Realtà virtuale
- La grafica tridimensionale
computerizzata
Il termine di grafica tridimensionale sta ad indicare che si
ha a che fare con forme ed oggetti dotatati di tre dimensioni,
ovvero larghezza, altezza e profondità. Nel mondo reale
qualunque cosa e' tridimensionale, tuttavia, nella grafica
tridimensionale computerizzata, chiamare queste cose
tridimensionali e' una distorsione della realtà. In effetti si
tratta di una rappresentazione bidimensionale di un mondo
tridimensionale virtuale, ne' più ne' meno di quando
riproduciamo la realtà attraverso una pellicola fotografica o
cinematografica. Nella grafica computerizzata, gli oggetti sono
ancora più "impalpabili" giacché esistono solo nella
memoria del computer; non hanno forma fisica, sono solo formule
matematiche trasformate in milioni di bit. I software dedicati
alla grafica tridimensionale hanno proprio la funzione di
occuparsi di queste complesse formule matematiche lasciando
all'utente il lato "creativo" della faccenda.
La fondamentale differenza che contraddistingue i più
tradizionali programmi di grafica bidimensionale da quelli di
grafica tridimensionale risiedono nella capacità di questi
ultimi di trattare non solo altezza e larghezza di un oggetto, ma
anche la profondità: sebbene i disegni bidimensionali possano
essere disegnati in modo che sembrino tridimensionali, nel
momento in cui volessimo osservarli secondo una diversa
prospettiva o punto di vista, saremmo obbligati a ridisegnarli da
capo. La seguente figura illustra questo concetto:
Poiché, invece, gli oggetti hanno una profondità, almeno nel
mondo virtuale, con i programmi che gestiscono la grafica
tridimensionale dovremo disegnarli una sola volta, avendo poi la
possibilità di visualizzarli da qualsiasi punto di vista senza
dover ricominciare da capo. In effetti questi oggetti sono
costituiti ancora da forme bidimensionali di base come punti,
linee e poligoni semplici, il software e' però in grado di
correlarli ed associarli in singole unità che possono essere
trattate come tali: in questo modo potremo agire su di esse
spostandole, riscalandole e modificandole come vogliamo senza
dover agire ogni volta sui singoli elementi che le compongono.
Nella pratica ci interesserà però creare non solo un singolo
oggetto, ma un insieme di oggetti che di fatto rappresentino una
scena, ad esempio un paesaggio urbano. Il semplicissimo esempio
che segue illustra per gradi quelli che sono i passaggi che
tipicamente occorre affrontare per comporre una scena, in maniera
praticamente indipendente dal software grafico scelto per
implementarli.
Il primo passaggio consiste nel creare e disporre gli oggetti che
formano la nostra scena. Questo può avvenire utilizzando forme
già pronte come parallelepipedi, sfere, coni etc., che possono
essere usate direttamente oppure combinate o modificate a
piacere, ad esempio riscalandole, torcendole, ruotandole etc. Un
secondo metodo e' quello di partire da "primitive"
semplici e bidimensionali per poi combinarle e modificarle in
modo da trasformarle in oggetti tridimensionali. Nella figura
vediamo ad esempio che sono stati posizionati nell'area di lavoro
una superficie rettangolare, un parallelepipedo, una sfera,
un'elica ed un cerchio:
Clicca sull'immagine per
ingrandirla
Successivamente gli oggetti sono stati trasformati : la
superficie e' stata riscalata; il trapezio e' stato trasformato
in un tronco di piramide ed e' stato poi ruotato, riscalato e
riposizionato; la sfera e' stata spostata; il cerchio e' stato
fatto traslare attorno all'elica creando un oggetto
tridimensionale; il cerchio e l'elica originali sono stati
rimossi:
Clicca sull'immagine per ingrandirla
Il secondo passaggio consiste nell'assegnare, trascinandoli sugli
oggetti, i loro colori e materiali; assegniamo ad esempio un
colore blu all'elica tridimensionale, e le tre mappe:
rispettivamente alla sfera, al tronco di piramide ed alla
superficie.
