| La
grafica 3D |
| di
Gianluca Vezzadini |
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344
pagine, oltre 400 illustrazioni
Formato 18 x 23,5 cm
ISBN 88-85300-25-1
€ 50.00 |
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| Presentazione |
Da anni mi occupo di computer grafica; per la precisione, dal giugno 1991, quando ho cominciato la mia tesi di Laurea in Fisica. Si è trattato di un lavoro di un anno e mezzo, dedicato allo sviluppo e all'implementazione del metodo della radiosity e del metodo zonale (entrambi sono impiegati per la simulazione di ambienti tridimensionali complessi e sono in grado di generare immagini molto realistiche). L'idea di questo libro è nata quasi per caso, ma ha poi subito una rapida evoluzione. Tutto è cominciato quando la Arti Poligrafiche Europee mi ha commissionato una serie di articoli in cui introdurre i concetti e le tecniche principali alla base della grafica 3D al calcolatore, articoli che sarebbero poi stati impiegati per la redazione di un'apposita voce del quarto volume dell'enciclopedia Grafica, curata dallo stesso editore. Avendo a disposizione uno spazio considerevole, ho pensato di includere alcuni esempi autorevoli, immagini cioè di grande effetto, create da personaggi di spicco del settore.
Grazie ad alcuni contatti stabiliti durante il Siggraph '93 (la principale conferenza dedicata a questo campo), a Los Angeles, ho provato a raggiungere tramite Internet alcuni dei ricercatori più famosi: lo scopo era quello di verificare l'eventuale disponibilità a concedere i diritti di pubblicazione dei loro lavori. Pur essendomi avvicinato a loro con un certo timore reverenziale (erano, in fondo, le figure cui mi riferivo per i miei studi e per il mio lavoro), la risposta che ho ricevuto è stata entusiasmante. Non solo ho ottenuto grande collaborazione e disponibilità per le immagini richieste, ma ho attivato una reazione a catena, tramite cui ad ogni contatto ricevevo nuovi nominativi e indirizzi di altri ricercatori che avevano prodotto ottimi lavori.
Di fronte a quella mole di materiale, d'accordo con l'editore, si è pensato di lavorare ad un progetto più esteso di quanto possa essere un gruppo di articoli, così è nata l'idea di un libro. In rapida successione, grazie soprattutto agli stimoli provenienti dalle risposte, ho pensato di integrare il materiale visivo con i profili di alcuni dei ricercatori; ben presto, però, ho pensato di coinvolgerli più direttamente, cercando di conoscere le loro opinioni su alcune questioni inerenti alla grafica 3D. È sorto così un breve questionario, sei domande che ho inviato a vari personaggi, alcuni molto famosi, altri per me sconosciuti. Le risposte che ho ricevuto mi hanno aiutato molto a capire più a fondo questo settore, anche per quanto concerne l'aspetto umano. È stato infatti un contatto diretto con persone diverse per attività e interessi, provenienti anche da Paesi differenti (la maggior parte, comunque, americani). Credo sia molto interessante leggere con attenzione come essi abbiano risposto alle domande. Devo confessare di aver riscontrato reazioni molto diverse: alcuni hanno apprezzato molto il questionario, altri lo hanno definito "non serio", altri ancora mi hanno confessato di essersi divertiti a rispondere, altri infine mi hanno gentilmente pregato di non contattarli mai più.
Vorrei spendere a questo punto due parole su Internet; ormai - credo - quasi tutti sanno di cosa si tratta, riconoscendone la grande utilità come mezzo di comunicazione (soprattutto la cosiddetta "posta elettronica"). Internet mi ha permesso di raggiungere persone altrimenti non facilmente contattabili, mi ha consentito di inviare loro messaggi dettagliati e precisi a cui ho (quasi...) sempre ricevuto risposte rapide.
Devo confessare che è stato molto divertente usare questo mezzo per fare una sorta di "intervista elettronica": niente a che vedere con una intervista reale, in cui il contatto diretto permette uno scambio molto più fitto tra i due interlocutori, ma sono comunque stato in grado anche di conoscere più a fondo le stesse persone con cui comunicavo. Sebbene ci si "parlasse" tramite terminale, non è stato difficile capire chi era veramente interessato e disponibile ad aiutarmi, chi lo faceva solo per cortesia, chi mi riteneva troppo lontano dal suo mondo; credo, per la verità, che già dalle risposte al questionario si veda qualche differenza. In fondo, comunque, si è trattato di un comune scambio di lettere, anche se molto fitto e rapido: un mezzo che è da sempre un ottimo veicolo di pareri, sensazioni, idee, ecc. A ben pensarci, non avendo altro contatto che 10 scambio di messaggi per iscritto, mi pare di essere tornato a tempi in cui non esisteva 11 telefono! E se allora Internet non fosse così fantascientifico, se non si trattasse che della versione elettronica del più vecchio mezzo di comunicazione?
