Manipulando superfícies NURBS no Autodesk Maya

A modelagem 3d pode ser realizada com as mais variadas técnicas sendo a mais comum e difundida, a baseada em polígonos. Com essa técnica podemos construir modelos 3d que são gerados pelo posicionamento e ajuste de faces que formam um objeto 3d mais complexo, que depois pode ser suavizado e editado para representar formas complexas. Mas, apesar de ser bem conhecido utilizado para vários projetos de visualização, a modelagem poligonal apresenta algumas dificuldades e limitações, principalmente quando o objetivo da modelagem é representar objetos de natureza totalmente curva. Esse tipo de modelagem mais orgânica acaba encontrando uma base mais sólida quando utilizamos técnicas baseadas em superfícies.

Entre as técnicas de modelagem por superfície mais conhecidos está o chamado NURBS. Essa técnica de maneira muito parecida com a modelagem por curvas, mas temos um nível de sofisticação e controle sobre as curvas muito maior. O controle sobre as superfícies é mais aprimorado em alguns softwares como o Rhinoceros 3D, fazendo com que profissionais de design industrial adotem o NURBS como forma de modelar objetos com superfícies complexas como embalagens e outros objetos que demandam grande nível de precisão sobre as curvas.

Como manipular as superfícies NURBS no Autodesk Maya?

Os usuários que tem a disposição do Maya, possuem uma vasta gama de ferramentas para modelar usando NURBS, e as opções do Maya para esse tipo de criação são bem robustas e estáveis. Se você nunca teve a oportunidade de trabalhar com NURBS no Maya, o vídeo abaixo pode ser de grande ajuda.

Nesse tutorial, o autor explica de maneira bem básica como manipular e editar as curvas de uma superfície NURBS no Maya. Os exemplos usados para as explicações não são difíceis de seguir, até pelo fato de não ser criado nenhum elemento 3d no vídeo, apenas figuras geométricas.

A manipulação de estruturas do tipo NURBS não é complicada, e consiste apenas na transformação dos seus pontos de controle. Ao deformar esses pontos de controle, como aparece no vídeo, já podemos perceber como toda a estrutura se deforma e gera uma curva bem suavizada.

A movimentação dos pontos de controle não é suficiente para modelar com NURBS, mas é o primeiro passo antes de partir para a criação de formas mais complexas. Aguarde por mais tutoriais sobre modelagem com NURBS no Maya.

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.

Exemplo de modelagem 3d direcionada para produtos e indústria

A modelagem 3d e posterior renderização de produtos e objetos pode apresentar objetivos bem distintos, desde uma simples apresentação, como a preparação de um objeto para produção em larga escala. A grande maioria dos projetos está relacionada com a apresentação de idéias apenas, para que o projeto em si possa ser desenvolvido. Se o cliente comprar a idéia pelo que foi mostrado na apresentação usando modelos 3d conceituais, o produto em si está pronto para entrar em produção. Quando o assunto passa da simples visualização e começa a abordar tópicos como precisão e proporções, você precisa avaliar com mais cuidado a técnica de modelagem usada no projeto.

Entre as diversas técnicas de modelagem 3d disponíveis, a mais usada em todos os projetos é sem sombra de dúvida a subdivisão e todas as suas derivações, como o poly modeling ou o edge modeling. Essas técnicas ajudam em projetos que requerem precisão e criação de curvas de animação? Para esse tipo de objetivo, a subdivisão não ajudam muito. A solução? Adotar como técnica de modelagem o NURBS!

O que é essa técnica? Como funciona o NURBS? Para ter uma idéia de como é possível criar elementos complexos com modelagem NURBS assista ao vídeo abaixo, que é um excelente exemplo desse tipo de modelagem.

O software usado para a modelagem desse objeto é o Solid Thinking que é uma ferramenta destinada a modelagem e representação de objetos com curvas complexas, e com público relacionado ao design de produtos. Ele é bem parecido em termos de opções de modelagem ao Rhino 3D que também é especializado em modelagem NURBS. Nesse tipo de modelagem 3d os objetos são criados com embasamento forte em curvas, coisa que é exatamente o oposto a modelagem poligonal que é focada na organização de elementos como faces, arestas e vértices. O próprio vídeo demonstra bem essa mudança de paradigma, com o artista criando praticamente quase tudo com curvas apenas, sem a criação de nenhum tipo de polígono.

Se você é estudante ou interessado em modelagem voltada para a representação de produtos, recomendo que estude e pratique a modelagem NURBS com ferramentas capazes de gerar esse tipo de topologia mais complexa em 3D. A maioria das ferramentas suporta esse tipo de modelagem, mas como é difícil encontrar tutoriais e dicas sobre a técnica, algumas pessoas ainda acham que apenas softwares como o Rhino ou Solid Thinking podem produzir.

Tutoriais de modelagem com NURBS no Rhino 3D: Coleção de vídeos sobre modelagem

Dentre os variados tipos e técnicas de modelagem disponíveis nos softwares 3d, uma das que menos comento aqui no blog é a modelagem por NURBS. A maioria dos exemplos e tutoriais na internet fazem referência apenas, ou de maneira mais enfática na modelagem por subdivisão ou uma das suas derivações. Mas, isso não significa que a modelagem usando NURBS é menos importante ou poderosa. Se pudéssemos determinar um problema ou limitação para a modelagem NURBS é a falta de suporte em alguns dos aplicativos mais famosos na área de computação gráfica 3D. Por exemplo, o 3ds Max passou muitos anos sendo considerado um péssimo modelador NURBS e o Blender 3D ainda está com projetos em desenvolvimento para melhorar o seu sistema de modelagem NURBS.

Entre os softwares que oferecem modelagem NURBS como opção, um dos mais completos em termos de ferramentas é o Maya no campo da animação e para representação de produtos existe o Rhino 3D. Para os artistas envolvidos com design de produtos e representação, o Rhino é sem sombra de dúvida uma ótima ferramenta. Caso o artista tenha conhecimentos em AutoCAD, o processo de aprendizagem no Rhino 3D será ainda mais simples, pois ele trabalha de maneira semelhante, inclusive oferecendo até mesmo uma linha de comando.

Para que você tenha uma idéia da vantagem e poder do Rhino como ferramenta de modelagem direcionada à representação de produtos, recomendo uma visita ao canal de um professor de design no Blip.tv em que ele disponibiliza vários tutoriais de modelagem voltados a representação de produtos usando o NURBS do Rhino 3D.

tutorial-modelagem-nurbs-rhino-3d.jpg

Os tutoriais são bem detalhados e longos, com os downloads dos arquivos originais podendo chegar a quase 900MB no formato MOV.

Nos tutoriais podemos acompanhar a modelagem de alguns objetos bem peculiares, como secadores de cabelo e fones de ouvido. É impossível modelar esses objetos com subdivisão? Não, é perfeitamente possível elaborar os mesmos modelos 3d com subdivisão, mas a modelagem com NURBS nesses casos tem uma grande vantagem sobre a subdivisão que é a precisão. Como na modelagem NURBS a maioria dos objetos e superfícies é definida usando curvas, os objetos podem receber parâmetros e dimensões reais no processo de modelagem. Isso é muito útil na fase de projeto e desenvolvimento de qualquer produto.

Sem mencionar o fado da maioria dos objetos abordados nos tutoriais apresentaram superfícies e curvas, relativamente complexas e difíceis de representar usando subdivisão. Nesses casos o uso de NURBS é mais que justificada. Mesmo que você não seja usuário do Rhino, os tutoriais são um excelente exemplo do que é possível fazer com esse tipo de técnica.

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.