Il terzo passaggio consiste nel posizionare le luci che
illuminano la scena e le telecamere che la riprendono e
visualizzano. Nella figura possiamo vedere che sono state
disposte due luci direzionali, due luci omnidirezionali ed una
telecamera direzionale:
Clicca sull'immagine per ingrandirla
Il passaggio finale e' quello decisivo, quello che ci permette di
ottenere l'output della nostra scena: si tratta della cosiddetta
fase di rendering. In questa fase il software interpreta tutti
gli oggetti della scena, a livello di illuminazione, materiali e
punto di vista per produrre un'immagine fissa. La nostra scena
renderizzata dalla vista della cinepresa appare così:
Clicca sull'immagine per ingrandirla
L'output in forma di immagine fissa non e' però l'unico
realizzabile. Possiamo infatti animare qualsiasi oggetto della
nostra scena, luci e telecamere comprese, e renderizzare una
sequenza di immagini che riprodotte in sequenza formeranno un
filmato. Nel nostro esempio, abbiamo animato la sfera ed una
nuova telecamera che riprende la scena in movimento; il filmato
che si ottiene e' il seguente:
Visualizza il filmato
Questi tipi di output sono i formati più classici di
visualizzazione di una scena. Esiste però una possibilità ben
più importante per i nostri scopi: quella di realizzare una
scena in cui l'utente finale non sia uno spettatore passivo della
stessa, come nei casi precedenti, ma con cui possa invece
interagire dinamicamente, come se vi si trovasse immerso
realmente: si tratta della cosiddetta " realtà virtuale
".
- La realta’ virtuale ed il VRML:
La realizzazione di mondi virtuali, ossia di riproduzioni
digitali di mondi reali o immaginari “esplorabili” a
360 gradi, è possibile tramite l’implementazione di uno
specifico linguaggio: il VRML, acronimo di “Virtual Reality
Modeling Language”.VRML è, secondo la definizione del VRML
Consortium, "uno standard aperto per mondi virtuali,
multimediali, condivisibili e tridimensionali su Internet”.
Uno standard aperto: VRML è stato riconosciuto come uno standard
internazionale dall'Organizzazione Internazionale per la
Standardizzazione e la Commissione Internazionale per
l'Elettrotecnica nel dicembre 1997.
Per mondi multimediali e tridimensionali: molto prima della
standardizzazione ufficiale, VRML era diventato lo standard di
fatto per applicazioni di realtà virtuale su Internet, nonché
per la rappresentazione di oggetti tridimensionali liberamente
fruibili sul Web.
Per mondi virtuali condivisi: sebbene la condivisione di mondi
sia ancora un obiettivo da raggiungere e non viene ancora
standardizzato dalle specifiche VRML, lo scopo ultimo è la
definizione di un linguaggio che consenta la creazione di
ambienti virtuali nei quali più utenti connessi possono
interagire in diverso modo, tipicamente attraverso gli avatar,
rappresentazione fisica dell'utente all'interno dell'ambiente
virtuale.
Su Internet : diversamente da altri standard 3D, in sede di
sviluppo si è posto come obiettivo fondamentale la possibile
fruizione di ambienti VRML attraverso Internet. Il linguaggio è
stato quindi progettato espressamente tenendo in considerazione
la limitatezza di banda del mezzo di distribuzione.
Altre importanti caratteristiche del linguaggio sono quelle di
avere una struttura aperta ed estendibile, il VRML è cioè in
grado di adattarsi facilmente al modello che deve simulare, e di
avere una grossa flessibilità, ad esempio se in un file VRML, si
inserisce una parola sconosciuta al sistema, questa viene
semplicemente ignorata non generando errori .
Il VRML e’ giunto ormai alla sua terza versione: mentre la
versione 1.0 rappresentava poco più di un nuovo formato grafico
per la definizione di ambienti e oggetti 3D, la nuova versione,
la 2.0 e quindi la VRML97, contiene un insieme di aggiunte che
consentono l'introduzione di animazioni e interazioni con
l'utente, tutte caratteristiche necessarie ad un vero linguaggio
per la creazione di applicazioni di realtà virtuale.
E’ bene sottolineare come il VRML non sia un linguaggio di
programmazione, come C++, non sia un linguaggio di script, come
JavaScript, e non sia neppure un linguaggio di markup, come HTML:
VRML è un linguaggio di descrizione di scene tridimensionali con
l'aggiunta di particolari meccanismi attraverso i quali
implementare animazioni e interazioni con l'utente. La
possibilità di realizzazione di mondi virtuali
“complessi” nei quali e’ possibile ad esempio
spostare oggetti, animarli, inserire collegamenti ipertestuali su
di essi, sono garantite da una opportuna interfaccia verso i
linguaggi di programmazione, attualmente solo Java e Javascript,
non a caso se si pensa alle caratteristiche di flessibilità che
il linguaggio deve avere, come già detto prima. Quando si
implementa il linguaggio Java, infatti, è come se nel nostro
computer installassimo un altro computer Java virtuale, uguale
per tutti, realizzato via software. Con questo standard si può
creare un oggetto ed offrirlo a qualcun altro sul Web, con la
certezza che si comporterà allo stesso modo su tutte le
macchine.