Rimango comunque dell'idea che pensare Internet come "spazio virtuale" (o cyberspace, per usare un termine ormai molto di moda) sia una forzatura. Sicuramente è un mezzo che mette in comunicazione gruppi di persone con interessi comuni, che si trovano magari a distanze enormi, permettendo loro di scambiarsi informazioni e messaggi in tempo reale (altra definizione molto di moda). Non mi sembra però che ciò costituisca una vera e propria rivoluzione: in fondo, si potrebbero raggiungere gli stessi risultati con un normale telefono (non a caso, infatti, l'ossatura di Internet è nata su linee telefoniche). La vera novità sta nel fatto che è un mezzo assolutamente libero, non controllato e pertanto utilizzabile da tutti: ognuno può dialogare con chiunque; e, soprattutto, a costi molto inferiori a quelli di un comune telefono. L'altro grande vantaggio di Internet sta nell'essere diventato lo standard e/e facto della comunicazione elettronica, così che chi desidera mettere a disposizione di tutti alcune informazioni deve farlo su Internet; e, allo stesso modo, chi cerca dati su un argomento specifico, può star certo che su Internet/ prima o poi, qualcosa troverà.
Anche con questo mezzo, per la verità, mi è capitato di trovare "porte chiuse", di scoprire piccole aree dedicate a pochi intimi, gelosamente custodite e riservate a usi specifici. Per fare un esempio, ero stato messo in contatto con una mailing list (una sorta di bacheca elettronica: ogni messaggio inviato a quell'indirizzo veniva girato a tutte le persone iscritte), dedicata all'illuminazione globale, cioè ai metodi di calcolo della distribuzione della luce, e quindi legata a filo doppio alla simulazione e alla grafica. Dopo qualche messaggio generico, in cui mi sono limitato a chiedere un paio di indirizzi, ho mandato un breve messaggio in cui annunciavo il mio lavoro, chiedendo se qualcuno fosse interessato a dare un'occhiata al questionario. Sebbene molte persone mi abbiano risposto in modo positivo, chi gestiva allora quella casella mi ha pregato di non usarla più, in quanto era stata pensata solo a scopo scientifico per la computer grafica. Non era certo mia intenzione sfruttare quel servizio (perché come tale mi era stato presentato) a fini personali o - peggio - a scopo di lucro; evidentemente, però, qualcuno ha avuto paura che venisse violata la privacy di un ristretto gruppo di scienziati.
Ora, senza voler sollevare polemiche, non credo sia questo lo spirito di Internet; inoltre, avrei potuto tranquillamente fare parte di quell'elenco di fortunati, grazie al tipo di lavoro che svolgo. Il fatto di presentarmi come autore di un libro così poco scientifico non ha probabilmente agevolato la mia accettazione in quel gruppo. (La situazione è ancora più paradossale di quanto sembri: oggi, a causa del mio impiego in Alias I Wavefront, sono iscritto a quella lista e lo scambio di messaggi è praticamente nullo, addirittura inesistente per quanto concerne l'aspetto scientifico!).
Gianluca Vezzadini |
Sommario |
Capitolo 1
- La geometria 3D
Introduzione
Il disegno in tre dimensioni
Le trasformazioni geometriche
La visualizzazione di oggetti 3D: lo z-buffer
Curve e superfici parametriche: le spline
Le curve di Bézier
Le curve B-spline
Le superfici parametriche bicubiche
La rappresentazione poligonale di superfici
Metodi a elementi finiti (FEM)
Tecniche avanzate di modellazione
Operazioni booleane
Unione
Intersezione
Differenza
Modifica di reti poligonali
Capitolo 2 - II rendering
Introduzione
Il modello di illuminazione
La riflessione diffusa. Le superfici lambertiane
La riflessione speculare. Lo shading di Phong
La visualizzazione finale
I metodi di calcolo dell'illuminazione
Il ray tracing
Il metodo della radiosity
Due metodi a confronto
La definizione dei materiali: colore e trasparenza
Texture mapping
Texture tridimensionali o procedurali
La normale alla superficie: bump mapping
Displacement mapping
Effetti di volume: fumo e nebbia
Flare o effetto stella
Conclusioni
Capitolo 3 - La realizzazione di sequenze animate
Introduzione
La definizione geometrica della scena
I keyframe
Le luci e la macchina da presa
Luce d'ambiente
Animazione dei parametri di rendering
Tecniche avanzate di animazione
Deformazione e interpolaziene geometrica
Cinematica inversa: scheletri e skinning
Cattura dei movimenti
(motion capture)
Motion blur
Effetti dinamici
Detezione di collisioni
Sistemi di particelle
Pioggia
Fumo
Scintille
Fuoco ed esplosioni
Capelli e pelo
Conclusioni
Appendice A - Questionario
Le domande
Le risposte
Appendice B - Esempi e applicazioni
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