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La Sperimentazione dei modelli Architettonici digitali


Le arti digitali e la rappresentazione fotorealistica sono gli strumenti più avanzati per comunicare un progetto architettonico ,anticipando quello che sarà il risultato finale e il suo inserimento nel territorio , lasciando campo in anteprima alla sperimentazione dei colori delle forme e della luce come elementi definitivi di un processo progettuale


I processi di rendering per rappresentare un modello si differenziano sostanzialmente in due metodologie , la prima è il fotorealismo ,ossia la ricerca per portare la definizione il più possibile vicina a quella di una fotografia , la seconda consiste nel rimanere nel campo illustrativo di origine grafica e quindi definire una rappresentazione secondo un concetto ideologico armonizzando quello che si intende trasmettere.
E' naturale che il fotorealismo quale verifica finale e immagine fotografica del progetto restituisce per intero la nostra idea ,e permette in anteprima di poterne verificare gli aspetti volumetrici e ambientali.
Gli sviluppi di questa tecnica portano a non distinguere più il reale dall'elaborazione al computer.
La differenza per produrre una visione fotorealistica è quella di introdurre nella scena finale tutti gli elementi di disturbo definiti nella realtà e nella casualità delle situazioni ambientali.
Gli studi degli ultimi anni hanno definito nei processi di elaborazione nuovi algoritmi ,come il raytrace e il radiosity nonché dei moduli per creare effetti di nebbia e fumo.
Prima di iniziare a descrivere i parametri da usare per ottenere un rendering di buona qualità si farà richiamo ai concetti di base relativi alle metodologie per produrlo.
Prima di tutto bisogna ricordare che il rendering è una elaborazione di un modello tridimensionale inserito in una scena virtuale . Il procedimento di rendering effettua un passaggio dalla grafica "vettoriale" ( per coordinate x,y,z) di un modello tridimensionale costruito con programmi di CAD (Autocad , Archicad , etc..) a quella "bitmap" originaria di programmi di grafica come (Adobe Photoshop ,Corel Photopaint ,etc.),l'immagine finale sarà quindi una matrice di punti colorati ( pixel ) , le dimensioni di questa matrice sono proporzionali alla definizione dell'immagine finale e alla grandezza del file. Prima di iniziare il procedimento di rendering bisogna definire e parametrizzare i materiali da applicare come rivestimento agli elementi che compongono il nostro modello 3d , questi materiali a seconda del programma di elaborazione potranno essere già definiti,(come il marmo ,la pietra i mattoni ,etc.) altrimenti tramite il controllo dei parametri come la lucentezza ,la ruvidità il colore la riflessione e la trasparenza possono essere modificati o a seconda delle esigenze creati dei nuovi. Si specifica che ogni materiale , ha la possibilità di riprodurre una texture, ossia un immagine in formato digitale contenente un frame in formato bitmap rappresentante un materiale specifico. Il passaggio successivo è il " mapping" che consiste nell'assegnare i materiali scelti o creati agli elementi o le superfici del nostro modello tridimensionale. Il mapping può essere automatico o per assegnazione di mappe di tipo planare , cilindrico o sferico , da adattare in base alla forma dell'elemento di destinazione. Un particolare da sottolineare è che una mappa contenente una texture di grandi dimensioni aumenta notevolmente il tempo di elaborazione per generare il rendering. Alla fine di questo procedimento abbiamo creato il modello 3d completo di mappature. Per essere sperimentato deve essere inserito in una scena virtuale. La scena consiste nell'allestire uno studio fotografico virtuale compreso di sfondo e luci. A questo punto l'esperienza e l'arte di ogni operatore sono fattori importanti per il risultato finale dell'immagine ,in quanto un operatore esperto conosce la metodologia per evidenziare il concetto architettonico da comunicare. In questa fase intervengono i concetti di illuminotecnica e fotografia applicata alla sala posa , è come restituire un immagine di un qualsiasi modello reale che posa in uno studio. La tecnica della fotografia virtuale è indispensabile per ottenere delle immagini significanti .Prima di allestire la nostra scena dobbiamo scegliere le immagini da produrre e dare un orientamento al nostro modello all'interno del nostro studio. Nel caso di rappresentazioni esterne ( fig.1 ) possiamo usufruire di algoritmi interni al programma che ci permettono di sperimentare l'illuminazione solare in base ad un ora specifica di un determinato giorno dell'anno rispetto ad una posizione geografica del nostro modello.


