Best practice per un rendering fotorealistico

Best practice per un rendering
fotorealistico
Articolo specializzato
Dotate di livelli di funzionalità e facilità di utilizzo senza
precedenti, le soluzioni di rendering fotorealistico sono
diventate indispensabili nella progettazione di prodotti.
Grazie all'adozione delle quattro best practice illustrate
di seguito, gli ingegneri possono utilizzare le applicazioni
attuali per creare con grande rapidità immagini
più realistiche.
Tecnicamente parlando, il rendering fotorealistico consiste nell'utilizzo
di algoritmi dei computer per produrre immagini che imitano scene
di vita reale nel modo più realistico possibile. Sebbene la maggior
parte dei rendering fotorealistici di alto profilo venga realizzata in film
di animazione come WALL-E®, Ratatouille ® e Gli Incredibili®, l'adozione di
questi strumenti da parte degli ingegneri per creare viste estremamente
realistiche dei propri prodotti è in costante crescita.
Attraverso la creazione di un'immagine
fotorealistica a partire da un modello CAD 3D,
non è più necessario creare un prototipo
fisico e portarlo in uno studio fotografico.
Gli impieghi più comuni dei rendering fotorealistici nella progettazione
includono:
• Revisioni della progettazione - Quando un prodotto viene
sottoposto alla revisione della progettazione o quando una proposta
di progetto viene sottoposta al reparto di marketing, gli ingegneri
utilizzano i rendering fotorealistici per simulare con maggiore
precisione l'aspetto del prodotto nella prima fase del processo
di progettazione.
• Packaging del prodotto - Durante lo sviluppo del packaging di
un prodotto che include un'immagine del prodotto stesso, gli ingegneri
ora utilizzano i rendering fotorealistici del modello nei mockup del
packaging, anziché creare e portare in uno studio fotografico un
prototipo.
• Posizionamento del progetto in-situ - Quando i progettisti
vogliono mostrare il posizionamento di un prodotto in un determinato
contesto reale, ad esempio un nuovo rubinetto montato su una vasca
da bagno o su un lavandino, si servono dei rendering fotorealistici per
illustrare fedelmente in che modo l'oggetto apparirà nella sua reale
destinazione.
In ciascuna delle situazioni appena descritte, il rendering fotorealistico
elimina i numerosi costi legati alla creazione di un prototipo, il ricorso a uno
studio fotografico e il tempo (e il denaro) necessari per creare lo sfondo
più adatto, posizionare le luci, scattare le foto ed effettuare le numerose
e inevitabili modifiche, volte a perfezionare le immagini per ottenere il
risultato finale desiderato.
Il rendering fotorealistico contribuisce inoltre alla riduzione del time-tomarket in quanto consente ai team di progettazione di sviluppare già nelle
prime fasi del processo una comprensione più accurata dell'aspetto del
prodotto finito e permette alle aziende di produrre il packaging in parallelo
con la realizzazione del prodotto, anziché attendere un prototipo.
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I vantaggi in termini di riduzione di tempi e di
costi offerti dal rendering fotorealistico sono
ancora più evidenti per le aziende che realizzano
prodotti molto complessi e di grandi dimensioni.
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Best practice
Sebbene le applicazioni per il rendering fotorealistico non rappresentino
una novità per gli ingegneri, oggi sono più avanzate e più facili da utilizzare.
Alcune, inoltre, vengono integrate in pacchetti CAD/CAM/CAE standard.
L'integrazione tra progettazioni 3D e applicazioni di rendering consente agli
ingegneri di utilizzare i modelli esistenti per creare immagini fotorealistiche
all'interno dello stesso ambiente di progettazione anziché dover esportare
i modelli dal sistema CAD/CAM/CAE e importarli nel sistema di rendering.
Di conseguenza, sempre più ingegneri hanno ora la possibilità di sfruttare
queste funzioni e i numerosi vantaggi offerti. Gli ingegneri che hanno
poca esperienza dei vari aspetti del fotorealismo, tra cui l'illuminazione
e le superfici, avranno comunque bisogno di acquisire familiarità con
i nuovi strumenti.
Di seguito sono descritte quattro best practice che possono aiutare gli
ingegneri, indipendentemente dal livello di esperienza, a iniziare a utilizzare
il rendering fotorealistico per creare rendering estremamente realistici in
modo più semplice e veloce.
Best practice n. 1: Uso della funzione IBL
Uno degli aspetti più difficili e impegnativi del rendering, per coloro che
non hanno esperienza nel campo dell'illuminazione, è il posizionamento
delle luci in modo realistico, che può rivelarsi un processo molto ripetitivo
e complesso. Una funzione chiamata Image-Based Lighting (IBL) semplifica
notevolmente il lavoro dei principianti. Attraverso l'IBL, l'utente avvolge
un'immagine HDR (high-dynamic range) intorno al modello. L'HDR è un
formato delle immagini utilizzato per ambientazioni come camere o cortili
e include la corretta illuminazione e scelta dei colori per generare le giuste
riflessioni. L'immagine HDR diventa lo sfondo per il modello, eliminando
in questo modo la necessità di posizionare manualmente le fonti luminose.
Utilizzando un'immagine HDR, gli utenti meno esperti possono sfruttare
immediatamente l'illuminazione da esperti e applicarla con facilità ai propri
rendering. La notevole disponibilità di immagini di questo tipo su Internet
(sia per il download che per l'acquisto) semplifica ulteriormente le cose.
