Modelagem 3d aeronáutica com Alias Studio

A modelagem 3d de objetos com perfil mais industrial é bem diferente da que estamos acostumados para projetos que abordam apenas visualização. Entre as principais diferenças é a da escala e fidelidade nas curvas e formas do objeto, pois nos projetos que são apenas visualizados isso não é importante, ficando apenas a cargo do artista mostrar as proporções corretas na imagem. Já nos casos em que o mesmo objeto deve ser usado para produção em larga escala e com detalhes milimétricos, a fidelidade com que reproduzimos as curvas podem determinar o sucesso ou fracasso do projeto. Sim, pois o planejamento errado do objeto 3d resulta na calibração errada das máquinas, acarretando a criação de objetos com formato diferente do planejado.

O vídeo abaixo é uma demonstração detalhada de como funciona um dos softwares usados para fazer esse tipo de planejamento industrial, nesse caso o Alias Studio que funciona de maneira parecida como Maya, apresentando inclusive diversas semelhanças na interface. No vídeo é possível acompanhar o processo de modelagem 3d usando curvas do nariz de um avião comercial de passageiros.

Essa técnica de modelagem é totalmente diferente das variações que estamos acostumados a usar na subdivisão, em que os modelos 3d são criados com base em primitivas geométricas e depois editados e suavizados até chegar na forma final. Apesar de parecer mais simples de trabalhar, esse tipo de modelagem envolve diversos problemas na manipulação e ajuste das curvas, pois o modelo 3d já é criado com curvas. O nome das curvas usadas pelo artista no vídeo é CV Curves que é muito semelhante a ferramenta NURBS. Existem diversos softwares como o próprio Maya que apresentam esse mesmo modelo de curva disponível para modelagem.

Se a ferramenta dispor apenas de curvas do tipo Spline, o processo de modelagem adotado precisará ser bem diferente pois o funcionamento das Splines difere bastante das curvas NURBS.

Além do Alias Studio que é usado para design de produtos, outro software bem famoso nessa área é o Rhino 3D que é conhecido também como Rhinoceros. Ele funciona como uma mistura do AutoCAD com o 3ds Max, permitindo trabalhar com curvas complexas em NURBS e precisão absoluta por dispor de uma linha de comando, para informar parâmetros e valores para as ferramentas de modelagem.

Tutorial de modelagem 3D: Usando bevel para melhorar modelos 3D

O desafio de criar modelos 3d com excelente nível de realismo sempre acaba exercendo grande pressão sobre os profissionais que trabalham com modelagem. Para quem não está muito acostumado com esse tipo de projeto, pode achar que a solução para conseguir uma imagem realista recai sobre o render e a iluminação. Mas, sem um bom modelo 3d o processo de renderização e iluminação não consegue salvar a imagem, por mais sofisticado e caro que seja o software usado para essa tarefa.

Uma das coisas que podem ajudar muito na melhoria de um modelo 3d para que o mesmo tenha uma aparência mais realista é o uso da ferramenta Bevel nas arestas dos modelos 3d. Se repararmos nos objetos ao nosso redor, percebemos que as arestas dos objetos sempre tem algum tipo de suavização. Alguns dos objetos apresentam arestas bem arredondadas e outros apresentam arestas com pequeno índice de arredondamento.

Nos softwares de modelagem 3d voltados ao design de produtos e desenho industrial, esse tipo de ferramenta é parte fundamental do processo de modelagem e das ferramentas. O vídeo abaixo é um excelente exemplo de como esse tipo de ferramenta pode fazer a diferença na modelagem de produtos. No caso do vídeo, o software usado é o Rhino 3D que é totalmente baseado em NURBS para a modelagem 3d, o que deixa a criação de modelos 3d baseados em curvas complexas bem simples.

Filleting method for solids from Rhino Tutorials on Vimeo.

No começo do vídeo é possível verificar que o modelo 3d apresentado é bem simples e apresenta arestas sem nenhum tipo de suavização. Para conseguir suavizar as arestas, o autor do tutorial aplica um comando chamado FilletEdge. Como o Rhino 3D é bem parecido ao AutoCAD em termos de funcionamento, repare que o comando é acionado e configurado usando uma linha de comandos para atribuir valores ao FilletEdge.

