lo bueno de esta opción es que podremos importar la ubicación exacta de nuestro terreno.

b) Importar una locación actual desde Google Earth (este debe estar instalado en nuestro PC). Lo bueno de esta opción es que podremos importar la ubicación exacta de nuestro terreno.

c) Establecer las coordenadas manualmente (opción no disponible en AutoCAD 2014 o superior). Esta opción es más genérica puesto que no permite importar ubicaciones exactas sino más bien toma en cuenta las regiones o ciudades del mundo.

Para nuestro ejercicio elegiremos la última opción. Nos aparecerá el cuadro de abajo y sus opciones son las siguientes:

acad_gi2_06c

Menú Decimal Lat/Long: podremos elegir entre dos sistemas de introduccion de coordenadas: sólo Latitud y Longitud (por defecto) y Grados, minutos y segundos además de ambas coordenadas (Degrees Minutes Secons Lat/Long).

acad_gi2_06d

En la imagen se ha aplicado la opción Degrees Minutes Secons Lat/Long.

Si presionamos el botón Use Map, podremos acceder a un cuadro donde podremos elegir la región del mundo en que queremos colocar las coordenadas (Region), la ciudad más cercana a ella (Nearest City) y la zona horaria (Time Zone):

acad_gi2_06e

Si después de elegir la región hacemos click en algún país del mapa, inmediatamente elegiremos la ciudad más cercana de este:

acad_gi2_06f

En el ejemplo se ha elegido como región World, se ha realizado click en el mapa de Chile y la ciudad más cercana es Santiago. Se ha establecido Time Zone en -04:00 que corresponde a Santiago de Chile.

Si la ciudad que queremos no aparece en la opción Use Map, bastará buscar las coordenadas de esta y luego introducirlas como Latitud y Longitud. Al configurar los parámetros de time Zone aparecerá un cuadro que nos preguntará si queremos aceptar la nueva zona horaria o no:

acad_gi2_06p

Elegimos la opción “Accept updated time zone” y luego damos OK. Con esto aplicaremos el nuevo lugar y la nueva zona horaria, y por ende la sombra proyectada en en render ya no será la misma:

acad_gi2_06g

Render realizado con los parámetros del cuadro anterior, donde notamos que la sombra es contraria a los renders anteriores que fueron hechos con la zona por defecto (San Francisco, EEUU).

North direction:

acad_gi2_06h

en este caso podremos definir la dirección en que se encuentra el “Norte” geográfico. Para no tener problemas con esta opción debemos saber que en AutoCAD por defecto la aguja de la brújula apunta hacia arriba (ángulo 0°) y esta coincide con el eje Y. Podremos alterar el ángulo de este tomando la brújula y girando la aguja mediante el mouse (clickeando sobre esta y moviendo el mouse con el botón primario presionado), o estableciendo un ángulo (en el ejemplo del lado derecho es 90°).

acad_gi2_06i

Render realizado con los parámetros del render anterior (Santiago), pero el Norte fue girado en ángulo de 90° y ahora este coincide con el eje X. Esta vez las sombras se proyectan de forma diferente al render anterior.

Coordinates and elevation: nos permite definir la posición en el plano XY del “geo-marker”, el cual como su nombre lo indica es un marcador geográfico que se posiciona por defecto en el punto de origen 0,0,0 y nos sirve para indicar la posición geográfica de nuestro modelo 3D para ser exportado sin problemas a programas como por ejemoplo, Google Earth.

acad_gi2_06l

Podemos cambiar esta posición mediante la introducción de coordenadas X,Y,Z o de forma personalizada haciendo click en cualquier punto del plano si presionamos el ícono del lado de los valores en X.

acad_gi2_06j

Geo-Marker en la posición por defecto 0,0,0.

acad_gi2_06k

Geo-Marker en una posición personalizada.

Elevation nos permite establecer la altura relativa que geo-marker usará como punto de información respecto a un punto de referencia fijo (por ejemplo, con elevation podemos definir X metros sobre el nivel del mar).