Best practice n. 2: Uso di una libreria di aspetti
Un altro aspetto molto impegnativo della creazione di un'immagine
fotorealistica è la realizzazione dei materiali della superficie del modello
per far sì che quest'ultimo abbia le proprietà di texture e riflessione della
luce desiderate. Ad esempio, il vetro, l'acciaio inossidabile, il legno o la
plastica con stampi a iniezione richiedono tutti una serie di parametri
dell'aspetto diversi che includono la riflessione, la lucentezza e la texture
del colore (grana del legno). Scegliendo un aspetto dall'apposita libreria e
inserendolo nel modello, gli ingegneri possono garantire in modo semplice
e veloce che i modelli includano ogni volta le proprietà della superficie più
appropriate.
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Questi sono solo alcuni esempi degli effetti
che è possibile realizzare con i moderni
strumenti di rendering fotorealistico.
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Best practice n. 3: Illuminazione fisicamente corretta
e illuminazione globale
Gli utenti più esperti che desiderano creare l'illuminazione desiderata per
i propri rendering possono verificare meglio l'impatto dell'illuminazione
sul modello utilizzando l'illuminazione fisicamente corretta e l'illuminazione
globale.
L'illuminazione fisicamente corretta include due caratteristiche
preimpostate: l'intensità e la temperatura del colore, per ogni luce
utilizzata nell'immagine. L'intensità è rappresentata dall'unità di misura
lux o wattaggio, e la temperatura del colore è il colore emanato dalla luce.
Ad esempio, la luce incandescente emette una sfumatura gialla, mentre la
luce fluorescente emana una sfumatura blu. L'illuminazione fisicamente
corretta applica i valori del colore e la giusta intensità quando gli utenti
selezionano un tipo di illuminazione anziché richiedere loro di impostare
manualmente questi parametri. Questo approccio consente agli utenti
di impostare l'illuminazione più velocemente e aumenta la precisione
riducendo la probabilità di errore. Un sistema che utilizza termini standard
per i valori preimpostati (ad esempio watt anziché lux) viene considerato
più intuitivo dagli utenti e utilizzato con maggiore facilità.
L'illuminazione fisicamente corretta deve essere utilizzata con le funzionalità
dell'illuminazione globale che calcolano l'impatto della luce che proviene
direttamente dalla fonte luminosa e l'illuminazione indiretta che rimbalza
sulle superfici. Un altro aspetto dell'illuminazione globale è rappresentato
dalle caustiche, che mostrano in che modo i raggi luminosi, riflessi
o rifratti da un oggetto o da una superficie curva, appaiono su un'altra
superficie. Insieme, l'illuminazione fisicamente corretta e l'illuminazione
globale consentono agli ingegneri di valutare l'impatto complessivo
dell'illuminazione sulla scena e sul modello.
Best practice n. 4: Creazione di ombre realistiche
Le ombre presentano delle sfumature che, attraverso un rendering
appropriato, possono rendere le immagini più realistiche. Tuttavia, poiché
le ombre non presentano spigoli fissi, gli utenti del software di rendering
fotorealistico devono prima rimuovere gli eventuali spigoli vivi dai rispettivi
modelli utilizzando arrotondamenti e raccordi.
Inoltre gli utenti devono incorporare ombre trasparenti, laddove possibile.
Se una luce brilla su un oggetto solido, l'ombra sarà grigia. Ma se cade su
un oggetto trasparente, l'ombra raccoglierà il colore dell'oggetto attraverso
il quale la luce brilla. L'uso della funzionalità delle ombre trasparenti nel
software incorporerà il colore dell'oggetto trasparente nell'ombra.
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Per iniziare: scelta del sistema di rendering fotorealistico
più adatto
Per applicare le best practice appena descritte, il sistema di rendering
fotorealistico deve includere una serie di funzioni, tra cui:
• Supporto delle immagini HDR.
• Una libreria di superfici realistiche predefinite che può essere applicata
a un modello, ad esempio mappe delle rugosità che illustrano in
che modo la trama di una superficie rugosa interagisce con la luce
dell'ambiente.
Foto o disegno? Grazie ai moderni motori
di rendering fotorealistico, è difficile notare
la differenza.
• L'illuminazione fisicamente corretta, l'illuminazione globale e le
caustiche per determinare l'impatto dell'illuminazione sui modelli.
• Le funzionalità di ombre realistiche che consentono di includere bordi
morbidi o sfocati e le ombre trasparenti.
Dare vita ai modelli con Creo Elements/Pro®
Gli ingegneri che desiderano sfruttare queste funzionalità del rendering
fotorealistico possono trovarle nel modulo di rendering fotorealistico
di Creo Elements/Pro, Creo Elements/Pro Advanced Rendering. Tali
funzionalità sono completamente integrate in Creo Elements/Pro. Pertanto,
se gli utenti apportano una modifica nel proprio modello, possono
semplicemente eseguire nuovamente il rendering senza dover riconvertire
tutte le informazioni sottostanti e reimportarle in una seconda applicazione
di rendering.
Time-to-market ridotto e costi più bassi
Con i pacchetti di rendering fotorealistico moderni come Creo Elements/
Pro Advanced Rendering per Creo Elements/Pro, gli ingegneri con o senza
esperienza nell'illuminazione possono finalmente utilizzare gli strumenti
basati su best practice di cui hanno bisogno per eseguire il rendering di
modelli estremamente realistici. Tali modelli consentono a ingegneri, clienti,
manager e addetti al marketing di vedere che aspetto avrà un prodotto
già nelle prime fasi del progetto, in modo da poter apportare le modifiche
desiderate e sviluppare più velocemente il packaging, velocizzando
il time-to-market. Al tempo stesso, non è più necessario richiedere la
collaborazione degli studi fotografici, con un evidente risparmio in termini
di tempo e denaro.
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