Come ogni linguaggio anche il VRML ha bisogno di essere in
qualche maniera interpretato per essere utilizzato. Essendo un
linguaggio semplicemente descrittivo, differentemente dai normali
linguaggi di programmazione, tipicamente sequenziali, non è
soggetto ad uno specifico ordine di implementazione: tutti gli
oggetti elencati nel file vengono letti, interpretati e collocati
opportunamente nella memoria del computer mediante dei programmi
il più delle volte incorporati nei browser di navigazione coi
quali interagiscono. Terminata la lettura, che può avvenire da
un file locale o dalla rete, il programma visualizza il mondo
virtuale da un punto di vista iniziale e fornisce degli
strumenti, come appositi bottoni o semplicemente attraverso i
movimenti del mouse, per muoversi dentro di esso.
Per quanto riguarda la realizzazione di un mondo virtuale la
situazione e’ un po’ più complessa.
Non essendo un linguaggio di programmazione il VRML è un
semplice file di testo UTF-8 o ASCII. Questo ha due grossi
vantaggi: la possibilità di comprimere enormemente questi file,
caratteristica questa, come si sa, molto importante per il Web e
la possibilità di “costruire” o modificare un mondo
virtuale con un semplice editor di testo come Notepad .
Ecco cosa dovremmo scrivere, ad esempio, per realizzare un
semplicissimo mondo virtuale formato da un un cubo, un cono ed
una sfera colorati:
#VRML V1.0 ascii
Separator {
Material { diffuseColor 1 1 0 }
Cube { }
}
Separator {
Material { diffuseColor 1 0 0 }
Translation {translation -3 -3 1}
Sphere { }
}
Separator {
Material { diffuseColor .5 0 1 }
Transform {
translation 3 0 1
rotation 0 1 1 .7
}
Cone { }
}
Come si vede la sintassi è piuttosto semplice e lineare, in
questo caso peraltro del tutto comprensibile: il cubo è
descritto solo dal suo colore, in questo caso giallo ( i tre
numeri in “diffuseColor” indicano infatti le componenti
di rosso, verde, blu da 0 a 1 ), mentre la sfera viene preceduta
anche da una traslazione rispetto all’origine del sistema di
riferimento, il cono infine subisce anche una rotazione di 0.7
angoli giri attorno all’asse che ha componenti x=0, y =1,
z=1; gli argomenti dei solidi sono mancanti, quindi le dimensioni
vengono prese uguali ai valori di default.
E’ ovvio, però, che per costruire mondi virtuali in questo
modo è necessaria una perfetta conoscenza del linguaggio, oltre
che basse pretese a livello di modellazione.
L’impossibilita’ poi di controllare in tempo reale il
risultato grafico di ciò che stiamo realizzando renderebbe la
nostra esperienza piuttosto frustrante. Si procede allora alla
creazione degli oggetti che compongono il mondo virtuale che
vogliamo realizzare utilizzando uno dei software per la
realizzazione di grafica tridimensionale, di cui si è già
parlato nel primo paragrafo; completata la scena, tramite
l’uso di appositi tools di esportazione interni al programma
o di terze parti , si “traducono “ gli oggetti in un
file in formato VRML.
A causa delle caratteristiche intrinseche del linguaggio i
risultati che si ottengono con il VRML, da un punto di vista
squisitamente grafico sono di gran lunga inferiori a quelli che
si possono ottenere con le “tradizionali” tecniche di
rendering, tuttavia le possibilità che offre ne fanno uno
strumento estremamente interessante ed importante per un uso in
campo urbanistico e territoriale.
Se si considera poi la celerità dello sviluppo sia hardware sia
software ed in particolare dei programmi di grafica, dei
linguaggi per la rete, e la potenza sempre crescente di linguaggi
come Java, non è però difficile pensare che in tempi brevi il
VRML possa diventare uno standard , se non lo standard, per la
visualizzazione di realtà territoriali complesse: è dunque uno
sviluppo che è bene seguire con attenzione e considerazione.
