3.1 MODELOS GEOMÉTRICOS.
Los modelos gráficos también se les conocen como modelos geométricos, debido a que las partes componentes de un sistema se representan con entidades geométricas como líneas, polígonos o circunferencias de modo que el término modelo se refiere a una representación geométrica generada por la computadora.
Describen componentes con propiedades geométricas inherentes y por lo tanto se presentan en forma natural a la representación grafica. Formas entre los que se puede representar un modelo geométrico:
· Distribución espacial y forma de los componentes y otros componentes que afectan a la apariencia de los componentes.
· Conectividad de los componentes.
· Los valores de datos específicos para la aplicación.
3.1.1 Modelado de superficie.
Es la estimación de los valores de una superficie en cualquiera de sus puntos, partiendo de un conjunto de datos de muestreo (x, y, z), denominados puntos de control.Aplicaciones:
* Geología.
* Geofísica.
* Meteorología.
* Ingeniería Ambiental.
* Economía.
* Medicina.
Las herramientas modelado de superficies de MicroStation le permiten crear todo tipo de superficies, desde las más sencillas hasta superficies complejas B-spline y, si es necesario, mallas. Por ejemplo, puede empezar con una superficie sencilla y, a continuación, modificarla y manipularla hasta conseguir la forma poligonal que desee.
Otras herramientas le permiten crear un “armazón” a partir de perfiles o secciones y a continuación cubrirlo con una superficie o también puede extraer y girar una superficie a partir de un perfil.
El modelo algebraico describe un solido a partir de su frontera. (Conjunto de superficies que separa el solido de la parte del espacio no ocupada por el). La frontera se puede ver como la piel del solido. Obviamente cualquier superficie no determina un solido. Para que un conjunto de superficies describan un solido deben satisfacer la siguiente propiedad Encierra un volumen.
La piel es cerrada, orientada y completa. Que la piel sea cerrada y este orientada permite determinar si un punto esta dentro del solido, y por tanto obtener el modelo topológico.
Los dos modelos son equivalentes, con determinadas restricciones. Para que el sólido sea representable se suele imponer una condición adicional de suavidad en su frontera, mas concretamente se suele exigir que la frontera sea algebraica (o al menos analítica). Esto es, debe ser representable por un polinomio de grado finito.
Este modelo nos permite utilizar representaciones de los sólidos basadas el almacenamiento de la frontera, que es una entidad bidimensional. Para facilitar la representación se suele exigir, además que la frontera sea 2-variedad., esto es, cada punto de la frontera es homeomorfo a un disco en E2. No todos los sólidos satisfacen esta propiedad, por ejemplo, dos pirámides unidas por un vértice no son 2-variedad (2-manifold).
3.1.2 Modelado de sólido.
El modelado de sólidos es una rama del modelado geométrico que hace énfasis en la aplicabilidad general de modelos, e insiste únicamente en la creación de representaciones “completas” de objetos físicos sólidos, esto es, representaciones que son adecuadas para la respuesta de preguntas geométricas arbitrarias de manera algorítmica.
El objetivo de la aplicabilidad general, separa al modelado de sólidos de otros tipos de modelado geométrico, los cuales están enfocados hacia propósitos especiales. Los modelos gráficos (Graphical Models) intentan describir un dibujo de un objeto mas que el objeto en si mismo.
Los modelos de forma (Shape Models) representan una imagen de un objeto. Estos modelos pueden ser colecciones no estructuradas de elementos de imagen, o pueden tener alguna estructura interna para proporcionar operaciones de procesamiento de la imagen. Los modelos de superficie (Surface Models) proporcionan información detallada de una superficie curva, pero no siempre dan suficiente información para determinar todas las propiedades geométricas de un objeto limitado por la superficie.
El modelado de sólidos es el conjunto de teorías, técnicas y sistemas orientados a la representación “completa en cuanto a información” de sólidos. Dicha representación debe permitir (al menos en principio) calcular automáticamente cualquier propiedad bien conocida de cualquier solido almacenado [Requi83].
