Programma delle lezioni

Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Scuola di Ingegneria/Architettura
Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura
Modellazione Virtuale per l’Architettura (73725) 2013/14
(1020) 2010/11 _ introduzione
Rev.
rev01
01 01/09/2013
05/10/2010
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1 | CONOSCENZE E ABILITÀ DA CONSEGUIRE
Il corso si pone l’obiettivo di fare acquisire agli allievi la padronanza dei metodi e delle tecniche di modellazione digitale
tridimensionale, come mezzo di prototipazione virtuale e sistema conoscitivo, analogo, omologo e isomorfo al reale, con
particolare riferimento al progetto di architettura e alle problematiche che ne sono proprie: definizione geometrica,
illuminazione, materiali. In questo senso il laboratorio è suddiviso in due parti secondo il classico schema di realizzazione
di una immagine digitale: una prima parte in cui si approfondiranno le tematiche legate alla modellazione e una seconda
parte in cui si approfondiranno le tematiche legate al rendering. Accanto alle esercitazioni pratiche di laboratorio saranno
affrontati anche l’illustrazione di software specifici e argomenti teorici fondamentali alla comprensione dei processi fisici
che presiedono alla percezione delle immagini nell’osservatore umano e alla loro simulazione computerizzata, dei criteri
geometrici di formazione dei modelli, delle metodologie della loro costruzione. Nel dettaglio gli argomenti trattati sono i
seguenti: richiami di sistemi hardware per applicazioni grafiche 3D, trasformazioni grafiche tridimensionali, curve e
superfici tridimensionali; introduzione all’uso di modellatori tridimensionali con l’uso dell’elaboratore; generazione di
modelli wire-frame: modellatori B-rep, superficiali, solidi; uso di modellatori di superfici. Immagini digitali; basi di
fotometria e sorgenti di illuminazione: fondamenti di illuminotecnica; l’aspetto dei materiali, la riflettanza e i colori;
shading, rendering e modelli di illuminazione: flat, Gouraud, Lambert, Phong. Propagazione della luce e modelli di
illuminazione globali: ray tracing e radiosity, tecniche di photon mapping and final gathering. Strumenti per la valutazione
quantitativa e qualitativa della luce.
2 | METODI DIDATTICI
Il corso è organizzato in cicli di comunicazioni, una serie di esercitazioni applicative delle nozioni acquisite aventi per
soggetto temi o oggetti prefissati da svolgere in aula nel corso delle lezioni, test scritti di verifica delle nozioni teoriche
acquisite. Le lezioni sono suddivise secondo tre tipologie differenti fra loro complementari per ogni argomento:
. nozioni teoriche di base
. eventuali approfondimenti
. sessioni applicative con illustrazione di specifici software
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3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA
Il corso prevede una serie di esercitazioni che saranno svolte a coppie di studenti, gli studenti possono scegliere
liberamente il proprio compagno di lavoro, comunicando la formazione del gruppo ai docenti il secondo giorno in
calendario. Rimane però l’obbligo di mantenere fisso il gruppo di lavoro per tutta la durata del corso.
Le esercitazioni (verifiche in itinere) riguarderanno:
01. Rilievo fotografico e fotoritocco raster
(Gianluca Cattoli)
02. Modello 3D della poltrona di emergenza di Le Corbusier
(Simone Garagnani)
03. Modello 3D colonna (da curve CV e Bezièr)
(Simone Garagnani)
04. Modello 3D di una volta (nurbs)
(Simone Garagnani)
05. Modello 3D finestra e decorazioni (box modeling)
(Simone Garagnani)
06. Modello 3D di portico completo ed edificio
(Simone Garagnani)
07. Scena studio set con illuminazione artificiale e texture mapping
(Gianluca Cattoli)
08. Illuminazione naturale modello eser. 06 (mental ray)
(Gianluca Cattoli)
09. Illuminazione ambient occlusion e texture backing modello eser 06 (mental ray)
(Gianluca Cattoli)
10. Presentazione finale
(Cattoli + Garagnani)
11. Oltre alle esercitazioni è previsto un esame scritto di verifica che verterà sugli argomenti teorici.
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3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA
La consegna delle esercitazioni avverrà in aula, su disco condiviso (eventualmente su chiavetta) entro le date e orari
previsti. I ritardi porteranno alla necessità di recupero dell’esercitazione. I file dovranno essere inseriti in cartella recante i
cognomi degli studenti.
