Modelagem 3D: Saiba o que é essa arte!
Você cresceu diante da tela de um computador ou jogando videogame? Ama animações e cinema? Possui grandes tendências artísticas? Está apenas curioso pra saber o que é modelagem 3D?
Se respondeu sim a pelo menos uma das perguntas acima, este é o artigo certo para você! Vamos mostrar as áreas de aplicação da Modelagem 3D, como ela se desenvolveu, como funciona e como os grandes mercados de games e cinema têm levado a profissão de Artista 3D ao próximo nível!
Sabemos que a arte evolui através dos tempos com novas técnicas e estilos. Então, o que o pintor, o escultor
e o artista 3D têm em comum? Todos produzem arte! Isso mesmo, a Modelagem 3D não é nada distante das artes plásticas!
Assim como o pintor possui o pincel, a tela e a tinta, o artista 3D também possui suas ferramentas: primeiramente, o computador, claro! Em segundo lugar, temos os softwares de modelagem. Mas antes, vamos entender um pouco mais sobre a área.
Modelagem em 3D da personagem VI do jogo League of Legends (fonte: Zac’s little corner of creativity)
O QUE É MODELAGEM 3D?
Podemos entender a Modelagem 3D como a criação de objetos sólidos através da representação matemática de uma superfície ou de um objeto volumétrico, vivo ou inanimado. É a criação do modelo de um objeto tridimensional através de um software de processamento 3D.
Esses modelos 3D são compostos por faces sólidas e texturas – representações de superfícies sem volume. Os objetos criados vão compor cenas como prédios, ruas, personagens e animações, que serão então renderizados.
Os conhecimentos de um 3D Artist são muito versáteis. A modelagem 3D possui aplicação em diversos campos, além da animação, games e cinema. Isso permite que o profissional dessa área se adapte a um bom número de mercados, como o de Arquitetura, o de Design de Interiores, Engenharia e até mesmo Marketing e Propaganda.
Aplicações da modelagem 3D
Na área de Design industrial e Arquitetura, a Modelagem 3D desempenha papel indispensável, através do que chamamos de CAD – Computer aided design, o desenho assistido por computador. O CAD consiste na criação e documentação de modelos 3D, tanto de objetos sólidos quanto de ambientes. Essa tecnologia permite
a visualização tridimensional dos projetos, testando materiais e resistências sob simulações de condições reais, como gravidade, temperatura e umidade. Assim, engenheiros e arquitetos podem testar a eficiência dos modelos 3D já na tela do computador!
Na impressão 3D, a modelagem é o início do processo, preparando o projeto, ou blueprint, que será “fatiado” pela impressora para que possa ser impresso em camadas. A impressora derrete filamentos de plástico que são depositados na plataforma de impressão, formando o objeto projetado pelo 3D Artist.
As oportunidades são inúmeras: Projeto de prédio? Design de sala e cozinha? Criação de cenários para campanhas publicitárias? Tudo possível!
Afinal, quem não gostaria de ter à disposição um profissional que transforma ideias abstratas em imagens concretas?
Modelo 3D da personagem Ellie do jogo The Last of Us (fonte: ArtStation)
O surgimento da modelagem 3D
Os primeiros modelos 3D foram criados nos anos 60. Nessa época, poucos profissionais estavam diretamente envolvidos com a criação e a aplicação da modelagem, pois não havia muito interesse em utilizar as possibilidades dessa área de forma artística.
Foi então que, em 1963, Ivan Sutherland e David Evans finalizaram o desenvolvimento do primeiro software de Modelagem: o Sketchpad. Ivan e David inauguraram o primeiro departamento de Tecnologia Computacional da Universidade de Utah, nos Estados Unidos. Em 1969, os dois professores fundaram a primeira empresa de desenvolvimento de Gráficos 3D – A Evans & Sutherland.
Nos anos 70, essa área era mais utilizada pela televisão e em campanhas publicitárias. Mas, com o tempo, a modelagem passou a ser adotada por diversas áreas do mercado, até que nos anos 90, com o sucesso arrasador de Toy Story e dos primeiros games 3D, seus trabalhos caíram de vez mais no gosto da cultura pop. Hoje, a modelagem 3D é parte indispensável de nossas vidas!
O QUE É PRECISO PARA COMEÇAR?
