La tetera de Utah. Una tetera muy famosa.

A estas alturas de mi vida (y seguramente para muchos modeladores que lleven años en esto), la tetera de Utah ya sea una vieja conocida para muchos. Pero en mi labor como instructor en escuelas hay cosas que no cambian. Y es que, a pesar de lo que pueda parecer, el mundo del 3D está lleno de datos curiosos e interesantes que sólo algunos pocos conocen.

la tetera de Utah
Renderizado de la tetera de Utah

En los años que llevo impartiendo clases sigo escuchando la misma pregunta a mis alumnos cuando enseño 3Ds Max.

«Rubén, ¿por qué hay una tetera?»

 

Siempre me ha gustado contar datos curiosos a mis alumnos cuando puedo. Soy de esos profesores que opinan que una buena anécdota ayuda a amenizar las clases teóricas. Ya sabéis, las típicas clases que todos hemos sufrido como alumnos (aquellas en las que te duermes).

Soy consciente que, en ocasiones, el modelado 3D puede ser una tarea ardua de aprender, sobretodo si hablamos de modelado tradicional. Muchos tecnicismos al comienzo, metodologías de trabajo y otras muchas cosas. Es por ello que cada vez que me toca dar primitivas en 3Ds Max y llego a la famosa tetera nunca falta gente que pregunte qué pinta ahí.

No me cabe la menor duda de que la habrás visto en varios sitios. Probablemente ni siquiera te hayas dado cuenta de ella. Pero si hablamos de Los Simpsons, Toy Story o el famoso protector de pantallas de las tuberías en Windows puede que la cosa cambie.

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Fotograma de la película Toy Story donde se puede ver la tetera en acción

No obstante, seguimos con la misma duda. ¿Por qué tanto rollo con la dichosa tetera? Y, ¿qué importancia tiene para el 3D?

El bueno de Martin Edward Newell

 

Para hablar de la tetera de Utah, tenemos que remontarnos algunas décadas. Concretamente, al año 1975. Un hombre llamado Martin Newell, estudiante de la universidad de Utah, logró doctorarse como informático.

Durante una época de su vida, nuestro amigo Martin estuvo trabajando en un proyecto que le estaba trayendo de cabeza. Estaba investigando sobre la posibilidad de representar objetos del mundo real mediante vectores y algoritmos en un ordenador. Lo que intentaba conseguir era la representación de modelos tridimensionales generados por ordenador. Además, buscaba la forma de que estos objetos en 3D pudieran crear efectos complejos.

Algunos de estos efectos eran la proyección de sombras o reflexiones. Y a pesar de que ya había logrado representar algunas figuras previas, incluso alguna tan compleja para la época como una pieza de ajedrez, Martin se encontraba frustrado. El motivo era que necesitaba crear un objeto que pudiera representar la mayor cantidad de efectos en sí mismo.

 

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Y llegó la revelación

 

Un día, nuestro amigo Martin estaba tomando el té junto a su esposa, Sandra. Le explicó en qué estaba trabajando y le dijo que necesitaba encontrar algún objeto más complejo para su proyecto. Sin ir más lejos, Sandra le dijo que por qué no modelaba la tetera Melitta que estaban usando para el té.

Martin descubrió que era un objeto perfecto para representarlo en tres dimensiones por varios motivos. En definitiva se trataba de un objeto que presentaba curvas y proyecciones únicas. Proyectaba sombras sobre si misma, tenía superficies cóncavas y convexas, no necesitaba texturas para ser fácilmente reconocible. Era lo que buscaba.

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Esquema en papel de la tetera de Utah

 

Martin decidió hacer un dibujo sobre papel para posteriormente representarlo mediante algoritmos en su laboratorio. Para ello programó una serie de vectores mediante el uso de puntos Bézier (¿a alguien le suenan las splines?) y obtuvo lo que esperaba. No tardó en mostrárselo a su colega Jim Blinn (otro genio del que ya hablaremos).

Blinn decidió aplanar un poco la tetera puesto que le resultaba más atractiva y de este modo nació la tetera que conocemos a día de hoy.

La tetera de Utah para la posteridad

 

Tanto Martin como Jim decidieron liberar el modelo para que pudiera ser usado por otros investigadores. No tardó en convertirse en un cánon y su uso se extendió incluso hasta la actualidad. Muchos animadores empiezan haciendo sus primeras animaciones con ella. No es raro ver a alguien haciendo pruebas de render usando nuestra querida tetera.

