UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN GRÁFICA

ESTUDIO DE MOTORES DE VIDEO JUEGOS PARA LA ELABORACION DE PROTOTIPOS DE SIMULACION EN EL CAMPO DE LA MEDICINA APLICADO PARA LA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS (UCE).

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERA EN COMPUTACIÓN GRÁFICA

AUTOR: MARÍA BELÉN PÉREZ CEVALLOS

TUTORA: ING. ZOILA DE LOURDES RUIZ CHÁVEZ

QUITO-ECUADOR 2016

i DEDICATORIA

Esta tesis se la dedico a Dios quien supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades si perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento.

A mi familia quienes por ellos soy lo que soy. Para mis padres por su apoyo, consejos, compresión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos.

ii AGRADECIMIENTO

Quiero agradecer a Dios por haberme dado fuerza, valor y fe durante todo el tiempo de mi carrera, por permitirme pasar por momentos buenos y malos que han fortalecido mi vida.

A mis padres quienes me han brindado su apoyo incondicional, amor y tiempo, porque han sido mi guía en cada momento.

A mis hermanas, quienes han sido un ejemplo para mí en todos los aspectos, mujeres valientes y luchadoras, gracias de corazón.

A la Ing. Zoila Ruíz y al Ing. Jaime Salvador quienes he han ayudado durante la elaboración de este proyecto de titulación.

También para aquellas amigas y amigos en los cuales confió y me supieron alentar, dándome buenos consejos, lindas experiencias y una grande amistad que nunca voy a olvidar. Gracias también a mis queridos compañeros, que me apoyaron a lo largo de mi carrera.

De manera especial mi agradecimiento al Dr. Marco Guerrero quien fue una guía valiosa para la comprensión del área de medicina para este proyecto, además de ser un apoyo espiritual en mi vida.

iii AUTORIZACIÓN DE LA AUTORIA INTELECTUAL

iv CERTIFICACIÓN DEL TUTOR SOBRE LA CULMINACION DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

v INFORME SOBRE LA CULMINACION DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

vi RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

vii CONTENIDO

DEDICATORIA ...... ii AGRADECIMIENTO ...... iii AUTORIZACIÓN DE LA AUTORIA INTELECTUAL ...... iv CERTIFICACIÓN DEL TUTOR SOBRE LA CULMINACION DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN ...... v INFORME SOBRE LA CULMINACION DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN ...... vi RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN...... vii CONTENIDO ...... viii LISTA DE TABLAS ...... x LISTA DE FIGURAS...... xi RESUMEN...... xiii ABSTRACT...... xiv INTRODUCCIÓN ...... 1 CAPÍTULO I...... 3 1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA ...... 3 1.1 Planteamiento del Problema ...... 3 1.2 Formulación del Problema...... 4 1.3 Interrogantes de la Investigación ...... 5 1.4 Objetivos...... 6 1.5 Justificación ...... 7 1.6 Alcance ...... 9 CAPÍTULO II ...... 11 2. MARCO TEORICO...... 11 2.1 Antecedentes...... 11 2.2 Fundamentación teórica...... 13 CAPITULO III...... 36 3. MARCO METODOLOGICO...... 36 3.1 Elaboración y estudio de los casos de usos...... 36 CAPITULO IV...... 45 viii 4. ANALISIS DE REQUERIMIENTOS ...... 45 4.1 Análisis comparativo de plataformas de Modelado 3d...... 45 4.2 Estudio de motores de juegos basados en sus funcionalidades y lenguajes de programación (especificaciones)...... 54 CAPITULO V ...... 65 5. DESARROLLO DEL PROTOTIPO...... 65 5.1 Maquetación Inicial ...... 65 5.2 Modelado en 3D...... 70 5.3 Interfaz de Usuario en Unity...... 79 CONCLUSIONES ...... 89 RECOMENDACIONES...... 90 BIBLIOGRAFÍA ...... 91

ix LISTA DE TABLAS

Tabla 3. 1 Plantilla Cuadro descriptor de Autores...... 37 Tabla 3. 2 Plantilla para la elaboración de Casos de Uso1...... 40 Tabla 3. 3 Plantilla para la elaboración de Casos de Uso2...... 43 Tabla 3. 4 Diagrama de Casos de Uso...... 44

Tabla 4. 1 Cuadro Comparativo Programas Modelado 3D ...... 51 Tabla 4. 2 Cuadro Comparativo Motores de Video Juegos...... 62

x LISTA DE FIGURAS

Fig 2. 1 Vistas del Cuerpo ...... 22 Fig 2. 2 Cortes Mediales ...... 24 Fig 2. 3 Cortes Mediales del Cuerpo ...... 25 Fig 2. 4 Cuadro división cavidades del Cuerpo ...... 26 Fig 2. 5 Cavidad Torácica...... 27 Fig 2. 6 Cavidad Abdominal...... 27 Fig 2. 7 Cavidad Abdominal...... 28 Fig 2. 8 Cavidad Cotiloidea ...... 28 Fig 2. 9 Cavidad Glenoidea...... 29 Fig 2. 10 Cavidad Dorsal ...... 29 Fig 2. 11 Segmentación Cráneo y Cara...... 30 Fig 2. 12 Huesos Bóveda Craneana ...... 31 Fig 2. 13 Hueso Frontal...... 32 Fig 2. 14 Hueso Occipital ...... 32 Fig 2. 15 Hueso Occipital ...... 33 Fig 2. 16 Hueso Parietal...... 33 Fig 2. 17 Hueso Esfenoides, Hueso Etmoides ...... 34 Fig 2. 18 Columna Vertebral...... 35

Fig 5. 1 Cuadros de Herramientas ...... 66 Fig 5. 2 Imágenes de Carga de la aplicación ...... 66 Fig 5. 3 Visualización “Menú Inicial” ...... 67 Fig 5. 4 Visualización pantalla selección “Cráneo”...... 67 Fig 5. 5 Visualización pantalla selección “Columna Vertebral” ...... 68 Fig 5. 6 Visualización pantalla selección “Corazón” ...... 68 Fig 5. 7 Visualización pantalla selección “Ojo”...... 69 Fig 5. 8 Visualización pantalla selección “Galería”...... 69 Fig 5. 9 Visualización Menú “Ayuda” ...... 70 Fig 5. 11 Bóveda Craneana Vista Bottom...... 74 Fig 5. 12 Bóveda Craneana Vista Front ...... 75 Fig 5. 13 Bóveda Craneana Vista Right ...... 75 Fig 5. 14 Bóveda Craneana Vista Left...... 75 Fig 5. 15 Bóveda Craneana Vista Top...... 76 Fig 5. 16 Bóveda Craneana Vista Back ...... 76 Fig 5. 17 Bóveda Craneana Vista Perspective ...... 76 Fig 5. 18 Bóveda Craneana Vista Render ...... 77 Fig 5. 19 Columna Vertebral Vista Front Columna Vertebral ...... 77 Fig 5. 20 Columna Vertebral Vista Left Columna Vertebral...... 77 Fig 5. 21 Columna Vertebral Vista Render Columna Vertebral ...... 77 Fig 5. 22 Columna Vertebral Vista Front Nervios ...... 77 Fig 5. 23 Columna Vertebral Render Nervios...... 78 Fig 5. 24 Cerebro Vista Left Cerebro...... 78 Fig 5. 25 Cerebro Vista Back Cerebro ...... 78 Fig 5. 26 Cerebro Vista Bottom Cerebro ...... 78 Fig 5. 27 Cerebro Vista Top Cerebro ...... 78 xi Fig 5. 28 Render Cavidad Vertebral...... 79 Fig 5. 29 Interfaz de Usuario Unity...... 79 Fig 5. 30 Botones de Control ...... 81

xii RESUMEN

ESTUDIO DE MOTORES DE VIDEO JUEGOS PARA LA ELABORACION DE PROTOTIPOS DE SIMULACION EN EL CAMPO DE LA MEDICINA APLICADO PARA LA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS (UCE)

El presente proyecto presenta el desarrollo de un prototipo de simulación para el área de la Medicina, aplicando la usabilidad de un motor de videojuegos, previo a un análisis de herramientas, este proyecto se divide en tres etapas claramente desarrolladas de acuerdo a la metodología aplicada, las mismas etapas son:

 Diseño y maquetación en 2D  Modelado Tridimensional  Desarrollo del prototipo En los capítulos descritos a continuación se muestra la fundamentación de los aspectos teóricos, médicos y tecnológicos que van hacer necesarios para la compresión y desarrollo del prototipo. Se tiene una breve reseña de los motores de videojuegos, con los cuales se plantea un análisis comparativo y la selección de la herramienta que se amolda a las necesidades trazadas. De igual manera se describen las nociones básicas para el manejo de las herramientas en las diferentes etapas del proyecto. Se realiza la implementación y pruebas basadas en la metodología de trabajo utilizada Y por último se presentan las conclusiones y recomendación a las que se ha llegado durante el transcurso de estudio, investigación, desarrollo y finalización del proyecto de titulación.

DESCRIPTORES:

VIDEO JUEGOS / SIMULACIÓNES MEDICAS / FACULTAD DE MEDICINA UCE / MEDICINA APLICADA / MODELAMIENTO 3D / PROTOTIPOS MEDICOS

xiii ABSTRACT

STUDY OF ENGINES FOR VIDEO GAMES PROTOTYPING SIMULATION IN THE FIELD OF MEDICINE APPLIED TO THE FACULTY OF MEDICAL SCIENCES (UCE)

This work presents the development of a prototype simulation for the area of medicine, applying the usability of a game engine prior to analysis tools, this project is divided into three stages clearly developed according to the methodology applied,

The same steps are:

• 2D design and layout

• Dimensional Modeling

• Prototype development

The preceding chapters then the foundation of theoretical, medical and technological aspects that will make needed for compression and development of the prototype is shown. There is a brief overview of the game engine, with which a comparative analysis and selection tool that conforms to the requirements outlined arises.

Similarly the basics for handling tools at different stages of the project are described. Implementation and evidence-based work methodology used is done

And finally the conclusions and recommendation to which it has been during the course of study, research, development and project completion titration are presented.

DESCRIPTORS

VIDEO GAMES / SIMULATIONS MEDICAL / MEDICAL SCHOOL UCE / APPLIED MEDICINE / 3D MODELING / MEDICAL PROTOTYPES xiv INTRODUCCIÓN

El poder combinar la tecnología con la medicina se ha convertido en una verdadera necesidad en este siglo, esta integración es una herramienta valiosa con la que se ha podido realizar descubrimientos importantes que han marcado el inicio en el proceso para salvar vidas, además de permitir conocer a profundidad y de manera más didáctica la estructura de cuerpo humano como son sus funciones, los riegos que enfrenta los órganos, su desarrollo, su modificación, y la manera de combatirlos.

La tecnología provee de una extraordinaria capacidad para poder generar cálculos de manera exacta, su avance ha permitido conocer infinidad de procesos que explican el porqué de muchas enfermedades, de eventos que ocurren en el organismo humano y de las consecuencias de relacionarse con su entorno.

Desde los últimos 5 años se vuelve “necesaria” la introducción de una relación hombre – tecnología, dicha interrelación se fundamenta en que la una no existe sin la otra, contribuyendo así a nuevas técnicas de desarrollo, sin embargo a pesar de la importancia que genera este tema, solo los países que tienen el presupuesto para desarrollar estos progresos tiene la oportunidad de sobresalir en estas investigaciones.

Conjugar estos dos grandes entes: el poder acceder a este tipo de avances tecnológicos con los países de bajos recursos, produce cierta insatisfacción debido al hecho de que solamente las personas que mantienen una economía estable podrá participar de los beneficios que producen las investigaciones tecnológicas y al ritmo con el que se desarrollan es evidente que con el paso de los días la

1 tecnología jugará un papel prioritario e indispensable en las acciones que realicemos en nuestra vida diaria.

La tecnología es la herramienta más útil que el ser humano ha podido inventar y que la medicina es la compañera indicada para poder avanzar en sus proyectos, contribuyendo al mejoramiento de la humanidad. Es aquí donde el nacimiento y la aplicación del modelado 3D juega un papel transcendente en campos de la

Medicina, ya que la reconstrucción y visualización tridimensional de estructuras anatómicas aporta una valiosa información estimable y dinámica en el campo médico.

Actualmente, el uso de modelos tridimensionales se ha vuelto cada vez más habitual dentro de la producción de programas para estudios en el campo de la medicina, con la constante evolución de la tecnología, se han creado aplicaciones que permiten el estudio de los diferentes campos de la anatomía humana mediante imágenes 3D.

Con el presente proyecto se pretende aportar con pautas para el diseño de un modelo eficaz basado en el estudio de la estructura anatómica macroscópica con el fin se ser una herramienta útil y dinámica tanto para el docente como para el estudiante

2 CAPÍTULO I

1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema

El modelo de enseñanza tradicional de transmisión-recepción ha sido discutido al comprobar que aunque las exposiciones sean claras y repetidas sobre contenidos importantes, persisten errores y suelen lograrse sólo aprendizajes superficiales. Se ha podido establecer que las clases presenciales, exposiciones, seminarios y otras actividades que requieren de un gran esfuerzo en su preparación, utilizan elementos que necesitan tiempo y dedicación tanto del docente como del estudiante, obteniendo no siempre los resultados esperados.

