¿Qué es el renderizado 3D? Cómo hacer imágenes 3D realistas

Se acabaron los días en que los efectos especiales emocionantes y visualmente atractivos eran solo para películas taquilleras.

Ahora hay una buena probabilidad de que al hojear una revista, pasar por un cartel publicitario o desplazarte por las redes sociales, hayas visto un renderizado 3D.

Todo el proceso se puede realizar utilizando software de renderizado 3D, que utiliza datos de modelos 3D para crear el renderizado. Es común pensar en el renderizado 3D como una forma de fotografía virtual porque utiliza conocimientos de escenografía e iluminación para producir imágenes. 

Tipos de renderizado 3D

Los artistas 3D pueden crear renderizados de imágenes realistas o no realistas.

Un renderizado 3D realista puede ser de algo que se encuentra en el mundo real. Por ejemplo, un artista 3D renderiza el interior arquitectónico de una nueva casa que parece una fotografía. O una imagen de diseño de producto de un mueble o un coche. 

Fuente: VRender

Un renderizado 3D no realista puede ser un esquema de un diagrama o un objeto dibujado como un dibujo animado con un aspecto 2D más tradicional.

Fuente: Science Behind Pixar

Renderizado 3D vs. modelado 3D

El renderizado 3D no existe sin el modelado 3D.

El modelado 3D es el proceso de crear objetos 3D utilizando software especializado. El objeto 3D se crea manipulando formas simples, modelos complejos y polígonos utilizando software de modelado 3D. La representación, llamada modelo 3D, transmite la forma, tamaño y textura de un objeto. 

Una vez creado el modelo, el renderizado 3D transforma el modelo en una imagen intrincada, de alta calidad y fiel a la realidad. Combinados, el modelado 3D y el renderizado 3D son dos pasos que los diseñadores toman para crear imágenes generadas por computadora (CGI).

El modelado 3D siempre precede al renderizado 3D en el proceso de visualización 3D.

¿Cómo funciona el renderizado 3D?

Los diseñadores dividen los proyectos de renderizado 3D en una serie de pasos, comenzando con el modelo 3D y transformándolo en una representación 2D. Dependiendo del tamaño del proyecto y del software que use el artista, los pasos pueden variar. Típicamente, el proceso de renderizado 3D es el siguiente.

Antes

Algunos pasos deben ocurrir antes de que los diseñadores 3D puedan arremangarse para comenzar a renderizar.

• Concepto: Siempre es una buena idea realizar una consulta o reunión inicial para discutir la visión y los objetivos del proyecto, la empresa o el público objetivo de la imagen. Basado en estos detalles, es más fácil reducir la versión final.
• Análisis: Con la visión en mente, comienza el análisis del proyecto. Esto incluye decidir detalles como iluminación, ángulos de cámara, color, textura y entorno.
• Modelo 3D: Se crea una representación digital del objeto o superficie como un modelo 3D.

Durante

Una vez que el modelo está completo, el artista 3D puede comenzar a renderizar. 

• Materiales y textura: El diseñador debe considerar el material del objeto para crear un renderizado realista. El artista puede cambiar la configuración y apariencia del material para obtener la representación visual más realista posible. Por ejemplo, pueden pasar de plástico brillante a lino tejido para obtener visuales más mejorados.
• Iluminación: La luz y sus reflejos son cruciales para el renderizado realista. Todo se trata de sombras y cómo hacen que la imagen parezca real. Sin una iluminación convincente, el resultado puede parecer falso o antinatural. 
• Detalles: Después de la textura y la luz, el artista agrega otros detalles de escultura y más para completar el concepto.
• Retroalimentación y refinamiento: Es importante obtener la opinión del cliente, cliente o director de arte para que se puedan realizar cambios antes de que el trabajo se considere completo. 

Después

Una vez que se completan los toques finales, un último paso entra en el renderizado 3D.

• Entrega: El cliente recibe la imagen oficial. Cómo se guarda la imagen final depende de si se va a usar para impresión, cine, web o video.

Técnicas de renderizado 3D

El concepto de renderizado 3D es similar a la fotografía. Un programa de renderizado utiliza una cámara y la apunta hacia un objeto para crear o componer una foto. Luego, la iluminación digital hace que el renderizado sea lo más detallado posible. 

Los diseñadores emplean varias técnicas para producir un renderizado 3D efectivo que replica cómo la luz incide en los objetos en la vida real.

