Grupo de Investigación PROMENTE

Línea de investigación en Computación Gráfica “EXPLOTART”

Proyecto de modelamiento tridimensional del primer piso de la

Konrad Lorenz- Fundación Universitaria

Javier Andrés Ávila Salcedo

Fundación Universitaria Konrad Lorenz

Facultad de Matemáticas e Ingenierías

Abstract. The Konrad Lorenz Foundation want to explore into the computer graphics area in order

to expand the perspective of their computer systems engineering students, so the first project to be

developed in this area consists of three-dimensional modeling the Fundation’s headquarters (first

level). The purpose here is to gain knowledge and experience in computer graphics, and then

identify the different applications on different disciplines of science.

1. INTRODUCCION

El modelamiento en 3D es una de las ramas que pertenecen al área de la computación

gráfica (realidad virtual), y que en la actualidad ha tomado un papel importante en el

sector económico de muchos países ya que se está viendo en aplicaciones más comunes,

no solo en aspectos científicos o académicos sino en sectores empresariales como es la

publicidad, Internet, video juegos, cine y televisión.

Se comenzó con el tema de modelamiento en 3D debido a que consideramos como el

pilar de la mayoría de las ramas de la computación gráfica, en el aspecto de que a través

de éste podemos elaborar productos más elaborados e impactantes ya sea en animación

o video juegos. Esto se hizo evidente en este proyecto, alrededor del cual se originó un

semillero de investigación, conformado por un grupo de estudiantes interesados y

motivados por esta temática, y cuyos aportes fueron esenciales para llevar a la realidad

este producto. Estos estudiantes fueron: Hermes Cortés Lozano(ya egresado), Paula

Adriana Huérfano(ya egresada), Luis Carlos Morales(ya egresado), Oscar Eduardo

Ferreira y Edward Felipe Corredor.

El objetivo principal de este proyecto es conocer la herramienta de modelamiento en 3D

Blender, que es una herramienta GNU para el modelamiento de figuras en 3D y de esta

forma profundizar poco a poco el conocimiento para la elaboración de productos más

sofisticados y óptimos.

En este documento se podrán encontrar los elementos modelados y las técnicas usadas

para el modelamiento 3D del primer piso.

PROCESO DE MODELAMIENTO DEL PRIMER PISO DE LA FUKL

En el modelamiento 3D del primer piso de la Konrad Lorenz, se utilizó como texto guía la

referencia [1] (Capítulos 2 y 3) para uso y manipulación de Blender.

Este proyecto se desarrolló por etapas de la siguiente forma:

1. Modelamiento del piso.

2. Modelamiento de paredes

3. Modelamiento de puertas y ventanas

4. Modelamiento de accesorios

A continuación se describirá el proceso realizado en cada una de las etapas de esta primera

fase.

1.1. Modelamiento del piso

La técnica usada para modelar el piso de una estructura consistió en obtener una imagen

con toda la superficie a modelar en formato jpg o gif. Posteriormente se procede a

colocar la imagen como fondo del proyecto en Blender para sobreponer los elementos

modelados en la imagen, de esta manera se sigue el diseño del plano.

La técnica de colocar una imagen en el fondo del proyecto para realizar un

modelamiento exacto y más detallado fue tomada de la referencia [2], se explicará a

continuación la forma en que se adaptó esta técnica al modelamiento del piso.

Para poder colocar una imagen en el fondo del plano se debe dar clic a la opción View>

Background Image, esta acción hará que aparezca una ventana como la que se observa

en la figura 1.

Figura 1. Background Image, ventana que permite colocar una imagen de fondo

Para cargar la imagen se debe presionar el botón Load para desplegar la ventana de

localización de archivos, allí se debe buscar la imagen, seleccionarla y cargarla dando

clic al botón SELECT IMAGE.

Figura 2. Ventana de selección de imagen para el fondo del proyecto

Al cargar la imagen, en el área de trabajo se observará lo siguiente

Figura 3. Proyecto con la imagen del plano como fondo

Nota: Esta imagen solo se observará desde la vista en que se cargó, para este caso, la

imagen del plano fue cargado desde la vista Top, si yo cambio de vista a front, side,

camera o user, la imagen de fondo cargada no se visualizará, por lo tanto se deberá

trabajar siempre desde la vista en que se cargo para poderlo trabajar.

