Aplicación de materiales y texturizado (A3C31C2D03)

Definir la geometría de un objeto en el mundo de la informática gráfica es solo el primer paso en la creación de modelos 3D realistas y visualmente atractivos. Una vez que el modelo ha sido diseñado y modelado, es esencial asignar materiales adecuados y, en algunos casos, aplicar texturas para lograr una apariencia realista y coherente. La asignación de materiales determina cómo interactúa el objeto con la luz y cómo se reflejan, refractan o absorben los rayos luminosos en su superficie. Además, el texturizado UV Mapping es una técnica esencial para aplicar imágenes o patrones en la superficie de un objeto 3D con precisión y realismo. En este documento, exploraremos la importancia de asignar materiales y texturas en la creación de gráficos 3D

A la izquierda tenemos una mesa creada sin asignar una textura predeterminada, mientras que a la derecha tenemos una mesa a la que se le han aplicado diferentes texturas. Nótese la diferencia en cómo actúa la luz en cada una de ellas, consiguiendo una apariencia mucho más realista.

Asignación de materiales

La asignación de materiales en un objeto 3D es un proceso vital para simular cómo interactúa con la luz. Cada material tiene propiedades específicas que determinan cómo la luz incide y se refleja en su superficie. Algunos materiales pueden ser opacos y reflejar la luz en una sola dirección, mientras que otros pueden ser transparentes o refractar la luz cuando pasa a través de ellos. La configuración de los atributos del material, como la rugosidad, la reflexión y el índice de refracción, influirá en la apariencia final del objeto y su realismo en la escena.

En muchos programas de modelado y renderizado 3D, los materiales se definen utilizando el modelo de iluminación de Phong o el modelo de sombreado de Lambert. Estos modelos permiten simular la forma en que la luz interactúa con las superficies del objeto, y cómo se crea el efecto de sombreado y brillo en función de la posición de la fuente de luz y el punto de vista de la cámara.

Comportamiento de la luz, propiedades

Los materiales definen cómo interactúa el objeto con la luz y cómo se reflejan, refractan o absorben los rayos luminosos en su superficie. Cada material tiene propiedades específicas que determinan cómo se comportará la luz en relación con el objeto. Estas propiedades se definen siempre que se  asignen un material. Algunas de las propiedades más importantes son:

• Color: el color es el atributo más básico de un material y define cómo se verá el objeto bajo la luz blanca. Puedes elegir un color sólido o una textura de color para obtener un resultado específico.
• Brillo (especularidad): este atributo controla la cantidad y el tamaño de los reflejos en la superficie del objeto. Un valor alto de brillo creará reflejos intensos, mientras que un valor bajo dará un aspecto más mate.
• Rugosidad (roughness): la rugosidad define qué tan suave o áspera es la superficie del material. Una superficie muy rugosa dispersará la luz y dará un aspecto difuso, mientras que una superficie lisa reflejará la luz en una dirección más precisa.
• Transparencia: este atributo controla qué tan transparente es el material. Puedes hacer que el objeto sea completamente transparente o semi-transparente para simular vidrio u otros materiales transparentes.
• Índice de refracción: el índice de refracción determina cómo la luz se dobla al pasar a través del material transparente. Esto es especialmente importante para simular materiales como el vidrio o el agua.
• Texturas: además de los atributos mencionados anteriormente, puedes aplicar texturas para agregar detalles más complejos y realistas a la superficie del objeto. Las texturas pueden incluir patrones, imágenes o cualquier tipo de diseño que desees incorporar en el modelo.

En Blender podemos definir estas propiedades seleccionando un objeto y pulsando en la ventana de materiales situada abajo a la derecha de la interfaz. En esta captura podemos observar las propiedades usadas para el material creado para simular el cristal.

Es importante tener en cuenta que la asignación de materiales no solo afecta la apariencia del objeto en un renderizado estático, sino que también tiene un impacto en cómo se verá el objeto en diferentes condiciones de iluminación y en movimiento en una animación.

En muchos programas de modelado y renderizado 3D, como Blender, Maya, 3ds Max y otros, encontrarás una interfaz intuitiva para asignar materiales a tus modelos 3D. Estos programas ofrecen bibliotecas de materiales predefinidos y también te permiten crear y personalizar tus propios materiales, ajustando los atributos mencionados anteriormente para obtener el resultado deseado.

Asignar una textura a un objeto es sencillo. Podemos añadir una textura directamente a un objeto (entiéndase como textura una imagen que representa “la piel” del objeto) y será el propio programa de diseño 3D quien la distribuya automáticamente y de forma uniforme a lo largo de toda la superficie del objeto. El problema es que en ocasiones esta distribución automática no permite un ajuste adecuado de la textura. Existen otras técnicas más avanzadas que permiten un ajuste más manual y preciso como la técnica de texturizado de UV Mapping.

El texturizado UV Mapping es una técnica que permite aplicar texturas o imágenes en la superficie de un modelo 3D. Para hacerlo, se deben mapear coordenadas 2D en la superficie del objeto 3D, conocidas como coordenadas UV. Esta técnica es especialmente útil cuando se desea detallar la apariencia del objeto con mayor realismo, como agregar patrones, texturas o imágenes complejas.

