Al jugar diferentes y asombrosos videojuegos muchas veces nos preguntamos cómo los han creado, como han creado los modelos 3d, las animaciones y los entornos con tan excelente calidad.
Aquí explicamos la forma de realizarlos mediante potentes programas llamados “motores de videojuego” o “game engines”, en este caso te contaremos cómo se hacen en dos de los más utilizados a nivel mundial Unity y Unreal Engine.
¿Qué es Unity?
Unity es un motor de videojuegos multiplataforma que permite ensamblar entornos 2d y 3d para diferentes consolas de videojuegos, celulares o computadores. Allí no solo se pueden crear videojuegos sino visualizaciones arquitectónicas, animaciones y AR/VR también.
Para la creación de una aplicación o videojuego 3d en Unity es necesaria la creación de objetos tridimensionales en otros programas como por ejemplo Blender, 3dMax o Maya.
3dMax es un programa muy potente para la creación de objetos 3d, pero está más enfocado al modelado, mientras que Maya otro gran programa de 3d, está más enfocado a la animación. Estos dos programas pueden llegar a ser costosos a menos que se tengan licencias de estudiante, y generalmente son utilizados por agencias o personas que realmente pagan por ellos.
Por otro lado Blender es un software gratis que cualquier persona alrededor del mundo puede descargar, tiene código abierto para que su desarrollo pueda progresar y cada vez va tomando más fuerza en el mercado mejorando sus características internas.
Para la creación de modelos 3d en Unity hay que tener en cuenta ciertas características, especialmente si son modelos para videojuegos.
Modelado 3D
Hay diferentes técnicas de modelado como por ejemplo el modelado poligonal, modelado por NURBS, modelado procedural, fotogrametría y esculpido digital.
Modelado poligonal
Este tipo de modelado es el más usado y se basa en la creación de un objeto a partir de polígonos. Generalmente se parte de una caja y desde allí se comienza la creación del objeto que se quiere hacer.
Modelado por NURBS, B-splines racionales no uniformes (Non Uniform Rational BSplines)
Este tipo de modelado se genera por splines que construyen una superficie controlada por nodos y curvas de bezier.
Esculpido 3D
Para el esculpido 3d se requieren otros programas adicionales tales como Z-brush o Mudbox, pero Blender tiene integradas herramientas de esculpido también. El esculpido 3d difiere del modelado, ya que para esculpir se requiere una gran cantidad de polígonos para poder dar profundos detalles que no se podrían realizar con un proceso de modelado tradicional.
Para hacer un esculpido se puede partir de un modelo base o también se puede crear el modelo directamente con las herramientas de esculpir.
Los detalles esculpidos quedan hechos en un modelo de alto poligonaje que son luego proyectados a la misma base del modelo pero de bajo poligonaje, mediante un proceso llamado proyección.
Modelado procedural
Este tipo de modelado se realiza por medio de matemáticas para poder crear más precisión en los modelos. Son usados algoritmos y algunas reglas para simplificar la creación de modelos como por ejemplo fractales o complejos entornos arquitectónicos.
Retopología
Cuando un modelo 3d tiene una gran cantidad de polígonos y va a ser usado para la creación de un videojuego, o AR/VR u otra aplicación que requiere optimización en los procesos, el modelo debe pasar por un proceso de retopología.
La retopología disminuye la cantidad de polígonos en el modelo guardando la misma forma, convirtiéndolo, en un modelo de bajo poligonaje.
La retopología puede ser hecha manualmente o en el software 3d bajando la cantidad de polígonos con herramientas automáticas o semiautomáticas.
UV mapping
El UV mapping es el proceso mediante el cual un modelo 3d se abre convirtiendo la superficie de sus polígonos en 2d dentro de un cuadro en el programa 3d.
Con sus polígonos abiertos en 2d es posible texturizarlo en cualquier otro programa como por ejemplo Photoshop, Blender o Substance.
Rigging
Rigging es la creación de un esqueleto mediante huesos para poder adherirlos a un modelo 3d generalmente orgánico, luego proceder a hacerle skin y finalmente animarlo.
Los huesos están vinculados unos a otros con parámetros específicos que controlan la rotación, posición y movimiento de cada uno de ellos relacionados entre sí.