Con estos antecedentes la utilización de herramientas tecnológicas que permiten la renovación del aprendizaje ha tenido un gran impacto en su aplicación, los avances en la ciencia y la tecnología, se han combinado para brindar mejoras en los campos de estudio de la Medicina y no solo a nivel académico sino también en la vida real, un claro ejemplo es la telemedicina que permite mejorar el tratamiento de enfermedades mediante el fácil acceso a especialistas ubicados en diferentes espacios geográficos, así como también gracias a diversos estudios con las intervenciones de difícil acceso ahora es posible realizarlas con mayor eficacia y menor riesgo, siendo la tecnología una contribución enorme en el campo médico.

Esto ha generado una forma más simple del razonamiento en la ejecución de la práctica médica, surgiendo dos tendencias distintas de pensamiento: Una en la que se

3 investiga, reflexiona y estudia permanentemente los procesos tradicionales y otra en la que se aplica la tecnología como una herramienta adicional.

Considerando este segundo aspecto, el incremento de aplicaciones que permiten el estudio del cuerpo humano de manera más dinámica a través de la visualización en

3D es significativo, no solo existen aplicaciones para computadores de escritorio sino también para dispositivos móviles, pero en vista del arduo proceso que conlleva la elaboración de proyectos en 3D, estas tienen un costo al que muchos no pueden acceder.

En la Facultad de Medicina de la Universidad Central del Ecuador, se han adquirido programas con costos elevados, generando la necesidad de la realización de este tipo de aplicaciones a bajos costos, razón por la cual se plantea el desarrollo de un prototipo de aplicación que permita la visualización de la estructura anatómica macroscópica del cuerpo humano, de tal forma que sea una herramienta de estudio práctico y dinámico para los estudiantes de la Facultas de Ciencias Médicas de forma gratuita.

1.2 Formulación del Problema

Las transformaciones tecnológicas están modificando las demandas que debe satisfacer el sistema educativo, han surgido nuevas aplicaciones interactivas de este tipo para docentes que son más flexibles y están centrados en el estudiante.

Con la influencia de la informática y como consecuencia de la era de la Internet, las comunicaciones actuales y futura están cambiando con una rapidez mucho mayor

4 que la imaginada, estimulando a las instituciones educativas a hacer uso de dichas herramientas, como parte de su proceso educativo.

Sin duda los computadores y las aplicaciones multimedia son herramientas que permiten el aprendizaje concebido como una construcción que realiza el alumno en su interacción con el medio. (Constructivismo de Piaget, Furth, 1974 y Piaget, 1991); o el proceso de relación con sentido entre las nuevas ideas y las que el alumno posee.

(Aprendizaje significativo de Ausubel) en que el profesor es el mediador que facilita esa relación. (Guiraldes, H.; Oddó, H.; Mena, B.; Velasco, N. & Paulos, J., 2001)

Está demostrado que lo que se pretende lograr durante el proceso de enseñanza- aprendizaje son conocimientos más profundos y permanentes, por este motivo la creación y uso de las de aplicaciones tecnológicas en diversos campos, permiten una mejor interacción del estudiante con el medio, esto debido a que el ambiente de desarrollo permite obtener una mejor visualización del entorno anatómico, con un alto grado de dinamismo y refuerzo a nivel sensorial, logrando percepciones realistas en lo que respecta a casos de estudios, convirtiéndose en una herramienta fundamental para el estudiante.

1.3 Interrogantes de la Investigación

La base fundamental de esta investigación se encuentra en resolver algunas interrogantes que surgieron en el proceso de análisis para la creación del prototipo que son:

5  ¿Un prototipo de simulación en 3D contribuye al mejoramiento continuo de

aprendizaje para los estudiantes disminuyendo costos y optimizando

recursos?

 ¿La simulación en 3D de órganos del cuerpo garantiza la autenticidad e

integridad de los órganos propios?

 ¿La instrucción formal o tradicional correspondiente al estudio anatómico de

cuerpo se amolda a esta nueva generación?

 ¿Es necesario desarrollar un prototipo en 3d que permita observar órganos del

cuerpo de manera fácil intuitiva y gratuita?

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Desarrollar un prototipo de aplicación de escritorio que permita la visualización de un atlas en 3D para el estudio de la estructura anatómica macroscópica del cuerpo humano para la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Central del

Ecuador.

1.4.2 Objetivos Específicos

 Investigar, estudiar y analizar la estructura anatómica de la cavidad craneal y

vertebral del cuerpo humano, para definir su comportamiento y presentar una

correcta funcionalidad.

6  Diseñar piezas anatómicas huesos de la cabeza y columna vertebral

respectivamente, mediante técnicas de ilustración y modelamiento 3D,

obteniendo así un alto nivel de estética para la visualización de un atlas de la

estructura anatómica del cuerpo humano.

 Desarrollar un prototipo en 3D para ordenadores de la estructura anatómica

macroscópica del cuerpo humano siguiendo los parámetros y estándares de

modelamiento tridimensional para obtener un resultado realista.

 Dotar de una herramienta útil para los estudiantes de la Carrera de Medicina,

que ayude sustancialmente el estudio de la anatomía de los órganos

establecidos de manera visual y moderna.

1.5 Justificación

En el proceso evolutivo de este siglo, la tecnología es un factor vital para el desarrollo y adelanto de una sociedad con aspiración de perfeccionamiento, relativamente el aporte de la tecnología es esencial en todas las áreas, pero se hace imprescindible en lo que respecta a la Medicina. Existe una interrelación entre medicina y tecnología, los equipos médicos de alta complejidad son parte de los avances tecnológicos que se han venido efectuando a través del tiempo. En los

últimos 10 años la tecnología se ha caracterizado por tener auge en el avance vertiginoso de la ciencia.

El desarrollo tecnológico ha propiciado un cambio asombroso en la medicina; su avance ha permitido conocer infinidad de procesos que explican el porqué de muchas enfermedades, de eventos que ocurren en el organismo humano y de las consecuencias de relacionarse con su entorno. Es aquí donde el nacimiento del

7 modelado 3D juega un papel importante en campos como en el diagnóstico clínico, la reconstrucción y visualización tridimensional de estructuras anatómicas aporta valiosa información en el campo médico. (Chen, 2014)

Actualmente, el uso de modelos tridimensionales se ha vuelto cada vez más habitual dentro de la producción de programas para estudios en el campo de la medicina, con la constante evolución de la tecnología, se han creado aplicaciones que permiten el estudio de los diferentes elementos que conforman el campo de la anatomía humana mediante imágenes 3D.

Muchos han sido los inventos y descubrimientos que se han producido en el último siglo y medio y que han permitido sentar las bases de la actual ciencia médica. En la actualidad el campo de las aplicaciones ha tenido un incremento vertiginoso, es muy común encontrar aplicaciones médicas para ordenadores basadas en el modelado 3D así como las aplicaciones para los dispositivos móviles.

Debemos darnos cuenta de la importancia que supone la navegación a través aplicativo de modelado 3D, hoy en día la tendencia de uso de las nuevas tecnologías ha ido en constante crecimiento, y esta curva nos llevará a que en los próximos años el número de accesos a internet y aplicaciones sea igual entre dispositivos móviles y ordenadores. En otras palabras, las personas que se dedican al desarrollo web se verán forzadas en los próximos años a desarrollar aplicaciones que funcionen tanto para dispositivos móviles como para ordenadores.

Los expertos se han ocupado de la incorporación de los avances tecnológicos en la práctica de la medicina, por lo que se prevé un cambio radical de la ciencia médica en el futuro. Por esta razón las aplicaciones de anatomía en 3D se están utilizando

8 mucho en cursos, ponencias y seminarios, estas permiten visualizar el comportamiento de los diferentes componentes de órganos, sistemas etc., que la conforman y poder brindar una explicación con una visión diferente, de forma gráfica y mediante el movimiento poder apreciar mejor dicha explicación.

En el presente proyecto se pretende aportar aspectos claves que se deben tener en cuenta en el diseño de un modelo eficaz para el estudio anatómico del cuerpo humano considerando las nuevas tendencias tecnológicas. Se sustenta bajo el análisis de casos específicos, y con herramientas a las cuales se puede acceder, permitan entender el funcionamiento de cada tipo de acción, para luego poder evaluar resultados y tomar decisiones en futuras acciones.

1.6 Alcance

El prototipo para la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Central del

Ecuador buscará contemplar los siguientes puntos:

Crear modelos 3d basados en un estudio previo de la estructura anatómica macroscópica de las cavidades corporales: Craneal y Vertebral, serán imágenes donde se podrá observar la composición interna como huesos, nervios y partes fundamentales.

Incorporar la opción que permita visualizar los diferentes puntos correspondientes a los cortes de estudio del cuerpo humano: corte longitudinal y sagital.

Presentar los modelos en forma de un catálogo 3D, con un menú donde el usuario puede seleccionar la cavidad craneal o vertebral de forma completa y a su vez puede seleccionar las partes que lo componen.

9 El prototipo permite que se despliegue una pequeña ficha de referencia acerca de la parte seleccionada, la que cuenta con una definición general y características principales.

El prototipo está desarrollado en lenguaje de programación C#, lenguaje característico del motor de video juegos en 3D de Unity, programa que fue seleccionado para la elaboración del prototipo debido a sus características y gran variedad de herramientas para el manejo y desarrollo de contenidos 3D.

El prototipo permitirá interactuar al usuario mediante el mouse, realizando acciones específicas: zoom, rotaciones y una opción de cortes (longitudinal y transversal).

10 CAPÍTULO II

2. MARCO TEORICO

2.1 Antecedentes

La Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Central del Ecuador tiene 322 años de fundación y está conformada por diez carreras divididas en cinco escuelas:

 Carrera de Medicina

 Carrera de Enfermería

 Carrera de Obstetricia

 Carrera de Ciencias Biológicas

 Carrera de Atención Pre hospitalaria

 Carrera de Laboratorio Clínico

 Carrera de Radiología

 Carrera de Terapia Física.

 Carrera de Terapia de Lenguaje

 Carrera de Terapia Ocupacional.

Además, cuenta con 22 posgrados que complementan la eficacia de esta facultad. La

Facultad de Ciencias Médicas, ha incorporado en sus instalaciones tecnología de punta obteniendo así la primera Clínica de Simulación para que los estudiantes realicen sus prácticas y simulaciones de casos prácticos inducidos, abriendo las puertas así a una Medicina moderna y tecnológica.

Los estudiantes de la carrera de Medicina en los primeros semestres realizan el estudio de la Anatomía humana a través de huesos, piezas anatómicas artificiales y

11 cadáveres, elementos que componen la fuente de práctica prioritaria a nivel de la facultad.

La enseñanza de la Anatomía Macroscópica Humana es un parte fundamental en el proceso de formación de los profesionales de la salud, cuyo principal objetivo es conseguir un alto nivel de conocimientos del cuerpo humano por parte de los estudiantes, con mayor énfasis en los de la Carrera de Medicina que es la base para obtener profesionales capacitados al más alto nivel.

El éxito de una clase de Anatomía está marcado por el grado de asimilación que se consiga en los estudiantes, si se logra alcanzar este objetivo los estudiantes en cualquier nivel de la carrera estarán capacitados para reconocer las principales estructuras anatómicas humanas y manejar un "marco de referencia" que le permita interactuar con cualquier parte de la AH durante toda su vida estudiantil y luego a lo largo de su vida médica.

Por esta razón mediante la adhesión de imágenes tridimensionales se pretende conseguir la mejora del aprendizaje, permitiendo visualizar claramente cada componente del órgano de estudio, este cambio en la forma tradicional de estudio será significativo. Cabe recalcar que anatomía es una de las asignaturas con más peso en Medicina, por ello el esfuerzo en desarrollar aplicaciones para la mejora en esta

área en específico son notables.

Debido a la acumulación del conocimiento y los avances tecnológicos ocurridos en el sector de la salud, la asistencia médica ha cambiado profundamente en los últimos años. Ello se debe, en gran medida, al impresionante desarrollo tecnológico en el campo de la Medicina (tecnología médica), con la aparición de algunas técnicas, imposibles de imaginar hace sólo unas décadas, han producido cambios muy

12 significativos en la concepción de los servicios de salud. (Guerrero, Julio; Muñoz,

Ileana Amell; Andalia, Rubén Cañedo;, 2004)

Según la OTA conforman la tecnología médica: los medicamentos, los aparatos, los procedimientos médicos y quirúrgicos utilizados en la atención médica y los sistemas organizativos con los que se presta la atención sanitaria. Por lo tanto, la tecnología médica no son sólo las máquinas o medicamentos, sino también la propia práctica clínica y el modo en que esta se organiza. (Guerrero, Julio; Muñoz, Ileana Amell;

Andalia, Rubén Cañedo;, 2004)

Las técnicas médicas de visualización usan ordenadores para crear fotografías tridimensionales a partir de un determinado conjunto de imágenes médicas. Para que sea llevada a cabo, necesitamos equipos multidisciplinares de profesionales sanitarios, técnicos de imágenes e informáticos que nos ayuden a comprender un poco mejor nuestro propio organismo y poder generar herramientas que los simulen de forma correcta. (Bernardo, 2013)

2.2 Fundamentación teórica

2.2.1 Tecnología en la medicina moderna

Podemos decir que desde la antigüedad la tecnología ha influido de manera directa con la medicina; como la creación del microscopio ya que sin el mismo no tendríamos las facilidades que existen ahora en la actualidad para poder detectar a muchos microorganismo patógenos, y lo más importante es que la tecnología siempre se encuentra en constante evolución y cada día se realizan nuevos descubrimientos que influyen de manera directa los avances de la Medicina y

13 conseguir su objetivo principal, salvar millones de vidas y encontrar la cura de enfermedades. También ayuda a conocer a profundidad y de una manera más compleja la estructura del cuerpo humano, sus funciones, los riegos a los que se enfrenta cada órgano y lo más importante, la manera con la que se puede combatirlos. (Castillo, 2014)

El desarrollo tecnológico ha permitido cambios asombrosos en la medicina, su avance va de la mano con los avances en la Medicina, pues su relación se ha vuelto muy estrecha con el paso del tiempo, convirtiéndose en un apoyo directo y fundamental.