Podemos hacer visible o no el Geo-marker mediante el comando geomarkervisibility o su abreviatura geom, cambiando el valor 1 (encendido) por el valor 0 para apagarlo.

acad_gi2_06m

Up direction: con este parámetro establecemos el sentido de altura del marcador geo-marker. Podemos hacerlo mediante la opción +Z (arriba hacia abajo), -Z (abajo hacia arriba) o de forma personalizada haciendo click en cualquier punto del plano si elegimos Custom Direction y luego presionamos el ícono del lado de los valores en X.

acad_gi2_06n

Geo-Marker con Up Direction en -Z.

Una vez que hayamos configurado la zona geográfica, las variables de geo-marker y el Norte geográfico, podremos editarlo si escribimos el comando Geo o presionamos el ícono Set Location. en este caso nos aparece el siguiente cuadro:

acad_gi2_06o

Donde podremos editar la locación actual (Edit the geographic location), definir una nueva (Define a new geographic location) o borrar la locación (Remove the geographic location).

Definiendo fecha y estación del año

Como podemos ver ya hemos definido los parámetros base de nuestra iluminación solar y el lugar geográfico desde donde el Sol iluminará nuestra composición. Ahora definiremos los rengos de estaciones del año, fecha y hora ya que son claves para realizar estudios de asoleo y generar renders de carácter más realista. Para definirlos simplemente iremos al menú donde se ensuentra Set Locations y nos daremos cuenta que están activadas la opciones Date y Time. Si colocamos el puntero del mouse en cualquiera de las barras, presionamos y mantenemos el botón primario y lo movemos, podremos ajustar tanto la fecha como la Hora en que queremos que el Sol ilumine la composición. Debemos considerar eso sí que en Date el formato es el siguiente: mes/día/año en lugar del tradicional, ya que está basado en el calendario Estadounidense.

acad_gi2_06

Podemos definir las horas o días que queramos y la iluminación solar y el Render se ajustarán automáticamente a esta configuración, como se ve en estos ejemplos tomados en la Zona de Santiago de Chile:

acad_gi2_07

Render realizado el 20 de Enero a las 7:40 AM (Verano).

acad_gi2_07b

Render realizado el 20 de Agosto a las 7:40 AM (Invierno).

acad_gi2_08

Render realizado el 20 de Enero a las 1:00 PM (Verano).

acad_gi2_08b

Render realizado el 20 de Agosto a las 1:00 PM (Invierno).

acad_gi2_09

Render realizado el 20 de Enero a las 5:40 PM (17:40 hrs, Verano).

acad_gi2_09b

Render realizado el 20 de Agosto a las 5:40 PM (17:40 hrs, Invierno).

Si bien realizar la configuración de tiempo y fecha es algo relativamente sencillo, puede traer problemas pues es difícil establecer una hora o una fecha exacta debido a la poca precisión del movimiento del mouse. Por esto en una siguiente parte del tutorial configuraremos los parámetros avanzados de Sun & Sky, aplicaremos iluminación Indirecta o GI y veremos los parámetros de Render.

Podemos mejorar el render aplicando el efeto de GI para lograr la Iluminación Global, es decir, que la luz rebote en las superficies tiñendo el material. Para ello, iremos a las opciones de render del menú o escribiremos el comando RPREF en la barra de comandos.

luces_acad020

Al hacerlo nos aparece el cuadro con todas las opciones de Render, y allí buscamos la persiana llamada Indirect Illumination. En este caso encendemos la ampolleta haciendo click en ella, y con esto ya tenemos configurado el GI (por el momento no debemos hacer nada más):

luces_acad020b

Realizamos un render y este es el resultado:

acad_gi_05a

Este es el fin de este tutorial. Puede continuar a la parte 3 de este a través de este enlace.

AutoCAD 3D Tutorial 09: Render y GI parte 1, Background

Cuando hablamos de una escena con iluminación tipo GI (Global Ilumination o Iluminación Global) lo que en realidad tenemos es Iluminación Indirecta, esto es, el rebote de la luz entre las diferentes superficies y por consiguiente la mezcla de colores entre ambas. En las antiguas versiones de AutoCAD lograr GI era prácticamente imposible, pero gracias a las mejoras del programa y sobre todo la adición del motor de Render Mental Ray de 3DSMAX podremos realizar configuraciones y renders bastante realistas y creíbles. Podremos configurar diversos parámetros de GI para lograr mayor realismo o generar ciertos efectos especiales de iluminación. A diferencia de otros programas como 3DSMAX, AutoCAD nos genera la iluminación GI de manera casi automática sin necesidad de agregar luces extras ni recordar configuraciones especiales.