Generalmente un Rig humano se asemeja a los vínculos entre huesos de un esqueleto humano real. Hay diferentes clases de Rig dependiendo el modelo y también se utilizan Rigs faciales para facilitar los movimientos de una cara para una animación.
Skin
Una vez creado el Rig se procede a pegarlo al modelo 3d por medio de un método llamado “skin”.
El skin pega el modelo a los huesos, dando diferentes pesos a los vértices donde el artista debe medir cuáles son los adecuados con relación a los huesos teniendo mucho cuidado con las articulaciones.
Una vez finalizado el skin, el modelo está listo para animar.
Texturizado
El texturizado es el proceso final que se le realiza a un modelo. Una vez el modelo ya tiene el UV mapping, ya se puede texturizar en otros softwares como por ejemplo Photoshop o Substance.
Se pueden pintar o colocar texturas dentro del cuadro de unwrap o también se puede pintar directamente sobre el modelo.
Para dar un acabado profesional ya sea realista, estilizado o cartoon, es necesario crear mapas especiales como el mapa de color, mapa de bump, mapa de height, mapa de roughness, mapa de oclusión, mapa de specular, entre otros.
Importación a Unity
Para comenzar a importar assets a Unity, primero es importante crear un folder en el editor de Unity y allí se pueden empezar a arrastrar o importar los assets necesarios.
Es importante guardar todos los archivos en el mismo folder y los modelos 3d deben venir con la posición en X, Y y Z en 0.0 y con el pivote centrado para mayor comodidad al momento de ensamblar un nivel.
El desarrollador ya tiene todos los elementos 3d preparados para crear un nivel, jugar con materiales, luces, cámaras, programación y animación. Con todos estos elementos se crea un videojuego o aplicación en Unity.
Conclusiones – Modelos 3D en Unity
Unity es un motor potente y útil para la creación de videojuegos 3d y 2d, AR/VR, animaciones y otras aplicaciones. Es muy intuitivo de usar con resultados sorprendentes.
Se puede descargar gratis pero se requiere un equipo potente para poder manejarlo.
Es importante tener claro que se quiere desarrollar, que estética se va a manejar y para que consolas o dispositivos se va a crear el juego o aplicación, de este modo al momento de ensamblar en Unity el resultado final sea funcional y agradable visualmente.
Estos son los pasos para la creación de un videojuego en 3d en Unity y los pasos para la creación de objetos en 3d para este motor.
Ahora continuemos con Unreal Engine, pero antes…
¿Qué es Unreal Engine?
Unreal es un potente motor de videojuegos que permite ensamblar niveles y crear diversos juegos en 3d.
Unreal permite la importación de diferentes assets creados en otros softwares de 3d.
Este motor permite la creación de impresionantes entornos donde el artista puede jugar con materiales o shaders, efectos de partículas y entornos
Modelado 3D
El modelado 3D para Unreal debe ser hecho en otros softwares como por ejemplo Blender, 3d Max o Maya.
El modelado debe tener parámetros especiales para tener en cuenta, especialmente si se trata de la creación de un videojuego.
Los parámetros más importantes para el modelado de estos objetos son una cantidad razonable de polígonos, texturas con los tamaños correctos, tener en cuenta la ubicación del modelo en posición X, Y y Z en 0.0 y el pivote en el centro.
En cuanto al modelado para videojuegos, hay diferentes técnicas como por ejemplo el modelado poligonal, modelado por NURBS, y esculpido digital.
Modelado poligonal
Es el método más usado y sencillo de usar. Se parte de una caja desde la cual se va sacando la forma de un modelo a partir de cortes, extrusiones y edición de vértices.
Modelado por NURBS, B-splines racionales no uniformes (Non Uniform Rational BSplines)
Este método de modelado se construye a partir de líneas que van formando una superficie. Esta superficie está unida por nodos y cada uno se puede manipular por curvas bezier.
Esculpido 3D
El esculpido 3D se realiza mediante modelos que poseen una gran cantidad de polígonos para poder esculpir detalles que no se podrían realizar con solo modelado tradicional.
Para esculpir se requieren herramientas especiales y pinceles que permiten crear dichos detalles.
Un modelo esculpido no serviría para ser importado en un entorno de videojuego debido a la gran cantidad de polígonos, por esta razón este modelo de alto poligonaje debe ser proyectado a un modelo de bajo poligonaje que guarda estos detalles en su textura.