Al revisar el plano, observamos que existen dos clases de pisos, el piso con baldosa tipo

cerámica y el piso tipo adoquinado, por lo tanto se tiene que realizar dos

modelamientos.

Se comenzó con el modelamiento del piso con baldosa tipo cerámica, para ello se

agregó un objeto de tipo plano, para ello se dio clic en la opción Add>Mesh>Plane, tal

como se muestra en la figura 4.

Figura 4. Imagen que muestra la forma de insertar un plano en el proyecto de Blender.

La acción anterior mostrará un plano en nuestro proyecto como se observa en la Figura

5

Figura 5. Objeto de tipo plano agregado al proyecto con tipo de vista solid.

Se recomienda cambiar el tipo de vista a solid para observar mejor el plano sobre el

proyecto.

El siguiente paso a realizar es ubicar el plano desde el lugar donde comienza el piso con

baldosa tipo cerámica (áreas cuadriculadas con los cuadrados más pequeños), tal como

se muestra en la figura 6.

Figura 6. Ubicación del plano desde el punto de partida del piso con baldosa de

cerámica.

Después de ubicado el plano, se procede a manipular la forma y las dimensiones del

plano para ajustarlo a la forma que tiene el piso modelado según el plano, para ello se

debe pasar a modo de edición oprimiendo el botón TAB.

Figura 7. Plano en modo de edición, nótese que aparecen los vértices del plano y posee

un borde de color amarillo.

Cuando los vértices de una figura aparecen de color amarillo indica que se pueden

manipular, para nuestro caso necesitamos manipular los vértices del lado inferior del

plano para ajustarlo a la forma del piso del plano, para ello se debe quitar la selección

de todos los vértices oprimiendo la tecla A, luego se oprime la tecla B para seleccionar

los vértices que se desean manipular. El resultado de lo realizado anteriormente lo

podemos observar en la figura 8.

Figura 8. Plano con los vértices inferiores seleccionados

Nótese que al seleccionar los vértices inferiores del plano, nos aparece las flechas guías

de posicionamiento de los vértices seleccionados, en este caso tenemos que subirlos,

para ello debemos dar clic sobre la flecha de color verde y con clic sostenido mover el

Mouse hacia la parte superior de la pantalla hasta que el borde inferior del plano se

ajuste a la forma inicial del piso del plano, tal como se muestra en la figura 9.

Figura 9. Primer ajuste del plano a la forma del piso diseñado en el plano.

Ahora se tiene que manipular los vértices del lado izquierdo para extender el plano y

cubrir el corredor principal del plano del primer piso, para ello se debe quitar la

selección actual de los vértices oprimiendo la tecla A, luego se presiona el boton B y se

seleccionan los vértices del lado izquierdo del plano. (Véase figura 10)

Figura 10. Vértices izquierdos del plano seleccionados

Se procede a mover los vértices en sentido horizontal hasta cubrir todo el corredor

principal. (véase Figura 11)

Figura 11. Desplazamiento de los vértices seleccionados hacia la izquierda

El siguiente paso es cambiar la forma del plano debido a que la forma del piso

modelado en el plano no posee una forma cuadrada y hay zonas laterales que no han

sido cubiertas por el plano como se observa en la figura 12.

Figura 12. Zonas de piso con baldosa de tipo cerámica que no han sido cubiertas por el

plano.

Para ajustar el plano a la forma del piso, se tiene que realizar el proceso de división de

vértices para lograr este fin. Para cubrir el área inferior señalado en la Figura 12 se

tiene que seleccionar los vértices inferiores del plano y dividirlos oprimiendo el botón

subdivide (véase figura 13).