L'analisi, la comprensione e la progettazione di un sistema di
tipo territoriale, si pensi alla progettazione di un complesso
edilizio o allo studio di un piano urbanistico, comprendono
un'enorme quantità di informazione e di processi di tipo logico
che ben si prestano, ed anzi necessitano, di una rappresentazione
di tipo visivo. Questa sezione ha appunto lo scopo di illustrare
quelle che sono le possibilità e potenzialità delle tecniche e
tecnologie di visualizzazione oggi disponibili, affinché questo
tipo di informazione sia descritto nella maniera più rapida,
completa ed efficace possibile.
Tecnica e tecnologia in questo senso appaiono quanto mai
indissolubilmente legate: se fino a tempi relativamente recenti
la visualizzazione in ambito urbano era affidata a strumenti di
tipo tradizionale e manuale come le proiezioni ortogonali, le
assonometrie, le prospettive ed i plastici, c'e' da aspettarsi
che ben presto questi vengano in parte, se non del tutto,
abbandonati. Se infatti questi strumenti risultano essere
decisamente ben consolidati e richiedono limitati fabbisogni di
risorse per la loro realizzazione, presentano tuttavia dei limiti
e degli svantaggi : hanno tempi lunghi di realizzazione, non
possono essere modificati in tempo reale, sono spesso di
difficile archiviazione e consultazione, permettono un lavoro di
gruppo decisamente scarso. L'avvento degli elaboratori
elettronici e l'enorme e rapidissima evoluzione tecnologica che
ne e' stata causa ed effetto, ha permesso non solo di superare
questi limiti, ma ha completamente rivoluzionato sia i metodi di
realizzazione della visualizzazione, sia i metodi di
rappresentazione della stessa. Oggigiorno le immagini prodotte
dal computer sono presenti ovunque intorno a noi e la
possibilità di usufruire a prezzi competitivi di dotazioni
hardware e software sempre più potenti consente ormai a chiunque
di realizzare output grafici impensabili solo fino a pochi anni
fa. Le discipline legate al territorio dove, come si e' detto, la
rappresentazione grafica non rappresenta certo un vezzo ma una
necessità, sono state allora quelle che per prime si sono
trovate coinvolte e che quotidianamente e sempre più
pesantemente hanno a che fare con queste innovazioni.
Recentemente si sono sviluppati diversi modelli
di visualizzazione 3D che hanno un vasto campo di
applicazione negli studi urbani: analisi dei siti, piani di
emergenza, marketing ecc….
Se da un lato sono generalmente usati per visualizzare con
semplicità un ambiente urbano, dall'altro si vede già una loro
applicazione come interfaccia tridimensionale all'interno di
sofisticati modelli di simulazione.
Negli ultimi tempi sono stati fatti grandi passi avanti nello
sviluppo di tali strumenti per l'ambiente urbano.
La tecnologia che esiste oggi permette di rendere visivamente
interessante e ricca di particolari la simulazione di un ambiente
urbano; in tal modo è possibile creare una semplice interazione
e comprensione che non è di solito presente nella maggior parte
dei modelli di simulazione.
I modelli 3D possono essere usati come interfaccia per indagare
sull'ambiente urbano come all'interno di un G.I.S., ovvero un
sistema informativo geografico, oppure per visualizzare dei
risultati dei modelli o per accedere ai modelli di simulazione
funzionali.
Oltretutto l'aggiunta di una terza dimensione alla nostra
conoscenza di base dei sistemi urbani arricchisce molto la
capacità di simulazione dei modelli previsionali.
ALCUNI ESEMPI DI VISUALIZZAZIONE 3D PER LE CITTA'
Una classificazione generica dei modelli 3D per le città,
organizzata in modo tale da rispecchiarne lo scopo ultimo, può
essere la seguente :
1. Modelli di città 3D CAD
2. Modelli statici di città 3D GIS
3. Modelli dinamici di città 3D GIS
4. Modelli urbani di simulazione 3D
I modelli 3D CAD sono di gran lunga i più comuni esempi di
modelli urbani 3D, con molte applicazioni per varie città.
In generale questi modelli rappresentano le città in tre
dimensioni seguendo varie regole e riservando molta attenzione ai
dettagli.
I modelli possono essere sviluppati usando un qualunque software
CAD o linguaggio di programmazione C++ o VRML.
Questi modelli sono anche accompagnati da animazioni e ambienti
navigabili tramite VRML.
I modelli possono essere navigabili dall'utente oppure statici.
I modelli 3D GIS sono per molti versi simili ai modelli CAD sopra
descritti.