Fig 1


Prima di tutto è necessario allineare il modello rispetto al nord ( riferito al monitor) e successivamente parametrizzare il programma in modo che esegua il rendering. Questa tecnica non sempre porta a risultati grafici soddisfacenti in quanto l'immagine finale è indicata per uno studio di illuminazione del progetto in base al periodo e le condizioni ambientali .Per avere un controllo totale del tipo di illuminazione possiamo utilizzare le seguenti fonti luminose che a seconda dei programmi possono essere di tipo : Ambiente ,Puntiforme , Omni , Spot e Oggetto.
L'illuminazione "ambiente" è la diffusione di luce da destinare all'ambiente circostante chiamata anche "luce di sottofondo", la fonte "puntiforme" riproduce un illuminazione di tipo solare ,la "omni" è la luce prodotta da una lampada , la "spot" è quella prodotta da un faro con controllo dell'area di eccessiva brillantezza e di caduta , infine "oggetto" è la possibilità di definire un oggetto come fonte luminosa. Tutte questi tipi di luce possono essere parametrizzate a seconda del colore ,intensità, attenuazione e tipo di ombra portata. Un metodo per sperimentare il nostro modello 3d in condizioni esterne è quello di attivare una luce di ambiente e posizionare una luce omni a 45 gradi rispetto gli assi x,y,z. Questo metodo risulta anche il più veloce in quanto il tempo di elaborazione aumenta con l'inserimento di luci multiple. Nel caso di studi di illuminotecnica per ambienti interni il procedimento consiste nel posizionare le luci nei rispettivi punti di origine in base al tipo di fonte e tipologia da utilizzare ( fig.2).

Fig 2. Studio di illuminazione per interni

Lo sfondo da utilizzare può essere una fotografia bitmap (per inserimenti e verifiche di impatto ambientale ) o anche un semplice gradiente.
L'ultima fase è quella di generare il rendering ,che in caso di verifica preliminare può essere visualizzato solo a schermo o altrimenti salvato come file di tipo TGA , JPG , TIFF.
I tipi di algoritmi disponibili per eseguire il calcolo di rendering sono : Flat , Gouraud , Phong , Raytrace , Radiosity. Il "Flat" esegue un calcolo relativo solo ai colori delle mappe non includendo le texture e senza riportare le ombre , il "Gouraud" calcola le texture e solo le ombre proprie , il "Phong" esegue il rendering di tutte le ombre (proprie e portate) e di tutte le caratteristiche di un materiale , il "Raytrace" è come il precedente ma in più esegue il calcolo delle traparenze e delle riflessioni, infine il "Radiosity" permette di definire le rifrazioni di colore e la gestione di effetti di nebbia e di fumo.
I tempi di rendering aumentano se si utilizza un algoritmo di calcolo più complesso e quindi per sperimentare il risultato delle impostazioni conviene sempre in fase preliminare utilizzare basse risoluzioni unite ad algoritmi semplici come il Gouraud o il Phong.
Alcuni programmi dispongono in di un correttore dell'aliasing , il problema che si presenta quando nell'immagine finale si generano due aree limitrofe in alto contrasto evidenziando i pixel di contorno , l'antialiasing permette di sfumare i contorni di una sagoma al fine di renderla più uniforme con lo sfondo , questo procedimento influisce notevolmente sulla qualità delle immagini a media risoluzione.
Per orientarsi sulle definizioni finali dell'immagine da produrre in considerazione alla stampa finale è consigliabile generare un file di 1600 x 1200 pixel per stampe fino a 20 x 30 cm. e applicare la seguente proporzione per stampe di maggiori dimensioni. (1 cm di stampa = 60 pixel di immagine) .
A questo punto rimane di sperimentare i propri modelli 3d con i pacchetti software più diffusi (Autocad 2000 , Archicad 6.0 , 3D studio max , Cinema 4D , Form -Z-3.1 , 3D studio Viz) ricordando che la nomenclatura dei parametri può cambiare a secondo del programma utilizzato.

Notizia pubblicata in data : 07 Gennaio 2003