Figura 13. Modo de crear un nuevo vértice al usar la opción subdivide

Al oprimir el botón subdivide se observa que se crea un nuevo vértice en medio de los

vértices seleccionados. Se debe deseleccionar todos los vértices y dar clic derecho

sobre el vértice que se acabó de crear para poderlo mover hacia la derecha, luego se

debe seleccionar el vértice de la esquina inferior derecha y repetimos el proceso de

crear un nuevo vértice. El nuevo vértice se debe correr al lado izquierdo hasta ubicarlo

en la esquina superior derecha de la zona que se va a cubrir (véase figura 14)

Figura 14. Creación de vértices nuevos en la parte inferior del plano y desplazamiento

de los nuevos vértices.

Lo que se debe realizar a continuación se denomina extrusión para poder modificar la

forma del plano. Esta herramienta fue tomada de las referencias [3] y [8] en la que

explica varios ejemplos a través del extrude. A continuación se explica el uso de esta

herramienta en el proyecto.

Con la tecla E y luego Y hacemos que los nuevos vértices que se encuentras ubicados

en la parte superior del área no cubierta se desplace en sentido vertical de la vista y de

esta forma cubrir parte de la zona sin cubrir (véase Figura 15).

Figura 15. Desplazamiento de los nuevos vértices hacia abajo.

Este proceso se repite para cubrir las otras zonas no cubiertas hasta quedar como se

muestra en la figura 16.

Figura 16. Modelamiento del piso del área que posee baldosa de cerámica

1.2. Modelamiento de paredes

Para el modelamiento de paredes vamos a usar como objeto base un cubo, debido a que

posee volumen que es una característica presente en los planos del primer piso.

Para agregar un cubo se debe seleccionar la opción Add>Mesh>Cube

Figura 17. Guía de inserción de un cubo al proyecto

Figura 18. Cubo agregado al proyecto

Cuando aparezca el cubo al proyecto se debe ajustar sus dimensiones, para ello se debe

oprimir la tecla N para que aparezca la ventana de propiedades del objeto actualmente

seleccionado, que en este caso es el cubo.

Figura 19. Ventana de propiedades del cubo

Con la ventana se ajusta el valor de DimY para afectar el ancho del cubo, en este caso

se reduce el valor hasta encontrar el ancho deseado.

Figura 20. Ajuste a la propiedad DimY del cubo

Se observa que la flecha que indica la altura del cubo es la azul, esto quiere decir que es

la dimensión Z, esto afecta la altura del cubo, por lo tanto si se desea ajustar la altura se

debe modificar el valor DimZ del cubo para obtener la altura deseada. En este caso

Dim X afecta el largo del cubo. Al ajustar esas tres dimensiones y ubicando el cubo

modificado sobre el piso se obtendrá el siguiente resultado.

Figura 21. Vista de usuario del muro creado

Ahora se tiene que modificar la forma del cubo para poder seguir la forma del piso, para

ello se debe pasar a modo de edición con la tecla TAB y pasarnos a la vista de Top.

Figura 22. Vista superior del muro creado

Estando en vista de edición del muro creado, seleccionamos los cuatro vértices y los

dividimos con la opción de Subdivide para obtener lo siguiente.

Figura 23. Aplicación de la opción subdivide al muro modelado

Se observa que el plano seleccionado se ha divido en cuatro secciones con sus

respectivos vértices. Ahora se debe seleccionar el vértice inferior del centro y ubicarlo

en la parte izquierda donde comienza la continuidad del muro. Se selecciona el vértice

inferior izquierdo y el vértice que se acabó de reubicar y con la E se mueve hacia abajo

para desplazar el muro y obtener lo que se puede observar en la figura 24 y 25.

Figura 24. Creación de una nueva sección del muro

Figura 25. Vista usuario, visualizando el muro modelado.

Este procedimiento se repite en todas las secciones que correspondan a muros en el

plano para obtener el siguiente resultado.

Figura 26. Vista del modelo con los pisos y paredes modeladas.

1.3. Modelamiento de puertas y ventanas

La técnica usada en el modelamiento de puertas, para el caso de las puertas de los baños y

ascensores, fue la misma. Para ello se introdujo un cubo y se alteró su apariencia que para

que tuviera la forma de una puerta, después de esto, se procedió a darle textura a dicha

puerta con la imagen de una puerta. A continuación se explica paso a paso el proceso.

