Todo sobre los gráficos 3D: los secretos que no te habían contado sobre estos gráficos

Actualizado a: 16 de abril de 2024

Los gráficos 3D han irrumpido con fuerza en nuestras vidas, tanto en las GUIs como en el mundo de los videojuegos y el entretenimiento. Estos gráficos son bastante particulares, y cada vez se superan con mejores texturas, efectos y realismo. Por este motivo, sería interesante conocer todos los secretos sobre esta forma de visualizar imagen.

¿Qué es un gráfico 3D?

Un gráfico 3D es una representación visual tridimensional de datos o modelos generados por software en una pantalla de computadora. Los gráficos 3D incorporan una tercera dimensión (profundidad), junto con las otras dos dimensiones básicas (altura y ancho), lo que permite una representación más realista de objetos y entornos. Es decir, representado en un sistema de coordenadas, tendría tres ejes: X, Y y Z.

Diferencias con un gráfico 2D

Las principales diferencias entre gráficos 3D y gráficos 2D radican en la dimensión y la representación espacial, como:

• Dimensión: mientras el gráfico 2D se representa en dos dimensiones, altura y ancho, sin profundidad (aunque hay técnicas de dibujo para dar sensación de profundidad, aunque no sea real), en el caso de los gráficos 3D se agrega también una tercera dimensión para la profundidad. Esto agrega una dimensión adicional para simular la profundidad y crear un entorno tridimensional. Es decir, mientras en un 2D se emplean las coordenadas bidimensionales, con los ejes X e Y, en el 3D se necesita un sistema de coordenadas tridimensional con X, Y, y Z, como he mencionado anteriormente.
• Representación espacial: en los 2D los objetos y elementos se colocan en un plano bidimensional. La representación espacial es limitada, y no hay sensación de profundidad. 3D permite la representación de objetos en un espacio tridimensional, creando la ilusión de profundidad y permitiendo que los objetos parezcan estar más cerca o más lejos.
• Naturaleza de los objetos: los objetos 2D son representados como figuras planas en un plano, como círculos, cuadrados o polígonos. La representación de objetos 3D permite dar sensación de volumen y forma tridimensional, como cubos, esferas y modelos más complejos. No obstante, ten en cuenta que cuando se representan los gráficos 2D y 3D en pantalla, todos son realmente bidimensionales, ya que la pantalla no tiene profundidad, solo permite representar imágenes planas. No obstante, existen pantallas 3D que sí que permiten este efecto profundidad, como bien sabrás.
• Renderización y efectos visuales: la renderización 2D implica representar figuras en un plano sin considerar profundidad. Los efectos visuales son limitados en comparación con el 3D. En cambio, en un gráfico 3D incluye la representación de objetos con texturas, iluminación, sombras y otros efectos para lograr un mayor realismo visual.
• Aplicaciones: los 2D se utiliza comúnmente en imágenes por ordenador, gráficos, diseño gráfico, interfaces de usuario y presentaciones bidimensionales. Los 3D se aplica en videojuegos, simulaciones, modelado tridimensional, películas y experiencias de realidad virtual para crear entornos inmersivos.
• Interactividad y animación: la interactividad y la animación pueden ser más simples y limitadas en en un gráfico 2D. En cambio, en comparación, los 3D permiten animaciones más complejas y realistas, así como una mayor interactividad en entornos virtuales.

Por supuesto, en la creación o edición, se necesita mayor complejidad en un gráfico 3D que en uno 2D. Además, las herramientas de software para tratar unos y otros no suelen ser las mismas. Por ejemplo, para 2D tenemos programas como CorelDRAW, Paint, Adobe Photoshop, Inkscape, Krita, GIMP, etc., mientras que para tratar gráficos 3D tenemos programas como Blender, Autodesk Maya, 3DS Max, Cinema 4D, SolidWorks, etc.

¿Cómo funcionan los gráficos 3D?

Los gráficos 3D en un ordenador involucran la creación de modelos tridimensionales mediante programas especializados. Estos modelos se transforman, rotan y escalan en un espacio tridimensional. Una cámara virtual define la perspectiva y los objetos se proyectan en un plano 2D, convirtiéndose en píxeles en la pantalla mediante rasterización. Se aplica iluminación y sombreado para simular efectos realistas, entre otras técnicas. La renderización final combina estos elementos para crear la imagen visualizada.

Para finalizar, es necesario entender cómo funciona los gráficos 3D para su edición o modelado, y para ello debemos conocer algunos de estos conceptos o técnicas implicadas en este proceso:

• Surface Modeling: se trata de un método de modelado 3D que crea superficies tridimensionales continuas.
• Polygon Mesh: es una representación de un objeto 3D mediante una red de polígonos, que se componen de triángulos con tres puntos de representación.
• Bézier Patch: es un tipo de tratamiento de superficie paramétrica creada mediante curvas Bézier, es decir, curvas representadas matemáticamente y que fueron desarrolladas por el ingeniero francés Pierre Bézier mientras trabajaba en la empresa de automóviles Renault en la década de 1960.
• Proyección: es una transformación de puntos 3D a una superficie 2D para visualización, ya que, como he apuntado anteriormente, aunque el gráfico sea 3D, las pantallas convencionales no ofrecen profundidad, solo 2 dimensiones.
• Foreshortening: es un efecto visual que acorta objetos en la distancia en una representación 2D.
• Shading: otro proceso de agregar colores a los objetos para simular la iluminación.
• Lighting: se refiere a un modelado de la iluminación para crear sombras y resaltar características.
• Surface Removal o Culling: es un tratamiento para los gráficos 3D que se basa en la eliminación de partes no visibles de un objeto para mejorar la eficiencia de renderizado.
• Z-Buffering: se dice así de la técnica para gestionar la visibilidad de objetos en el espacio 3D.
• Gouraud Shading: es otra técnica de shading que interpola colores en vértices para crear suavidad.
• Flat Shading: se refiere a la asignación de un solo color a cada polígono para un sombreado plano.
• Ray Tracing: es una técnica de renderizado que simula el comportamiento de la luz mediante el trazado de rayos hacia los objetos, generando mayor realismo.
• Mapa de Texturas: aplicación de imágenes 2D a superficies 3D para mejorar su apariencia.
• Solid Modeling: creación de modelos 3D sólidos que representan objetos del mundo real.
• Fractales: son estructuras geométricas auto-replicantes con patrones complejos.
• Morphing: transición gradual entre dos imágenes para crear una animación fluida.
• Anti-aliasing: es una técnica utilizada para reducir o eliminar el efecto de aliasing, que se manifiesta como bordes dentados o serrados debido a los píxeles cuadrados y contornos de objetos renderizados en una pantalla. Para ello, se suelen incluir unos píxeles adicionales de diferentes tonalidades para realizar dicho suavizado.

Estos términos abarcan una variedad de conceptos esenciales en la creación y representación de gráficos 3D. Cada uno juega un papel importante en la generación de imágenes tridimensionales realistas y visualmente atractivas.