La tecnología desde la antigüedad ha venido aportando de forma directa con la medicina, como por ejemplo unos de los primeros avances de la tecnología es el microscopio, desde entonces la tecnología se ha convertido en un aporte sustancial en la medicina.

Uno de los principales avances tecnológicos es la resonancia magnética, esta técnica es ideal para detectar tumores muy pequeños que no son visibles a la técnica tradicional que son los rayos X, nos permite detectar y tratar a tiempo estas falencias del cuerpo reduciendo considerablemente el número de pérdidas humanas por estas causas. Otro importante descubrimiento es la tomografía computarizada entre otras.

14 2.2.2 Modelado 3D

Incidencias del Modelado 3D

Las tecnologías digitales han permitido integrar imágenes creadas por ordenador en películas de acción real, spots publicitarios o videoclips, y han dado lugar a géneros o productos constituidos exclusivamente por imágenes sintéticas, como la animación digital o los videojuegos. Al tiempo que la tecnología está dando lugar a programas de creación 3D más efectivos y potentes, también está permitiendo que estos sean más simples de usar, de modo que cada vez más profesionales se sienten capaces de trabajar en este campo.

Es importante recordar que la imagen creada por ordenador es usada en numerosos contextos, al igual que lo fue la animación tradicional, incluyendo usos militares, médicos, forenses o educativos.

Dada la alta presencia de imágenes generada por ordenador [Computer Genereted

Image (CGI)] en nuestros días, conviene a cualquier estudiante o profesional de la comunicación visual entender determinados conceptos y procesos relacionados con la imagen sintética. El proceso de crear imágenes en 3D requiere que se modelen objetos en una escena, se les asigne color y luz, y se lo renderice por medio de una cámara virtual para crear una imagen.

En lugar de trabajar sobre una superficie bidimensional, se opera en un espacio 3D, se requiere de una área abierta en la que se definen y se sitúan objetos, se configuran sus colores, texturas y se posicionan las luces. La escena final indicará al ordenador qué objetos están en qué lugar, qué colores y texturas tienen, cuál es la iluminación, y qué cámara utilizar para dar lugar a la imagen final. La creación de imágenes

15 sintéticas es un proceso costoso. Modelar, crear texturas, establecer las estructuras de huesos o crear escenarios son tareas que requieren esfuerzo y tiempo. Sin embargo, una vez se han terminado los modelos, estos pueden ser modificados de manera sencilla y ser reutilizados. Furniss (2007, p.178), citando a Ralph Guggenheim, productor de Toy Story (1993), señala que durante el proceso de producción de la película se mantuvo una base de datos que incluía texturas y modelos que frecuentemente se importaban en diferentes contextos. Según Guggenheim, el muñeco del bebé mutante tiene la cabeza de la hermana de Andy, reutilizada y reconfigurada. (Fernández Ruiz, 2011)

En computación, un modelo en 3D es un "mundo conceptual en tres dimensiones".

Un modelo 3D puede verse de dos formas distintas. Desde un punto de vista técnico, es un grupo de fórmulas matemáticas que describen un mundo en tres dimensiones y desde un punto de vista “visual”, un modelo en 3D es una representación esquemática visible a través de un conjunto de objetos, elementos y propiedades que una vez procesados (renderización), se convertirán en una imagen en 3D o una animación 3d. Por lo general, el modelo visual suele ser el modelo 3d que los diseñadores manejan, dejando las fórmulas a procesos computacionales, por lo que el modelo en 3d se acerca más a la imagen en 3D final que se mostrará al renderizarse.

Existen aplicaciones de modelado en 3D, que permiten una fácil creación y modificación de objetos en tres dimensiones. Estas herramientas suelen tener objetos básicos poligonales (esferas, triángulos, cuadrados, etc.) para ir armando el modelo.

Además cuenta con herramientas para la generación de efectos de iluminación, texturizado, animación, transparencias, etc. Algunas aplicaciones de modelado son:

16 3D Studio Max, Alias, Blender, Cheetah3D, Cinema 4D, Generative Components,

Houdini, LightWave, Maya, MilkShape 3D, modo Rhinoceros 3D, Softimage|XSI, trueSpace, ZBrush, etc. (Alegsa, 2010)

Pasos en el Modelado 3D

Modelado: El modelado en 3D es el proceso por el cual los modeladores de computadora crean personajes, objetos y escenas que los cineastas utilizan tanto para las películas de animación como para los efectos especiales CGI en las películas de acción en vivo. El proceso de modelado 3D consiste de cinco conceptos interrelacionados. (Informática, 2014)

 Preparación: Antes de comenzar con el proceso de modelado en 3D, el

modelador debe crear una serie de bocetos para el proyecto. Para ello, él debe

consultar con su cliente o empleador, acerca de todo lo relacionado con el

proyecto. (Gonzalez, 2014)

 Imágenes de referencia: El modelador toma los bocetos y los

escanea en su computadora. Las imágenes se importan a un programa

de modelado y se colocan en el programa como referencias.

(Gonzalez, 2014)

 Modelado inicial: Con las imágenes de referencia ubicadas, el

modelador 3D comienza el modelado. Existen varias técnicas

utilizadas en el modelado 3D y una de ellas se conoce como modelado

de caja. En este proceso, se crea un solo cubo (caja) en la pantalla y

luego, utilizando diversas herramientas de modelado tales

"Extrusion", "Tessellate" y "Bisel", el modelador expande

17 gradualmente las diversas caras (polígonos) del cubo en cualquier

forma básica que se requiera. (Romero Santillán, 2014)

 Refinamiento del modelo: Una vez que se crea la forma básica, el

modelador puede empezar a refinarlo. Esto significa que el ajuste de

los puntos y los bordes debe ser lo más exacto posible para cuando la

figura requiera moverse. En general es necesario utilizar la

herramienta de teselación "Line" para agregar líneas adicionales de

polígonos alrededor de las secciones de modelos vivos (personas,

vacas, peces) que se requieran doblar.

 Suavizado: Otra parte importante del proceso para la creación de un

modelo 3D, es el que se conoce con el nombre de "Suavizado" y se

relaciona con otros modelos vivos. La mayoría de los modeladores 3D

tienen esta función, aunque puede tener un nombre diferente. Cuando

el suavizado se aplica a un modelo, el programa construye un número

de polígonos para éste, creando un aspecto más natural y más suave y

facilitando así la construcción de modelos 3D vivos. (DEFINICION

DE MODELADO 3D, 2015)

Sombreado: El uso de mallas poligonales simplifica la escritura de ciertas partes del software de diseño 3D, como el motor de render. En general los triángulos aproximan una superficie compleja que es la que queremos definir cuándo modelamos. No es posible usar los "infinitos" triángulos que harían falta para definir correctamente algunas superficies, de modo que se debe recurrir a algunos trucos de sombreado para ocultarlos.

18 Hay dos formas de presentar una superficie de triángulos en el render. Una de ellas es asumir que el objeto es localmente plano. Es decir, que no tiene curvatura alguna, sólo una serie de caras planas. Es el caso de un cubo, que tiene 6 caras cuadradas y por lo tanto 12 triángulos como mínimo para definirlo. Mediante esta técnica se definen como se comportarán las caras de un polígono cuando es iluminado por una fuente de luz. (González Morcillo, 2009)

Texturizado: La fase de texturizado es tan importante como la de modelado sobre todo si lo que se busca es realismo. El texturizado no sólo permite añadir color al modelo, sino que también permite simular diferentes materiales (metal, madera, etc.) y dar mayor detalle a determinadas formas. Las texturas pueden pintarse en un software de creación de imágenes digitales o puede extraerse de fotografías de texturas reales.

Algunos anuncios de coches o móviles no muestran objetos reales, sino modelos sintéticos con texturas obtenidas de fotografías. El grado de realismo que se ha alcanzado hace que sea difícil diferenciar cuándo, en el caso de los anuncios de coches y móviles, estos son objetos reales fotografiados y cuándo son imágenes creadas por ordenador. Los principales procedimientos de texturizado se llevan a cabo mediante materiales, sombreadores y mapas. Antes de revisar cada concepto, conviene conocer el editor de materiales (Leon, 2015)

Animación: Una vez creados los objetos se pueden animar mediante transformaciones básicas o bien usando otras técnicas más avanzadas como esqueletos, deformadores o transformaciones dinámicas.

19 Renderizado: Consiste en generar una imagen 2D o animación a partir de

la escena creada. Este proceso necesita una gran capacidad de cálculo.

(Herramientas de Modelado 3D, 2009)

Aplicaciones del Modelado 3D

Las aplicaciones de modelado y animación en 3D poseen un extenso campo de aplicación, que va desde la publicidad, la cinematografía, la realización de videojuegos y arquitectura.

Cine: El cine de animación ha experimentado una gran evolución gracias a las herramientas infográficas de modelado y animación 3D. Los estudios Pixar fueron pioneros en investigar las posibilidades de estas técnicas para su adaptación al mundo de la animación.

Videojuegos: El terreno de los videojuegos cuenta con títulos generados mediante gráficos tridimensionales desde los años 80 aunque no comenzaron a madurar hasta los 90.Su evolución visual está muy ligada a la de las producciones cinematográficas.

Arquitectura: Las herramientas de diseño 3D permiten a ingenieros y arquitectos obtener planos con cotas y anotaciones, generar la documentación técnica y producir pre visualizaciones foto realistas de sus proyectos. Hacen posible comprobar por ejemplo si un puente será capaz de soportar las cargas sin peligros.

20 Diseño Industrial: Las herramientas de diseño permiten realizar el dibujo técnico de productos y la documentación del proceso, además de otras tareas completarías relacionadas con la presentación. También permiten por ejemplo simular el funcionamiento de un producto antes de su producción.

Diseño Gráfico y Publicidad: Las aplicaciones de modelado y animación 3D permiten dar rienda suelta a la creatividad de grandes profesionales del mundo de la infografía y el diseño gráfico. Es muy frecuente el uso de estas herramientas en publicidad y arte comercial.

Medicina: El modelado 3D juega un papel importante en campos como en el diagnóstico clínico, ya que la reconstrucción y visualización tridimensional de estructuras anatómicas aporta una valiosa información muy estimable en el campo médico.

(Herramientas de Modelado 3D, 2009)

2.2.3 Generalidades, Anatomía Humana.

2.2.3.1 Posición Anatómica

Se utiliza con el fin de que toda persona a la que se le dijera o que leyera la anatomía, pudiera localizarla y ubicarla sin ninguna dificultad. Debido a que el individuo es capaz de adoptar diversas posiciones con el cuerpo, se hizo necesario en anatomía

21 buscar una posición única que permitiera la descripción. Una vez definida hay la posibilidad de establecer la ubicación y localización de cada una de las partes,

órganos y cavidades del cuerpo humano.

Fig 2. 1 Vistas del Cuerpo Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

Características de localización

Cefálico: Lo que está hacia arriba, superior o más cerca de la cabeza.

Caudal: Lo que está hacia abajo, inferior o más cerca de los pies.

Paralelo: Lo que está al mismo nivel tomando como punto de referencia el piso, bien sea junto o separado. Orejas, ojos, codos, rodillas, talones, piernas, brazos.

Si trazamos una línea longitudinal, que pase por las orejas y que divida al cuerpo en dos partes anterior y posterior. Vamos a tener lo siguiente:

 Anterior O Ventral: Lo que está hacia adelante de esa línea, está mirando al

frente. Los ojos, las rodillas, las palmas de las Manos.

 Posterior O Dorsal: Lo que está hacia atrás de esa línea, está mirando hacia

la espalda. Los codos, los glúteos, los talones, el dorso de las manos, la nuca.

22 Si la línea imaginaria la trazamos para dividir al cuerpo en dos mitades iguales, derecha e izquierda, obtenemos los términos:

 Medial O Proximal: Lo que está cerca de esa línea, que está cerca de la línea

media.

 Lateral O Distal: Lo que está alejado de esa línea, porque está a los lados de

la línea media.

2.2.3.2 Cortes Anatómicos

Las líneas de las cuales se ha hablado generan la posibilidad de realizar cortes a través de ellas con el fin de poder observar estructuras internas del cuerpo humano.

Cortes Longitudinales.

• Estos cortes se realizan a través de las líneas parietales paralelas a la línea

longitudinal media o coronal.

• Son líneas también longitudinales pero anteriores o posteriores a la línea

coronal.

Corte Medial

• Este corte puede ser realizado en la posición anatómica.

• Línea media perpendicular al plano longitudinal que divide al cuerpo humano

en dos partes iguales.

• A través de esta línea realizamos un corte.

23 • Separa en partes iguales todas las estructuras pares del cuerpo humano, tales

como: Ojos, orejas, miembros superiores, miembros inferiores; así como

internas tales como: Ovarios, riñones, etc.

