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

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

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En este artículo de hoy vamos a tratar una cuestión fundamental que todo modelador o artista 3d debe conocer. Sobretodo a la hora de llevar a cabo cualquier proyecto mediante el método de box modeling. 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.

Box Modelling 01 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 modeling es en qué se diferencian cada uno de los tipos de polígonos. Y también cuáles son sus características particulares. Así que vamos a pasar a definirlos para entender bien todo lo que trataremos a continuación.

Empecemos

  • 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.

Box Modelling 02
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.

Box Modelling 03
Quad (polígono compuesto por cuatro aristas)

  • Ngons: Por supuesto, 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.

Box Modelling 04
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.

Entonces, ¿no se pueden usar?

Seguramente has escuchado en alguna ocasión que el uso de quads es la opción más recomendada. Definitivamente, es un hecho que en box modeling es el tipo de polígono más utilizado 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 este otro artículo podrás ver en qué circunstancias podríamos usar tris y ngons.

Motivos por los que usar quads en box modeling

Box Modelling 05
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 modeling. 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.

¿Cómo hacemos entonces?

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.

BoxModelling_05B
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 modeling 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.

Box Modelling 06
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.

¿A qué se debe esto?

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.

Box Modelling 07
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 modeling 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

¿Cómo influye el uso de tris y ngons?

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 modeling? 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.

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