De este modo el modelo de bajo poligonaje puede ser importado al motor de videojuego. Para esculpir se requieren otros programas como Mudbox, Zbrush o Blender también trae herramientas de esculpido.
Retopología
Cuando un modelo 3d tiene una gran cantidad de polígonos, como por ejemplo los modelos esculpidos, es necesario realizar una retopología.
Este método permite bajar la cantidad de polígonos guardando la misma forma del modelo.
Se puede hacer manualmente calcando los polígonos encima o automáticamente dependiendo el programa que se utilice.
UV mapping
El UV mapping es el proceso mediante el cual un modelo en 3d es cortado en secciones y su superficie es convertida en un mapa 2d dentro de un cuadro para poder posteriormente ser texturizado.
El UV mapping se puede hacer de diferentes formas según el modelo, se puede hacer automáticamente si el modelo es sencillo o manualmente para modelos más complejos.
Para corroborar si el UV mapping estuvo correctamente hecho se le coloca al modelo una textura de “ajedrez”, que son cuadrados blancos y negros.
Si estos cuadrados se ven correctamente sin distorsiones, quiere decir que el UV mapping está correctamente hecho.
Rigging
Rigging es la creación de un sistema de huesos para luego pegarlos a un modelo en 3d, generalmente de un personaje, para luego ser animado.
Cuando estos huesos son creados tienen jerarquías igual que los huesos humanos para que el movimiento sea realista. Estos huesos deben tener parámetros especiales de rotación y vinculación.
El Rig no solo se utiliza para modelos orgánicos; el Rig también puede ser facial para facilitar la animación de los rostros. Es importante tener en cuenta que los huesos deben ser creados según el modelo y sus articulaciones.
Skin
Skin es el proceso mediante el cual el Rig es pegado al modelo, donde los vértices tienen diferentes pesos dependiendo su cercanía con el hueso.
El artista debe probar si los pesos de los vértices según el hueso son los adecuados.
Cuando se mueven los huesos o se rotan, la articulación del modelo debe ser realista o casi realista para corroborar que posteriormente cualquier animación que se haga con el modelo quede bien hecha.
Texturizado
Cuando al modelo 3d se le ha realizado el proceso de UV mapping, éste ya está listo para ser texturizado. El texturizado puede hacerse directamente pintando sobre el modelo o sobre el “unwrap” que es el cuadro 2d donde están proyectados los polígonos.
Para texturizar se utilizan diferentes programas como por ejemplo Photoshop, Substance, Mudbox, entre otros.
Para los modelos de videojuegos es necesario crear varios mapas, con el objetivo de tener excelentes resultados realistas y profesionales, estos mapas son, mapa de difuso o color, mapa de bump, mapa de height, mapa de oclusión, mapa de roughness y mapa de specular.
Importación de modelos en Unreal
Para importar modelos en Unreal es importante en primer lugar tener un folder creado donde se guardaran todos los elementos del nivel.
Generalmente se importan modelos con la extensión FBX, es muy importante tener el pivote centrado y la posición de X, Y y Z en 0.0. Al momento de importar el modelo también se debe tener cuidado con la escala.
Cuando un modelo es importado es importante tener en cuenta si sus elementos están en una sola malla o están separados dentro de un solo FBX, de esta forma en Unreal solo se arrastra el modelo al escenario o deben arrastrarse todos al tiempo para que queden agrupados.
Ya una vez puesto el modelo o los modelos en el escenario se puede comenzar con el proceso de materiales donde se deben importar las texturas para cada canal.
Después de estos primeros pasos el desarrollador del nivel puede comenzar a importar los assets y comenzar a ensamblar el nivel, con luces, materiales, efectos, animaciones y programación.
Conclusiones – Modelado 3D en Unreal Engine
Unreal es un poderoso motor de videojuegos que ofrece resultados sorprendentes en la calidad de la imagen, efectos, partículas y materiales.
Para este motor es necesario contar con un equipo potente para no tener problemas de memoria.
Antes de comenzar a crear un proyecto es muy importante saber el alcance del proyecto, que estética se va a manejar, para que dispositivos va enfocado el juego, que mecánicas se utilizarán, y demás definiciones asociadas a la creación de un videojuegos, de este modo el paso final es el ensamblaje en Unreal combinando arte y programación.