Definiendo Fondos e Iluminación GI de base

En AutoCAD podremos definir, además de la iluminación GI, fondos personalizados para nuestros renders ya que al realizarlos por defecto el fondo es “negro”. También sabemos que si sólo modelamos los objetos en autoCAD y realizamos un render, no tendremos iluminación aplicada más que la que el programa nos da por defecto: una luz por encima y otra por debajo, para poder ver los objetos 3D, además obviamente del color de los objetos. Para comenzar el tutorial modelaremos las siguientes primitivas simples:

Box (para la base): Lenght = 60, Width = 100, Height = -1.
Box: Lenght = 15, Width = 12, Height = 25.
Cylinder: Radius = 8, Height = 18.
Sphere: Radius = 9.
Cone: Radius = 8, Height = 16.
Pyramid: Base Radius = 8, Height = 16.
Torus: Torus Radius = 10, Tube Radius = 4.

Dispondremos los cuerpos 3D en la Box de base de la forma que queramos. El resultado es el de la imagen siguiente:

acad_gi_00

Y este es el resultado al realizar un render a la misma composición:

acad_gi_00b

Como notamos el render por defecto posee el “negro” como color de fondo y la iluminación sólo nos permite ver los objetos 3D y nos da una sombra suave para distinguir la forma de los cuerpos redondos y/o las caras sombreadas de los objetos rectos. Ahora abrimos el editor de materiales en AutoCAD (comando materials) y colocaremos materiales como ladrillo, cristales, metales como aluminio, un espejo (mirror), mosaicos y madera. Si queremos podemos ajustar las texturas para que queden a escala (aunque esto no es necesario) y guardaremos el archivo. Se recomienda aplicar la siguiente configuración de materiales:

acad_gi_00c

Box (para la base): American Cherry.
Box: 1in Squares – Mosaic Blue.
Cylinder: 12in Running – Burgundy.
Sphere: Glazed Firebrick.
Cone: Aluminum – Dark.
Pyramid: Basic Mirror.
Torus: Clear Light.

El resultado al realizar el render con los materiales aplicados es el de la imagen de abajo:

acad_gi_00d

Como vemos esta vez podremos ver sin problemas los materiales aplicados en los objetos y por ende el modelo 3D mejora enormemente. También notamos que los materiales nos muestran sus propiedades como la transparencia, reflexión y refracción del vidrio y los relieves de los ladrillos y el mosaico, además de la reflexión del espejo y el aluminio y los resaltes especulares de la pintura metalizada. Lo que haremos ahora será definir un fondo personalizado para el render de nuestra composición. Para definirlo ocuparemos un comando que no está en los íconos de AutoCAD y que por ende, debemos escribirlo: se trata de Background (abreviado Back). Al escribirlo y presionar enter, se nos cargará el siguiente cuadro:

acad_gi_01

Las opciones para el comando Background y que aparecen en la lista desplegable son las siguientes:

– Solid: nos permite elegir un color de fondo para nuestro render. Si clickeamos en la barra azulada inferior, podremos acceder a los distintos colores para nuestro fondo:

acad_gi_01b

Elegimos el color que queremos para nuestro fondo y damos OK. Notaremos que ahora el fondo de la viewport es el del color elegido. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_01c

Render realizado con el color de fondo por defecto.

acad_gi_01d

Render realizado con el color de fondo verde claro.

acad_gi_01e

Render realizado con el color de fondo rosado.

Como vemos el color de fondo interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta volver elegir la opción solid y elegir el color negro.