Se desea modelar la puerta del ascensor principal de la FUKL, para ello insertamos un cubo

al plano.

Figura 27. Inserción de un cubo que va a ser usado para la creación de la puerta del

ascensor principal.

Luego se modifica sus proporciones para que se ajuste al espacio dejado para la puerta del

ascensor principal.

Figura 28. Transformación del cubo insertado para ajustar sus proporciones al espacio

dejado para la puerta del ascensor.

Cuando el cubo tenga las proporciones correctas se continúa con el proceso de dar textura

al objeto que se acabó de modificar (tomado de la referencia [4]), para ello se debe agregar

una textura y cargar la imagen que se desea colocar sobre el objeto. Al renderizar la puerta

que se ha modelado con la textura se obtendría el siguiente resultado.

Figura 29. Renderización del cubo adaptado, con textura y ubicado en el lugar de la puerta

del ascensor principal.

Esta misma técnica se usó para el modelamiento de las puertas de los baños y las otras

puertas de los ascensores, tal como se muestran en las siguientes imágenes.

Figura 30. Renderización de la puerta del baño

Figura 31. Renderización de las puertas de los ascensores

Para la construcción de puertas y marcos de ventanas con vidrio, se utilizó otra técnica

diferente a la de texturización, para ello usamos la operación entre objetos o boolean

modifier, proceso explicado en las referencias [5] y [7].

Primero se insertó un cubo en el escenario.

Figura 32. Inserción de un cubo al proyecto

Se redimensionó el cubo para que tuviera las proporciones de uno de los marcos de la

puerta de la entrada a la zona de comidas de la FUKL.

Figura 32. Cubo con las proporciones de la puerta de acceso a la zona de comidas de la

FUKL.

Se inserta un cubo y se redimensiona con el tamaño de una ventana, luego se colocan

cuidadosamente sobre la puerta.

Figura 33. Aplicación de la técnica de boolean modifier para la creación de las ventanas de

la puerta.

Luego se selecciona la puerta, luego el cubo y se realiza la operación de diferencia entre los

dos objetos y crear el espacio de la primera ventana, como se muestra en la siguiente

imagen.

Figura 34. Puerta después de aplicarle boolean modifier (difference).

Este proceso se repite por cada ventana existente en la puerta, hasta obtener el siguiente

resultado.

Figura 35. Puerta con todas las ventanas.

Cuando el marco de la puerta se ha finalizado, se debe colocar el vidrio, para ello se agrega

un cubo y se deja con las mismas proporciones de altura y ancho del marco de la puerta, la

profundidad debe ser la mitad de la profundidad del marco de la puerta, esto se hace con el

propósito de que sea notorio el vidrio dentro del marco. Cuando la ventana se haya ubicado

dentro del marco se debe proceder a darle la característica de transparencia (tomado de ls

referencia [6]), esto con el objetivo de que tenga la apariencia de vidrio tal como se

muestra en la siguiente imagen.

Figura 36. El espacio asignado a cada ventana, posee vidrio.

El anterior procedimiento se repite para las demás puertas y ventanas hasta obtener lo

siguiente al renderizar el modelo completo.

Figura 37. Modelo con todos los marcos de las puertas.

1.4. Modelamiento de Accesorios

1.4.1. Modelamiento de la mesa de cafetería

El modelamiento de la mesa de la cafetería utiliza elementos básicos como son cubos y

cilindros. Primero se comienza a trabajar con un cubo, con escalamiento se procede a

modificarlo hasta dejarlo con apariencia de una tabla de mesa cuadrada, como se muestra a

continuación.

Figura 38. Cubo redimensionado para tener la forma de la tabla de la mesa.

Luego se agregan un cilindro para modelar una de las patas de la mesa.

Figura 39. Inserción de cilindro al proyecto.

Se ajusta las proporciones del cilindro a través de escalamiento tal como se hizo con la

tabla de la mesa para darle apariencia de pata de mesa. Cuando el cilindro tenga las

proporciones correctas, se debe ubicarlo debajo de la mesa en una de las esquinas.

Figura 40. Redimensionamiento del cilindro para modelar la pata de la mesa.