Renderizado en tiempo real

La técnica de renderizado en tiempo real se ve más comúnmente en gráficos interactivos y de juegos. Estas imágenes se procesan a partir de datos 3D a alta velocidad, lo que garantiza el rápido procesamiento de imágenes necesario para un videojuego que se mueve a 60 o más fotogramas por segundo.

Para un renderizado de alta calidad, el software para un renderizado en tiempo real solo toma unos minutos para crear una escena realista con sombras naturales. 

Rasterización

Uno de los primeros métodos utilizados para el renderizado 3D es la rasterización, que funciona tratando el modelo como una malla de polígonos. Una malla es una colección de vértices que forman el objeto 3D. Cada vértice tiene información única de textura y color adjunta. Luego se utiliza software para llenar las áreas con los colores y texturas correctos basados en esos datos.

Si el renderizado 3D es como la fotografía en un sentido general, piensa en la rasterización como similar a 'Pintar por Números'. Hay un esquema para cada color que pintas, que es el mismo concepto utilizado aquí.

Este método para renderizar es rápido y todavía se utiliza comúnmente para el renderizado en tiempo real de juegos de computadora y otros tipos de simulación.

Proyección de rayos

La proyección de rayos crea un renderizado 3D proyectando rayos sobre el modelo desde el punto de vista de la cámara. Transforma los datos en una proyección 3D trazando los rayos desde el punto de vista de la cámara. Esta es otra técnica rápida que facilita al artista posicionar correctamente las fuentes de luz en la escena 3D.

Los rayos se proyectan y trazan en grupos basados en los datos e información geométrica. En la proyección de rayos, cuando los rayos intersectan un objeto, el color y el brillo del objeto en ese punto determinan el valor de un píxel en la imagen final. Esto es lo que hace que la textura, el color y la luz aparezcan lo más realistas posible. 

Seguimiento de rayos

El siguiente es el seguimiento de rayos, que puede simular sombras, reflejos y refracciones. El seguimiento de rayos es similar a la proyección de rayos, excepto que es mejor para representar la luz. Aquí, los rayos primarios desde el punto de vista de la cámara se proyectan sobre el modelo 3D para producir rayos secundarios. Después de hacer contacto con el modelo, se emiten rayos de sombra, reflejo o refracción, dependiendo del tipo de superficie en el renderizado.

El seguimiento de rayos también produce una sombra en otra superficie si la superficie interrumpe el camino entre el rayo de sombra y la fuente de luz. Aunque esta técnica es más lenta que la proyección de rayos, se utiliza para simular cómo la luz se encuentra naturalmente con los objetos y crea una sombra realista.

Proyección en perspectiva

La proyección en perspectiva hace que los objetos lejanos parezcan más pequeños que los objetos más cercanos al ojo o punto de vista del espectador. El software de renderizado crea proyecciones en perspectiva multiplicando una "constante de dilatación" para colocar objetos en relación con el tamaño deseado en la escena.

Optimización de resolución

Al igual que una foto clásica, la resolución de imagen de un renderizado 3D está compuesta por píxeles. Cuanto mayor y más denso sea el número de píxeles por pulgada, más clara, nítida y realista será la imagen final, o renderizado.

Industrias que utilizan el renderizado 3D

Si bien el renderizado 3D se está volviendo más popular en diversas industrias, aquí hay ejemplos de industrias donde es más probable que encuentres renderizados 3D bien utilizados.

• Diseño y arquitectura: Los arquitectos utilizan imágenes renderizadas en 3D para mostrar efectos clave y demostrar las fortalezas y debilidades de las estructuras antes de que un proyecto pase oficialmente a la fase de diseño.
• Bienes raíces: El renderizado 3D se utiliza a menudo para crear un recorrido virtual de casas en venta. Los renderizados de alta calidad facilitan a los desarrolladores y agentes inmobiliarios vender casas mientras los compradores pueden obtener más detalles de una casa en tiempo real.
• Marketing y publicidad: Los anuncios y campañas digitales con renderizados 3D presentan el producto de la manera más realista. Además, los modelos en la fase de diseño del producto se pueden utilizar en plataformas de internet y redes sociales.
• Entretenimiento: La animación 3D se ha vuelto ampliamente utilizada para crear dibujos animados y películas atractivas.
• Videojuegos: Gracias al uso de la tecnología de dibujo de renderizado 3D, los mundos virtuales de la industria de los videojuegos se han vuelto lo más similares posible al mundo real. 
• Fabricación de electrónica: El renderizado 3D permite a los ingenieros y diseñadores visualizar el diseño de un diseño de PCB, asegurando que los componentes encajen correctamente y se coloquen de manera óptima para el rendimiento. 