– Gradient: nos permite elegir un tono de degradado para nuestro render, en base a dos colores o tres (Three color). Si clickeamos en la barras Top color y Bottom color, podremos acceder a los distintos colores para nuestro degradado:

acad_gi_02

Elegimos el color que queremos para nuestro degradado y damos OK. Notaremos que el fondo de la viewport es el degradado elegido. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_02b

Render realizado con el degradado por defecto.

acad_gi_02c

Render realizado con el degradado en tonos celestes.

acad_gi_02d

Render realizado con el degradado en tonos verdes.

acad_gi_02e

Render realizado aplicando la opción Three colors.

Como vemos el color de fondo interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta ejecutar el comando background, elegir la opción solid y luego el color negro.

– Image: nos permite elegir una imagen de fondo para nuestro render. Si clickeamos en el botón browse, podremos acceder a nuestro PC para definir la imagen que queremos para nuestro fondo:

acad_gi_03

Al elegir y cargar la imagen, esta aparecerá en el cuadro y se habilitará un nuevo botón llamado Adjust image. Si lo presionamos llegaremos a otro cuadro donde podremos editar los siguientes parámetros de la imagen:

acad_gi_03b

Image Position: con este menú eleguiremos 3 posiciones para ajustar la imagen con el fondo, las cuales son las siguientes:

Center: centra la imagen en el fondo independiente del tamaño de esta. Dependiendo de esto la imagen puede ser muy grande o muy pequeña respecto al fondo.
Stretch: ajusta el tamaño total de la imagen en el fondo, de forma automática.
Tile: la imagen se muestra en forma de mosaico, donde se repetirá en la horizontal y vertical en el fondo de forma similar a una textura.

Si elegimos las opciones Center y Tile, podremos ajustar los parámetros de Offset y Scale: en el primero podremos definir un desplazamiento tanto en la horizontal como en la vertical de la imagen respecto al tamaño del fondo, mientras que en Scale aumentamos o disminuimos el tamaño de esta. Podemos ajustar estos parámetros moviendo la flecha horizontal y vertical que aparece en el cuadro.

acad_gi_03c

Imagen con la opción de Offset aplicada en X=0 e Y=0.

acad_gi_03d

Imagen con la opción de Scale aplicada en X=0.2.

acad_gi_03e

Imagen con la opción de Scale en 0.1 y Offset en X=0 e Y=0.

acad_gi_03f

Imagen con la opción de Scale en 0.1 y Offset en X=1238 e Y=-708.

acad_gi_03g

Imagen con la opción de Tile aplicada.

Si activamos la opción Mantain aspect ratio when scaling, mantendremos las proporciones originales de la imagen al realizar Offset y/o Scale. Si queremos ajustar las proporciones de la imagen al fondo de forma automática debemos definir la opción Stretch.

acad_gi_03h

Imagen con la opción de Stretch aplicada. Notamos que se desactivan los parámetros de Offset y Scale, ya que las proporciones se ajustan al fondo de manera automática.

Elegimos la imagen que queremos para nuestro fondo y damos OK. Notaremos que el fondo de la viewport es la imagen elegida. Si realizamos el render, el resultado es el siguiente:

acad_gi_03i

Como vemos la imagen interferirá en la iluminación global de la escena y por ende afecta a todos los objetos. Si queremos llegar al render por defecto basta ejecutar el comando background, elegir la opción solid y luego el color negro.

– Sun & Sky: nos permite aplicar un sistema de iluminación de día (daylight) para realzar nuestro render aplicando literalmente el terreno, el horizonte, el sol y el cielo a nuestra composición:

acad_gi_04

Si no realizamos nada en el cuadro y simplemente damos ok, al realizar un render el resultado es el siguiente:

acad_gi_04b

Como podemos ver, AutoCAD ha aplicado el sistema de iluminación de luz natural (Sol) y por ello podremos ver las sombras generadas por los objetos respecto a la posición del Sol.

Un aspecto muy interesante de el sistema Sun & Sky es el hecho que si lo logramos aplicar una vez, podremos ver la iluminación solar incluso si cambiamos a los modos anteriores (solid, gradient e image) tal como se ve en los siguientes renders:

acad_gi_04c

Sun & Sky aplicado en la opción solid.

acad_gi_04d

Sun & Sky aplicado en la opción gradient.

acad_gi_04e

Sun & Sky aplicado en la opción image.

