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La simulazione fotorealistica della luce con 3dsmaxDesign

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La simulazione della luce è parte del pacchetto fornito in fase di presentazione e promozione di un progetto illuminotecnico. In linea generale si possono distinguere 2 principali modalità di presentazione dell’output, appartenenti, se vogliamo, a scuole di pensiero differenti:

  1. Una più tecnica, che si pone come obiettivo prevalente la presentazione del risultato illuminotecnico attraverso materiale tecnico, sotto forma di immagini in falsi colori, griglie di punti o curve isolux che illustrano la distribuzione luminosa e valori di illuminamento o luminanze. L’aspetto legato alla “bella rappresentazione” passa in secondo piano, solitamente trattato con software in grado di riprodurre al massimo una scenografia luminosa non fotorealistica.
  2. La seconda modalità si esprime al meglio grazie ad strumento grafico denominato “rendering” in grado di porre in evidenza l’aspetto qualitativo della simulazione della luce, che può raggiungere livelli di dettaglio molto elevati, con presentazione dei materiali e degli effetti di luce fotorealistici.

Divisione di cui si era già parlato su luxemozione in un articolo del 2007:

www.luxemozione.com/2007/09/software-per-il-calcolo-illuminotecnico.html

Più nel dettaglio si può affermare che, in generale, con il termine “Rendering” viene indicata la generazione di immagini bidimensionali a partire dalla rappresentazione matematica di modelli tridimensionali.

Un “motore di rendering” è un software che interpreta delle informazioni tridimensionali e permette di visualizzarle sotto forma di immagine bidimensionale.

Lo sviluppo di questi software ha sempre avuto come obbiettivo principale la riproduzione fotorealistica dei modelli tridimensionali.

Normalmente i rendering definiti “tecnici” sono generati da software studiati appositamente per soddisfare specifiche esigenze tecniche progettuali, di conseguenza il risultato finale in termini di qualità grafica   non può considerarsi fotorealistico.

Altri software, al contrario, sono stati studiati per generare immagini fotorealistiche e di grosso impatto “emotivo”, ma spesso non danno strumenti validi per verificare i dati ed il comportamento fisico della luce, sia essa naturale o artificiale. Per questo motivo in campo della progettazione della luce non vengono utilizzati perchè poco credibili da un punto di vista tecnico e spesso fuorvianti se non utilizzati in modo fisicamente corretto e rispettando i valori che devono far riferimento alla simulazione quantitativa.

Questo ha determinato una netta spaccatura fra i due mondi della simulazione luminosa, l’unica eccezione nel corso degli anni l’aveva offerta Lightscape   (qua i manuali di Lightscape) programma di simulazione e calcolo illuminotecnico che, grazie all’utilizzo dell’algoritmo di calcolo Radiosity, offriva una valida possibilità sia in temini quantitativi che qualitativi.

Qua un breve video tutorial di lightscape realizzato da Giacomo qualche anno fa:

Nel 2000 Autodesk, nota softwere house canadese, ha acquisito il brevetto di lightscape eliminandolo di conseguenza dal mercato ed integrandolo in parte in Autodesk VIZ e poi, nel 2009, in 3dsMax design introducendo uno strumento denominato lighting analysis , dando in questo modo la possibilità di soddisfare sia l’analisi quantitativa, che qualitativa della luce.

Quest’ultimo passaggio è stato possibile grazie al motore di rendering integrato Mental Ray, molto più evoluto e performante rispetto all’algoritmo utilizzato in Lightscape.

Grazie a questo pacchetto di strumenti, 3dsMax design – Lighting Analysis – Mental Ray, di fatto possiamo parlare di “simulazione illuminotecnica fotorealistica”, in quanto vi è la possibilità di generare sia il materiale che analizza il lato quantitativo di un progetto, con immagini in falsi colori e griglie di punti sia di illuminamento che di luminanza, e con immagini fotorealistiche .

