Virtual Modeling

Che cos’è la computer grafica

La computer grafica 3D è un settore della grafica computerizzata che si basa sull’elaborazione di modelli virtuali in tre dimensioni, da parte di un computer, finalizzata alla realizzazione di immagini visive statiche.
La computer grafica 3D, in sostanza, permette di rappresentare oggetti tridimensionali virtuali tramite un’immagine bidimensionale che è possibile vedere e stampare.

Gli elementi fondamentali che ci interessano sono 4:
• la modellazione 3D
• la scena 3D
• le texture
• Il rendering

Che cos’è la modellazione 3D

La modellazione 3D generalmente rappresenta la prima fase di una serie di operazioni successive che determineranno l’elaborato finale, sia esso un rendering o la riproduzione fisica di un oggetto. Questo primo step, nella Computer grafica 3D, è essenziale e ne costituisce la base di partenza.

Nella modellazione 3D si “creano” degli oggetti virtuali, più o meno complessi, attraverso diversi metodi (costruzione poligonale e costruzione nurbs) che vengono valutati secondo il caso specifico.

Di fondamentale importanza è la precisione con cui vengono realizzati i modelli 3D e la presenza di più o meno particolari all’interno del modello; questi due elementi, insieme al motore di rendering, sono la base per buona riuscita di una rappresentazione veritiera di qualsiasi oggetto.

Che cos’è la scena 3D

Una scena 3D è paragonabile ad un vero e proprio “set cinematografico” in cui si dispongono i modelli 3D nelle posizioni, nelle dimensioni e con le texture volute, si sistemano delle fonti luminose di diversa natura (di tipo solare o di tipo artificiale) e si stabiliscono delle inquadrature attraverso delle fotocamere virtuali (con caratteristiche del tutti identiche a quelle reali, parlando di obiettivo, ottica e apertura d’angolo).

Nella scena 3D si stabilisce, in oltre, il formato di uscita dell’immagine finale, cioè le dimensioni (in termini di risoluzione grafica) e il tipo di file in cui dovrà essere salvata (es.: Jpeg, Tiff, Psd, ecc…).

In sostanza, la scena 3D “spiega” al sistema di rendering come rappresentare se stessa.

Che cosa sono le texture

Il termine texture indica generalmente un’immagine, di una superficie o un colore, applicata ad un modello 3D: un’immagine utilizzata per “rivestire” la superficie di un oggetto virtuale.

La texture, se applicata ad un modello 3D, rende il modello più realistico e somigliante ad un determinato materiale. La sovrapposizione di più texture è utilizzata, ad esempio, per dare degli effetti speciali ai modelli tridimensionali come il rilievo di una superficie (bump), la riflessione (specular), ed altre ancora.

Che cos’è il rendering

Il termine rendering indica il processo di resa, ovvero di generazione di un’immagine bidimensionale partendo da una scena tridimensionale (scena3D). 
È uno dei termini più usati nella computer grafica 3D ed è spesso l’ultima importante fase che fornisce l’aspetto finale a un modello 3D o ad una animazione.

Nella grafica 3D, il rendering è un processo più o meno lento (dipende anche dal numero e dal tipo di oggetti presenti nella scena 3D, dalla risoluzione grafica dell’immagine finale, tipo di resa realistica o fotorealistica, dalla potenza e numero dei processori) e richiede una gran quantità di elaborazioni da parte dei computer. 


Quando l’elaborazione preliminare di una scena 3D è completa, cioè quando gli oggetti e l’ambiente virtuale (o Set) in cui sono posti gli oggetti sono già definiti, inizia la fase di rendering che visualizza texture, luci, e tutto quello che porta al risultato di un’immagine verosimigliante alla realtà.

Si parla di renderizzatore, o motore di rendering, nel caso di un programma progettato specificatamente per realizzare rendering e basato su principi riguardanti: fisica, ottica, percezione visiva e matematica. 
Ne esistono di diversi tipi: dai più semplici e più veloci, fino quelli che simulano verosimilmente la fisica del mondo reale (luci e ombre realistiche, comportamento fisico dei materiali, ecc…), molto più complessi ed onerosi per il computer nel tempo di calcolo per il rendering.

Che cos’è la risoluzione grafica

La risoluzione grafica indica il grado di qualità di un’immagine.