En la siguiente parte del tutorial configuraremos los distintos parámetros de Sun & Sky, y veremos la configuración de la iluminación solar.

Este es el fin de este tutorial. Puede continuar a la parte 2 de este a través de este enlace.

AutoCAD 3D Tutorial 11: Consejos para un buen modelo 3D

En este tutorial se pretende dar consejos para realizar una buena gestión del modelado 3D en AutoCAD sin morir en el intento (o lo que es igual, sin que nuestro computador colapse y/o que nuestro archivo 3D pese demasiados megas). Estos consejos están basados fundamentalmente en mi experiencia como docente y sobre todo como modelador y animador 3D, y la idea es que estos les sean útiles para todos quienes quieran gestionar de forma eficiente sus modelos 3D en AutoCAD, o para quienes están comenzando a realizar sus primeros proyectos.

Para el correcto modelado 3D es necesario seguir ciertas pautas o normas que si bien no son absolutas, muchas de estas son necesarias para evitar problemas de modelado o de pérdida de archivos en el futuro, o para que las labores del modelado mismo no sean excesivamente complicadas ni trabajosas ya que una de las claves de un correcto modelado 3D y de proyectos, es el ahorro de tiempo de trabajo y de recursos.

Por esto mismo, debemos tomar en cuenta los siguientes consejos o indicaciones previas antes, durante y después del modelado 3D:

1) Limpiar o borrar lo no utilizado en el archivo 2D

Usualmente cuando se trabaja en 3D se suele efectuar el levantamiento a partir de la planta, elevaciones y cortes 2D de un proyecto, pero en estos siempre se encuentran los elementos anotativos y de información tales como ejes, cotas, líneas especiales y normativa aplicada. Por ende, lo mejor que podemos hacer antes de efectuar el modelado 3D es borrarlas o en su defecto, apagar los layers respectivos. Si bien apagar los layers es una buena opción, recomiendo borrarlos ya que mientras más elementos tengamos en el dibujo, más pesará nuestro archivo final. Lo ideal es ir levantando los elementos 3D y luego borrar las cotas y/o líneas que usamos como referencia. En mi caso particular suelo eliminar todos los elementos normativos y de medida pues si hay alguna duda con la dimensión, basta utilizar el comando di (distance).

2) El dibujo debe estar bien trazado

Tal y como se enuncia en el tutorial de la vivienda 3D, las líneas deben dibujarse lo más continuas posibles evitando unir dos líneas a la mitad de un trazo. Al ser los trazos de tipo continuo evitaremos problemas derivados del uso de las herramientas de modelado 3D, sobre todo cuando ocupamos comandos como Presspull ya que este suele tomar el área y en casos puntuales, la medida de la línea traslapada. Por esto mismo es que cuando alguna de estas operaciones no funciona o lo hace de forma incorrecta, lo primero que debemos descartar es que sea por una falla del dibujo 2D.

Podemos unificar las líneas mediente comandos como join (J) o pedit para resolver el problema, pero como dije antes es mejor dibujarlas de un solo trazo de antemano.

3) Los elementos 2D deben estar en el mismo plano 2D

Esto quiere decir que no debe haber elementos “elevados” respecto al eje Z, de lo contrario no podremos convertir a 3D las formas pues la mayoría de las herramientas 3D sólo funcionan si las líneas o formas cerradas están contenidas en el mismo plano.

Vista en planta (top).

Vista isométrica.

Ojo con esto pues es muy común que las formas 2D aparentemente se vean sin problemas en la planta, por lo tanto es recomendable usar herramientas como orbit (comando orb) para asegurarnos que las formas estén contenidas en el mismo plano.

4) Asegurarse que las formas cerradas estén bien “cerradas”

Otra de las causas que las herramientas o comandos 3D fallen es que las líneas 2D no se intersecten en un punto o arista y lo mismo ocurre en caso que las líneas se traslapen, a excepción de algunos comandos como Presspull el cual sí funciona en el caso de los traslapes (ya que este toma el área que forman las líneas). Esto es muy importante advertirlo en elementos como muros o bloques de muebles, ya que a veces suelen estar separadas pero no se aprecian a simple vista, ni siquiera al hacer Zoom.