Al tener seleccionada la pata de la mesa que se modeló, con las teclas SHIFT + D

duplicamos el objeto y se ubica en una de las esquinas de la tabla de la mesa, este proceso

se repita 2 veces más para obtener las 4 patas requeridas para el modelamiento de la mesa.

Figura 41. Mesa con todas las patas modeladas.

Para el modelamiento de las sillas, se agrega un cilindro y se redimensiona hasta obtener la

forma de un disco grueso.

Figura 42. Tapa de la silla

Luego se repite el proceso de la creación de las patas de la mesa, para la creación de las

patas de la silla, para obtener el siguiente resultado.

Figura 43. Silla completamente modelada

Se duplica la silla tres veces más para completar los tres puestos faltantes de la mesa.

Figura 44. Mesa completamente modelada con sus sillas.

A la tabla de la mesa y a la tapa de las sillas, se les asigna un color para que tengan una

apariencia más real, para ello se basó en el proceso de manejo de material y color de los

objetos de las referencias [9] y [10].

Para la tabla de la mesa se escogió un color de la gama de rosados

Figura 45. Asignación de textura de color a la tabla de la mesa

A la tapa de las sillas se le escoge un color de la gama de los amarillos. Con estos ajustes

de color se debe obtener el siguiente resultado.

Figura 46. Tabla de la mesa y tapa de las sillas con colores asignados respectivamente.

Por último se procede a colocar un plano con una dimensión inferior de color vino tinto

sobre la tabla de la mesa y obtener como resultado final como lo que se muestra en la

siguiente imagen.

Figura 47. Modelamiento de la mesa de cafetería finalizada.

Figura 48. Renderizado de las mesas de la cafetería.

CONCLUSIONES Luego de concluir esta primera etapa del proyecto de modelamiento 3d de la Konrad

Lorenz, nos quedan las siguientes enseñanzas:

1) Blender es una herramienta poderosa, a la altura de alternativas comerciales como

3dMax o Maya.

2) El proceso de modelamiento de una edificación se facilita mucho si se parte de los

planos digitales de las mismas y se construye de forma ordenada y planificada..

3) La computación gráfica ofrece un escenario llamativo para los estudiantes de todos

los semestres, en el cual, a través de proyectos de desarrollo tecnológico como éste,

pueden hacer aportes muy valiosos y tangibles.

REFERENCIAS

[1] Allan Brito, “Blender 3D: Architecture, Buildings, and Scenary”, Mayo 2008, Packt

publishing BIRMINGHAM-MUMBAI, pp. 13-71

[2] Mr. D at Delta 3D , “Using background images for modeling reference is Blender”,

http://www.delta3d.org/filemgmt_data/files/8_Intro%20Blender%20Mesh%20Modeling-

Background%20Images.pdf, pp. 1-5

[3] Daniel venditti, “Modelado con Blender Segunda parte”,

http://cgnews.com.ar/intro_modelado_blender_USR209.pdf, pp 1-4

[4] Felipe Corredor, "Blender Texturas Simples 1" (Video),

http://www.youtube.com/user/edfecogo8#p/u/5/A-IBuVtrglk

[5] James Chronister, "Blender Basics", Second Edition

http://schools.spsd.sk.ca/mountroyal/Hoffman/Blender/BlenderCourse/BlenderBasicsA.pdf,

pp 26-28

[6] http://onyx.boisestate.edu/~tcole/cs341/blender/BlenderTutorialPart2_.pdf, pp. 43

[7] “Boolean Operations” (Video),

http://www.youtube.com/watch?v=wb1eGoaXLNw&feature=related

[8] Oscar Rodriguez, “EXTRUDE CON BLENDER 1a PARTE” (Video),

http://www.youtube.com/watch?v=4l-0CO8Rp54

[9] Carlos Linillos Guijaro, “Tutorial Blender parte 4”,

http://jackepc.powweb.com/documentacion/tutorial-blender-parte4.pdf, pp. 1-

[10] “Super3boy’s Sixth Blender Tutorial (Materials)”

http://www.youtube.com/watch?v=2kk2BkVQkyk