Molto spesso sono generati usando gli stessi software e sono
divulgati tramite gli stessi mezzi di comunicazione..
La differenza consiste fondamentalmente nella loro funzionalità.
Se i modelli 3D CAD non offrono nessuna funzionalità all'utente,
se non quella della "navigazione", la presenza di un
sistema di informazione geografica (GIS) che sostiene un display
CAD, permette all'utente di formulare query spaziali (ovvero
interrogazioni, anche complesse, con cui analizzare i dati
collegati all'ambiente analizzato; tali informazioni generalmente
sono organizzate tramite database).
Il GIS, operando come un database spaziale con interfaccia
grafica con cui eseguire query, permette di eseguire operazioni e
manipolare i dati nello spazio.
I modelli 3D GIS permettono di integrare queste funzionalità ai
modelli CAD, che di per sé ne sono sprovvisti.
Gli utenti possono "interrogare" l'ambiente urbano e
possono vedere il risultato delle loro query visivamente,
lavorando su uno schermo in tre dimensioni.
A questo proposito proponiamo qui un esempio di "modello di
città" in cui l'utente ha la possibilità di navigare
scegliendo la modalità di movimento che desidera.
http://www.modelcityphila.com/
I modelli di visualizzazione 3D sono anche utilizzati nello studio di impatto ambientale per le opere di
ingegneria .
Parlare di simulazione visuale o di immagine virtuale di un
progetto da realizzare e anticipato con rappresentazioni
fotorealistiche attraverso l'uso di strumentazione CAD, spesso
genera confusione in quanto tali termini coprono un ventaglio di
significati e di applicazioni molto ampio e vengono sempre più
spesso utilizzati impropriamente per definire prodotti assai
diversi fra loro .
Molti studi d'impatto ambientale, ad esempio, sono corredati da
elaborazioni fotografiche talora realizzati con tecniche molto
sofisticate, le cui immagini possono risultare accattivanti e
verosimili.
Quasi sempre però esse non riescono a garantire nessuna
attendibilità dimensionale e prospettica della rappresentazione
complessiva, in ragione dei metodi totalmente empirici con cui
sono prodotte.
Non è apparso inutile quindi avviare un processo di
sistematizzazione delle procedure atte ad ottenere questo tipo di
prodotti attraverso l'analisi e l'affinamento delle tecniche oggi
più diffuse per la costruzione di simulazioni visuali.
E' stato sviluppato uno studio sistematico sulla esigenza di
definire in modo coordinato le fasi del processo di formazione
delle immagini di simulazione e della tecnica di costruzione di
immagini panoramiche dell'ambiente con strumentazioni di basso
costo.
La metodologia messa a punto individua le fasi che debbono
necessariamente essere eseguite:
1) Scelta e acquisizione delle viste più significative
2) Compilazione dell'elenco degli elaborati di progetto
3) Realizzazione del modello numerico tridimensionale
4) Sovrapposizione e collimazione
5) Resa fotorealistica
6) Scheda tecnica della simulazione
7) Raffronto fra stato di fatto e simulazione di progetto
Il processo di formazione della Scena Virtuale.
Sulla base di approfonditi studi sono state sviluppate numerose
applicazioni orientate sia al controllo di ambienti urbani sia
alla valutazione di impatto ambientale per opere
infrastrutturali.
I dati per l'attivazione del Processo.
Il punto di partenza delle elaborazioni relative al progetto da
valutare è costituito dall'elenco degli elaborati di progetto su
cui verrà realizzata la simulazione, in modo che siano
effettivamente dichiarati ed elencati i dati progettuali reali e
non soluzioni ridotte e di minor impatto sull'ambiente; da questi
stessi elaborati verranno ricavati i dati metrici con cui
realizzare il modello numerico tridimensionale.
Uno degli aspetti fondamentali è quello di differenziare
adeguatamente i punti di vista scelti per la rappresentazione del
progetto secondo le diverse distanze sceniche da considerare, in
modo da poter valutare l'intervento entro un intorno
significativo.
Le azioni per la costruzione dei modelli di riferimento.
Poiché l'obiettivo di queste azioni è quello di produrre
Modelli che consentano di rappresentare sia la simulazione del
progetto sia quella del Sito interessato, si procede alla
visualizzazione realistica dell'opera progettata, al rilievo ed
alla rappresentazione dell'ambiente preesistente all'intervento
costruttivo facendo in modo di ottenere elementi geometrici di
controllo per la successiva composizione dei due modelli
separati. Queste azioni sono quelle tipiche di raccolta dati di
rilievo e di documentazione e costituiscono l'archivio con cui
produrre i modelli necessari.