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Martin E. Newell junto a un renderizado en el que aparece la tetera de Utah

 

Sin lugar a dudas, la tetera de Utah, es una de esas cosas que siempre están ahí pero que sólo algunos conocen su historia.

Si deseas saber más sobre la tetera de Utah puedes echar un vistazo a la página de wikipedia relacionada donde entre otros datos de interés podrás ver imágenes de la tetera real en la que se basó Martin.

Estar actualizados y su importancia en el 3D.

A lo largo de los años, todos los que nos dedicamos a la industria de las tres dimensiones tarde o temprano nos toca reciclarnos para estar actualizados. Es un acontecimiento inevitable en la mayoría de los casos. Más aún si uno se dedica a la docencia como es el caso de un servidor.

Y es que las tecnologías avanzan a un ritmo vertiginoso a día de hoy. El abanico de programas se ha ampliado de manera exponencial en los últimos años, haciendo que surjan herramientas que hasta hace tiempo eran impensables. Esto obliga a los que ya llevamos un tiempo en esto del 3d a cambiar nuestras metodologías de trabajo. Por lo que nos vemos obligados a salir de nuestra zona de confort, haciendo que nos pongamos al día constantemente. Es eso o caer en la desidia para terminar quedándonos obsoletos y fuera de circulación.

Nuevas herramientas, plugins y el hecho de estar actualizados cada año

 

Como decía, muchos programas nuevos surgen para mejorar otros, suplir funcionalidades que antes no tenían fácil solución; amén de las novedades y actualizaciones que traen las herramientas que ya estaban desde hace tiempo.

Recuerdo perfectamente cuando en los años noventa la mayoría de la gente usaba 3D Studio Max. Por supuesto existían infinidad de programas como Simply 3D, True Space, LightWave, Maya y muchos otros. Muchos de ellos ya han pasado a mejor vida. No obstante, 3D Studio Max era el rey en aquellos tiempos y el buque insignia de Autodesk. De hecho, permitió a la compañía adquirir otras licencias (a golpe de talonario) como fue el caso de Maya.

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3ds Max en su versión R2 de 1997


Sea como sea, ha llovido mucho desde entonces. Y si bien es cierto que antes podías trabajar tranquilamente y estar actualizados con 3D Studio Max o Maya, Photoshop y algún plugin que otro que te resolviera un poco la vida, la cosa ya no es así por mucho que nos duela.

A día de hoy no es raro encontrarnos con que la mayoría de artistas 3D deben usar, no solo un programa de modelado tradicional. Al contrario, muchos necesitan complementar sus trabajos con otros softwares como Zbrush, Substance Painter y algún motor de render como V-Ray. Y no hablemos ya de aquellos artistas 3d que se dedican a la industria del videojuego. En ese caso, además de los programas mencionados es probable que también se encuentren motores gráficos como Unity 3D y Unreal Engine. En estos casos estar actualizados es realmente complicado.

¿Por qué estar actualizados?

 

Las razones por las que estar actualizados aunque a priori pueden parecer obvias en ocasiones no lo son tanto. No solo veremos los inconvenientes que puede acarrear no estar a la orden del día. También veremos que esto puede afectar negativamente a nuestro trabajo a la larga por una serie de factores que pasamos a ver a continuación:

Volvernos más productivos

 

En ocasiones podemos tener un flujo de trabajo que nos permite trabajar de forma eficiente pero que nos puede conllevar más tiempo del necesario. Por ello, es bueno explorar nuevas herramientas, plugins o software alternativo que nos permita solucionar ahorrar tiempo y volvernos más eficaces.

En una ocasión trabajé en un proyecto de simulación en el que debía realizar una serie de carreteras. Este proyecto me iba a durar bastante tiempo ya que debía ir situando todas las señales viales y verticales, farolas y edificios manualmente. Con el fin de acelerar mi producción busqué plugins que me permitieran situar sobre la carretera los objetos sin necesidad de hacerlo de manera manual. De modo que solo tuve que colocar estos objetos desde la vista superior en el viewport (estaba trabajando en 3ds Max). Una vez situados los objetos en la vista superior el plugin detectaba con un solo click la superficie del modelo que se encontraba debajo (la carretera) y situaba a la perfección todos los objetos sobre esta.

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Web ScriptSpot donde se pueden encontrar plugins para 3ds Max


Cambio de paradigma en la industria

 

Esta es quizás una de las razones más importantes de por qué debemos estar actualizados. Y es que hay momentos en los que surgen nuevos métodos de trabajo que cambian por completo la manera de trabajar de la industria. Desconocer este tipo de cuestiones e ignorarlas puede suponer un duro golpe a nuestro método de trabajo y dejarnos obsoletos. De la noche a la mañana puede ocurrir que nuestro modo de trabajar ya no se use.

