Lightscape 3.2 con rendering rinnovato: il nuovo Radiosity creato da Discreet
Il cuore dell’applicativo è un motore di rendering ibrido radiosity/raytracing in grado di ottenere il meglio dei due processi di calcolo. L’algoritmo raytracing calcola l’immagine a partire dal punto di vista (telecamera) dell’osservatore, tracciando a ritroso il percorso effettuato dalla luce fino a raggiungere la fonte che l’ha generata. Questo sistema, ottimo per la resa d’effetti di riflessione e rifrazione, mostra i suoi limiti nella simulazione dell’illuminazione diffusa. Una luce spot calcolata in raytracing illumina in modo circoscritto la zona interessata non computando l’ammontare di luce riflessa, rifratta o assorbita dagli oggettIl radiosity, invece, considera le caratteristiche fisiche delle superfici e, in funzione di queste, calcola la diffusione della luce nell’ambiente.
Il risultato è un estremo realismo derivante da un modello di distribuzione della luce molto simile a ciò che avviene nella realtà fisica. Per contro il calcolo radiosity non supporta gli effetti di riflessione e, per la sua particolare natura, può generare artefatti nella resa delle ombre. Per effettuare il calcolo il programma di rendering deve suddividere ogni faccia presente nella scena secondo un reticolo la cui dimensione delle maglie varia in funzione dell’accuratezza definita dall’utente. Per ogni piccola cella definita Lightscape calcolerà la quantità di luce assorbita, riflessa e rifratta. Alla fine del processo il programma sarà in grado di stabilire colori e luminosità dei pixel corrispondenti a quella particolare zona della scena. Da qui gli artefatti nella resa delle ombre, più o meno evidenti in funzione della dimensione minima del reticolo, e strettamente derivanti da questa.
Lightscape ingloba i due sistemi di calcolo in un processo di rendering basato sul concetto di Progressive Refinishment, in grado di calcolare la distribuzione della luce all’interno di un ambiente mediante radiosity e, successivamente, gli effetti di riflessione tipici del raytracing. Perché il calcolo è definito “progressivo”? Perché il processo può essere interrotto e ripreso più volte al fine di effettuare modifiche e aggiustamenti su luci e materiali, in modo da controllare con precisione i risultati ottenuti. L’applicativo è di per sé semplice da utilizzare, le funzioni sono state riorganizzate e rinominate in modo da risultare di facile individuazione. Gli sviluppatori hanno speso molte energie per rendere più facile l’impiego di Lightscape 3.2. In questa versione si registrano miglioramenti nell’interfaccia utente, l’uso intensivo delle operazioni che supportano il drag and drop (come l’attribuzione di materiali e luci dalle librerie) e l’inserimento di utili finestre d’anteprima nelle toolbox di blocchi e materiali.
Ora è possibile spostare e ruotare gli elementi anche all’interno della vista tridimensionale, per facilitare le operazioni sono state aggiunte funzioni di vincolo mediante le quali effettuare operazioni di trasformazioni in relazione a particolari piani o assi di riferimento. Il software insomma è semplice da gestire tuttavia, per ottenere risultati apprezzabili, è necessario prestare attenzione alla definizione dei materiali e delle luci. Essendo basato su di un modello descrittivo della distribuzione luminosa fedele alla fisica reale, Lightscape effettua i calcoli prendendo come riferimento le caratteristiche delle superfici (materiali, colori e forme) e delle fonti luminose (modello di distribuzione della luce e potenza luminosa).
Quando realizziamo una scena in Max, Viz o qualunque altro software di modellazione e rendering, i valori attribuiti alle fonti luminose sono puramente indicativi. Lightscape usa, per valutare l’energia luminosa, unità di misura reali ed è in grado di distinguere tra tipo di luce prodotta (alogena, incandescenza e cosi via) e il tipo di distribuzione luminosa prodotta (strettamente legata alla geometria della parabola e alle altre caratteristiche dell’apparecchio luminoso). Il lavoro in Lightscape si articola in due fasi. In primo luogo è necessario importare il modello tridimensionale e assegnare materiali e luci alla scena. Terminata quest’operazione è possibile salvare il lavoro in formato *lp (Lightscape Preparation). Si passa poi alla fase di calcolo del processo radiosity che, come già detto, può essere interrotto e ripreso più volte. In questo caso il file di riferimento è di tipo *ls (Lightscape Solution). La flessibilità del procedimento proposto dal programma si vede anche nella possibilità di stabilire in modo del tutto discrezionale quale fonti luminose devono essere elaborate in modalità raytracing. Una volta raggiunto un livello di realismo soddisfacente si può procedere al calcolo raytracing dell’immagine. Questo permette il salvataggio delle immagini a differenti risoluzioni, nei maggiori formati grafici.