Beneficios del renderizado 3D

Cuando se hace correctamente, el renderizado 3D puede llevar a varios beneficios. Algunos a tener en cuenta son:

• La capacidad de mostrar múltiples puntos de vista, iluminación precisa y rendimiento preciso en un gráfico o imagen
• Comunicación visual de alta calidad con clientes en diversas industrias, lo que puede vender un concepto y reducir devoluciones si se vende el producto
• Representación rápida y precisa de una idea o proyecto con altos niveles de detalle, elementos visuales e iluminación realista en espacios tanto interiores como exteriores
• La capacidad de ver y mostrar el objeto desde diferentes ángulos, lo que puede ser especialmente útil para ingenieros y arquitectos 
• En comparación con contratar estudios fotográficos, el concepto de utilizar servicios de visualización 3D puede terminar siendo un precio más bajo para proyectos simples
• Los cambios en conceptos e ideas se pueden realizar rápidamente y en tiempo real

Desafíos del renderizado 3D

Por otro lado, el renderizado 3D también conlleva algunos desafíos. Algunos inconvenientes potenciales a tener en cuenta son:

• La curva de aprendizaje para el renderizado 3D y el software que lo acompaña puede ser empinada
• Para que el renderizado sea lo más realista posible, el modelo 3D debe tener proporciones y detalles precisos, lo que también puede ser difícil de perfeccionar
• Si bien las imágenes simples se pueden renderizar rápidamente, las escenas de acción complejas para una película animada pueden tardar semanas en crearse
• Para una conceptualización simple, el renderizado 3D puede ser rentable, pero para un proyecto a gran escala, el proceso de principio a fin puede costar miles de dólares

Mejor software de renderizado 3D

El software de renderizado 3D toma modelos 3D generados por el usuario y los coloca en entornos o imágenes 3D. Gracias a estas herramientas, los desarrolladores de medios, artistas y diseñadores gráficos pueden insertar objetos y personajes dispares importados del software de modelado 3D en el entorno de su elección. Los renderizados creados con este software son típicamente navegables, escalables e interactivos.

Para calificar para la inclusión en la categoría de Renderizado 3D, un producto debe:

• Crear imágenes renderizadas para ser utilizadas en multimedia o en varios sitios web
• Proporcionar a los usuarios una forma de insertar modelos 3D, objetos y personajes en los renderizados
• Tener características necesarias, como texturización, iluminación y efectos de viento para dar vida a los renderizados
• Ofrecer herramientas para manipular y renderizar varios entornos 3D

* A continuación se presentan las cinco principales soluciones de software de renderizado 3D del Informe Grid® de Primavera 2022 de G2. Algunas reseñas pueden estar editadas para mayor claridad. 

1. Unity

Unity es un software de renderizado 3D enfocado en el desarrollo de juegos, creando tanto videojuegos 3D como 2D, modelos, diseños y experiencias. Además de los juegos, también es utilizado por las industrias automotriz, cinematográfica y de arquitectura. 

Lo que les gusta a los usuarios:

“Una gran cantidad de características y capacidades hacen de Unity una de las mejores herramientas para el desarrollo de juegos, y es incluso mejor que eso en otras áreas. Como resultado de la conexión directa con la propia tienda de activos de Unity, es mucho más fácil identificar y utilizar activos de terceros, lo que significa que pasarás menos tiempo buscando cualquier cosa que pueda usarse para tu proyecto y ahorrarás tiempo durante el desarrollo.”

- Reseña de Unity, Jasper S.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Hay algunas cosas que no me gustan de Unity. Por un lado, la pantalla de inicio de los juegos desarrollados con la licencia gratuita está marcada con el logotipo de Unity. Además, Unity no admite la vinculación a bibliotecas externas y no tiene una interfaz de usuario de gran apariencia.”

- Reseña de Unity, Nabin P.

2. Blender

Además del renderizado 3D, Blender lo hace todo: modelado 3D, animación, rigging y simulación. Esta suite de creación 3D también permite a los usuarios crear juegos de alta calidad, editar videos y experimentar con el seguimiento de movimiento. Con medios de producción técnica y creativa gratuitos y acceso gratuito a mercados, Blender cree que todos deberían poder crear contenido 3D.

Lo que les gusta a los usuarios:

“Blender es una increíble herramienta de software 3D que permite a los usuarios construir y diseñar casi cualquier cosa. La interfaz de usuario es bastante fácil de aprender y hay un gran apoyo de la comunidad. Puedes aprender casi cualquier cosa que quieras a través de muchos foros de mensajes diferentes y tutoriales en video. Al ser apoyado por la comunidad, hay actualizaciones y complementos que ocurren continuamente. 