Un ejemplo que me viene a la cabeza fue cuando en el mundo de los videojuegos id Software dio un salto tecnológico con la creación de los mapas de normales. La aparición de estos por primera vez fue en Doom 3, una técnica que permitía dar sensación de estar bien modelos con alto poligonaje en modelos con mallas en bajo poligonaje.

A partir de ahí toda la industria del videojuego incorporó estos mapas como un estándar.

A pesar de que es duro, conozco casos de personas que habiendo estado en lo más alto del sector de los videojuegos acabaron siendo arrollados desde un punto de vista técnico por no actualizarse ante este tipo de nuevos métodos. Gente que me hablaban de una «nueva técnica» para conseguir detalle de un modelo en alta a otro en baja. Una «nueva técnica» para ellos pero un estándar para el resto desde hacía más de diez años. Cuando les explicaba que eso se conseguía mediante retopología y proyección (baking) de texturas no sabían de que les hablaba.

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Creación de mapas de normales


Capacidad de reciclaje
e imagen profesional

 

Con capacidad de reciclaje me refiero al hecho de que si ponemos en práctica el estar constantemente actualizados nos será mucho más sencillo reciclar nuestras habilidades a nuevos entornos y programas.

Hay que tener en cuenta que algunos programas mueren o cambian bruscamente. Por ello, si estamos habituados a mantenernos a la vanguardia con respecto a los cambios de la industria nunca tendremos problemas de adaptación de un entorno de trabajo a otro; hasta el punto de que seremos capaces de interiorizarlo e incorporar esos cambios en nuestro flujo de trabajo de manera natural.

Esto también nos ayudará de cara a nuestros clientes o dentro de los equipos de desarrollo al comprender perfectamente cuales son las tendencias dentro del sector. Además de que de cara al resto proyectaremos la imagen de un profesional que es capaz de adaptarse a cualquier circunstancia.

Recomendaciones para estar actualizados

 

A continuación pasaré a dar algunas recomendaciones que nos puedan resultar útiles en nuestro devenir profesional.

Redes sociales


Una forma muy práctica de estar atento a las novedades de los programas de los que hacemos uso sería el uso de redes sociales. Si dispones de Twitter o Facebook te será sencillo saber cuando se lanzarán las nuevas actualizaciones. Ten en cuenta que las compañías suelen contar con departamentos de márketing en redes sociales. Por ello, será fácil seguirles la pista cuando saquen algo interesante.

Páginas y foros del sector


Otra opción es ser lector habitual de ciertos medios o foros que traten el sector del 3d. Una buen lugar puede ser la web de CGPress.org. También si algunas de las compañías que crean las herramientas que tu utilizas suelen tener foros y comunidades que te ayudarán a informarte.

Implementa las novedades a tu workflow


Informarse está bien pero muchas veces es necesario implementar lo aprendido. No siempre, pero en algunas ocasiones pueden sacar novedades en nuestro software que nos ayude a agilizar nuestra metodología de trabajo. Añadir esas nuevas herramientas que optimicen nuestro trabajo es una buena forma de estar actualizados.

Pregunta a otros profesionales


Una opción muy interesante es la de preguntar a profesionales de tu sector. Muchas veces puede que estemos usando ciertas herramientas que quizás no sean las más apropiadas para nuestro trabajo. En ocasiones, esto puede deberse a simple ignorancia o desconocimiento. Por ello, trata de estar al tanto de que herramientas funcionen mejor para la labor que desempeñas. Tan sencillo como preguntar a compañeros que trabajen en tu misma área.

Conclusión


Como ya hemos visto, nuestro sector es un sector tecnológico. Ello implica que la formación y el estar actualizados es casi una obligación. Solo de esa forma podremos ser eficientes respecto a las exigencias del mercado. Sigue los consejos expuestos en el apartado anterior para estar a la última por lo que no olvides llevarlos a cabo.

 

Principios básicos del Box Modelling. (Quads, Tris y Ngons)

En este artículo de hoy vamos a tratar una cuestión fundamental que todo modelador o artista 3d debe conocer a la hora de llevar a cabo cualquier proyecto mediante el método de box modelling. Usar una topología adecuada según el tipo de modelo que estemos llevando a cabo no siempre es fácil. Además, es necesario conocer los problemas que pueden acarrear el uso de unos u otros y saber cual es el estándar usado por la industria.