Sia in fase di preparazione sia durante il calcolo della soluzione Radiosity, è possibile navigare all’interno del modello sfruttando i comandi di rotazione e spostamento della camera. Qui entra in gioco la vostra scheda video, per gustare ambienti renderizzati completi di texture avrete bisogno di una buona scorta di potenza. Sempre con riferimento alle novità presenti della 3.2 c’è la possibilità di importare il formato dwg diretto da AutoCAD 2000 e versioni precedenti e un supporto per 3D Studio Viz e Max migliorato. Il programma è in grado di leggere geometrie nei formati dxf e lwo. Ora Lightscape contiene una corposa libreria di blocchi e luci pronti da usare, derivati dalla produzione di aziende che operano nel settore dell’arredamento.
Sono state migliorate le prestazioni del motore raytracing, soprattutto per ciò che riguarda il campionamento dell’antialiasing, ora più veloce dal 25 al 30 per cento per i livelli da 3 a 7. Lightscape 3.2 include sia le librerie sia l’applicazione Ls Net, che permette di distribuire, in rete il calcolo delle soluzioni radiosity e raytracing. Il software è commercializzato in una confezione contenente due Cd-rom (Lightscape e Ls Net). La manualistica, in inglese, è stata interamente riorganizzata per facilitare l’apprendimento. È composta da una guida introduttiva e da un manuale utente, contenente preziose indicazioni sul funzionamento dei due algoritmi. I requisiti di sistema indicati dalla casa produttrice sono un processore Pentium o Pentium Pro con una frequenza di almeno 200 MHz, 64 MByte di memoria Ram (raccomandati 128 MByte), 1 GByte di spazio su disco, una scheda video che supporti una risoluzione di almeno 1024 per 768 a 256 colori.
Le configurazioni da noi impiegate sono state differenti. Abbiamo iniziato con un Pentium II 400 MHz 256 MByte di Ram e scheda video Riva TNT. Il software ha funzionato senza dare problemi, dimostrando una velocità di calcolo più che soddisfacente. Naturalmente le prestazioni della macchina sono sempre da valutare in funzione della complessità della scena. Consigliamo vivamente l’impiego di una scheda video dotata di acceleratore 3D compatibile OpenGL con una discreta quantità di memoria. Nel corso della prova abbiamo sostituito la periferica sopra citata con la Ge Force 256 Pro equipaggiata con 32 MByte di Ram Ddr. La possibilità di poter usufruire delle funzioni di calcolo delle geometrie del chip Nvidia ha consentito di guadagnare in fluidità nell’esplorazione dinamica della scena.
Alcune indecisioni sulle scene più ricche di particolari indicano, comunque, la necessità di impiegare periferiche di taglio professionale con un supporto OpenGL più efficiente. La prova del nove è stata fatta con un sistema non realizzato per eseguire simili applicazioni. Si tratta di un portatile equipaggiato con processore Celeron 366 MHz e 128 MByte di Ram. A parte gli inevitabili limiti legati alla sezione grafica della macchina il software non ha mostrato indecisioni o insostenibili rallentamenti. Concludendo possiamo dire che la macchina ideale all’esecuzione di Lightscape si configura come sistema dual processor affiancato da un acceleratore video di tipo professionale, ma buoni risultati si possono ottenere anche con sistemi ormai non più giovanissimi equipaggiati con una cospicua quantità di memoria, meglio aggiornati nella sezione video. I sistemi operativi supportati sono Windows NT Workstation 4.0 SP4, Windows 95 SP1 o Windows 98. Abbiamo testato il software anche sul sistema operativo Windows 2000 e non abbiamo riscontrato evidenti problemi.