Per tutte le esercitazioni con utilizzo di 3DS Max Design dovranno comunque essere tassativamente consegnati a cura
dello studente:
. modello in formato .max completo (modulo I e II )
. immagini raster fotorealistiche finali secondo le specifiche necessità della esercitazione (modulo II)
. materiale di lavoro utilizzato per la realizzazione della esercitazione (modulo I e II) come da indicazioni in aula
Per ogni specifico tutorial verranno comunicate in aula il materiale complessivo richiesto per la consegna nonché i termini
di consegna definitivi.
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3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA
Eventuali aggiornamenti e maggiori indicazioni circa le consegne saranno comunicati direttamente in aula in fase di
presentazione della esercitazione.
Tutto il materiale prodotto durante le esercitazioni dovrà essere raccolto in una presentazione dei lavori svolti durante
l’anno riportata su un DVD masterizzato, da consegnarsi il giorno della verifica scrutinale.
Anche dopo avere consegnato le esercitazioni ogni studente è tenuti a
conservare e portare una copia dei loro file a tutte le lezioni!
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4 | DOCENTI
Gianluca Cattoli è nato a Bologna nel 1972. Laureato nell'a.a. 1997 presso la facoltà di
Architettura dell’Università agli Studi di Ferrara, ha approfondito le tematiche inerenti al progetto
di architettura in riferimento alle problematiche della ideazione, visualizzazione e comunicazione.
Ha insegnato presso la facoltà del Design del Politecnico di Milano Tecniche delle
Rappresentazione fino all’a.a. 2006/07. Nell’a.a. 2008/09 è stato professore a contratto per il
Corso di Rilievo dell’Architettura insieme a Prof. Marco Gaiani, Corso di Laurea Ingegneria Edile –
Architettura presso la Facoltà di Ingegneria di Bologna.
Dal 2009 al 2011 è stato professore a contratto per il Corso di Modellazione Virtuale per
L’architettura (MVA), Corso di Laurea Ingegneria Edile – Architettura presso la Facoltà di
Ingegneria di Bologna.
Si occupa di progettazione architettonica, progettazione sostenibile, interior and lighting design
con particolare interesse alle tecniche di prototipazione e rappresentazione digitale del progetto.
Simone Garagnani è nato a Bologna nel 1974 e si è laureato a pieni voti in Ingegneria Edile presso
l'Università di Bologna, dove attualmente partecipa alla Scuola di Dottorato presso il D.A.P.T.
Dipartimento di Architettura e Pianificazione Territoriale, sviluppando una ricerca su "Modelli
Digitali e Archivi di Progetto - Sistemi integrati di Documentazione per l'architettura". Presso la
Facoltà di Ingegneria ha ricoperto da svariati anni incarichi di tutorato e docenza nei corsi di
Disegno dell'Architettura, Rilievo dell'Architettura ed Informatica Grafica. Esercita parallelamente
l'attività di libera professione come ingegnere progettista, collaborando con vari studi di
Ingegneria ed Architettura ed occupandosi di tecniche per il disegno assistito e la modellazione
tridimensionale.
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5 | PROGRAMMA | CONTENUTI | PARTE I
. Richiami di sistemi hardware per applicazioni grafiche 3D
Generalità, schede grafiche, librerie grafiche 3D, Open GL, monitors.
. Richiami di grafica raster
Formati di disegno raster: generalità sui formati grafici e caratteristiche principali.
Compressione dei dati: compressione lossy e non lossy, LZW, JPEG, GIF, MPEG.
. Introduzione all’uso di modellatori tridimensionali
Generalità sul modeling, modellazione semantica, modellazione parametrica, real-time, integrazione di modelli con
immagini bit-mapped, generazione di modelli wire-frame: generazione per punti, superfici, volumi, clipping
tridimensionale. Funzioni di viewing e windowing tridimensionale, tools di visualizzazione. Trasformazioni grafiche
tridimensionali. Formati vettoriali e formati di interscambio: IGES, STL, VRML, DXF.