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Personaje de Nightmare Boy para The Vanir Project

Por ello, en este artículo examinaremos todo lo relacionado con el uso de triángulos, quads o ngons a la hora de realizar nuestros modelos.

Definiciones

 

Una de las primeras cosas que debemos saber en box modelling es en qué se diferencian cada uno de los tipos de polígonos y cuáles son sus características particulares. Así que vamos a pasar a definirlos para entender bien todo lo que trataremos a continuación.

  • Tris (triángulos): Llamamos tris a todo polígono formado por tres vértices, tres aristas y una cara. Aunque es cierto que son la base en lo que a modelado se refiere (no olvidemos que todos los polígonos están formados por triángulos), es cierto que muchos modeladores reniegan de ellos, servidor incluido. Veremos el motivo de esto y también en qué casos se pueden o no usar. No obstante, no debemos olvidar que algunos engines gráficos y motores tienden a convertir todas las mallas de nuestros modelos como en el caso de Unreal Engine y Unity.
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Tri (unidad mínima de polígono formado por tres aristas)
  • Quads: Un quad no es más que la representación de un polígono formado por cuatro aristas. Estas a su vez están conectadas por cuatro vértices y formando dos caras. Hay que tener en cuenta que cuando hablamos de un quad no es más que la representación de dos triángulos que conforman dicho polígono.
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Quad (polígono compuesto por cuatro aristas)
  • Ngons: Cuando hablamos de ngons, nos estamos refiriendo a todos aquellos polígonos que están formados por más de cuatro aristas o vértices. Por lo tanto, están formados por más de dos caras o triángulos.
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NGon (polígono con más de cuatro aristas)

Una vez que ya hemos visto en qué consiste cada uno vamos a ver qué ocurre con ellos y en qué ocasiones se usan unos u otros.

Seguramente has escuchado en alguna ocasión que el uso de quads es la opción más recomendada en box modelling por los modeladores. A pesar incluso de que seguramente habrás visto muchos modelos que están compuestos por triángulos o por ngons. Por otro lado, esto no quiere decir que no podamos usar tris o ngons en nuestros trabajos, pero sí es cierto que hay que saber en qué situaciones podemos usarlos. Aún así, veremos los motivos por los que se usan principalmente los quads. En otro artículo veremos en qué circunstancias podríamos usar tris y ngons.

Motivos por los que usar quads en box modelling

 

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Representación de un objeto realizado con quads en Blender

 

Motivo 1: Los loops


Este es uno de los principales motivos para el uso de quads en box modelling. En modelado 3D, la gran parte de las operaciones geométricas funcionan en base a los loops. Un loop no es más que una consecución de quads que forman un «recorrido». Pueden tener un principio y final o bien estar conectados en su totalidad formando un loop completo.
Uno de los apartados que más requiere el uso de quads y los loops sería el referente a la animación. Por consiguiente, debemos asegurarnos de que si el modelo que estamos realizando va a formar parte en una cinemática o si necesitará de una serie de animaciones que puedan ser llevadas a un motor para por ejemplo un videojuego.

Aún así, no es menos cierto que algunos modeladores (principalmente dentro de la industria del videojuego) llegan a utilizar tris en algunos puntos dentro del modelo, esto se debe a la optimización que muchas veces se requiere para optimizar la carga gráfica dependiendo de la plataforma utilizada. Principalmente esto podemos verlo en las generaciones tempranas de videoconsolas, pero siempre y cuando no se coloquen tris en lugares críticos del modelo como puedan ser las articulaciones. Sea cual sea el caso, será necesario prestar atención a nuestra malla para evitar tris o ngons que pudieran generar complicaciones a la hora de que el animador o el rigger tuvieran que trabajar con dicho modelo.

Veamos a continuación un ejemplo gráfico de cómo construiríamos una topología para animación facial libre de tris y ngons y cómo se forman los loops.

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Retopología facial mediante loops

En la imagen superior vemos perfectamente como se ha llevado a cabo una retopología facial para un personaje con el objetivo de poder animarlo posteriormente. Si observamos bien veremos que no se aprecian tris o ngons. Se prestará especial cuidado en la zona de las comisuras tanto de los labios como de los párpados. Esto hará que sea inevitable la concentración de poligonaje en esas áreas.

Motivo 2: Las herramientas


Es un hecho que a lo largo de los años muchos programas de box modelling se han orientado al manejo con quads. En gran parte debido al uso de los famosos loops que ya hemos comentado en el apartado anterior. Como ya hemos visto esto afecta a cuestiones como la animación pero también hay otras razones de peso para usarlos como los son las herramientas de los propios programas de modelado.