Con los sólidos representados necesitaremos, además de visualizarlos y editarlos, calcular sus propiedades físicas (por ejemplo su peso o su centro de gravedad), y simular sobre ellos procesos físicos (como la transmisión de calor en su interior).
Antes de plantearnos como realizar la representación, es necesario concretar cuales son los objetos a representar. Es decir, formalizar lo que entenderemos por solido [Mantyla 88]. Hay dos aproximaciones diferentes al problema, una que caracteriza al solido como un conjunto de puntos 3D, conocida como modelo topológico o de conjunto de puntos, y otra que caracteriza matemáticamente al solido a partir de la superficie que lo delimita, esto es, su piel o frontera. De este modo estableceremos un sistema de representación con tres niveles: sólidos físicos, modelos matemáticos de sólidos y representaciones [Mant88, pp.32].
3.1.3 Procesos generativos.
El término generativo se refiere a la imagen que se genera, compone o construye en una manera algorítmica (una serie de pasos) a través del uso de sistemas definidos por un proceso.
1a Etapa: Obtención del diseño 3D adecuado.
Es muy importante saber cómo dibujar e 3D para adecuar el diseño al sistema que se utiliza para el modelado. El Render elimina todas las caras que se vean por su parte posterior desde el punto de vista actual con el fi de aumentar la velocidad de modelado. El vector normal de las caras; situado en su centro se orienta perpendicularmente hacia el espacio exterior si la cara se dibuja en el sentido anti-horario, esto determina la parte delantera de una cara. Se puede determinar que el Render tome en cuenta las caras traseras para la correcta modelización de objetos que sean transparentes o que estén abiertos y por el punto de vista, se muestre su interior.
La complejidad de un dibujo y su modelado En función de la complejidad del dibujo 3D, número de caras y vértices, se tardarán más o menos en obtener una modelización. Es muy importante establecer u criterio adecuado que relacione la complejidad y el nivel de detalle de cada objeto con su importancia dentro de toda la escena. El estado del dibujo incide en los resultados del modelado Si se da una intersección entre dos caras es posible que se produzca errores según el sistema de modelado utilizado. Las caras coincidentes y coplanares pueden producir resultados ambiguos sobre todo si son de materiales diferentes. Las caras cruzadas o en forma de pajarita también son problemáticas ya que su entorno normal no está correctamente definido
2ª Etapa: Asignación de materiales.
Contando con el diseño 3D adecuado la segunda etapa debe ser la elección de los materiales para cada objeto. Para ello se dispone de una amplia variedad de los materiales organizados en bibliotecas que el usuario puede aplicar a sus objetos. Los materiales propuestos pueden ser modificados para crear nuevos materiales. En función del material asociado a u objeto puede ser necesario aplicar también unas coordenadas de mapeado.
3ª Etapa: Elaboración de Escenas mediante luces y vistas 3D.
El Render permite la adición de varios tipos de fuentes de luz en torno a los objetos para que estos puedan ser modelados con una mayor apariencia de realismo. Una Escena almacena una vista a elegir entre las que puedan estar previamente creadas junto con el conjunto de luces que sea seleccionado. Cada Escena puede servir para generar las vistas modeladas más representativas del diseño 3D con la iluminación más adecuada en cada etapa. Esta etapa y la anterior pueden intercambiarse.
4ª Etapa: Modelado.
4ª Etapa: Modelado.
El procedimiento de modelado permite obtener el resultado final directamente en pantalla. Debe seleccionarse la Escena deseada y elegir uno de los tres sistemas modeladores propuestos:
-Modelado Normal.
-Modelado Normal.
-Modelado Foto realístico.
-Modelado con Trazado de rayos fotográfico.
Cada modelador establece el grado de acabado, obteniéndose la mayor calidad y realismo con el Trazado de rayos fotográfico y la más rápida y sencilla con el modelado Normal. Además, se deben establecer otros muchos parámetros y condicionantes de modelado que inciden notablemente en el resultado final, tales como: fondo, entorno, niebla, suavizado, sombras, calidad de modelado, resolución, gama de colores, etc.