Logo que as arestas do modelo 3d são arredondadas, o mesmo já melhora consideravelmente a sua aparência e fica muito mais próximo ao que seria um objeto acabado no mundo real.

Nos softwares 3d esse tipo de ferramenta geralmente é conhecida como um modificador do tipo bevel, que está disponível na maioria dos softwares 3D. Da próxima vez que você for criar algum modelo 3d e quiser que o realismo dos objetos já comece a ser trabalhado na modelagem, o primeiro passo é aplicar um modificador bevel nas arestas do modelo. Mesmo que não seja possível aplicar um bevel, pelo menos um chanfro nas arestas já ajuda bastante.

Renderização de estúdio com o Blender 3D

O trabalho de um artista 3d pode envolver diversas atividades, como a criação de animações e até mesmo a participação em processos de desenvolvimento de produtos. No desenvolvimento de produtos e até mesmo personagens, existe uma técnica muito difundida de renderização que consiste na simulação de um estúdio fotográfico. Essa técnica é chamada de renderização de estúdio e pode ser desenvolvida com praticamente todos os softwares e renderizadores. Aqui no blog mesmo já mostrei vários tutoriais sobre renderização e ajustes para a criação de ambientes que simulam estúdios com Mental Ray, Indigo e outros. Mas, ainda não havia comentado muito sobre a criação desse tipo de ambiente para o Blender 3D.

Na semana passada enquanto estava navegando por web sites de tutoriais sobre o Blender, encontrei um tutorial que fala exatamente desse tipo de configuração para o Blender, usando as luzes e render interno do software. A configuração usada pelo artista é relativamente simples, e consiste apenas no posicionamento estratégico de alguns pontos de luz ao redor de um objeto. O vídeo pode ser assistido logo abaixo, e ainda é possível fazer o download de uma versão em boa qualidade no formato MOV, acessando esse link.

No tutorial que começa um pouco parado o autor nos mostra o processo de configuração das luzes e também dos materiais associados ao objeto, para que o ambiente seja representado de maneira semelhante a um estúdio fotográfico. Nesse caso o objetivo é mostrar um exemplo de modelo 3d para uma cadeira de design, que usa muito cromado e outros elementos que se destacam na imagem com ambiente de estúdio.

O posicionamento das luzes é que realmente chama a atenção no tutorial, em que o artista faz um verdadeiro cubo de luz ao redor do objeto. Em praticamente todos os lados do objeto 3d foram posicionadas luzes do tipo área, formando um plano emissor de luz que envolve todo o objeto.

No final do vídeo o efeito conseguido com o tutorial é bem interessante e mostra de maneira razoável, como é posível conseguir imagens de excelente qualidade no Blender 3D, mesmo sem usar renderizadores e recursos avançados de raytracing disponíveis em softwares como o YafaRay e Indigo.

Tutorial de modelagem 3d com NURBS: Criando superfícies 3d usando curvas

A técnica de modelagem 3d mais comentada aqui no blog é sem sombra de dúvida a subdivisão, que é em termos de facilidade a mais acessível para os artistas 3d iniciantes, por usar princípios e ferramentas simples, disponíveis na maioria dos softwares 3d. Mas, para alguns tipos de objetos o uso da modelagem por subdivisão não é a melhor opção, pois as curvas e superfícies precisam de altos níveis de precisão ou sofisticação na topologia. Esse tipo de precisão em objetos curvos é difícil de conseguir usando subdivisão. Para esses casos o mais indicado é usar NURBS, pois esse método é baseado no controle e criação de curvas para gerar modelos 3d.