5) Borrar las líneas sobrantes

No pocas veces cuando realizamos nuestras plantas, se dibujan más líneas que se sobrescriben entre sí generando bastantes problemas sobre todo al extruir las formas; para remediar esto lo ideal es borrar todas y dejar sólo la definitiva. Esto además de resolver el problema hará más liviano el archivo con el modelo 3D.

Una herramienta muy buena e importante para ayudarnos a borrar las líneas sobrantes es el ayudante llamado Selection Cycling:

Al activar Selection Cycling, este nos permitirá seleccionar cualquier línea o forma de entre varias que tengamos traslapadas tal como se aprecia en el ejemplo:

6) Establecer criterios de trabajo con layers

Esto es fundamental para el buen desarrollo del levantamiento 3D. Si queremos trabajar en 3D lo haremos de la misma manera que en el dibujo bidimensional ya que también trabajaremos mediante layers. Como sugerencia, recomiendo renombrar los layers según categorías definidas y con el nombre de cada elemento constructivo, como en el siguiente ejemplo:

También se pueden renombrar los elementos 3D con un sufijo previo como 3D o 3D_, como por ejemplo: 3D_muros, 3D_losas, etc.

Si tomamos como base la planta 2D, podemos usar los mismos layers de nuestros elementos 2D para efectuar el levantamiento. Como se ve en el ejemplo anterior, el modelo 3D se ha dividido según cada elemento como por ejemplo muros estructurales, tabiques, núcleo rígido, etc.

7) Cuidado con los layers “0” y “Defpoints”

El layer defpoints se usa específicamente para contener las ventanas gráficas en el Layout o cuando queremos que ciertos elementos no se impriman en nuestro plano, por lo tanto, este layer NO debe usarse para contener objetos 3D, a menos que queramos que estos no se impriman en un plano.

En el caso del layer “0” recomiendo no colocar nada en la versión final de nuestro proyecto ya que este layer se usa más para realizar el modelo conceptual. Es decir, el modelo neutro sin asignar a layers.

Por esto mismo es que que primero modelaremos los elementos 3D en este layer y luego lo cambiamos a su layer correspondiente. También en el layer “0” dibujaremos las líneas de referencia o auxiliares que utilicemos para ciertas operaciones de modelado.

8) No todo se realiza mediante Extrude y/o Presspull

Otro fallo que se suele cometer en el modelado es creer que las únicas herramientas de modelado 3D son Extrude y sobre todo Presspull, y por ello puede ser frustrante si las líneas no se convierten en 3D al utilizar estos. Si esto pasa, recomiendo ver los puntos anteriores respecto a los 2D:

Si esto último no funcionara, lo mejor es recurrir al dibujo mediante primitivas Box o alguna otra ya que es igual de efectivo y además es sencillo de realizar, aunque algo más demoroso.

Recordemos que el modelado 3D puede realizarse de varias maneras y por ende podemos utilizar todas las herramientas disponibles que nos ofrece el programa.

9) Utilizar líneas de referencia

Al igual que en el caso de los dibujos 2D, en modelado 3D debemos realizar líneas temporales de referencia para modelar ciertos objetos o estructuras que no se podrían modelar de otra y además para hacer más fácil las operaciones. Estas líneas deberán ser borradas una vez que completemos nuestro modelo. Por eso es importante que estas queden en el layer “0” para luego facilitar el borrado.

10) Utilizar los bloques 3D para facilitar el modelado

Una de las facetas más desconocidas en el modelado 3D es el trabajo con bloques ya que comunmente asumimos que el bloque sólo es posible en el dibujo 2D lo cual es un error, ya que en el modelado 3D el concepto de “bloque” es esencial para la buena gestión del modelo 3D puesto que podemos convertir cada elemento constructivo que se repita de nuestro proyecto en un bloque y luego de esto copiarlo las veces que sea necesario en nuestro modelo, en lugar de efectuar una simple copia del elemento 3D ya formado y conocido como “3D Solid”.