Todo lo cercano a la línea media se llama medial. Todo lo que está lejos de ella se le llama lateral. Las orejas son laterales. La nariz es medial.

Fig 2. 2 Cortes Mediales Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

Aunque los términos proximal y distal tienen mucho que ver con éste corte, su explicación es mucho más complicada:

• Proximal: Es toda aquella estructura que está cerca o se acerca al punto de

inserción de una parte.

• Distal: Es toda aquella estructura que está lejos o se aleja del punto de

inserción de una parte.

Cortes Sagitales

 Son realizados en líneas trazadas paralelamente a la línea medial. Son cortes

realizados laterales a la línea media que por supuesto ya no dividen al cuerpo

en dos mitades iguales.

24 Corte Transversal Medio.

 Es aquel corte que se realiza horizontal y perpendicular al corte medial. Pasa

a través del ombligo. Divide al cuerpo humano en dos mitades superior e

inferior.

 No divide al cuerpo en dos partes iguales porque los lados en que queda

dividido el cuerpo humano no son simétricos.

Cortes Transversales.

 Son todos los cortes realizables paralelos al corte transversal medio bien sea

superior o inferior a éste.

Fig 2. 3 Cortes Mediales del Cuerpo Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

(Generalidades, 2008)

2.2.3.3 Cavidades Corporales

Son los espacios que le dan forma al cuerpo, se puede decir que son huecos, donde se alojan los órganos y sistemas.

25 Existen tres cavidades centrales y siete subcavidades distribuidas de la siguiente manera.

C. CRANEAL CAVIDAD DORSAL C. RAQUÍDEA

C.TORÁCICA

CAVIDADES CAVIDADES DEL C. ABDOMINAL CUERPO VENTRALES

C. PÉLVICA

C. COTILOIDEA CAVIDADES DE LAS EXTREMIDADES C. GLENOIDA

Fig 2. 4 Cuadro división cavidades del Cuerpo

Cavidades del cuerpo

A continuación se presenta una pequeña descripción de las cavidades VENTRALES y de las EXTREMIDADES, pero para el desarrollo del prototipo nos centraremos en el estudio de la CAVIDAD DORSAL.

Cavidades Ventrales

 Cavidad torácica:

Esta cavidad está protegida por la caja torácica, es decir, está localizada

dentro del tórax. Es inferior a la cavidad craneal y lateral y anterior a la

26 cavidad vertebral. Ocupa todo el tórax y está formada a su vez por tres

cavidades:

Fig 2. 5 Cavidad Torácica Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

 Cavidad abdominal:

Es una gran cavidad que se encuentra ocupando toda la región del abdomen.

Está rodeada por tejidos blandos musculares en casi toda su extensión. A

excepción de la parte dorsal media que está soportada por la columna

vertebral. Se divide para su estudio por líneas transversales y sagitales o

verticales en varios cuadrantes en la siguiente forma

Fig 2. 6 Cavidad Abdominal Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

27  Cavidad pelviana o pelvis:

Se localiza en la parte posterior al pubis, anterior al sacro, rodeada por los

huesos ilíacos. Contiene los órganos Reproductores, la vejiga y el Recto.

Fig 2. 7 Cavidad Abdominal Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

Cavidades de las extremidades

 Cavidad Cotiloidea:

En la parte externa del hueso iliaco. Amplia superficie de gran tamaño más o

menos lisa donde se articula el hueso del fémur.

Fig 2. 8 Cavidad Cotiloidea Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

28  Cavidad Glenoidea:

De forma oval, cóncava y lisa, se encuentra en el Angulo lateral de la

escapula, para articularse con el humero.

Fig 2. 9 Cavidad Glenoidea

Cavidad Dorsal

 La cavidad dorsal contiene y protege importantes órganos de los sistemas de

comunicación y locomoción entre otros. Esta cavidad está compuesta por dos

grandes partes:

o Cavidad craneal.

o Cavidad vertebral.

Fig 2. 10 Cavidad Dorsal Fuente: “EnsinoDicas http://www.ensinodicas.com.br”

29 Cavidad Craneal:

Se encuentra encerrada por los huesos del cráneo

• Está localizada en el interior de la caja craneana ósea.

• Es la cavidad más superior.

• Es medial.

• Se continúa con el canal llamado canal vertebral.

• Contiene al encéfalo y al cerebelo.

(Generalidades, 2008)

Cráneo

El cráneo esqueleto ósea descansa sobre el extremo superior de la columna vertebral, el cráneo consiste en 8 huesos craneales y 14 huesos faciales. En la parte que rodea y protege al encéfalo, está dividido en tres grandes segmentos:

• Su posición anterior se denomina esqueleto o macizo facial, el macizo facial

protege a los órganos de los sentidos.

• Su parte inferior corresponde a la denominación base del cráneo.

Glabela

Inion

Fig 2. 11 Segmentación Cráneo y Cara Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

30 También es denominada calvaría y éste proviene del latín queriendo decir calavera, la bóveda craneana involucra en su constitución fundamental a los huesos frontal, parietales y occipital, sin embargo también incluye parte de los esfenoides y de los temporales

Para efectos prácticos decimos que los huesos del cráneo son ocho, cuatro impares y de situación medial y los otros cuatro pares y de ubicación lateral y simétrica. Estos son:

• Hueso Frontal

• Hueso Occipital

• Hueso Temporal (2)

• Hueso Parietal (2)

• Hueso Etmoides

• Hueso Esfenoides

PARIETAL FRONTAL

OCCIPITAL CIGOMATICO

TEMPORAL

L

ETMOIDES Fig 2. 12 Huesos Bóveda Craneana Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

31 Hueso Frontal

Se encuentra en la parte anterosuperior del cráneo, por del delante de los parietales y por encima del maxilar superior, el etmoides, el esfenoides, los malares, lagrimales y huesos propios de la nariz.

FRONTAL

Fig 2. 13 Hueso Frontal Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

Hueso Occipital

Es un hueso impar, medio y simétrico, situado en la región ínfero posterior del cráneo. Presenta 2 caras, la exocraneal y la endocraneal.

OCCIPITAL

Fig 2. 14 Hueso Occipital Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

32 Hueso Temporal

Es un hueso par situado entre el occipital, el parietal y el esfenoides, encierra los

órganos esenciales de la audición. Comprende 3 regiones :

La Porción Escamosa; La Porción Petrosa ó Penasco; y La Porción Mastoidea

TEMPORAL

Fig 2. 15 Hueso Occipital Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

Hueso Parietal

Es un hueso par, situado entre el frontal y el occipital y encima del temporal. Tiene la forma de un cuadrilátero y ofrece 2 caras y 4 bordes.

PARIETAL

Fig 2. 16 Hueso Parietal Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

33 Hueso Etmoides y Esfenoides

Etmoides: Es un hueso corto del cráneo, central, impar y simétrico. Se sitúa por debajo del piso del cráneo, se articula con el frontal, con el unguis y con el esfenoides.

Esfenoides: Es un hueso impar, situado en la parte media de la base del cráneo.

Forma parte de la estructura, interna de la cara profunda, de las fosas nasales y de la base del cráneo propiamente dicha.

CIGOMATICO ESFENOIDES

Fig 2. 17 Hueso Esfenoides, Hueso Etmoides Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

Cavidad Vertebral:

Forma un conducto llamado canal vertebral que recorre a todo lo largo de la columna vertebral internamente, se uno por arriba con la cavidad craneal a través del agujero occipital y llega hasta la región glútea, su posición es dorsal y medial en todo su trayecto, contiene la medula espinal.

34 Fig 2. 18 Columna Vertebral Fuente: “Universidad de los Andes-Venezuela, Anatomía Radiológica del Cráneo 2008”

(Pérez Mujica, 2008)

35 CAPITULO III

3. MARCO METODOLOGICO

3.1 Elaboración y estudio de los casos de usos

Para el estudio y aplicación de los Casos de Uso de la metodología utilizada, usamos como referencia la documentación realizada por la Universidad de Granada,

Uruguay, bajo el nombre de “Casos de uso UML”.

Un caso de uso representa una unidad funcional coherente de un sistema, subsistema o clase. En un caso de uso uno o más actores interaccionan con el sistema que realiza algunas acciones. Elementos de un modelo de casos de uso:

 Actores

 Casos de uso

 Relaciones

Actores

 Un actor podría ser cualquier cosa que se comunica (interacciona) con el

sistema y que es externo a él.

 Los actores no necesariamente coinciden con los USUARIOS.

 Los actores representan papeles (ROLES) que interpretan personas,

periféricos u otros sistemas cuando el sistema está en uso.

 Un actor podría desempeñar distintos papeles dependiendo del caso de uso en

que participe.

36 Actor Estudiante-docente

Visualiza los elementos anatómicos, así como rotarlos 360°,

consiguiendo vistas imposibles de obtener a través de modelos

preconfigurados y estáticos. Facilita la relación profesional

Descripción Médico-Paciente así como Alumno-Profesor

Estudiantes universitarios que cursen las carreras Medicina,

Enfermería, Obstetricia, y afines que cursen la cátedra de

Características anatomía

Relaciones Inclusión

Referencias Casos de Uso, Diagramas

Autor Fecha Versión

Tabla 3. 1 Plantilla Cuadro descriptor de Autores

Caso de Uso

 Para iniciar el caso de uso (siempre los inicia un actor) Para solicitar

información del sistema, para modificar la información del sistema o para

informar al sistema de que ha ocurrido algo en su entorno que le incumbe.

 Para comunicarle que ha sucedido algo, en el sistema, que le concierne

 Para que le ayude a tomar una decisión necesaria para cumplir los objetivos

del sistema

 Para delegar alguna responsabilidad en el actor

37  La especificación de un caso de uso debe describir el modo en que un actor

interactúa con el sistema.

 Es una narración que describe el rol desempeñado por los actores en su

interacción con el sistema.

Ejemplo caso de uso Estudiantes

Caso de Uso Estudio Cavidad Craneal CU1

Actores Estudiante, Docente

Tipo esencial

Referencias RFA1, RFA2, CU6

Precondición

Visualiza los elementos anatómicos, así como

rotarlos 360°, consiguiendo vistas imposibles Postcondición de obtener a través de modelos pre

configurados y estáticos.

Autor Fecha Versión

Propósito

Facilita la relación profesional Médico-Paciente así como Alumno-Profesor , ayuda al estudio de la anatomía humana

38 Resumen

El estudiante ingresa a la aplicación, selecciona cualquiera de las dos opciones, ya sea el

índice general de figuras o la opción de interactuar con el modelo 3D, al seleccionarla el estudiante realiza rotaciones del elemento, alejamientos y acercamientos, tiene la opción de navegar a través del elemento.

Curso Normal

El estudiante instala el archivo 1 ejecutable de la aplicación

El sistema muestra el menú principal,

basado en dos opciones: un catálogo de 2 El estudiante ingresa a la aplicación 3 imágenes 3D y un visualizador del

elemento en 3D

El sistema presenta una variedad de El estudiante escoge la opcion1 4 5 imágenes correspondientes a la cavidad "catálogo de imágenes". craneal y a la cavidad vertebral

El estudiante regresa a la opción de 6 menú principal

El estudiante selección la opción 2 El sistema presenta el elemento completo 7 8 "visualizador 3D" con las herramientas preestablecidas

El estudiante usa el scroll del mouse El sistema aleja o acerca el modelo 3D 9 10 para que le permita hacer ZOOM de forma progresiva

El estudiante da clic en la El sistema automáticamente empieza un 11 12 herramienta de rotación proceso de rotación automática

39 El estudiante da click en la El sistema divide el modelo según el 13 14 herramienta de corte corte deseado, longitudinal o transversal

El sistema muestra una breve reseña del El estudiante puede seleccionar los 15 16 hueso seleccionado así como el nombre diferentes huesos de las cavidades respectivo

17 El estudiante finaliza la aplicación

Cursos Alternos

El estudiante desea usar la opción de ZOOM y no tiene mouse, de manera alterna el

9a sistema cuenta con un icono de + y - que le permitirá interactuar con el modelo

5a en la opción de catálogo se despliegan según la cavidad seleccionada,

Otros datos

Frecuencia 60 por hora Rendimiento

Importancia alta Urgencia alta

Estado pendiente de revisión Estabilidad moderada

Tabla 3. 2 Plantilla para la elaboración de Casos de Uso1.

Ejemplo caso de uso Docente

Caso de Uso Estudio Cavidad Craneal CU2

Actores Estudiante, Docente

Tipo esencial

40 Referencias RFA1, RFA2, CU6

Precondición

Visualiza los elementos anatómicos, así como

rotarlos 360°, consiguiendo vistas imposibles de Postcondición obtener a través de modelos pre configurados y

estáticos.

Autor Fecha Versión

Propósito

Facilita la relación profesional Médico-Paciente así como Alumno-Profesor , ayuda al estudio de la anatomía humana

Resumen

El estudiante ingresa a la aplicación, selecciona cualquiera de las dos opciones, ya sea el

índice general de figuras o la opción de interactuar con el modelo 3D, al seleccionarla el estudiante realiza rotaciones del elemento, alejamientos y acercamientos, tiene la opción de navegar a través del elemento.