Os artistas 3d não gostam muito de controlar curvas, pela dificuldade em conseguir manipular de maneira satisfatória e precisa a posição dos pontos de controle e ajustar um objeto 2d no espaço 3d. Mas, para algumas situações é inevitável usar a técnica. A maioria dos softwares 3d pode usar NURBS, sendo que alguns desses softwares apresentam ferramentas mais ou menos robustas para trabalhar com esse tipo de técnica. Dentre os mais famosos, o Maya é sem sombra de dúvida o que apresenta algumas das melhores opções para trabalhar com NURBS.

O Blender 3D está recebendo melhorias significativas no controle de curvas para modelar com NURBS. Até mesmo softwares caros e famosos foram por muito tempo, considerados um verdadeiro fracasso no uso de NURBS, como o 3ds Max que apenas nas suas últimas versões teve melhorias nessa área.

A escolha dos designers e artistas 3d para trabalhar com modelagem NURBS, geralmente recai sobre o Rhino 3D, pela sua versatilidade e facilidade em criar modelos 3d complexos de maneira rápida. O funcionamento do Rhino é deveras semelhante ao AutoCAD, inclusive com o uso de uma linha para comandos de texto.

Quer ver um exemplo de como é fácil criar modelos 3d complexos no Rhino? O tutorial abaixo mostra a modelagem de uma cadeira relativamente complexa de modelar, pois é basicamente formada por superfícies curvas.

Repare que a base para o modelo 3d é criada usando apenas curvas que delimitam o formato da cadeira. Com as curvas marcando de maneira satisfatória a cadeira, o artista precisa apenas acionar a ferramenta que cria superfícies interligando as curvas, para criar a cadeira em 3d.

Esse tipo de modelo seria muito difícil de criar usando qualquer outra técnica, pela sua topologia complexa e curva. Nesses casos o NURBS mostra a sua importância.

Renderização de estúdio com Autodesk Maya 2009 e Mental Ray

A criação de cenas e animações em 3d pode ser um desafio quando o objetivo do projeto é apresentar apenas um objeto ou produto, como acontece com projetos de design ou mecânicos. Por exemplo, imagine que você precisa apresentar para um grupo de pessoas o design de um novo equipamento ou mobiliário, para entrar na linha de produção. A primeira apresentação deve ser realizada em um ambiente abstrato, sem nenhuma interferência no visual da cena para que o destaque fique no objeto apenas.

Qual a melhor opção para realizar esse tipo de renderização?

Nesse caso os artistas 3d usam uma cena muito comum em estúdio especializados em fotografia, você já deve ter visto esse tipo de ambiente em fotos ou vídeos. O plano de fundo apresenta uma grande lona ou plano branco, com luzes difusas espalhando a luz no ambiente de maneira bem uniforme. Essa é a melhor maneira de apresentar um objeto ou produto em 3d, sem a necessidade de fazer a composição com ambientes complexos.

As técnicas para criar esse tipo de ambiente nos diferentes softwares 3d e renderizadores são bem variadas, e apresentam particularidades. Para quem usa o Maya, ou gostaria de aprender o procedimento para criar esse tipo de ambiente no Maya 2009 usando o Mental Ray como render, encontrei três vídeos bem detalhados que mostram o processo completo.

No total os vídeos juntos somam quase 30 minutos de tutorial, pois o autor explica cuidadosamente cada um dos passos necessários para criar a cena.

Esses são os tutoriais:

Depois de assistir ao vídeo é possível tirar algumas conclusões sobre a produção desse tipo de cenário, para que você possa reproduzir o ambiente em outros softwares 3d, caso o Maya 2009 não seja a sua ferramenta 3d padrão.

O segredo de uma boa iluminação de estúdio é usar nas laterais do cenário, planos que possam espalhar bem a luz. Como o objetivo é apenas mostrar o objetou ou produto que é foco da câmera, uma iluminação difusa e que tenha grande área de abrangência ajuda muito. A colocação desses planos de luz pode ser acompanhada no segundo vídeo do tutorial.

A maioria dos renderizadores e softwares 3d pode reproduzir esse tipo de efeito, basta seguir os mesmos procedimentos apresentados no vídeo.

Para os usuários do Blender 3D e Indigo, aqui você encontra uma cena para download já com todas as configurações prontas e planos posicionados.