I prodotti intermedi: il Modello vettoriale del Progetto e il
Modello raster del Sito.
Le azioni descritte hanno come obiettivo la realizzazione di due
prodotti intermedi che sostanziano la visualizzazione delle
componenti del problema trattato: - il Modello del Progetto da
realizzare il Modello della porzione di ambiente in cui esso deve
essere collocato.
Il Modello vettoriale del Progetto: La realizzazione del modello
numerico tridimensionale del progetto (CAD 3D) procede con le
informazioni scaturite nella fase precedente e quando non si
possa già attingere ad un prodotto CAD costruito nelle fasi
della progettazione tecnica, si realizza attraverso la
costruzione specifica di una rappresentazione vettoriale guidata
dalla geometria definita negli elaborati tecnici; in questa
modellazione si inseriscono anche quegli oggetti (rilevati
topograficamente nella fase 2) che sono stati scelti per
controllare la successiva collimazione.
Il Modello raster del Sito: è basato sulla rappresentazione
fotografica dell'ambiente che dovrà ricevere l'opera progettata,
ma è costruito attraverso l'individuazione delle parti (o
quinte) che lo compongono nel suo rapporto con l'opera stessa e
dagli elementi che (appartenendo anche al modello vettoriale del
progetto) consentiranno la corretta collimazione della complessa
scena virtuale.
La collimazione dei modelli.
Attraverso il controllo delle caratteristiche geometriche dei
modelli appositamente costruiti si può procedere alla loro
sovrapposizione con una garanzia di controllo dimensionale
dell'insieme;
La Scena Virtuale.
Il prodotto finale del processo è quindi raggiunto dopo aver
realizzato il rendering dell'insieme opportunamente collimato dei
due modelli costruiti separatamente. Questa operazione consente
di ottenere una resa fotorealistica del modello numerico
("rendering") sull'immagine dell'ambiente allo stato di
fatto; in questa fase, utilizzando un programma specifico viene
creato l'aspetto di sintesi dei due modelli, anche con
l'inserimento delle caratteristiche visuali dei materiali reali
(acquisiti da fotografie di materiali analoghi). Questo
procedimento consente di valutare eventuali interventi di
mitigazione;
Scheda tecnica della simulazione.
Questo elaborato (di corredo alla procedura seguita) deve
raggruppare tutte le informazioni su come é stata realizzata la
simulazione e deve contenere:
1. l'elenco degli elaborati e i dati sui materiali edilizi di
progetto;
2. l'elenco dei dati spaziali delle viste utilizzate con
l'indicazione dei punti di stazione, assi di mira ed elementi di
appoggio.
3. la descrizione degli strumenti utilizzati (fotocamere,
obiettivi, software utilizzati, etc.).
4. il raffronto fra stato di fatto e simulazione di progetto
(stampa in formato adeguato dell'immagine dello stato di fatto e
dell'immagine col progetto simulato). Questi dati sono
documentati per permettere ad un eventuale controllore di
eseguire un eventuale modello di valutazione coerente con quello
realizzato (stessa mira, stesso punto di stazione, stessi dati di
progetto).
Gli strumenti per la costruzione della Scena Virtuale
Gli strumenti informatici disponibili per realizzare quanto
descritto sopra sono molteplici. In questa trattazione vogliamo
descrivere solamente quelli (relativi a segmenti del processo di
realizzazione di una immagine di simulazione) che vengono
generalmente dati per scontati e che invece rappresentano i nodi
cruciali del processo stesso, costituendone le reali difficoltà
operative. Gli strumenti fotografici ed il software che
normalmente vengono utilizzati per la realizzazione di immagini
di simulazione sono così elencabili:
1. Acquisizione fotografica dello stato di fatto: la fase di
realizzazione in campo dell'acquisizione dell'immagine dello
stato di fatto è uno dei punti determinanti di tutto il
procedimento in quanto é su quella che andrà eseguita la
simulazione. Infatti la scena virtuale che il computer andrà a
realizzare dovrà riprodurre esattamente le condizioni geometrico
spaziali della foto reale ed eventualmente anche le condizioni
ambientali più generali (posizione del sole, condizioni di
luminosità date dalle condizioni meteorologiche). La corretta
acquisizione dell'immagine, con lo strumento utilizzato
(fotocamera o camera digitale) richiede di dover conoscere alcune
caratteristiche costruttive dello stesso, in particolare é
necessario verificare il grado di deformazione e il vero angolo
di campo degli obiettivi utilizzati, in quanto quello dichiarato
dal costruttore non sempre corrisponde esattamente al vero,
perciò é necessario "tarare" lo strumento che deve
essere utilizzato; inoltre é necessario arrivare a determinare
esattamente il rapporto di ingrandimento dell'immagine finale.