Curso Normal

El estudiante instala el archivo 1 ejecutable de la aplicación

El sistema muestra el menú principal,

basado en dos opciones: un catálogo de 2 El estudiante ingresa a la aplicación 3 imágenes 3D y un visualizador del

elemento en 3D

41 El sistema presenta una variedad de El estudiante escoge la opcion1 4 5 imágenes correspondientes a la cavidad "catálogo de imágenes". craneal y a la cavidad vertebral

El estudiante regresa a la opción de 6 menú principal

El estudiante selección la opción 2 El sistema presenta el elemento completo 7 8 "visualizador 3D" con las herramientas preestablecidas

El estudiante usa el scroll del mouse El sistema aleja o acerca el modelo 3D 9 10 para que le permita hacer ZOOM de forma progresiva

El estudiante da clic en la El sistema automáticamente empieza un 11 12 herramienta de rotación proceso de rotación automática

El estudiante da click en la El sistema divide el modelo según el 13 14 herramienta de corte corte deseado, longitudinal o transversal

El sistema muestra una breve reseña del El estudiante puede seleccionar los 15 16 hueso seleccionado así como el nombre diferentes huesos de las cavidades respectivo

17 El estudiante finaliza la aplicación

Cursos Alternos

El estudiante desea usar la opción de ZOOM y no tiene mouse, de manera alterna el

9a sistema cuenta con un icono de + y - que le permitirá interactuar con el modelo

5a en la opción de catálogo se despliegan según la cavidad seleccionada,

Otros datos

42 Frecuencia 60 por hora Rendimiento

Importancia alta Urgencia alta

Estado pendiente de revisión Estabilidad moderada

Tabla 3. 3 Plantilla para la elaboración de Casos de Uso2.

Diagramas

 Los diagramas de casos de uso muestran las relaciones entre los casos de

uso de un sistema y sus actores

 Los diagramas de casos de uso dan son solo una visión general del modelo

de casos de uso

 El 90 % del contenido del modelo de casos de uso está en las descripciones

de los casos.

 Ayudan interpretar y esclarecer los casos de uso

 Se suelen elaborar durante el análisis inicial del caso de uso.

Los diagramas están conformados por los siguientes elementos: Actores. Casos de uso. Relaciones. Puede aparecer un rectángulo que muestre los límites del sistema.

 Los casos de uso se representa mediante elipses con el nombre del caso

 Los actores pueden representarse mediante un monigotes o mediante

rectángulos en que se indique el actor

 En los diagramas, tanto los actores como los casos de uso representan no las

instancias particulares, sino los conjuntos de todos los actores de un tipo y

de todos los escenarios.

43 Las asociaciones entre actores y casos de uso:

 Se representan mediante una línea continua.

 Significan la participación del actor en el caso de uso pueden indicarse

restricciones de cardinalidad.

PROTOTIPO VISUALIZADOR DE ANATOMIA 3D

Ingreso a la aplicación

Escoger opciones de MENÚ

Gestionar herramientas preestablecidas

Desplegar reseñas bibliográficas

Seleccionar los diferentes huesos que conforman las cavidades craneal y vertebral

Salir de la aplicación

Tabla 3. 4 Diagrama de Casos de Uso.

44 CAPITULO IV

4. ANALISIS DE REQUERIMIENTOS

Como indicaciones generales para un funcionamiento correcto del prototipo se recomienda que se trabaje en equipos de iguales o mejores características a las que se mencionan a continuación:

 Procesador: Core i3

 Ram: 6 GB

 Tarjeta de Video: S

 Sistema Operativo: Windows 7- Windows8

4.1 Análisis comparativo de plataformas de Modelado 3d.

El Software de gráficos 3D es un conjunto de aplicaciones que permiten la creación y manipulación de gráficos 3D por computadora. Estas aplicaciones son usadas tanto para la creación de imágenes como en la animación por computadora

Existen multitud de herramientas de modelado 3D en el mercado, muchas de ellas enfocadas a sectores concretos:

 3D Studio Max: Fue originalmente escrito por Kinetix (una división de

Autodesk) como el sucesor de 3D Studio para DOS. Más tarde Kinetix se

fusionaría con la última adquisición de Autodesk, Discreet Logic. Es el líder

45 en el desarrollo 3D de la industria del videojuego y es muy utilizado a nivel

amateur. (Wikipedia, 2015)

 Blender: Programa de creación de contenido 3D que abarca desde el

modelado y animación hasta la composición y renderización de complejas

escenas en 3D. Es software libre, y cuenta con características como soporte

para programación bajo Python con un amplia gama de script en constante

desarrollo, posee un engine robusto para la programación de juegos, un motor

de render propio y una comunidad de usuarios totalmente abierta y dispuesta

a colaborar. (Wikipedia, 2015)

 Lightwave 3D: Fue originalmente desarrollado por Amiga Computers a

principios de la década de los 90. Más tarde evolucionó en un avanzado

paquete gráfico y animación 3D. Actualmente disponible para Windows, Mac

OS y Mac OS X. El programa consiste en dos componentes: el modelador y

el editor de escena. Es utilizado en multitud de productoras de efectos

visuales como Digital Domain. (Wikipedia, 2015)

 Maya: Es quizá el software más popular en la industria, por lo menos hasta

2003. Es utilizado por multitud de importantes estudios de efectos visuales en

combinación con RenderMan, el motor de render fotorrealista de Pixar.

(Wikipedia, 2015)

 Softimage XSI: El contrincante más grande de Maya. En 1987, Softimage

Inc, una compañía situada en Montreal, escribió Softimage|3D, que se

46 convirtió rápidamente en el programa de 3D más popular de ese período. En

1994, Microsoft compró Softimage Inc. y comenzaron a reescribir

SoftImage|3D para Windows NT. El resultado se llamó Softimage XSI. En

1998 Microsoft vendió Softimage a Avid. (Wikipedia, 2015)

Junto a estas aplicaciones, hay otras que no se han ganado la aceptación general, pero que proporcionan avanzadas características. Algunas son:

 Caligari trueSpace: una aplicación 3D integrada, con una interfaz muy

intuitiva. Una característica distintiva de esta aplicación es que todas las fases

de creación de gráficos 3D son realizadas dentro de un único programa. No es

tan avanzado como los paquetes líderes, pero provee características como

simulación de fenómenos físicos (viento, gravedad, colisiones entre cuerpos).

 Cinema4d: Motor de render rápido, cálculo de radiosidad.

 formZ: Ofrece manipulación topológica de las geometrías.

 Moray: Modelador para POV-Ray.

 POV-Ray: Un avanzado programa gratuito de Raytracing. Usa su propio

lenguaje de descripción de escena, con características como macros, bucles y

declaraciones condicionales. Es completamente gratuito aunque no fue

lanzado bajo GPL. No incluye modelador.

 RealSoft3D: Modelador 3D para Linux y Windows. Incluye rénder.

 Rhinoceros 3D: Un potente modelador bajo NURBS.

 SketchUp: Programa de modelado 3D adquirido por Google. Existe una

versión gratuita y una verison SketchupPro. La razón por la que Google

adquirió SketchUp (antes llamado @Last Software) es para mejorar los

plugins del programa de mapas en 3D Google Earth, Trimble adquirió

Sketchup de Google en el 2012. (Wikipedia, 2015)

47 La comparativa que se ha llevado a cabo entre esta selección del software de modelado 3D se ha basado en el estudio de sus posibilidades en base a los siguientes criterios:

 Modelado Speacker usando polígonos y estrías

 Materiales y mapas de bits, cómo las aplicaciones pueden manejar materiales

pesados escenas.

 Arrastrar y soltar, las bibliotecas, los activos.

 Líneas y parámetros luces melodía, utilizando luces capas, datos IES, incluir /

excluir, luces negativas, softshadow, zona de sombra.

 Compatibilidades hacia atrás con software viejos lanzamientos de

importación y volver a estar datas máximas.

 Estabilidad al modelar y manipular (vértices, polígonos, bordes, ...) polígonos

altos datas (máxima en esta prueba fue de 2 millones de polígonos escenas).

 Rendering calidad utilizando por defecto render.

 La velocidad de renderizado para la web (550x450 imágenes suavizadas),

transmitido (720x576, desenfoque de movimiento 5, movimiento AA),

impresión (A3 200 DPI) render calidad.

 Importaciones OBJ, 3DS, Collada y FBX escenas y tratar de volver

importants datas (luces, cámaras, materiales, ...)

 Modelos NURBS Importaciones Moi3D IGES.

 Respaldo de la textura y volver a aplicarla a los proyectos antes de las

exportaciones en tiempo real.

 Exportaciones escenas a VRML 3D en tiempo real y X3D.

 Conjunto de herramientas Separar y PeltMapping en la cabeza humana y

modelos orgánicos.

48  Exportaciones SWF de Flash para la Web con y / o sin plugins.

 Mallas básicas de secuencias de comandos para hacer un poco de rotación /

traslación, mueva a lo largo de ruta de acceso y selección de objetivo de la

cámara.

49 Maxon Cinema Softimage XSI Autodesk Maya Blender 3D Autodesk 3dmax Luxology Modo 301 4D Newtek Lightwave Foundation

GENERALES Primer mercado Juegos-Cine VIZ - en tiempo real VIZ- Juegos VIZ-Games Motion-Design VFX-VIZ Animation-Game-Filme Plataformas Windows-Mac-Linux Windows-Mac-Linux Windows Windows- Mac Windows- Mac Windows- Mac Windows -Linux CZ EN FR GE IT PL Idiomas Ingles varios idiomas Ingles Francés EN JP SPJP EN JP EN JP Empresas de soporte para usuarios individuales Bueno Comunidades Bueno Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Flexible, potente pero Estilo CAD, limpio y flujo de trabajo rápido, Un poco antigua, Textos Logicos e no intuitiva potente Interfaz pueden ser más intuitivo Excelente Limpia e intuitiva interface de textos interface limpia

Muy Bueno (contiene Documentaciones Excelente Bueno Bueno varios videos) Muy Bueno Excelente Muy Bueno DVD de entrenamiento Muy bueno Bajo Bueno Bueno Bajo Muy Bueno Bueno IMPORTACION 3DS Muy bueno Bueno Muy bueno Bajo Muy Bueno Bueno Bajo FBX Muy bueno Muy bueno Muy bueno Muy Bueno Muy Bueno Bueno Muy Bueno OBJ Muy bueno Bueno Muy bueno Muy bueno Muy bueno Bueno Bueno VRML/X3D VRML2 VRML 1 Y 97 VRML 97 X3D VRML 2 VRML 97 Plugin DXF Bueno Bajo Muy bueno Si Bueno Bueno Plugin STL Muy bueno Bueno Muy bueno Ninguno Muy Bueno Plugin Ninguno RENDERIZACION Internal Blender Render/Render Internal Render Render,MentalRay Game/Cycles Render Render,MentalRay Internal Render Internal Render Internal Render MentalRay Calidad Excelente Bueno Excelente Excelente Bueno Excelente Excelente Texturas de Baker Muy Bueno Bueno Muy Bueno Excelente Muy Bueno Excelente Muy Bueno EXTENSIONES ESPECIALES Herramientas de la animación (IK,Char Rig, Bones, Controller Blending) Excelente Bueno Muy Bueno Bajo Bueno Bueno Excelente

UV herramientas ( Unwrap, Pelt..) Excelente Excelente Muy Bueno Excelente Excelente Bueno Excelente Pintura Muy Bueno Bajo Ninguno Excelente Excelente Ninguno Muy Bueno Modelado Muy Bueno Bueno Excelente Muy Bueno Muy Bueno Excelente Excelente

50 Modificadores Muy Bueno Bueno Excelente Muy Bueno Bueno Bueno Muy Bueno NURBS Muy Bueno Bajo Bajo Ninguno Ninguno Ninguno Muy Bueno Dinamic/Cuerpo Rigidos Excelente Muy Bueno Muy Bueno Ninguno Muy Bueno Muy Bueno Excelente Cuerpos Blandos Muy Bueno Bueno Muy Bueno Ninguno Bueno Bueno Muy Bueno Cabello Muy Bueno Bueno Muy Bueno Ninguno Muy Bueno Bueno Muy Bueno Ropa Muy Bueno Bueno Muy Bueno Ninguno Muy Bueno Ninguno Muy Bueno Partículas Muy Bueno Bueno Excelente Ninguno Bueno Muy Bueno Muy Bueno Fluidos Muy Bueno Muy Bueno Ninguno Ninguno Ninguno Bueno Bueno Composición Ninguno Si Ninguno Ninguno Ninguno Si Excelente Nodos de la base de flujo de trabajo Si Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Nodos de la base de materiales Si Si Plug-ins Ninguno Ninguno Excelente Excelente Nodos de la base de composición Ninguno Si Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Excelente CG shader/ Juegos Excelente Si Excelente Ninguno Ninguno Si Excelente PaintFX, 3DRT, Sculpting, Video Painting/ Render Anim tolos/ Gator Característica única Fluids**,Nucleus edit Biped, ParticlesFlow Sculpting Bodypaint Hypervoxel Render Illusion** Scripting Excelente Muy Bueno Bueno Excelente Bueno Bueno Excelente EXPRESSO Scripting revelador Python MEL, Python Maxscript Perl, Lua, Python COFFEE Lscript Vb, Python, Jscript

C / C++ Dev Muy Bueno Muy Bueno (opensource) Bueno Ninguno Muy Bueno Muy Bueno Bueno PAQUETE PARA PRODUCCION/ CINE Estándar con una gran Paquete Ilimitado cantidad de scripts Estandar Estandar Estudio Estandar Esencial PAQUETE PARA DISEÑAR Paquete Completo Estandar Estandar Estandar Bundle Estandar Foundation PAQUETE PARA ESTUDIANTES Paquete Ilimitado Estandar Estandar Estandar Bundle Estandar Avanzado APLICACIONES ZIV/ Diseño Bueno Bueno Excelente Bueno Excelente Bueno Bajo Peliculas Excelente Bajo Bueno Bajo Bajo Muy Bueno Excelente VFX/ Motion Excelente Bueno Bueno Bajo Bueno Excelente Excelente Juegos Muy Bueno Bajo Excelente Bueno Bajo Bueno Muy Bueno Diseño de paginas web Bajo Bueno Bajo Bueno Excelente Bueno Bajo 3D tiempo real Muy Bueno Bueno Excelente Bueno Bajo Bueno Bajo

Tabla 4. 1 Cuadro Comparativo Programas Modelado 3D Fuente: “TDT 3D http://www.tdt3d.be”

51 En resumen podemos decir:

3dmax es la aplicación que más gente conoce y usa en nuestros días tanto para uso personal como industrial en todo el mundo, pero los precios de los diferentes módulos y servicios son excesivamente caros y el núcleo del programa no es tan moderno como para que resulte asumible el coste (menos para un autónomo).