Em primeiro lugar, de um computador! Mas não se preocupe! Praticamente qualquer máquina produzida atualmente vem equipada com processamento e memória capazes de lidar com modelagem e renderização. Além disso, a maior parte das placas de vídeo produzidas são compatíveis com os softwares utilizados para aprendizado e desenvolvimento de projetos. Assim, o investimento inicial não precisa ser enorme. É provável que você inclusive já tenha o equipamento.
Para o próximo passo, precisaremos de um software de Modelagem. O mercado oferece uma ampla variedade desses softwares, como Autodesk 3Ds Max, Maya, Mudbox, Blender e ZBrush. A Autodesk oferece um plano de licença gratuita para estudantes, com duração de três anos. Já o Blender possui licença grátis. Ou seja, você não paga para usar.
Para aqueles que decidirem investir um pouco mais, máquinas mais poderosas sempre são a melhor opção. Um processador potente, uma boa quantidade de memória RAM e uma placa de vídeo robusta são uma boa pedida para entrar de cabeça no mercado de 3D Modeling!
Agora que já sabemos o que é a modelagem 3D e como começar, vamos entender um pouco sobre o processo criativo e como os softwares funcionam.
Rabisque!
Não podemos esquecer que o 3D Artist é como um escultor que dá vida a suas estátuas. Por isso, além dos conhecimentos específicos em técnicas de modelagem tridimensional, outros aspectos também devem ser desenvolvidos, como conhecimento em anatomia e mecânica. Só conseguimos reproduzir com perfeição aquilo que compreendemos.
Tudo começa com a criação de uma Concept art, ou arte conceitual. Isso nos ajuda a visualizar aquilo que vamos representar em um ambiente virtual sob diversos ângulos, além de nos permitir a escolha de um estilo.
O processo também nos aproxima da aparência anatômica realista daquilo que vamos criar, como a estrutura óssea de um cachorro, o chassi de um carro ou o formato e construção de um prédio.
Concept art de Jetstream Sam de Metal Gear Rising: Revengeance (fonte: Gameinformer)
COMO CRIAR UM MODELO 3D?
Há duas formas básicas de se criar um modelo 3D: Através de um scanner tridimensional ou manualmente.
A modelagem nos softwares é dividida em duas etapas distintas, a construção e a renderização.
Construção
Mesh
Durante o processo de construção, começamos a criar o modelo 3D do nosso objeto ou cenário. Esse modelo é inicialmente low poly (poucos polígonos), um formato simplificado desse objeto, montando uma mesh, uma malha, que é um conjunto de vértices, arestas, faces, polígonos e superfícies.
Vértices: são pontos posicionados em um ambiente tridimensional associados a outras informações,
como cor, vetor, e coordenadas de textura.Arestas: são as conexões entre os vértices.
Faces: são um conjunto fechado de arestas.
Polígono: é um grupo coplanar de faces.
Nos sistemas que permitem o processamento de faces multilaterais, polígonos e faces são a mesma coisa.
As superfícies são geralmente compostas por triângulos, quadriláteros ou polígonos simples.
Nossa Mesh final pode ter diversos formatos: Face-vértice, meia-aresta, quad-edge. Na maioria das vezes é ideal que ela seja composta por quadriláteros (faces quad), para melhor fluidez e subdivisão no resultado final.
Cabeça low poly de um modelo 3D (fonte: TurboSquid)
Mapeamento
Agora que temos a mesh completa, vamos “destruí-la”! Ou quase isso. Esse é o processo de mapeamento:
abrimos essa malha, cortando as arestas para que ela fique parecida com uma caixa de papelão aberta.
O mapeamento pode ser feito automaticamente, o 3Ds Max possui essa ferramenta, mas a melhor opção
sempre é o próprio artista decidir onde os recortes devem acontecer.
Shaders
Com a Mesh mapeada em mãos, vamos aplicar os shaders, que são simulações de efeitos de incidência de luz, sombra e cor sobre o objeto, alterando efeitos como saturação, claridade e contraste. Há um bom número de shaders já desenvolvidos à nossa disposição, simulando os mais diversos materiais físicos.
LODs
Existe também a possibilidade de adicionarmos os LODs (Em inglês, Level of detail, ou nível de detalhes), que servem para otimizar nosso modelo. Geralmente em games adicionamos quatro ou mais LODs por modelo,
mas na etapa Low Poly dois modelos são o suficiente.
Agora que encerramos a construção de nosso objeto, vamos à parte que mais demanda de nosso sistema,
a renderização.