Questa combinazione di strumenti offre la possibilità di soddisfare entrambe le esigenze sia per quanto riguarda l’analisi qualitativa che quantitativa , rispettando i dati di progetto , ma offrendo anche una rappresentazione fotorealistica con un forte impatto emotivo e comunicativo , tutto questo però è possibile solo attuando e seguendo un work flow “eticamente corretto” (a cui verrà dato ampio spazio in un prossimo articolo), che rispetti l’utilizzo di parametri fisicamente corretti e metta in atto tutte le misure necessarie per isolare e controllare gli aspetti che possono in qualche modo influenzare il risultato finale biettivo finale volta appunto all’ottenimento di un’immagine tecnicamente/fisicamente corretta e fotorealistica.

3dsMax è un software molto complesso ed offre, anche grazie a Mental ray, una notevole quantità di parametri per gestire e regolare le innumerevoli condizioni luminose: dai materiali fisicamente realistici ad altri aspetti che verranno spiegati in seguito.

Se da un lato tutto ciò è molto positivo poiché offre possibilità pressochè illumitate di studio e verifica, allo stesso tempo, se mal gestito, può generare un risultato molto forviante e lontano dalla realtà progettuale studiata, per questo motivo è necessario adottare un work flow che rispetti rigorosamente i parametri fisicamente corretti delle fonti luminose, dei materiali, ecc.

Il rendering fotorealistico deve essere considerato come uno scatto fotografico, dove vengono effettuate delle scelte proprio come un fotografo reale:

  • esposizione,
  • scelta dell’inquadratura ,
  • focale dell’obbiettivo.
  • e bilanciamento del bianco .

Queste scelte, al pari delle caratteristiche fisiche di cui si diceva più sopra, sono determinanti per il risultato finale in quanto possono falsare il risultato , per questo motivo vanno ben calibrate in modo da mettere in condizione l’utilizzatore finale (cliente o progettista) di avere tutte le informazioni necessarie per una valutazione accurata.

In ogni caso si ricorda che, anche attuando tutte le precauzione citate sopra non è possibile paragonare uno scatto fotografico con l’impressione diretta dell’occhio umano, in quanto ad intervenire  sono fattori quali il supporto con il quale si visualizzano le immagini, monitor , carta stampata, proiettore e non ultimo il fattore soggettivo, implicito nel fenomeno della visione.

Particolarmente sensibile è l’aspetto cromatico, che soffre di una possibile falsificazione dovuta dal supporto di visualizzazione finale, ma restano comunque inalterati tutti gli altri parametri che garantiscono comunque una risposta qualitativamente e quantitativamente valida e corretta in una rappresentazione molto vicina a quello che sarà l’effetto del risultato finale reale

Fatta questa premessa vi anticipo alcune visualizzazioni riferimento che utilizzerò per spiegare nel dettaglio i settings e le scelte necessarie ad ottenere una rappresentazione fotorealistica-fisicamente corretta. Naturalmente modellazione e simulazione è stata realizzata con 3dsMax design

In ordine visualizzazione della simulazione Daylighting e Falsi colori dei livelli di illuminamento

rendering maxdesign daylight

falsi colori maxdesign

visualizzazione della simulazione luce artificiale e Falsi colori dei livelli di illuminamento

rendering maxdesign daylight

falsi colori maxdesign

La trattazione dettagliata dei punti sopra elencati sarà argomento  dei prossimi articoli in cui si parlerà di:

  1. Simulazione fotorealistica della luce, introduzione a Mental Ray
  2. Simulazione fotorealistica della luce, la Global Illumination
  3. Simulazione fotorealistica della luce, lighting analysis
  4. Simulare le sorgenti artificiali con 3d Studio Max Design
  5. La simulazione della luce naturale con 3ds Studio Max Design
  6. Simulazione fotorealistica della luce, il Work Flow fisicamente corretto

 

Ci vediamo dunque alla prossima!

Lucahttp://www.lucarostellato.it
Luca Rostellato, è un libero professionista specializzato nella creazione di simulazioni 3D illuminotecniche fotorealistiche. Si è appassionato sin dai primi studi di modellazione e simulazione 3D , passione che lo ha portato ad approfondire e studiare l'argomento per svariati anni. Dal 2008 è attivo nel portale di riferimento sulla grafica 3D in Italia treddi.com, dove cura rubriche di approfondimento su Mental Ray. Dal 2016 è docente per VIFX - School of Visual Effects. Nel 2016 si è unito a LDT-Lighting Design Team , studio multidisciplinare di progettazione della luce.

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