Podemos definir como modelado geométrico al proceso básico de creación de modelos, que consiste en seleccionar primitivas predefinidas y suministrar parámetros al programa para situarlas en una posición del plano o del espacio, con la orientación y tamaño que se desee.
Existen muchas formas de representar los productos que pretendemos diseñar. Para evaluar la representación que mejor se adapta a un modelo hay que tener en cuenta los siguientes criterios:
Disponibilidad de memoria para el almacenamiento de los datos.
Rapidez para identificar los componentes de un modelo.
Facilidad para encontrar un error en la representación.
Grado de realismo y características que resulta imprescindible representar.
Un mismo objeto puede modelarse de múltiples maneras. La elección del método Metododepende directamente del uso que se le pretenda dar y la elección adecuada es crucial para que el proceso sea eficaz y para evitar problemas innecesarios.
Se denomina modelado geométrico al conjunto de técnicas que se emplean para crear objetos a partir de primitivas (modelar). Pese a que existe una gran variedad de técnicas de modelado geométrico, generalizando se puede decir que todas ellas se aplican, desde el punto de vista del diseñador, siguiendo el siguiente esquema operativo:
- Diseñador da órdenes al sistema informático para situar primitivas en el espacio del modelado o en el plano, si se realiza un modelo en dos dimensiones.
- El sistema informático solicita datos y parámetros de las primitivas que se incorporan al modelo, tales como el centro y el radio de una circunferencia.
- Si es necesario de editan las entidades para adaptarse a la geometría del diseño o corregir errores.
El modelado de superficie, es una técnica de modelado que se emplea solo para crear modelos tridimensionales. Utiliza primitivas bidimensionales (superficies), planas o alabeadas, que el diseñador debe ubicar para componer el modelo. Puesto que se modelan las superficies exteriores de los objetos, resulta difícil realizar los modelos ocultando las aristas que no sean visibles des de un punto de vista determinado.
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.
Constituye un conjunto de facetas (patches) a partir de los atributos del modelo de malla (lados y aristas), para entregar una representación más completa del objeto. El resultado de cortar un modelo de este tipo por un plano es un conjunto de curvas.
Existen dos enfoques para la presentación de la superficie externa del objeto:
1) El objeto se representa con una lista de facetas, descritas por los lados y las aristas que la delimitan. La lista de caras puede incluir solamente informaciones geométricas propias de cada faceta (tamaño, posición respecto a un origen, etc. ), o puede estar estructurada en un conjunto más complejo, donde los nodos de tipo “cara” se ligan a los nodos arista a través de los nodos “lados”. Estas conexiones pueden presentarse en forma de gráficas o de una estructura de árbol.
2). El objeto se representa empleando superficies de “forma libre”, que el usuario manipula interactivamente a través de puntos llamados de “control”. Se utiliza una superficie representada por ecuaciones paramétricas, que efectúa una aproximación de la envoltura exterior del objeto. Estas ecuaciones paramétricas dan como resultado una malla de elementos finitos de forma específica (generalmente cuadrados o triangulares) y utilizan puntos característicos para cambiar la forma final de la superficie. El modelo algebraico describe un sólido a partir de su frontera. (Conjunto de superficies que separa el sólido de la parte del espacio no ocupada por el).
La frontera se puede ver como la piel del sólido. Obviamente cualquier superficie no determina un sólido. Para que un conjunto de superficies describan un sólido deben satisfacer la siguiente propiedad.
El modelado con superficies permite al usuario obtener una mayor precisión geométrica y un gran realismo cuando desean obtenerse diseños de productos basados en geometrías complejas.
El Modelado Sólido es una rama relativamente reciente del Modelado Geométrico, que hace hincapié en la aplicabilidad general de los modelos, e insiste en crear solamente modelos "completos" de los sólidos, es decir, modelos que son adecuados para responder algorítmicamente (sin la ayuda externa del usuario) a cualquier pregunta geométrica que se formule.
La técnica de modelado solido utiliza primitivas tridimensionaless (sólidos) y operaciones booleanas entre ellas para unirlas, cortarlas o insertarlas y así componer los modelos.
Se utiliza, obviamente, solo para crear modelos tridimensionales y pueden emplearse para realizar cálculos volumétricos. Pueden representarse, como los modelos de superficies, ocultando las aristas que no sean visibles desde un punto de vista determinado.
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].
Entidades Sólidas
La entrada de datos de un sistema CAD generalmente utiliza un modo compatible con la representación CSG, al ser la más fácil de manejar.
La representación interna no tiene por qué coincidir con el modelo CSG.
Sólido: conjunto de primitivas combinadas por operaciones booleanas.
Las primitivas se introducen a través de una localización, geometría y orientación:
BLOQUE:Origen, altura, anchura, profundidad.
CILINDRO: Origen, radio y longitud.
CONO: Origen, radio base, radio superior y altura.
ESFERA: Centro y radio (diámetro).
CUÑA: Origen, altura anchura y profundidad de la base.
TORO: Centro, radio interno y radio externo.
Requisitos de un modelo de representación de sólidos.
Precisión. Representación real de un objeto, sin aproximaciones. Dominio. Conjunto de objetos que se pueden representar con el modelo. Ausencia de ambigüedad. No deben existir dudas sobre el objeto representado. Unicidad. Un sólido se codifica de una única forma. Validez. Un modelo de representación impide la reproducción de sólidos no válidos. Cierre. Operaciones sobre sólidos dan como resultado nuevos sólidos. Compacta. Reducir el espacio de almacenamiento, mejorándose el rendimiento del sistema. Eficiencia. Algoritmos eficientes en el cálculo de las propiedades físicas de los sólidos, así como su representación en pantalla.
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.
El proceso generativo es arte o diseño generado, compuesto o construido a través de algoritmos, software o procesos autónomos, matemáticos o mecánicos. Las formas más conocidas de procesos generativos son gráficos que representan visualmente procesos complejos. Otras aplicaciones incluyen la arquitectura, el diseño industrial, los modelos científicos para el estudio de la evolución y de la inteligencia artificial.
ETAPAS:
1° Etapa: Obtención del diseño 3D adecuado.
Es de suma importancia 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 fin 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.
2° Etapa: Asignación de materiales.
Una vez desarrollado diseño 3D adecuado, desarrollado en la primera etapa. La segunda etapa se caracteriza por la elección de los materiales para cada objeto. Ya que se dispone de una amplia variedad de los materiales, los cuales se encuentran 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.
3° Etapa: Elaboración de Escenas mediante luces y vistas 3D.
En esta etapa gracias al Render que nos 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.
Entendemos por modelo de iluminación el cálculo de la intensidad de cada punto de la escena. En el cálculo de la intensidad de un punto intervienen:
El tipo e intensidad de la fuente de luz.
El material del objeto.
La orientación del objeto con respecto a la luz .
Esta etapa y la anterior pueden intercambiarse.
4° Etapa: Modelado.
La cuarta y última etapa nos 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 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.
Ejemplo de Procesos Generativos:
Este es un pequeño reel que muestra una metodología de desarrollo de un edificio por medio del proceso generativo.