Una de las mejores cosas de Blender es que es gratuito. Algunos de los complementos que puedes obtener costarán dinero, pero no son necesarios para usar el software. Son productos creados por usuarios para simplificar tareas.”

- Reseña de Blender, Dannie B.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“En las versiones recientes, la interfaz ha cambiado. Por un lado, se parece más a las interfaces de modelado 3D comerciales, por lo que parece más agradable para los nuevos usuarios. Por otro lado, los usuarios pueden estar desconcertados, aunque, porque la interfaz y los formatos antiguos parecían incómodos al principio, pero eran algo efectivos y rápidos.”

- Reseña de Blender, Francesco S.

3. 3ds Max Design

3ds Max Design está creado para diseñadores, ingenieros civiles, arquitectos y especialistas en visualización que necesitan no solo una herramienta para renderizado 3D, sino también diseño 3D, animación y modelado. Proporciona a los usuarios herramientas de modelado robustas, texturización intuitiva y herramientas de sombreado, dando a los diseñadores control artístico completo para crear renderizados de calidad profesional.

Lo que les gusta a los usuarios:

“El diseño de 3ds Max es sencillo. El uso de herramientas de vértice, borde y esquina para modelar es uno de los más simples en comparación con otros software. La canalización (Importar y Exportar) también es útil para transferir tu archivo a otro software de renderizado 3D.

Lo otro que más me gusta es su integración con otros motores de renderizado de terceros. El software es realmente bueno para el modelado principiante, ya que proporciona formas y herramientas fáciles para comenzar con el modelado 3D.”

- Reseña de 3ds Max Design, Hitendra S.

Lo que no les gusta a los usuarios: 

“Es un poco complicado acostumbrarse al principio. Es como aprender un nuevo idioma con todos los botones y renderizado; definitivamente necesitas tutoriales cuando comienzas.”

- Reseña de 3ds Max Design, Aylin A.

4. Maya

Los artistas 3D a menudo usan Maya para sus necesidades de renderizado 3D, simulación, animación y modelado. Cuenta con un kit de herramientas rápido y creativo para crear mundos expansivos, personajes complejos y efectos deslumbrantes.

Lo que les gusta a los usuarios:

“Maya ofrece un paquete 3D completo. Maya ayuda a crear un proyecto tal como lo habías imaginado. Este software es excelente para la animación y es más fácil usar características como restricciones, trayectorias de movimiento y editores de atributos en Autodesk Maya. Soy animador, pero me encanta modelar en Maya. Es súper conveniente, y podemos encontrar tutoriales por todo YouTube. Me encanta el hecho de que podemos agregar scripts y complementos según nuestras necesidades.” 

- Reseña de Maya, Salomi R.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Maya es un gran software, pero necesita muchos recursos. Es muy intensivo en la GPU para el renderizado, lo que lo hace básicamente inutilizable en una máquina ligera o portátil. Maya también tiene características que son un poco complicadas y que necesitan experiencia previa con modelado 3D para utilizarlas al máximo.”

- Reseña de Maya, Subrata S.

5. Keyshot

Keyshot hace posible que los usuarios creen renderizados 3D, animaciones y visuales interactivos con trazado de rayos en tiempo real e iluminación global. Gracias a una arquitectura basada en CPU, los diseñadores pueden crear renderizados realistas utilizando computadoras simples sin gráficos avanzados.

Lo que les gusta a los usuarios:

“Keyshot se encarga de la iluminación de manera fácil y te permite previsualizar el resultado de tu renderizado antes de presionar el botón. ¡Poder hacer animaciones cortas en el software también es genial!”

- Reseña de Keyshot, Marcelo S. 

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Keyshot necesita muchas actualizaciones en sus opciones y características para tener una calidad mucho mejor. Algunas herramientas te dan un resultado artificial que no es bueno para todos. En comparación con algunos otros renderizadores, las opciones de Keyshot parecen básicas. No puedes obtener resultados muy realistas sin usar algún otro software y editores.”

- Reseña de Keyshot, Mohammad Sadra B.

La iluminación lo es todo

La próxima vez que hojees una revista o pases por un cartel publicitario visualmente impresionante, es posible que puedas reconocerlo como un renderizado 3D. Cuando estás armado con el software adecuado y entiendes sus diversos métodos, el renderizado 3D puede ser algo hermoso.

Parte de crear un renderizado 3D realista es tener un modelo 3D con un mapeo UV excepcional. Aprende más sobre cómo darle a tu modelo un toque extra.