Desde la versión 7 en adelante el precio ha seguido siempre subiendo a la par que no incluía demasiadas mejoras internas.

Maya es de los más y mejor conocidos de este estilo por su popularidad para las industrias del Cine y los Efectos Visuales. El principal inconveniente de Maya es su curva de aprendizaje, muy difícil de seguir debido a una interfaz poco intuitiva.

Cinema 4D es muy buena elección de entre las posibles para los diseñadores autónomos. Tiene la mejor calidad en sus herramientas si la comparamos con el precio del producto; aun no está suficientemente difundido.

LightWave anticuado pero aun así muy poderoso powerful para el mercado de los efectos visuales. Su contrapunto a la hora de elegirlo son los métodos de creación de estructuras de control (esqueletos), aunque el motor de Render y los sombreadores son de lo mejor que puedes encontrar.

Modo probablemente el software 3D más moderno que existe. y ha sido desarrollado muy rápidamente. De coste muy asequible y con una comunidad de usuarios muy fuerte. A reseñar la flexibilidad de la interfaz multi-hilo y sus herramientas de modelado dinámico (Sculpting).

52 Softimage XSI, sin duda su precio es el mejor de todos, pero tiene un lado oscuro en sus capacidades de Importación y Exportación de ficheros. Se puede de todas formas afirmar que por 450 € no podrás encontrar nada mejor (a excepción de

BLENDER que es gratuito).

Blender es la mejor aplicación para desarrolladores y diseñadores autónomos. Se lo critica severamente por su interfaz poco intuitiva, la cual no sigue los estándares de la industria del sector; también falta a ojos de muchas personas una base de datos de conocimientos bien diseñada y de fácil acceso. Aun así, es con todo la mejor solución para el trabajador por su cuenta. Y nada tienen que envidiar los resultados que se pueden obtener con esta suite con respecto a los obtenidos con otros de su clase.

Por esta razón se considera como la mejor plataforma de modelado 3D a Blender, ya que cumple con los parámetros solicitados de modelado, para la elaboración de este prototipo de simulación. (Blender. Análisis General., 2008)

53 4.2 Estudio de motores de juegos basados en sus funcionalidades y lenguajes de programación (especificaciones)

Los juegos y las aplicaciones gráficas interactivas en tiempo real, están viviendo uno de los momentos más importantes de su historia. El volumen de negocio de la industria del videojuego ha sobrepasado a la del cine, y genera un ecosistema de miles de empresas en todo el mundo. La reciente aparición de los dispositivos móviles (iOS, Android, Windows Phone) ha multiplicado el mercado ya existente y ha convertido en potenciales clientes prácticamente cualquier ser humano del planeta.

El desarrollo de aplicaciones gráficas que exigen altas prestaciones, en especial juegos, requieren de herramientas de desarrollo altamente especializadas y complejas. Estas herramientas deben garantizar estrictas condiciones, algunas de las más importantes se enumeran a continuación:

 Obtener el máximo rendimiento gráfico de los dispositivos sobre los

que se ejecuta la aplicación o juego.

 Aprovechar las características más avanzadas de las unidades de

procesamiento gráfico que les permita los mejores resultados visuales y

realismo.

 Ofrecer un conjunto de herramientas que permitan a los desarrolladores

aprovechar las características anteriores con el menor esfuerzo posible, con

un potente editor, un poderoso lenguaje de programación o scripting, y con

una amplia gama de complementos: importación de modelos, imágenes,

sonidos y otros medios, motor de físicas, edición de terrenos, sistemas de

partículas, herramientas de inteligencia artificial, etc.

54  Multiplataforma tanto en las herramientas de desarrollo como en su

capacidad de exportar la aplicación final a diversas plataformas: escritorio,

web, dispositivos móviles y consolas

Con estos antecedentes, el desarrollador interesado en generar aplicaciones gráficas en tiempo real y más específicamente juegos, debe elegir convenientemente las herramientas más adecuadas, con características muy dispares e incluso costes muy variados.

A continuación se pretende realizar un análisis de las opciones más importantes, enfocándose en las características primordiales y de esta manera generar una serie de criterios que permitirán la selección de una base correcta entorno a los parámetros de desarrollo.

Los motores de juegos (game engines) aparecieron prácticamente desde el mismo momento en el que empezó el desarrollo de juegos. Por motor de juegos se entiende un conjunto de herramientas software que permitan asistir a los desarrolladores en la creación de juegos y aplicaciones gráficas interactivas en tiempo real. Son muchas las opciones de las que se dispone en estos momentos, cientos de hecho, y que dificulta enormemente abordar su estudio detallado.

Si bien en el mercado existe una amplia lista de motores de video juegos con diversas características, para poder armar un conjunto inicial de opciones se han considerado los siguientes criterios:

 Importancia en el mercado (penetración y número de desarrolladores que los

utilizan).

 Potencia de las herramientas que ofrecen a los usuarios.

55  Plataformas sobre las que los usuarios pueden distribuir sus productos al

utilizar dicho motor.

(Llinares Pellicer, Jordi ; Martínez Pérez, Juan Vicente; Candela Moltó, Arturo ;,

2012)

En base a los criterios anteriores, los principales motores del momento son los siguientes:

 Unity3D (http://unity3d.com)

 UDK (http://www.udk.com)

 Corona SDK (http://www.anscamobile.com/corona)

 Shiva3D (http://www.stonetrip.com)

 Torque3D (http://www.garagegames.com/products/torque-3d)

 Hero Engine (http://www.heroengine.com) (MMO)

 Big World Technology (http://www.bigworldtech.com) (MMO)Cry Engine

(http://mycryengine.com)

 Marmalade (http://www.madewithmarmalade.com)

 Realm Crafter (http://www.realmcrafter.com) (MMORPG)

 GameSalad (http://gamesalad.com)

 Panda3D (http://www.panda3d.org) Open Source

 Irrlicht (http://irrlicht.sourceforge.net) Open Source

 Havok (http://www.havok.com) Havok Vision Engine

 Esenthel Engine (http://esenthel.com)

 Game bryo (http://gamebryo.com)

 Source Engine (http://source.valvesoftware.com)

 OGRE (http://www.ogre3d.org) Open Source

56  XNA (http://msdn.microsoft.com/en-us/centrum-xna.aspx) Librería

Por su implantación y extensión, se consideran muy interesantes la siguiente lista de motores:

 SIO2 Engine (http://sio2interactive.com)

 Bork3D Engine (http://www.bork3d.com/engine)

 SDL (http://93i.de/cms/products/game-engines/sdl-game-engine/)

 SFML (http://www.sfml-dev.org)

 RPG Maker (http://www.rpgmakerweb.com)

 The Game Creators (http://www.thegamecreators.com)-> FPS Creator, 3D

Game Maker, agk app game kit (http://www.appgamekit.com), X-Quad

Editor, PureGDK etc.

 3D GameStudio (http://www.3dgamestudio.com)

 Leadwerks Game Engine

(http://www.leadwerks.com/werkspace/page/Products/le2)

 The Shoot’Em Up Kit (http://www.tallstudios.com/products/shoot-em-up-kit)

 Euphoria (http://www.naturalmotion.com/products/euphoria/) (Librería)

 Crystal Space (http://www.crystalspace3d.org) Open Source

 Ika (http://sourceforge.net/projects/ika/) Open Source

 Nebula Device (http://sourceforge.net/projects/nebuladevice/) Open Source

 Genesis Device (http://sourceforge.net/projects/genesisdevice/) Open Source

 JMonkey (http://jmonkeyengine.com) Open Source

 Sploder (http://www.sploder.com)

 PyGame (http://www.pygame.org) Open Source

 Bajaengine (http://www.bajaengine.com)

57  Moai (http://getmoai.com)

La comparativa que se ha llevado a cabo entre esta selección de motores de juegos se ha basado en el estudio de sus posibilidades en base a los siguientes criterios:

 Soporte 2D y/o 3D.

 Herramientas de edición (Editor), que permitan la edición de mundos,

escenas en 2D o 3D. Es importante también sobre qué plataformas funciona

el editor.

 Plataformas sobre las que se puede distribuir el juego o producto utilizando

el motor. El ser multiplataforma es un elemento esencial.

 El lenguaje de programación utilizado.

 Dos complementos altamente recomendables: motor de físicas y

herramientas de IA (Inteligencia Artificial, como las técnicas de búsqueda

de caminos o Path Finding).

 Características avanzadas, como occlusion culling, lightmapping, shaders,

editor de terrenos, sistemas de partículas etc. En este apartado se hará

referencia a aquellas en donde se haya podido constatar en el análisis.

 Licencias. Importante si el motor está basado en software libre (y el tipo de

licencia utilizada) o una licencia comercial y las condiciones económicas

derivadas de su uso.

Los resultados del análisis de los motores más importantes se pueden ver en la siguiente tabla:

58 Plataformas de Datos de Motor Físico Herramientas de AI Características Avanzadas Licencia IDE Distribución Interesa 2D/3D Lenguaje

Forward y Deferred Motor con Mac, Windows, Linux, rendering, Occlusion Culling, Comercial. Versión básica gratuita mayor número iOS, Android, PS3, NavMesh y Path light mapping, light probing, (desktop y web) y versiones PRO y de Unity 3D PhysX XB360, PSP, Wii, Finding LOD discreto, edición de plataformas móviles y consolas con un desarrolladores

C#, Boo, JS C#,Boo, PSVita, Flash, Web terrenos, sistema de pago único sin royalties registrados del

2D y 3D y 2D y (Mac Sí Windows) partículas momento Comercial. Versión libre y pago de Motcon el motor royalties sobre producto vendido al Mac, Windows, iOS, Deferred rendering, occlusion grafico más superar un umbral de facturación. La

Si Android, PS3, XB360, PhysX Path Finding culling, parallax mapping, Per potente del versión Unreal Engine 3 dispone de PSVita, Wii, Flash Object Motion Blur momento según UDK/Unreal más funcionalidades y una licencia Unreal Script Unreal los expertos

Engine 3 3D y 2D comercial más cara. OpenGL, Comercial. Versión Indie para OpenAL, Google No. Deben ser iOS, Android, Nook, Interfaz simple de Lua para la desarrollar para una única plataforma Maps, Facebook

No Box2D programadas desde Corona LUA Kindle Fire programación de física (iOS o Android) y versión Pro para Connect, Game cero en LUA SDK todas las plataformas Center, in-app

2D purchase Windows, Mac OS, Herramientas Linux, iOS, Android, Per-pixel lighting, terrains, específicas MMO BlackBerry QNX, HP PhysX. Incluye Comercial. Versiones: Web, Basic, AIModel vegetation, oceans, particles, (Massive Shiva3D WebOS, Bada, soporte para ODE Advanced, Educational

C++, LUA C++, Video & Data streaming Multiplayer Symbian, Palm, Wii, Online)

2D y 3D y 2D Si Web Arquitectura cliente/servidor incluso para juegos de un PhysX. Además Per-pixel dynamic lighting, único jugador. cuenta con una extensible shaders, normal Cliente: API física Comercial. Próximamente liberado Windows, Web Tactical AI Kit & parallax occlusion mapping, elementos GUI, abstracta para bajo licencia MIT Screen Space Ambient menús, integrar cualquier TorqueScript Occlusion rendering... Torque3D otro motor físico. Servidor: lógica para Windows para del juego, definición de

3D Sólo Sí. objetos

59 Herramientas específicas Windows PhysX Path Finding Forward rendering Comercial. Precio por año. MMO (Massive Multiplayer Online

Hero (PRO) C++ Script, Hero 3D Engine Sí (MMO) Steering behaviors: Seek, Flee, Pursue, Evade, Wander, Motor básico Posibilidad de uso de Flock, Obstacle Windows, Mac y propio. Soporta lenguajes de alto nivel para Avoidance, Path Open Source Linux también: PhysX, shaders: Cg, GLSL. Sistema Following; Path

Python, C++ Python, ODE y Bullet de partículas propio. Finding; Navigation Mesh generator for

Panda3D 3D y 2D y Windows Mac, Para Sí. Linux EGG files

Motor básico propio. Soporta la Integración con importación de Windows, Mac y Tokamak Utiliza un CLOD para terreno Open Source muchos C++ Linux (http://sour integrado formatos de ceforge.net geometria 3D /projects/to kamakp/)