En las fotos de ejemplo podemos ver los bloques de los elementos constructivos de un proyecto que veremos más abajo. Los bloques, a diferencia de los sólidos 3D o “3D solid” tienen dos grandes ventajas:

a) La primera es el hecho que podemos editarlos mediante el comando bedit y una vez en el espacio del bloque, podemos modificarlo del mismo modo que lo hacemos en AutoCAD 2D pero con la única desventaja que no podremos usar el comando UCS. Podemos salirnos presionando el botón Close Block Editor, y guardando los cambios.

Como ya lo sabemos, cuando guardemos el bloque esta modificación afectará a todos los bloques que sean copias del bloque origen. En no pocos casos necesitaremos modificar el bloque original pero sin perder este, y aquí tenemos otra ventaja que nos ofrece el bloque: podremos guardar bloques nuevos que sean generados a partir de un bloque standard ya guardado anteriormente.

Para entender esto, en la imagen de arriba vemos una viga metálica la cual es un bloque llamado respectivamente “viga”, y debido a necesidades del proyecto debemos crear vigas con la misma estructura de este bloque pero de diferente largo o con cortes como en este ejemplo. En este caso, editamos el bloque con bedit y modificamos el bloque según lo necesitemos:

Una vez realizados los cambios no podemos salir del espacio bloque puesto que deberemos salvar el bloque original. En este caso, heremos lo siguiente: vamos a la persiana Block Editor y una vez allí presionamos la flecha de la opción Open/Save, y luego clickeamos en la opción Save Block As:

Aparecerá la pantalla Save Block As y en el espacio Block Name, asignamos el nombre del nuevo bloque que queremos crear, en este ejemplo lo llamamos “viga002”:

Clickeamos en OK y con esto nos salimos del espacio bloque. Notaremos que el bloque original se conserva, mientras que el que guardamos es un nuevo bloque. Esto podemos confirmarlo si insertamos bloques ya que notaremos que el bloque “viga002” es un nuevo bloque y que el original llamado “viga” se conserva intacto. Esto podemos repetirlo todas las veces que queramos con uno o más bloques.

En el ejemplo, viga002 se ha cortado para que se entienda la idea anterior.

Dominar el concepto de bloque, crear copias de estos y editarlos mediante bedit es fundamental para el modelado 3D ya que nos ahorrará mucho tiempo de trabajo y el proyecto quedará mucho más limpio.

b) La segunda ventaja del bloque es la más evidente, y tiene que ver con el peso del archivo final. En muchos casos al trabajar en 3D el proyecto puede pesar muchísimos megas, de hecho no es extraño que haya modelos relativamente simples que pesen más de 70 mb. Esto ocurre fundamentalmente porque los elementos 3D son copias independientes unas de otras, aun cuando sean el mismo elemento modelado y copiado. Como el programa interpreta y calcula la cantidad de elementos disponibles en pantalla, a mayor número de elementos sólidos mayor es el cálculo que hace el programa y por ende mayor es el tiempo en que se representan en pantalla al igual que al realizar un render, y por ende podemos inferir que las “caídas” de los archivos se deben justamente al exceso de peso y en no pocos casos, a que algún elemento se encuentra mal modelado.

Como el bloque es en esencia el dato de un solo dibujo, el programa demora mucho menos en calcular y por ende el peso del archivo es mucho menor lo cual es una tremenda ventaja, en comparación con el trabajo tradicional con sólidos 3D. Aunque tengamos muchas copias de un bloque en pantalla, el programa leerá los datos de uno solo de ellos pues los restantes son “instancias” que dependen del bloque original, de forma similar a 3DSMAX. Con esta ventaja los modelos trabajados con bloques pueden pesar hasta un 95% menos respecto a que si lo trabajáramos sólo con “3D solid”.

Además de la evidente ventaja del peso, se nos facilitarán las operaciones de Zoom, Pan y Orbit en nuestro modelo 3D, además de poder cambiar con mayor facilidad de estilo visual, y gracias al bloque podremos insertar formas complejas en el proyecto. Sin embargo recomiendo no usar mucho los bloques 3D desde otras fuentes ya que puede ser confuso trabajar con ellos debido a las dimensiones y a los layers, además siempre es mejor ir modelando cada elemento de forma personal y luego convertirlo a bloque. En el caso que debamos modelar una forma compleja, es mejor realizarla en un archivo aparte y luego insertarla como bloque desde el archivo de nuestro proyecto.