Lightscape 3.2
Lire 1.355.300 (euro 700)
In breve: un software di rendering basato su di un motore di calcolo ibrido radiosity/raytracing in grado di raggiungere elevatissimi livelli di realismo. Semplice da usare, anche se bisogna prestare attenzione alla definizione di luci e materiali, è indicato nella progettazione architettonica.
Produttore e distributorre: Autodesk, strada 4, palazzo A5, Milanofiori (MI), tel. 02-575.511, fax. 02-57510105, Indirizzo Internet: www.autodesk.com
Realizziamo una scena con Lightscape
Come avete potuto dedurre dalla recensione, Lightscape non incorpora funzioni di modellazione. Al suo interno gli elementi possono essere scalati, ruotati e spostati, è possibile creare singole facce ma mancano strumenti di modellazione 3D avanzata. Il software va quindi utilizzato assieme ad un modellatore, o comunque un programma in grado di generare ambienti e oggetti tridimensionali. In questo breve tutorial vi guideremo passo passo nella realizzazione di una scena tipica di Lightscape. Per comodità abbiamo studiato un modello semplice, caratterizzato da un ristretto numero d’elementi, tutti riconducibili a figure regolari. Il consiglio che diamo ai neofiti è sempre quello di partire dai modelli semplici per acquisire sufficiente dimestichezza con le funzioni del programma.
Solitamente si apprende più dalla realizzazione di una stanza con pochi oggetti di contorno che da una scena complicata. L’oggetto del nostro lavoro è un piccolo corridoio di distribuzione, caratterizzato da un ribasso da realizzarsi con un controsoffitto ed una pavimentazione lignea. Nonostante il modello proposto sia, obiettivamente, semplice vedremo come sarà possibile creare un’ambientazione interessante posizionando attentamente l’illuminazione. Ma andiamo per gradi. Scegliete un modellatore qualsiasi, noi abbiamo adoperato RhinoCeros ma, vista l’assenza di superfici curve complesse, basterà un qualunque applicativo CAD in grado di gestire oggetti tridimensionali ed esportare le geometrie in formato 3ds, Dxf, Dwg o Lwo.
L’ambiente principale è costituito da un parallelepipedo delle dimensioni di 500x200 cm con un’altezza di 270 cm. Il ribasso, anch’esso di forma regolare, ha uno spessore di 10 cm e un’altezza da terra di circa 240 cm. Il vano corridoio può essere realizzato in differenti modi, facendo esperienza ognuno troverà la strada che gli è più congeniale. Per iniziare la cosa più semplice è comunque estrudere una geometria rettangolare che sarà successivamente scavata per ricavare lo spazio interno. Gli utenti più esperti potranno creare le pareti del corridoio direttamente a partire da un percorso di offset applicato ad un semplice rettangolo, oppure potrà costruire le singole pareti mediante semplici superfici piane. Il ribasso si realizzerà con un parallelepipedo delle dimensioni adatte.
Nella parte finale del corridoio creiamo due aperture di dimensioni 80x210 cm, l’operazione si può effettuare attraverso la sottrazione booleana di un parallelepipedo. Infine realizziamo due superfici piane che fungeranno rispettivamente da pavimento e soffitto. Ora che il modello è terminato esportiamo il tutto in uno dei formati di cui sopra. Ricordatevi che Lightscape non legge geometrie Nurbs (Non Uniform Rational B-Spline) ma solamente modelli poligonali. Salvando il progetto in uno dei formati indicati, il software trasformerà le Nurbs in poligoni. Rhino permette il controllo delle modalità di trasformazione, ma non tutti gli applicativi offrono quest’opzione. Avrete sicuramente intuito l’importanza di tutto ciò, meno poligoni significa file meno ingombranti e più facili da gestire. In Lightscape quest’aspetto diventa ancora più critico, un numero elevato di poligoni porterà, in fase di preparazione del modello, ad un incremento notevole del tempo di calcolo. Solitamente grandi numeri di facce sono necessari solamente per descrivere oggetti curvi, e comunque anche in questi casi si può ovviare all’eccessiva spigolosità dovuta al ridotto numero di elementi tramite le funzioni di smoothing. Facciamo un esempio prendendo come riferimento il ribasso della scena. Oggetti come i parallelepipedi, costituiti da facce piane, necessitano di pochi elementi per essere descritti. Prestando particolare attenzione in fase d’esportazione possiamo ottimizzare il modello per il rendering successivo. Altra considerazione da fare riguarda le facce nascoste del modello. Un muro, ad esempio, contiene superfici come le basi, superiore ed inferiore, che non si vedono. Tuttavia queste ultime sono comunque conteggiate contribuendo all’abbattimento delle prestazioni del sistema.