Irrlicht 3D y 2D Linux y Windows Para CryENGINE Cinebox - Occlusion culling, Deferred Herramienta Comercial. Es gratis para uso no Windows, XB360, PS3 Motor propio Path Finding rendering, parallax mapping, para reducir el comercial Cry Per Object Motion Blur Time to Market

Engine Script Visual de los creadores

3D Sí de Contenido

60 Disponible EDK iOS, Android, Open Dynamics para acceso Blackberry Playbook Engine. Se puede No. Se deben Licencia. Precios por año e instalación. directo a las OS, bada, Windows, integrar cualquier programar desde 0 Versiones community, indie y pro. APIs nativas de Mac, LG Smart TV otro motor iOS y Android C, C++, HTML5, CSS3, JS CSS3, HTML5, C, C++,

Marmalade 3D y 2D Linux y Windows Varios editores: Dynamic lighting, renderizado General Editor, ambiente con nubes Scripting Editor dinámicas y sombras suaves, Comercial. Versión Standar, (con Quest

C# Windows PhysX Path Finding ambiente con efectos Professional y Combo con un único Wizard), atmosféricos y ciclo pago Realm Armoury y un día/noche, superfícies de Crafter editor de terreno agua reflexivas y refractivas

(MMORPG) 3D Sí básico

Big World Herramientas específicas Forward rendering, parallax Licencia. Precios por año,

C++ (PRO) C++ Windows Motor propio Path Finding MMO (Massive mapping versión indie y Pro. Multiplayer Online) Python,

Technology (MMO 3D Sí Xbox 360®, PlayStation 3®, PC Games for Havok Destruction permite Comercial, Tienen una versión limitada Windows, diseñar objetos teniendo en

propias Havok Havok AI y Havok gratuita para juegos que se vendan PlayStation® cuenta que van a ser Physics Behavior por debajo de Vita, Wii™, Wii destruidos. Havok Cloth Para 10$ solo para pc U™, Windows 8, el diseño y efectos de ropa

C++ y Havok Script Havok y C++ Android™, Apple

Havok 3D + Studio Visual herramientas Mac, and iOS

Occlusion culling, Deferred Windows, Mac, and Forward rendering, Comercial. Versión demo y Full con Herramientas PhysX Bullet Path Finding Android, Ios parallax mapping, Per Object pago único específicas MMO Motion Blur Esenthel C++, Esenthel Script Esenthel C++,

Engine 3D Sí

61 Windows, XB360, Forward rendering, parallax PhysX Path Finding Comercial C++ PS3, Wii mapping

Game

bryo 3D

Windows, Mac, Motor propio Path Finding Forward rendering Comercial C++ XB360, PS3 Source

Engine 3D Sí Integración con OgreBullet, OgreNewt, NXOgre (PhysX Utilizando el motor Se gestionan de forma Open Source - LGPL con excepciones. Wrapper), físico Newton automática los objetos Windows, Mac y A partir de la versión 1.7 licencia MIT

Ogre), java Ogre), OgreODE No (OgreNewt) se trasparentes de la escena,

OGRE -

herramientas de herramientas Linux, iOS (http://opensource.org/licenses funcionan puede implementar Herramienta para buscar /mit-license.php) en todas las Path Findinf memory leaks en los juegos (Python

(Ogre4j), Lua (Lugre) Lua (Ogre4j), plataformas sobportada s por C++, .NET (MOGRE), python .NET C++, (MOGRE),

2D y 3D y 2D las Mediante plataforma la de desarrollo ogre Comercial. Para distribuir aplicaciones En un par de clicks desde el Windows, Windows Integración con Integración con en las plataformas de Microsoft, hay editor se genera el archivo Mobile Phone, Xbox JigLix (3D/2D), JigLix (3D/2D), que ser miembro del Microsoft XNA .NET instalable para plataformas 360 Farseer (2D) Farseer (2D) Creator Club, que cuesta

C# Oficial y Oficial C# Windows

XNA - Librería 3D y 2D XNAGame Studio 99$/Año

Tabla 4. 2 Cuadro Comparativo Motores de Video Juegos Fuente: “Revista Digital –Universidad Politécnica de Valencia-2014 ”

62 Si bien es un análisis de un gran número de motores de juegos y aplicaciones graficas

(se han seleccionado 18), que son consideradas como las utilizadas en el mercado actual.

Son muchas las propiedades de cada una de las opciones, pero encontramos claramente

3 grupos de herramientas que destacamos a continuación:

 Entornos Open Source, que bajo distintas licencias de código abierto, permiten el

desarrollo de juegos y aplicaciones sin el sometimiento a licencias comerciales

o costes de ningún tipo. Aunque con capacidad de llegar a desarrollar productos

muy competitivos, carecen de algunas de las herramientas que las soluciones

principales proporcionan. Uno de sus más claros exponentes es OGRE.

 Herramientas muy dirigidas a desarrolladores no avanzados o con necesidades no

muy exigentes. Es el caso de Corona o GameSalad, centrados en juegos 2D,

con lenguajes de scripting muy sencillos, pero con posibilidades muy limitadas.

 Finalmente, capacidad de desarrollar juegos con grandes beneficios. Funciones

concretas que el producto a elegir requiere. Plataformas sobre las cuales el

producto debe ser generado. Coste o inversión económica necesaria para el uso

de las herramientas de desarrollo.

En este grupo destacan Unity3D (muy horizontal en plataformas de desarrollo y editor para Mac y Windows), UDK y su hermano mayor Unreal Engine (que destaca generalmente por ofrecer los más altos beneficios y características en las diferentes plataformas), Havok Vision Engine, Cry Engine, Source Valve, Gamebryo, Torque y

Shiva.

63 De esta manera y en conjunto con la plataforma de modelamiento 3D, generamos un conjunto de herramientas versátiles y de gran capacidad para el desarrollo del prototipo planteado este proyecto.

64 CAPITULO V

5. DESARROLLO DEL PROTOTIPO

La aplicación a desarrollar, conlleva un trabajo en conjunto con diferentes plataformas para lograr el acabado final, este proceso fue dividido en tres niveles, diseño modelado programación, cada uno de estos es una parte fundamental para el óptimo desarrollo de la interfaz.

 Maquetación Inicial de la vista general de la aplicación en Adobe Ilustrador

versión CS6

 Modelado en 3D de las extremidades del cuerpo en Blender versión 2.76

 Programación e implementación de la interfaz de usuario en Unity versión 5.1.1

5.1 Maquetación Inicial

Después de analizar y definir las herramientas y ventanas que tendrá la aplicación, se procedió a crear la visualización en Adobe Ilustrador (Ai), definiendo las

65 configuraciones iniciales como la resolución, el modo de color, unidades, para los gráficos se utilizaron las herramientas básicas de maquetación entre las más importantes está el uso del pincel, transparencia, degradado, herramientas para recortar, uso de reglas, uso de colores panton, herramientas de ajustes de texto. Teniendo como resultado lo siguiente:

Se trabajó en lo referente a las imágenes de carga iniciales, en las que se detalla el logo actual de la Universidad Central del Ecuador.

Fig 5. 1 Carga del logotipo del Prototipo Además de incrementar como imagen de carga el logo del Prototipo

Fig 5. 2 Imágenes de Carga de la aplicación

66 Se realizó la maquetación respectiva de las diferentes hojas de visualización que tendrá el prototipo, logrando un equilibrio entre lo solicitado por la institución y respetando las normas de maquetación y diseño.

Fig 5. 3 Visualización “Menú Inicial”

A continuación se muestra la hoja de visualización de lo que obtendremos al dar clic en la opción CRÁNEO, se pueden determinar las herramientas para manipular el modelo.

Fig 5. 4 Visualización pantalla selección “Cráneo”

67 También podemos observar la hoja de visualización de lo que sería la opción

COLUMNA VERTEBRAL. Debo indicar que en esta opción no se tiene la herramienta de corte, se encuentra activa solo para la opción cráneo.

Fig 5. 5 Visualización pantalla selección “Columna Vertebral”

La hoja de visualización CORAZÓN, tendríamos lo siguiente de igual manera la opción de corte no está activa para este modelo, que por el momento se encuentra en una fase de modelado básica.

Fig 5. 6 Visualización pantalla selección “Corazón”

68 En la hoja de visualización OJO, se muestra un modelo en versión de modelamiento básico, en vista que la prioridad de modelado es el cráneo y columna vertebral, de igual manera la opción de corte no está activa para este modelo.

Fig 5. 7 Visualización pantalla selección “Ojo”

Una de las hojas de visualización es la galería la que comprende de un seria de imágenes que fueron renderizadas previamente en Blender y se las dividió en grupos referentes al

área de estudio

Fig 5. 8 Visualización pantalla selección “Galería”

69 Se tiene también lo que son las ventanas de ayuda, que al dar clic se muestra un menú desplegable en donde se muestra los grupos de herramientas y las opciones que ofrece cada una

Fig 5. 9 Visualización Menú “Ayuda” diferentes opciones

5.2 Modelado en 3D

Para el desarrollo de los modelos en 3D debemos contar con algunos conocimientos básicos sobre Blender, como el conocimiento de la interfaz, y atajos de teclado, además de técnicas de modelado iluminación y textura.

Atajos de teclado

Los atajos de teclado más elementales que vamos a utilizar.

 A= seleccionar/deseleccionar

 B= Selección rectangular

70  BB= selección con puntero

 E= Extrudir

 G= Mover H= ocultar

 K= Cuchillo

 R= Rotar

 S= Escalar

 X= Borrar

 Z= Modo solido

 Ctrl+J= unir mayas

 Alt+M= Unir Vértices

Formas de Modelado:

Ahora comenzamos a ver una de las formas de modelar en Blender, en mi caso utilizaré la “Verts to Verts” (vértice por vértice), se trata de ir creando vértices y acomodándolos en su sitio, por ejemplo: Creamos un circulo de 8 vértices en la vista frontal, luego nos vamos a la vista lateral y acomodamos los vértices como queremos, al girar el modelo lo que vemos es que ya creamos un forma que involucra al eje Z, Y, X.

Lo siguiente que haremos es seleccionar 2 vértices consecutivos, y extrudir (E), todo en la vista lateral (num 3), luego nos vamos a la frontal (num 1) y acomodamos estos vértices donde queramos, ahí ya tenemos una cara formada y acomodada, luego seleccionamos otros vértices, extrudimos y acomodamos, de ser necesario unimos

71 algunos vértices (alt+M) y así sucesivamente hasta formar el modelo que estábamos creando.

Otra de las formas de modelado, es la “Box Modelling”, que es empezar de lo general a lo particular, por ejemplo, si queremos crear un ser humano primero hacemos muy básicamente todo el cuerpo, para después ir detallando parte por parte. Es una técnica muy buena para crear agradables proporciones y tener un vistazo de cómo va a quedar el modelo antes de detallar.

También usamos el modelado por rotoscopía, que consiste en tener dibujos o referencias de frente, perfil y si es posible de arriba de un mismo elemento e ir creando caras y acomodando según lo que vemos en la imagen, esto podemos hacerlo usando “verts to verts”, o “Box Modelling”.

Iluminación.

Para proporcionar luz a nuestra escena usamos la luz ambiental, es el resultado del sol y lámparas esparciendo fotones a todos lados, reflectando y sus ondas siendo absorbidas por los objetos. En vez de tratar de calcular la intensidad exacta de cada uno de los fotones, se aplica las opciones de luz ambiental para iluminar generalmente la escena.

Para poder usar la iluminación debemos a cambiar a modo de objeto, luego añadimos, la iluminación que se desee, lámpara, sol, etc, y la colocamos en la sección de la escena donde se considere mejor.

72 Si ya no se pueden observar los botones de objeto y no sabemos cómo regresar,

únicamente hacemos click derecho al objeto.

Texturas.

Crea la textura:

 Entra a la ventana de material se: Presiona f5 (o clickea el botón con la bola

roja).

 La ventana está divida en tres, al lado izquierdo aparece una ventana (contiene

texture, map input y map to).

 Cliquea texture, escoge una de las casillas y se cambia el nombre. (se cambia al

lado donde dice Te:)

 Ya escogida la textura a realizar ahora cliquear el botón al lado derecho de la

bola roja (o f6).

 Aparecen algunas opciones, donde aparece texture type clickear, se despliegan

varias opciones y escoger cualquier textura.

 Ejemplo, seleccionar magic, wood, stucci. luego personalizar la textura en la

ventana de al lado derecho, selecciona o deselecciona las casillas que quieras.

 Listo, textura seleccionada, presiona f5 y se puede ver la forma que va tomando.

 Cada textura tiene una ventana de botones diferentes debido a que son texturas

diferentes (wood, magic, etc. Cada una tiene propiedades diferentes).

 Para crear nuevas texturas, clickear en una casilla libre abajo de la casilla text.

Seleccionar add new.

73  Podemos agregar tantas texturas como queramos para combinarlas y que el

objeto tenga la textura deseada.

 Si no es suficiente con el cambio de textura podemos cambiar el color: Presiona

f5, luego abajo presiona el botón rgb, al lado aparecerá r, g y b, mueve la barra

del rojo, verde y azul para obtener el color que quieras.