Nelle immagini su computer, la risoluzione indica la densità dei pixel, ovvero la quantità dei puntini elementari che formano l’immagine, in rapporto ad una dimensione lineare, generalmente pollice (inch). Lo schermo di un computer mostra soltanto punti; se questi sono sufficientemente piccoli l’osservatore ha l’impressione di vedere linee anziché punti (pixel) allineati, e disegni anziché ammassi di puntini distinti.
La risoluzione si misura generalmente in punti per pollice quadrato: “dpi “(dot per inch).
 Più è alta questa densità e maggiore sarà la definizione e la nitidezza dell’immagine a seconda delle sue dimensioni (larghezza per lunghezza).

Risoluzione e dimensione dell’immagine

Sul monitor, oltre la densità, anche le dimensioni (in specifico la proporzione fra larghezza e altezza) si misurano in pixel (px). 
Il rapporto risoluzione/dimensioni di un’immagine è ancora oggi fonte di errori e fraintendimenti; un esempio fra tutti dovrebbe cercare di chiarire la cosa.

– Una foto che sul monitor è larga 1024 px e alta 800 px con una risoluzione di 72 dpi, significa che ogni pollice quadrato dell’immagine contiene 72 px.

– Una foto che è larga sul monitor sempre 1024 px e alta 800 px ma con una risoluzione di 150 dpi, significa che ogni pollice quadrato dell’immagine contiene 150 pixel, quindi è più densa di pixel e sarà più nitida e particolareggiata.

Le dimensioni di stampa

La questione, già abbastanza complicata, si rende ancora più difficile quando si passa dal rendering alla stampa su carta. Infatti i formati standard, regolati dalle Norme ISO, riportano dimensioni in misure metriche e quindi dobbiamo passare dal pixel al centimetro (oppure al millimetro).

Per facilitare la comprensione di questo passaggio fondamentale abbiamo compilato dei file, che puoi scaricare liberamente, che riassumono le questioni fino ad ora considerate e sicuramente saranno utili come lo sono stati a noi.

Scarica il PDF – Formati di Uscita Renderings
Scarica il PDF – Formati carta ISO 216

Tipi di risoluzione

La distinzione tra alta risoluzione e bassa risoluzione non ha un’esatta definizione, ma fa riferimento soprattutto l’uso finale di un’immagine:

• uso nel Web si utilizzano immagini a 72 dpi,
• rendering di bozza si usano immagini a 100-150 dpi,
• stampa tipografica, a 300 dpi o più.

Dall’idea alla stampa

Il processo che parte dall’ideazione di un oggetto fino alla sua rappresentazione in uno o più rendering si articola in diverse fasi, spesso collegate fra loro, che richiedono competenze specifiche e soprattutto del tempo, sia da parte di chi commissiona il lavoro sia di chi lo esegue.

Di seguito un esempio che evidenzia le fasi fondamentali che possono essere necessarie per la realizzazione di un’ immagine fotorealistica statica (o rendering non animato) di un edificio:

1 – Raccolta e composizione dei dati del progetto

• Raccolta dei bozzetti e delle idee progettuali
• Disegni di massima in 2D delle viste geometriche e delle sezioni del progetto
• Disegni di massima in 2D delle variazioni o delle ipotesi alternative

2 – Stesura del progetto

• Disegni definitivi in 2D delle viste geometriche e delle sezioni del progetto
• Definizione del tipo di scene 3D (interno e/o esterno)
• Definizione dei materiali degli oggetti che dovranno essere visualizzati (texture)
• Modellazione 3D degli edifici (struttura, finiture, interni, etc.)
• Modellazione 3D dell’intorno (strade, marciapiedi, aree verdi, arredo urbano, etc.)
• Definizione del tipo di immagine finale e risoluzione grafica del rendering.

3 – Costruzione del Set della scena 3D

• Collocazione nella scena 3D di tutti gli oggetti 3D modellati
• Collocazione delle fonti di luce richieste (luce solare e/o fonti artificiali)
• Applicazione delle texture dei materiali sugli oggetti (Texturing)
• Ambientazione nella scena (sfondi con cose od oggetti esistenti)
• Definizione dei parametri dei rendering di bozza

4 – Rendering di bozza

• Verifica ed approvazione con il cliente dei rendering di bozza
• Attuazione delle eventuali modifiche sulla scena 3D

5 – Rendering finali

• Definizione dei parametri finali dei rendering (Rendering Setting o Settaggio)
• Avvio dei rendering (il tempo di calcolo è variabile secondo i diversi casi)
• Salvataggio dell’immagine in un file grafico (Tiff, Jpeg, Psd, etc.)
• Foto-ritocco per eventuali aggiustamenti o foto-inserimenti delle i
mmagini finali
• Eventuale impaginazione e consegna per la stampa.