2. Realizzazione del modello numerico tridimensionale: anche se
questo segmento del mercato informatico é in continua
evoluzione, riteniamo che alcuni prodotti sono ormai largamente
diffusi e consentono un interscambio dei file tra varie
piattaforme sufficientemente affidabile; e' molto importante,
infatti poter scambiare informazioni con altri interlocutori nel
processo di realizzazione del prodotto (committente, progettisti,
topografi ecc.). Una particolare attenzione deve essere rivolta
al programma utilizzato per verificare la correttezza di
visualizzazione delle prospettive prodotte.
3. Composizione delle immagini e loro dimensionamento rispetto al
modello numerico tridimensionale: la particolare tecnica messa a
punto necessita della composizione di un certo numero di
fotogrammi in modo da ottenere la sequenza panoramica voluta; é
stato messo a punto un programma che calcola la dimensione e la
composizione della immagine finale in funzione dei dati di
partenza forniti
4. Ritocco delle immagini; alcune delle fasi del lavoro di
composizione dell'immagine dello stato di fatto vengono
realizzate utilizzando programmi di elaborazione dell'immagine
(Come Photoshop), in grado, se collegato ad uno scanner di
acquisire anche le fotografie realizzate con mezzi tradizionali.
5. Rendering della Scena Virtuale: è possibile individuare due
tipologie di software per il rendering :
- programmi CAD che effettuano la resa fotorealistica
dell'immagine direttamente al loro interno (come Autovision per
Autocad e il modulo di rendering di Microstation 5): é possibile
cioé non abbandonare l'ambiente numerico tridimensionale per
effettuare il rendering;
- programmi autonomi che ricevono i dati da vari tipi di CAD ed
effettuano la resa fotorealistica in un ambiente diverso da
quello in cui si é realizzato il modello numerico
tridimensionale; (come Cristal Topas, 3D Studio o Rendestar 24),
il vantaggio consiste generalmente in una migliore efficienza
dell'ambiente di lavoro e in una maggiore velocità su modelli
complessi, ma lo svantaggio consiste nel dover tradurre il
modello virtuale e le viste realizzate nel nuovo ambiente con un
adattamento alle caratteristiche del nuovo programma.
6. Stampa delle immagini ottenute: il mercato offre numerose
unità di stampa su carta con diverse caratteristiche di qualità
e prezzo, ma per ottenere un buon risultato qualitativo si sono
utilizzate stampanti a sublimazione nei formati A3 e A4. Esistono
inoltre strumenti per realizzare diapositive direttamente dal
file digitale. La qualità dei negativi ottenuti rende possibile
realizzare stampe in grande formato (ambientazioni di
presentazione al pubblico). La sistematizzazione delle procedure
eseguite ed il controllo della strumentazione utilizzata
consentono di passare - da una immagine realizzata per la
semplice presentazione del progetto (concepita con l'obiettivo
prevalente di mettere in risalto le caratteristiche formali e
genericamente qualitative dell'opera); la peculiarità di queste
produzioni quindi è definita dalla necessità che l'immagine
risulti gradevole e accattivante dal punto di vista estetico,
più che orientata ad un attento controllo del processo e del
prodotto per una successiva ed oggettiva verifica. - ad una
simulazione per il controllo visuale, cioè ad una immagine
realizzata con l'intento di valutare rigorosamente il rapporto
(anche dimensionale) tra il contesto ambientale-paesaggistico e
il manufatto.
Il problema più pressante quando si ha a che fare con i file
in formato VRML, come del resto con qualsiasi file di tipo
grafico, è quello della dimensione, che tende rapidamente ad
aumentare al crescere della complessità della scena. Questo
problema diventa ancora più acuto quando si tratta di rendere
disponibile sul Web i file in questione, a causa del
proporzionale aumento del tempo di caricamento sul computer
locale. Si è già affermato in precedenza, però, che i file in
formato VRML sono fondamentalmente file di testo e come tali
molto comprimibili.