Implementando las técnicas de modelamiento antes mencionadas y a su vez el resto de componentes para la escena, se puede mostrar los siguientes resultados

Bóveda Craneana

Resultados desde la vista Botton

Fig 5. 10 Bóveda Craneana Vista Bottom

74 Fig 5. 11 Bóveda Craneana Vista Front

Fig 5. 12 Bóveda Craneana Vista Right

Fig 5. 13 Bóveda Craneana Vista Left

75 Fig 5. 14 Bóveda Craneana Vista Top

Fig 5. 15 Bóveda Craneana Vista Back

Fig 5. 16 Bóveda Craneana Vista Perspective

76 Utilizando la herramienta Render Imagen obtenemos el objeto final modelado y aplicado texturas.

Fig 5. 17 Bóveda Craneana Vista Render

Cavidad Vertebral

Fig 5. 18 Columna Vertebral Vista Front Fig 5. 19 Columna Vertebral Vista Left

Fig 5. 20 Columna Vertebral Vista Render Fig 5. 21 Columna Vertebral Vista Front

77 Fig 5. 22 Columna Vertebral Render

Cerebro

Fig 5. 23 Cerebro Vista Left Fig 5. 24 Cerebro Vista Back

Fig 5. 25 Cerebro Vista Bottom Fig 5. 26 Cerebro Vista Top

78 Fig 5. 27 Render Cavidad Vertebral

5.3 Interfaz de Usuario en Unity

La interfaz de Unity consta de 5 áreas principales como se muestra a continuación:

Fig 5. 28 Interfaz de Usuario Unity

1. Vista de jerarquía

Donde se tendrán todos los objetos de la escena actual.

79 2. Vista de Escena

Es el área donde construimos visualmente cada escena. La forma más sencilla de

usar la vista en escena, sería arrastrando objetos desde la vista de administración

de objetos a la vista de escena que colocara el objeto en la escena; entonces

podrás posicionarlo, escalarlo y rotarlo sin salir de la vista de escena.

La vista de escena es también el lugar donde editas los terrenos (esculpiéndolos,

pintando texturas y colocando elementos), colocas luces y cámaras y otros

objetos.

3. Vista Inspector

Esta vista tiene varias funciones dependiendo de lo que seleccione el usuario, si

quiere las características de un objeto o configuración del terreno. Si selecciona

cámara entonces mostrara las propiedades donde se puede personalizar las

características como la rotación, posición o escala.

4. Vista de proyecto o administración de objetos

Esta es la librería para nuestro proyecto, similar a una librería de herramientas

y/o objetos. Se pueden importar objetos 3D de distintas aplicaciones a la librería,

puede importar texturas y crear otros objetos que podrá almacenar para usar en el

proyecto.

Un proyecto normal contendrá varias escenas y una gran cantidad de assets por

lo cual es necesario estructurar la librería en diferentes carpetas que harán que los

assets se encuentren organizados y sea más fácil su uso.

80 5. Vista buscador

Sirve para localizar objetos que necesitemos usar en la realización del proyecto

Botones de Control.

Debajo de las opciones de visualización existe una fila con 4 botones, se puede usar Q,

W, E, R para alternar entre cada uno de los controles, que se detalla a continuación:

Fig 5. 29 Botones de Control

 Hand Tool (Q): Este control nos permite movernos alrededor en la vista de

escena.

 ALT nos permitirá rotar.

 CTRL nos permitirá hacer zoom

 SHIFT incrementa la velocidad de movimiento mientras usas la

herramienta.



 Translate Tool (W): Nos permite mover cualquier objeto seleccionado en la

escena en los ejes X, Y y Z.

 Rotate Tool (E): Nos permite rotar cualquier objeto seleccionado en la

escena.

81  Scale Tool (R): Nos permite escalar cualquier objeto seleccionado en la escena.

 Cuando se usa las herramientas de traslación, rotación o escalado veremos un

gizmo alrededor del objeto seleccionado con líneas para cada uno de los ejes.

Podemos usar este gizmo para realizar las operaciones de translación, rotación y

escalado.

Scripts

Los scripts permiten la definición de la lógica del juego. El funcionamiento es muy sencillo, primero se define el comportamiento deseado en un script y este se agrega como un componente al objeto para el cual queremos asignar ese comportamiento, incluso se puede agregar un script a un objeto vacío.

Existen 3 funciones básicas para los scripts:

 Función Update( ) : función que define el bucle principal del juego por lo cual

se ejecuta una vez por cada frame que se renderize.

 Función Awake( ) : Las variables definidas dentro de esta función se

inicializarán justo antes de que empiece el juego. Esta función se ejecutará una

sola vez durante el tiempo que dure la instancia del script.

 Función Start( ) : Esta función es muy parecida a “Awake( )” pero tiene una

diferencia vital; solamente se ejecutará si la instancia del script está habilitada.

Esto nos permitirá retardar la inicialización de algunas variables de estado del

juego. También debemos tener presente que la función “Start()” siempre se

ejecutará después de que haya terminado la función “Awake()”.

82 (Ouazzani, 2012)

Además Unity 3D dispone de un editor de scripts por defecto que se llama uniscite.

Dentro de los Scripts que se usaron para la aplicación se destacan los siguientes:

Script para aislar partes:

Este método permite que una vez seleccionado un objeto al presionar la opción aislar las partes no seleccionadas no se muestran u ocultan.

public void mostrarParte(){ if (!mostrado) { foreach (GameObject p in partes) { if (p.name == activo.name) p.SetActive (true); else p.SetActive (false); } mostrado = true; } else { foreach (GameObject p in partes) { p.SetActive (true); } mostrado = false; } }

Script para separar partes:

Este método permite que una vez seleccionado un objeto al presionar la opción separar la parte seleccionada se desplaza un intervalo predeterminado en los ejes establecidos. public void separarParte(){ if (!separado) { activo.transform.Translate(vectorMover); activo.GetComponent().seSeparo(); separado = true; } else {

83 activo.transform.Translate(-vectorMover); activo.GetComponent().seSeparo(); separado = false; } }

Script para mover partes:

Este método permite mover todo el modelo en un rango determinado por nuestra “caja”, una vez al presionar la opción mover el objeto se puede desplazar en un intervalo predeterminado. void Start(){ caja= GetComponent(); caja.enabled = false; } void OnMouseDown () { puntoPantalla = Camera.main.WorldToScreenPoint (gameObject.transform.position); }

void OnMouseDrag () { if (mover) { Vector3 actualPuntoPantalla = new Vector3 (Input.mousePosition.x, Input.mousePosition.y, puntoPantalla.z); Vector3 actualPos = Camera.main.ScreenToWorldPoint (actualPuntoPantalla); transform.position = actualPos; } }

}

Script para mostrar partes:

Para este método se usó una bandera que muestra si solo se está mostrando una parte o todo el objeto, esta opción es fundamental saber si está activo o no alguno de los botones. void OnMouseDown(){ if (activo) { foreach (GameObject o in p){ if(!(o.name == parte))

84 o.SetActive (false); } activo = false; } else { foreach (GameObject o in p) o.SetActive (true); activo = true; } } }

Script MouseOrbitImproved para Zoom:

Método predeterminado y mejorado para alejar con la rueda del ratón y utiliza linecast para asegurarse de que ese objeto no está detrás de cualquier cosa.

if(Input.GetMouseButtonDown(0)){ clicSostenido=true; } if (Input.GetMouseButtonUp (0)) { clicSostenido=false; } if (target) { if(clicSostenido && rotarCam){ x += Input.GetAxis("Mouse X") * xSpeed * distance * 0.02f; y -= Input.GetAxis("Mouse Y") * ySpeed * 0.02f; } y = ClampAngle(y, yMinLimit, yMaxLimit);

Quaternion rotation = Quaternion.Euler(y, x, 0);

distance = Mathf.Clamp(distance - Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel")*5, distanceMin, distanceMax);

Vector3 negDistance = new Vector3(0.0f, 0.0f, - distance); Vector3 position = rotation * negDistance + target.position; position = position + (new Vector3(-5,0,0)); transform.rotation = rotation; transform.position = position; } }

85 public static float ClampAngle(float angle, float min, float max) { if (angle < -360F) angle += 360F; if (angle > 360F) angle -= 360F; return Mathf.Clamp(angle, min, max); }

/*Metodo colocado en el boton +, aumentara el zoom*/ public void zoomIn(){ distance-=5f; }

/*Metodo colocado en el boton -, disminuira el zoom*/ public void zoomOut(){ distance+=5f; } public void RotarCamara(){ if (rotarCam) { rotarCam = false; } else { rotarCam = true; } }

public void MoverCamara(){ if (moverCam) { moverCam = false; } else { moverCam = true; } }

Script para rotar cámara:

Esta clase nos permite realizar los movimientos de la cámara, creando que esta se mueva por una esfera y siempre observe al centro.

/*Este metodo coloca a la camara en la posicion inicial y observando al origen*/ void Start () { cameraPosition = GetComponent(); cameraPosition.position = new Vector3 ((float)Mathf.Cos (mover) * distancia, altitud, (float)Mathf.Sin (mover) * distancia); cameraPosition.LookAt (Vector3.zero);

86 }

/*En este metodo se colocan los escuchas de las entradas del usuario y estos funcionaran si este presiona: * Flecha izquierda.- Se movera un paso a la izquierda en el circulo del plano XZ. * Flecha derecha.- Se movera un paso a la derecha en el circulo del plano XZ. * Flecha arriba.- Su altitud sera un paso mayor a la anterior, ademas la distancia se acortara en 2 pasos, para dar el efecto de esfera. * Flecha abajo.- Lo mismo que la accion de la flecha hacia arriba pero esta vez bajaremos. * W.- Al presionar esta tecla el zoom aumentara. * S.- El zoom disminuira. */ void Update () { if (Input.GetKey (KeyCode.LeftArrow)) {

mover = mover + paso; } if (Input.GetKey (KeyCode.RightArrow)) { mover = mover - paso; } if (Input.GetKey (KeyCode.UpArrow) && altitud<24) { distancia = distancia - 2*paso; altitud = altitud + 2*paso; } if (Input.GetKey (KeyCode.DownArrow) && altitud>0) { distancia = distancia + 2*paso; altitud = altitud - 2*paso; } if (Input.GetKey (KeyCode.W)) { zoom-=0.5f; } if (Input.GetKey (KeyCode.S)) { zoom+=0.5f; } cameraPosition.position = new Vector3 ((float)Mathf.Cos (mover) * (distancia + zoom), altitud, (float)Mathf.Sin (mover) * (distancia + zoom)); cameraPosition.LookAt (Vector3.zero); }

/*Metodo colocado en el boton +, aumentara el zoom*/ public void zoomIn(){ zoom-=0.5f; }

/*Metodo colocado en el boton -, disminuira el zoom*/ public void zoomOut(){ zoom+=0.5f; } }

87 Script Billboard:

Esta clase se desarrolla el efecto BillBoard o Cartelera en Español, el cual consiste en que un objeto siempre este "observando" a la cámara.

public class BillBoard : MonoBehaviour { /*Variables a usar: objeto.- variable en la que se almacenara el objeto al que queremos aplicar el efecto BillBoard. */ private Transform objeto = null; void Start () { objeto = transform; }

/*Aqui se va actualizando la rotacion del objeto, restando el vector posicion de este con el de la camara, dando como resultado el vector * que apunta hacia la camara*/ void Update () { //Billboard Vector3 LookAtDir = new Vector3 (objeto.position.x - Camera.main.transform.position.x , objeto.position.y - Camera.main.transform.position.y, objeto.position.z - Camera.main.transform.position.z); objeto.rotation = Quaternion.LookRotation (LookAtDir.normalized, Vector3.up); } }

88 CONCLUSIONES

 Finalizado el proyecto, se puede concluir que los motores de videojuegos son

herramientas muy útiles que facilitan el trabajo de los creadores permitiéndoles

centrarse en los aspectos creativos y no tanto en los aspectos estructurales, para

satisfacer las exigencias de los consumidores en vez de para adaptarse a unos

consumidores exigentes.

 Unity 3D es uno de los motores para el diseño de videojuegos más actuales, es

muy completo y un motor muy potente. Además cada versión se ha ido

adaptando a las nuevas tendencias como el diseño multiplataforma. Esta

característica hace que Unity 3D tenga ventaja sobre algunos motores de

videojuegos

 Para llevar a cabo este proyecto hemos utilizado la versión gratuita de Unity 3D

pero por ser gratuita no es menos potente. Unity ofrece a los usuarios un entorno

simple que permite la creación de un proyecto muy rápidamente y puesto que no

es necesario tener conocimientos profundos de programación cualquiera lo puede

utilizar con unas nociones básicas.

 Debemos tener en cuenta que Unity no solo permite la creación de videojuegos o

recorridos virtuales también es una herramienta muy apreciada por los

arquitectos y diseñadores puesto que permite crear entornos 3D de manera

sencilla y rápida.

89 RECOMENDACIONES

 Poseer un equipo con buenas prestaciones en cuanto a procesador y tarjeta

gráfica. (No es imposible desarrollar la manipulación de los modelos en un

computador mini por ejemplo pero la experiencia no va a ser muy fluida).

 Si se desea crear proyectos para xBox, Nintendo Wii, y PS3 (Play Station 3) se

debe adquirir la licencia respectiva para la publicación de programas en estas

consolas, pues la versión que usamos en este manual es la gratuita y no soporta

estas plataformas.

 No tener miedo a crear lo que se imagina por difícil que parezca, pues Unity 3D

siempre brinda las herramientas para poderlo crear.

 Tener siempre la versión más actualizada de Unity 3D, de esta forma

garantiza estar usando las últimas novedades implementadas que muchas veces

son utilices para los proyectos que estemos realizando.87

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