Render de uma Ferrari 488 GT3 (fonte: Behance)
Renderização
Essa é a etapa que processa todos os efeitos, objetos e dados construídos (como polígonos, materiais e iluminação), traduzindo em uma imagem, ou uma sequência de imagens que depois pode ser transformada em vídeo. Essa é a fase final do nosso processo criativo caso não utilizemos outros softwares de edição e pós-produção de imagem, como o Adobe Photoshop ou After Effects, por exemplo.
O processamento desses frames costuma ser demorado, variando de acordo com a capacidade da máquina em que estamos trabalhando. Há uma diferença a ser notada nesse processo: animações geralmente são processadas pela CPU, já as renderizações em tempo real (as utilizadas por jogos, por exemplo) acontecem na GPU, a placa de vídeo.
Tipos de renderização
Se a sua renderização for de uma animação, o produto desse processo será um vídeo ou um conjunto de imagens que podem ser editadas para criar a impressão de movimento. Um único segundo de animação costuma ser composto por pelo menos 24 frames (quadros). Dessa forma, uma animação de um minuto pode conter até 1400 frames!
Por outro lado, se a renderização for em tempo real, o computador utilizará uma fonte externa para o cálculo desses Frames, geralmente uma placa de vídeo. É esse componente que permite a alta taxa de frames dos jogos atuais, que rodam de 30 até 120 frames por segundo.
Game engines
O processo de renderização em tempo real é operado por game engines (motores gráficos). Esses softwares contém diversas ferramentas capazes de gerar informações como som, inteligência artificial e scripting, mas também pode desenvolver modelos 3D como nos softwares de modelagem, baseados em bancos de texturas, modelos, shaders e efeitos gráficos, inclusos na própria Game engine.
Renderização de uma sala (fonte: Revista News)
Rigging
Quando pensamos em um ser vivo se movendo, é possível que ele seja apenas pele e músculos? Não! O que falta a ele? Uma estrutura óssea! Pois é basicamente isso que o Rigging é!
Vamos entender melhor. Vimos que uma das partes fundamentais da Modelagem é a criação de uma Mesh, a malha. Mas essa malha é imóvel, ela não é articulada. Para que possamos animar essa nossa criação, precisaremos de um conjunto de bones: pontos articulares interconectados através de “ossos”, formando uma estrutura rígida, vetorial, como um boneco de arames. Essa estrutura é visível, para fins produtivos, durante o processo criativo, mas na animação final, só o que vemos são os nossos personagens ou objetos animados.
Resumindo: para o rigging de personagens, utilizamos estruturas conhecidas como “bones” (ossos), que simulam o comportamento dos ossos do corpo humano, e através do controle dos pontos de articulação conseguimos gerar o movimento anatômico. Os movimentos de translação e deformação dos ossos são então associados à mesh (malha) através de um processo conhecido como “skin”.
Rigging do personagem do jogo Portal 2 (fonte: Marc Stone)
Essa técnica é utilizada para dar à nossa animação deformações naturais de movimento, tornando-a um tanto mais intuitiva e anatomicamente correta.
Mas atenção! O Rigging não é só para personagens orgânicos! Toda estrutura que será animada pode (e deve) ser antes “riggada”. Alguns exemplos são uma porta que se abre, as engrenagens de uma máquina ou o pressionar de um botão. Rigging é o processo de delimitar a movimentação possível e plausível de um objeto através de controladores.
Modelagem 3D para games
Agora que sabemos da versatilidade da área de Modelagem 3D, vamos falar um pouco sobre uma das áreas que vêm recebendo mais e mais atenção do mercado de uns anos para cá: Games!
Enquanto a Modelagem, no geral, possui uma infinidade de aplicações em diversas áreas do conhecimento humano, como a Engenharia, a Medicina e a Arquitetura, uma das suas áreas mais reconhecidas, além do cinema, é a de games.
Enquanto o scripting e a programação ocupam lugares importantes no processo de criação de um jogo, é o estilo de design dos personagens e ambientes que causa a primeira impressão quando jogamos. Nesse artigo, vamos focar na modelagem de ambientes, que é um pouco mais complexa, para explicar o procedimento.
Modelagem 3D de ambientes
Comparado à modelagem de personagens, a ambiental é relativamente mais complexa, pois lidaremos com processos adicionais e a atenção aos detalhes envolvidos na cena será maior. Iluminação e sombras, os detalhes e a colisão entre cada objeto, tudo deve ser levado em conta.