L'espediente che viene allora utilizzato è quello di comprimerli
con apposite utility in grado di generare un file ridotto (un
archivio con estensione *.gz), ma con una codifica tale da essere
ancora "comprensibile" ai lettori di file VRML. Queste
utiliy sono facilmente reperibili sul Web, gratuitamente od in
versione shareware (ad esempio Godezip o EasyGZ disponibili
presso il sito http://www.tucows.com/).
In pratica si procede comprimendo il file VRML originale, per
esempio pippo.wrl, con una delle utility sopraccitate; il file
risultante avrà ora estensione pippo.wrl_gz. Successivamente si
rinomina il file ridotto in maniera identica all'originale,
cioè, nel nostro caso, da pippo.wrl_gz a pippo.wrl.
Il file risulta ora compresso, ma allo stesso tempo normalmente
leggibile dal browser.
I vantaggi in termini di dimensioni che si ottengono sono
solitamente consistenti: per un file VRML privo di animazioni e
mappe la riduzione può arrivare anche al 90% !
Sono riportati qui di seguito alcuni
degli indirizzi dove è possibile scaricare i browser ed i
lettori necessari all'esplorazione dei mondi virtuali; alcuni
"builder" per la loro costruzione ed altri indirizzi
dove trovare tutorials, news, conferenze, gare e quant’altro
vi sia di più aggiornato in materia.
I browser ed i lettori di file in formato VRML più diffusi sono
scaricabili gratuitamente sul Web presso i siti:
“CosmoPlayer” della Cosmo
Software, uno dei browser più diffusi, è in grado di
funzionare sia con Netscape Navigator sia con Microsoft Explorer
“VRMLplayer”
creato da una nota casa produttrice di giochi 3D
“Quick Draw 3D” della Apple è un browser
per Power Mac
“Platinum WIRL”
" Cortona VRML
Client", è il browser con cui sono stati testati gli
esempi realizzati
Sui siti elencati qui di seguito sono reperibili un gran numero
di informazioni, indirizzi utili e materiale:
http://www.web3d.org/ (sito
ufficiale a livello mondiale del VRML)
www.3dartist.com
http://vrml.sgi.com
www.sdsc.edu/vrml
http://ece.uwaterloo.ca/vrml98/
Per quanto riguarda gli strumenti necessari alla creazione di
mondi virtuali e di grafica tridimensionale in genere, la scelta
è quanto mai ampia: il software leader nel settore è senz'altro
3D Studio Max (http://www.discreet.com/),
professionale, completo, flessibile, grazie anche alla
disponibilità di plug-in propri o di terze parti ha possibilità
praticamente illimitate. Un' altro programma molto diffuso, forse
meno intuitivo, ma molto potente è TrueSpace ( www.caligari.com ). Altri noti
programmi professionali sono LightWave 3D, Canoma, Rhino 3D,
Maya, Poser, Bryce 3D ed Adobe Dimension.
Tuttavia per un primo approccio alla grafica 3D ed al VRML questi
programmi possono risultare eccessivamente complessi ed onerosi,
il consiglio è allora quello di utilizzare uno dei numerosi
software disponibili, con licenza shareware o addirittura
freeware, sul Web. Questi possono essere reperiti nei più
diffusi archivi software presenti in rete (www.download.com , www.zdnet.it , www.volftp.it , www.shareware.com , etc.).
Un programma che tra questi per semplicità ed efficacia ci
sentiamo di segnalare è Internet Space Builder
, software della stessa casa del browser "Cortona VRML Client",
disponibile in versione di prova per 30 giorni.
Si elencano infine degli indirizzi di siti riguardanti la simulazione , la realtà virtuale e la grafica 3D :
Origine della parola " VIRTUALITA' " :
http://digilander.iol.it/informatica/virtual.htm
Esempi di grafica 3D di uno studio di architettura:
http://digilander.iol.it/architetture/grafica.htm
Viaggio in 3D " nell' architettura di Firenze " :
www.vps.it/propart/vrml/homevrml.htm
La città di Anzio in 3D:
http://anzio.org/davedere/i3d.htm
Viaggio virtuale nello spazio:
http://www.atnet.it/lstron/astro/pathfndr/vrml/intro.htm
Viaggio virtuale nella preistoria:
http://www.dinopark.it/indexH.html#
Proposte di progetti in 3D di un gruppo di appassionati della grafica in 3 dimensioni:
http://web.tiscali.it/mgm_design/
La città di Aquileia in 3D:
http://www.aquileia2000.com/index_1.html
 |
 |
 |