Modellazione B-rep e poliedri euleriani. Modellazione poligonale, mesh triangolari e mesh a quadrilatero, normali.
Modellazione solida e operazioni booleane.
. Curve e superfici tridimensionali
Generalità, forma parametrica, curve di Bézier, curve B-spline (uniformi e non uniformi, razionali non razionali).
Generazione di superfici tridimensionali. Generazione di curve su superfici. Continuità G0, G1, o G2, modifica di curve.
Allineamento di curve. Rotazioni e traslazioni tridimensionali. Funzioni di swept, trimmed surfaces, skinning.
. Applicazione e metodi di utilizzo (software Autodesk 3DMax Design)
Ambiente di lavoro, viewport, apertura e salvataggio di un file, stages, livelli. Viste prospettiche e viewport. Uso di
immagini di sfondo. Disegno di curve 3D (NURBS), disegno di superfici 3D. Modellazione poligonale, conversione NURBS –
poligoni. Solidi, Trasformazioni geometriche
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5 | PROGRAMMA | CONTENUTI | PARTE II
. Cenni di fotometria e illuminotecnica
Fondamenti di fotometria. Unità di misura illuminotecniche. Le sorgenti luminose naturali e artificiali.
. Shading e modelli di illuminazione
Flat shading. Gouraud. Modelli locali: Lambert e Phong. Modelli globali: ray tracing e radiosity. Principi teorici delle
tecniche di photon mapping e final gathering.
. Principi di lighting design
Introduzione ai concetti di architectural and interior lighting design e principi progettuali.
. Applicazioni per il rendering e il calcolo della illuminazione
Autodesk 3DMax Design 2014. Import, gestione, verifica del modello geometrico. Gestione dei dati di materiali e
superfici. Gestione delle sorgenti di illuminazione naturali ed artificiali, dei calcoli e dei dati fotometrici. Ottimizzazione dei
modelli geometrici per il calcolo dell’illuminazione. Resa foto realistica con global illumination (raytracing, radiosity,
mental ray (photon tracing e final gathering)). Lighting Analisys per studio dell’illuminamento e della luminanza mediante
utilizzo di immagini a falsi colori. Ambient occlusion rendering e texture baking.
Cenni sulle tecniche di modellazione e rilievo TLS (Terrestrial Laser Scanning)
Cenni sulle tecniche di animazione digitale
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6 | BIBLIOGRAFIA
. M. Gaiani, Metodi di prototipazione digitale e visualizzazione …., Ed. Poli.Design, 2004
. R. Scateni, P. Cignoni, C. Montani, R. Scopigno, Fondamenti di grafica tridimensionale interattiva, McGraw-Hill, 2005
. H. Pottmann, A. Asperl, M. Hofer, A. Kilian, Architectural Geometry, Bentley Institute Press, 2007
. M. Gaiani, La rappresentazione riconfigurata, POLI.Design, Milano, 2006
. M. Magnazzi, S. Armeni, Mental ray per Autodesk 3ds Max e Autodesk VIZ, AM4 Educational, Milano, 2008
. E. Segatto, Autodesk 3ds Max 2012, Tecniche Nuove, Milano, 2011
. http://students.autodesk.com
. Dispense fornite dai docenti su specifici argomenti
7 | MODALITA’ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO
La valutazione avverrà sulla base della conoscenza dei contenuti trattati nelle lezioni espresso nelle prove di verifica in
itinere di teoria e degli elaborati prodotti (prove di verifiche in itinere, prova grafica finale).
Nota Bene: è previsto l’esonero dalla prova pratica finale per chi avrà partecipato a tutte le esercitazioni previste dal
Corso. Per chi è stato assente al massimo in due esercitazioni è prevista una prova pratica di recupero, mentre per chi è
stato assente da tre a cinque esercitazioni è prevista una prova pratica integrativa e prova di teoria orale.
L’assenza alle attività del Corso per più di cinque esercitazioni non consentirà l’accesso alla valutazione finale.
8 | NUMERO CREDITI
12 cfu
9 | RICEVIMENTO
Alla fine delle lezioni, Mercoledì dalle ore 14.00 alle ore 15.00 (da confermare)
via E-MAIL agli indirizzi [email protected] e [email protected]
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