Desde Blender tenemos una vista propia dedicada exclusivamente al UV mapping que ya nos “Desenvuelve” el objeto con el que trabajemos.

Asignar una textura a un objeto es sencillo. Podemos añadir una textura directamente a un objeto (entiéndase como textura una imagen que representa “la piel” del objeto) y será el propio programa de diseño 3D quien la distribuya automáticamente y de forma uniforme a lo largo de toda la superficie del objeto. El problema es que en ocasiones esta distribución automática no permite un ajuste adecuado de la textura. Existen otras técnicas más avanzadas que permiten un ajuste más manual y preciso como la técnica de texturizado de UV Mapping.

El texturizado UV Mapping es una técnica que permite aplicar texturas o imágenes en la superficie de un modelo 3D. Para hacerlo, se deben mapear coordenadas 2D en la superficie del objeto 3D, conocidas como coordenadas UV. Esta técnica es especialmente útil cuando se desea detallar la apariencia del objeto con mayor realismo, como agregar patrones, texturas o imágenes complejas.

El proceso de texturizado UV Mapping comienza desplegando las caras del modelo 3D en un plano 2D, de modo que se puedan aplicar las texturas de manera precisa. Esto puede realizarse utilizando herramientas específicas en programas de modelado 3D, o incluso de manera manual si se necesita un control más preciso.

Una vez que las coordenadas UV se han asignado correctamente, se puede aplicar la textura deseada en un programa de edición de imágenes. Luego, la textura se asigna al material del objeto 3D en el software de modelado o renderizado, donde se ajustan parámetros como el tamaño, la intensidad y la repetición de la textura para obtener el resultado deseado.

En Blender esto se traduciría únicamente como desenvolver el objeto que queramos desde el apartado UV editting, aplicarle una textura de imagen (seleccionando el mapa de textura que deseemos en png o jpeg como imagen) y volver a UV editting para ajustar esta imagen a nuestro objeto. Es importante resaltar que a más resolución tenga nuestra imagen mejor se verá nuestro render.

Como esto es más fácil decirlo que hacerlo, vamos a intentar hacernos este proceso lo más fácil posible añadiendo algunas pautas a seguir y los menús necesarios para esto. Para empezar y desenvolver el objeto, únicamente nos tenemos que situar en la vista “UV editting” donde ya nos aparecerá el objeto desenvuelto. Lo siguiente sería irnos al apartado “Sombreado”. En esta vista tendremos que adjuntar la imagen (Que debe seguir el formato tipico de mapa UV, solo haría falta buscar en google lo que queramos seguido de “Texture map”), para esto arrastraremos la imagen de la carpeta donde la tengamos directamente a la parte inferior de la vista de sombreado, al lado del cuadro llamado “BSDF principista”. Una vez tengamos la imagen añadida en este “esquema”, tendremos que unir el punto “Color” de nuestra imagen con el punto “Color base” de “BSDF principista” con lo que ya tendríamos asignada esta imagen al objeto que queremos, ahora solo debemos reposicionarla para que se vea correctamente.

Para esto, nos volvemos a la vista “UV edditing”. En este caso ahora veremos la misma figura desenvuelta junto a la imagen que hemos importado. Para que la imagen esté acorde con e resultado que queramos, debemos hacer click donde tenemos la figura desenvuelta y pulsar la tecla a. Con esto tendremos toda la figura desnevuelta seleccionada, ahora debemos mover ésta (con la tecla g) o girarla (pulsando la tecla r y escribiendo los grados que queramos rotarla si queremos mayor precisión) de modo que la figura desenvuelta coincida exactamente con la imagen del mapa de texturas que hemos añadido.

Cabe añadir que la imagen que usemos no ha de ser necesariamente un mapa de texturas, se puede añadir la imagen que se desee y ajustarla a placer. No obstante, los mapas de texturas están pensados especifiamente para darle forma a figuras concretas y nos pueden ser muy útiles.

En el orden de las agujas del reloj, en la primera imagen tenemos un cubo que se ha escalado en forma de caja desenvuelto en el UV editting. En la segúnda imagen se nos muestra como se le ha  aplicado al cubo una textura con la imagen del mapa de texturas de una caja de cereales aleatoria. En la tercera imagen se muestra como se ha ajustado el mapa de texturas a la fora uv desenvuelta del cubo. En la cuarta imagen se muestra finalmente un render de como quedaría la caja encima de la mesa previamente realizada.

En conclusión, la asignación de materiales y la aplicación de texturas son aspectos críticos en la creación de modelos 3D realistas y visualmente atractivos. La asignación de materiales permite definir cómo la luz interactúa con la superficie del objeto, influyendo en su apariencia y comportamiento visual en la escena. Por otro lado, el texturizado UV Mapping es una técnica valiosa para aplicar imágenes o patrones en la superficie del modelo con precisión y realismo.

Dominar estas técnicas y entender cómo afectan a la apariencia del objeto es fundamental para lograr resultados de alta calidad en proyectos de animación, videojuegos, diseño arquitectónico y otras áreas de la informática gráfica. La combinación adecuada de materiales y texturas agrega un nivel de detalle y realismo que puede marcar la diferencia entre un modelo 3D ordinario y una creación visualmente impactante. Es por ello que será necesario dedicarle muchas horas al entendimiento y uso de estas técnicas.