En resumen, el dominar los conceptos y el trabajo con bloques hace la diferencia entre un archivo que se cuelga y otro que no.

11) Lo que no se ve no se modela: eso mismo, no tiene sentido modelar elementos en detalle cuando en nuestros renders estos no serán visibles. Por ejemplo, si queremos modelar una estructura de techo en detalle y la misma en un proyecto 3D, lo ideal es simplificar el modelado en el proyecto 3D y luego generar el modelado en detalle en otro archivo CAD.

Aplicando el mismo principio, si por ejemplo queremos realizar un render de un espacio interno con mobiliario en un proyecto genérico 3D lo mejor es tomar el archivo 3D, guardarlo con otro nombre, colocar la cámara en el interior y luego borrar todos los elementos del proyecto que no saldrán en el render.

 12) Aplicar materiales mediante la opción “Attach by Layer”: otro consejo importante es que una vez que definamos los layers, podemos definir la materialidad de los elementos 3D contenidos en estos mediante la opción “Attach by Layer”, explicada en el Tutorial de Materiales parte 2 en AutoCAD.

Esta opción hará que los materiales se apliquen de forma automática en los elementos que asignemos a los layers y por ende, nos ahorrará tiempo y trabajo.

13) Purgar el archivo en la fase final de este

el comando purge (purgar) es fundamental en nuestro modelo 3D puesto que nos limpiará el archivo de todos los elementos innecesarios de este como bloques que no se utilizan, layers, tipos de líneas no utilizadas, grupos, etc. lo cual hará más liviano el archivo y dará más orden al proyecto. Para ejecutarlo simplemente escribimos purge en la barra de comandos y aparecerá la ventana respectiva, clickeamos en la opción Purge All y comenzará la limpieza.

En algunos casos el comando purge nos preguntará por la limpieza de diversos elementos específicos como el de la imagen siguiente. En estos casos, podemos purgar elementos por elemento mediante Yes o clickeamos en Yes to All si queremos purgar todos al mismo tiempo, y repetimos la operación las veces que sea necesario.

La purga finaliza cuando desaparece el botón Purge All y aparece Close. Clickeamos este último botón y finalizamos, luego guardamos el archivo. Repetiremos la limpieza o purga las veces que sea necesario, o cuando tengamos listo nuestro modelo 3D.

14) Gestionar archivos DWG mediante Inserción de Referencias o XREF

XREF es una excelente herramienta que ayuda mucho a la gestión de proyectos pues este nos permite enlazar muchos archivos DWG en uno solo, ahorrándonos tiempo de trabajo y sobre todo, recursos de nuestro PC sobre todo si este no tiene las capacidades necesarias para el trabajo con modelos 3D complejos. En el Tutorial sobre XREF se habla en profundidad sobre este importante comando.

15) Y lo más importante… Realizar varias copias o respaldos de nuestro archivo

Aún cuando trabajar con bloques es relativamente seguro, no está exento de caídas. No olvidemos que en muchos casos el archivo se nos caerá sin remedio y no pocas veces perderemos gran parte o incluso todo nuestro proceso, por lo que el mejor consejo que puedo dar es que realicemos varias copias de nuestro proyecto 3D. Lo ideal es guardar mediante la opción Save As >> Drawing un archivo diferente cada 30 minutos. También podemos guardar el archivo mediante comandos como save, qsave o saveas.

La gran ventaja de guardar varias versiones es que no perderemos el proceso completo sino que sólo una parte y por ello si se nos cae la última versión, podremos regresar al archivo anterior y desde allí continuar trabajando. Por ello NUNCA se debe trabajar en un archivo único.

Espero que estos consejos sirvan a todos quienes trabajamos en AutoCAD 3D para optimizar la gestión de nuestros modelos. Para terminar el tutorial se muestran renders de un proyecto 3D realizado a partir de la gestión de bloques, y renderizado en AutoCAD:

Este es el final de este tutorial.