Il consiglio è quindi quello di eliminare preventivamente tutte le facce che non si vedono nella scena. Tornando al nostro progetto, scegliendo il comando importa all’interno dei menù di Lightscape si accede alla finestra di configurazione. Qui è utile specificare le modalità di creazione di blocchi e layer, così sarà più facile individuarli successivamente. Dovete prestare particolare cura alla definizione della scala d’importazione. Il software è basato su modelli matematici che simulano il reale e, quindi, l’effetto di una luce in una stanza 50x50 cm è ben differente da quello ottenuto se le dimensioni sono 500x500. Una volta che il modello si trova all’interno del programma arriva la parte più complicata: l’assegnazione dei materiali.
Attivando il filtro di selezione appropriato, scegliamo i poligoni che descrivono l’oggetto interessato (mantenendo premuto il tasto “ctrl” il software abilita la selezione multipla degli elementi). Sfruttando il tasto destro attiviamo la funzione “assegna materiale” e selezioniamo quello che ci interessa dalla lista della libreria. In Lightscape possiamo attribuire i materiali anche per semplice trascinamento. Così facendo, tuttavia, interverremo solo sui singoli poligoni. Per i primi esperimenti consigliamo di impiegare i materiali pronti forniti all’interno della libreria. Una volta presa dimestichezza potrete divertirvi a ricreare i materiali più disparati. Se comunque avete necessità d’inserire superfici personalizzate, create un nuovo materiale e procedete in questo modo.
Specificate all’interno della finestra la texture desiderata e individuate, nella sezione che regola il comportamento alla luce, il profilo di materiale che si avvicina a quello che avete in mente. In questo modo avrete a disposizione una discreta base di partenza su cui effettuare gli aggiustamenti successivi. L’inserimento delle luci è forse la cosa più semplice. Caricate all’interno del gestore, sempre tramite il menù contestuale, le lampade della libreria. Per inserirle all’interno della scena basta trascinarle nell’area di lavoro, sarà poi necessario posizionarle e ruotarle in modo accurato mediante le opzioni di editing. Ricordate che le luci della libreria contengono sia le indicazioni luminose sia i modelli 3D dei corpi illuminanti. Quando selezionate una luce e applicate una trasformazione agirete sia sull’effetto luminoso sia sul corpo della lampada.
Per la scena in oggetto servono dei tubi fluorescenti da posizionare all’interno delle due gole laterali del ribasso, dei faretti da incassare nel pavimento e nel controsoffitto. Le lampade che vedete nelle immagini sono contenute all’interno della libreria fornita con la versione 3.2 di Lightscape; è comunque possibile importare geometrie 3D di lampade personalizzate e definirle come fonti luminose, assegnandogli anche un modello distributivo della luce. Ora che la scena è pronta entriamo nella finestra di configurazione dei parametri e stabiliamo i criteri d’illuminazione della scena. Per una prima prova consigliamo di affidarsi al pratico wizard che in modo estremamente semplice permetterà di stabilire il grado d’accuratezza, configurando in automatico i parametri del processo.
Dopo il primo approccio potete cimentarvi intervenendo sulle singole voci della finestra alla ricerca di un realismo difficilmente ottenibile con applicativi raytracing. Salviamo il file .lp (Lightscape Preparation) e avviamo il processo. Noterete che il software inizia il calcolo a partire dalla fonte luminosa più intensa, successivamente procede con le altre per poi passare alla distribuzione dell’energia su tutte le superfici. Quando avete raggiunto un livello soddisfacente arrestate il processo e salvate il file .ls (Lightscape Solution). Ricordatevi che nel file .ls il calcolo radiosity può essere riavviato in qualunque momento, oppure azzerato. La tecnologia Progressive refinishment permette inoltre di effettuare aggiustamenti su luci e materiali (non sulle geometrie) anche in fase di calcolo. Per concludere renderizzate l’immagine alla risoluzione desiderata applicando l’algoritmo raytracing.
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