Como 3D Artist de ambientes, seu conhecimento de softwares de Modelagem, como o Maya e o Zbrush, deve ser tão extenso quanto o de animadores ou de desenvolvedores CAD. A grande diferença é a atenção especial que deve ser dada às texturas, que podem ser criadas em softwares de edição, como o Photoshop, ou através de bancos de texturas procedurais, como o Substance Painter ou o Quixel.
Modelagem 3D de ambiente no Blender (fonte: Allan Brito)
Passo a passo: criação de ambientes 3D
O primeiro passo para a criação de um ambiente 3D é o Blockout. Ele é como uma silhueta tridimensional, uma interpretação rápida do ambiente que vamos criar. É a fase mais simples do processo criativo, mas é fundamental para mapear o que faremos. Quanto mais atenção investirmos nessa fase, mais detalhado será o resultado final.
A partir do Blockout, começamos a trabalhar nos detalhes do ambiente. Adicionamos os objetos presentes através de formas geométricas simples, depois aplicamos os LODs (os níveis de detalhes) a essas formas geométricas. Por fim, aplicamos as cores básicas.
E agora? Adicionamos os efeitos de luz e sombra, os shaders. Uma boa pedida é a Oclusão de Ambiente, que adicionará as sombras de contato. Outra boa opção é a profundidade de campo, que aumenta ou diminui a nitidez de objetos conforme sua distância do ponto de vista do observador.
Então, além de modelar, devemos trabalhar com a iluminação, definindo a sombra de cada objeto e a incidência luminosa neles. Devemos criar texturas e… Enfim! Quanto trabalho!
Complicado? Cheio de processos? É por isso que falaremos sobre…
QUAL É A FORMAÇÃO DE UM ARTISTA 3D?
Não há uma faculdade específica para artistas 3D. Porém, uma boa quantidade de cursos superiores oferecem disciplinas que ensinam a utilização de softwares de modelagem. Entre eles, podemos citar os de Arquitetura, Engenharia, Desenho Industrial, etc. É necessário ter cuidado, no entanto, pois esses cursos não entendem a se aprofundar no assunto.
As graduações nas quais é possível focar em Modelagem 3D são as seguintes:
- Design de Animação – Engloba a produção de mídias 2D e 3D. Nessa última, a ênfase é em modelagem.
- Jogos Digitais – Cobre o ensino de diversos gêneros de jogos como aventura, RPGs, FPS (tiro em primeira pessoa), jogos educativos, ARG (Artificial Reality Game) e jogos publicitários. Nessa graduação, porém, o foco tende a ser mais em jogabilidade e projeto de game.
Foto do modelador 3D Rafael Grassetti, responsável por modelar o personagem Kratos da saga “God of War” (fonte: V-Ray Masters)
COMO ESTÁ O MERCADO DE MODELAGEM 3D?
Como vimos, a área de modelagem 3D é tão versátil e ampla que as oportunidades são inúmeras! Desde os trabalhos em game design, animação e cinema, design de interiores e projetos de arquitetura, até o desenvolvimento em CAD, o desenho assistido por computador, utilizado por engenheiros.
Apesar de muitos cursos oferecerem noções básicas de Modelagem 3D, nem todos os profissionais da área que precisam usar esse recurso possuem conhecimentos tão extensos quanto os artistas 3D, que costumam ser consultados e até contratados para desenvolver projetos que não são da própria área.
Essa versatilidade é o que garante à Modelagem 3D uma empregabilidade altíssima, permitindo ao 3D Artist a opção de seguir carreira como freelancer ou contratado.
Dicas
Como o esquema criativo é seu, o ritmo de trabalho é definido pelo próprio artista, muitas vezes em home office, observando-se sempre as datas de entrega de projetos, claro. Essa possibilidade de trabalho a distância muitas vezes abre portas a contratos de empresas internacionais. As oportunidades são inúmeras!
Se você optar por ser freelancer, a maior dica que podemos te dar é: conheça gente! Após dominar as técnicas e desenvolver seu estilo de arte, comece a preparar um networking com outros artistas. Crie seu portfólio, faça contato com pessoas através do LinkedIn, exponha seus trabalhos no Pinterest, passe a frequentar fóruns online… socializar é importante e preciso!
E agora? Pronto para mergulhar de cabeça em uma carreira artística e tecnológica? Empolgado para vender ao mercado o produto de sua criatividade? Dê vazão ao seu talento artístico, aprenda uma nova profissão, venha ser um 3D Artist!