El incremento de subdivisiones, los edgeloops, connect, etcétera son un claro ejemplo de uso de quads. Resumiendo, la mayor parte de las herramientas y operaciones en los software de 3D están pensadas, simple y llanamente, para funcionar con quads.

Veamos nuevamente un ejemplo para ilustrar este punto concreto.

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Ejemplo de uso de Loop Cut en Blender

En la imagen superior podemos observar dos situaciones. Concretamente estamos usando la herramienta Loop Cut en el programa Blender. Dicha herramienta nos permite trazar un loop de aristas a lo largo de una consecución o loop formados por quads. Si nos fijamos en la imagen izquierda veremos que el loop de aristas viaja desde el quad situado en la parte superior izquierda del plano hasta el quad inferior izquierdo.

Por contra si observamos la imagen de la derecha podremos observar que la herramienta Loop Cut inicia su recorrido en el segundo quad de la primera columna pero no termina su recorrido hasta el otro extremo ya que encunetra un triángulo que rompe la consecución de la fila de quads.

Esto ocurre por lo siguiente; si analizamos paso a paso el proceso que lleva a cabo el Loop Cut nos encontramos que lo que está haciendo es comprobar (antes de trazar el loop de aristas) si la arista sobre la que nos posicionamos tiene dos aristas contiguas y acto seguido buscará la arista que se encuentre «en frente». Cuando llega al triángulo lo que ocurre es que es capaz de encontrar las dos aristas contiguas pero le faltaría esa tercera arista que se encontraría como hemos dicho «en frente» por lo que deja de realizar el trazado. Una forma de solucionar esto sería eliminar la arista que bloquea el paso o bien con la inserción de un vértice en una de las aristas y llevando a cabo la creación de un falso triángulo. Podemos ver un ejemplo a continuación.

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Falso triángulo (en realidad es un quad)

Como podemos ver que el trazo ahora continúa pero vuelve a toparse con otro triángulo que vuelve a cortar el recorrido del loop de aristas. Una alternativa podría ser la de eliminar la nueva arista creada y de únicamente el vértice de modo que generemos dos falsos triángulos.

Motivo 3: Deformaciones


Es evidente que el uso de ngons y triángulos en box modelling generan complicaciones debido a las deformaciones que crean. Un claro ejemplo de esto es cuando realizamos modelos usando modificadores o deformadores que nos permitan subdividir las mallas con el objetivo de realizar modelos en alto poligonaje, como puede ser Turbosmooth en 3ds Max o Subdivision en Blender por poner un ejemplo. El uso de triángulos y ngons con esta clase de modificadores generarán artefactos como los que explicaremos a ver en las dos siguientes imágenes.

Cilindro con ngon de 18 lados (izquierda) y cilindo de quads (derecha)


En la imagen anterior podemos ver claramente cómo el cilindro rojo tiene en la parte superior un ngon de dieciocho lados mientras que en el cilindro verde toda la zona está compuesta por quads. A continuación aplicaremos el modificador Turbosmooth de 3ds Max para ver qué ocurre en ambos casos.

Ambos cilindros con modificador Turbosmooth en 3ds Max

Como se puede observar en ambos cilindros existe una diferencia notable a pesar de que hemos usado los mismos parámetros en el modificador Turbosmooth. Mientras que el cilindro verde presenta una superficie bien redondeada y pulida el cilindro rojo presenta artefactos que deforman el resultado final deseado.

Incluso, en ocasiones, podemos encontrarnos con que generan deformaciones extrañas al renderizar y no suavizan como deberían a pesar de que en el viewport se muestre correctamente.

Motivo 4: El quad es el estándar de la industria


No es de extrañar que visto lo anterior, la industria demande por parte de los profesionales el uso de quads. Por ello, cuando presentamos un reel para una oferta de trabajo debemos tener en cuenta esto. Una topología sucia, llena de tris y ngons hará que nos rechacen en la mayor parte de los casos. Lo único que damos a entender es que no nos tomamos el tiempo de hacer un trabajo serio y profesional.

Conclusión

 

En conclusión, ¿podemos usar tris y ngons en box modelling? La respuesta es un sí, pero… En otro post explicaremos en qué casos podríamos hacer uso de dichos polígonos sin que nos causen complicaciones. No obstante, y por regla general, siempre que podamos, y no se nos pida lo contrario, trabajaremos nuestros modelos mediante el uso de quads en nuestros proyectos.