Capitolo 1° - Storia - FedOA

vincolati cioè alla complessità (anche in termini di
densità poligonale della mesh) della primitiva di
partenza.
• Metodo della mesh piana - oltre a modificare i
poligoni di mesh esistenti (ad es. delle primitive), esiste
la possibilità di creare singolarmente ogni poligono dell'
oggetto e di costruire i poligoni nella posizione più
comoda per realizzare il modello finale. Uno dei sistemi
di disegno diretto dei poligoni viene detto Metodo della
mesh piana.Si tratta in sostanza di creare una griglia di
poligoni posizionati in piano e aventi la struttura il profilo
e la conformazione generale dell' oggetto finale.
Posizionati i poligoni sul piano, si passa a determinarne
la tridimensionalità: o spostando i punti della griglia
lungo la profondità del modello, o attraverso dei sistemi
di estrusione.
• Metodo a tela di ragno - Si tratta di una
variante della precedente tecnica. In questo caso non si
costuiscono e posizionano tutti i poligoni di base del
modello, ma si parte da una sua zona (centrale), e si
iniziano a creare e modellare i singoli poligoni con un
sistema appunto a "tela di ragno", cioè dall' interno e
procedendo manmano verso le zone esterne del
modello. È un sistema complesso e dispendioso in
termini di tempo, utilizzato soprattutto per il suo alto
grado di precisione.
• Per Rifinitura Progressiva - è il sistema più
evoluto, può considerarsi uno dei paradigmi della
Modellazione 3D. Adottando un qualsiasi metodo
analizzato precedentemente si inizia a definire la forma
in una maniera molto schematica, perlopiù
approssimandone la morfologia e facendo attenzione a
tenere estremamente basso il numero iniziale di
poligoni. Dovendo gestire pochi poligoni è possibile
modificare molto agevolmente le proporzioni e il volume
generale della forma. Solo quando si è soddisfatti dell'
aspetto grezzo del modello si può iniziare - adottando
gli specifici strumenti di ogni pacchetto software - a
definire maggiormente la forma. È importante che a
ogni passaggio di rifinitura si passi a definire prima i
volumi maggiori del modello, per andare poi a definire
le zone sempre più piccole, la definizione e il numero di
dettagli apportabili è a discrezione del grafico 3D. Il
principio fondamentale da tenere a mente è che: tanto
minore è il numero di poligoni presenti nel modello,
tanto maggiore è la possibilità di modificarne la
morfologia generale - tanto maggiore è il numero di
poligoni tanto meno si potrà modificare la forma già
impostata in precedenza. In pratica ogni passaggio è
irreversibile, tanto più si definiscono i particolari dell'
oggetto, tanto meno si potrà modificare (o correggere) il
suo aspetto generale. A questo problema si può porre
rimedio salvando il modello in maniera progressiva, in
modo da avere a disposizione tutti i passaggi intermedi
di modellazione, in caso di errore si può ripartire dal
modello precedente a minore dettaglio, se il software
utilizzato fa uso dei layer, è possibile conservare le
varie versioni in layer separati.
• Per Displacement map - vedi la sezione
relativa
• Per Scultura 3D - vedi la sezione relativa
Modellazione solida
La modellazione solida, o CSG, è un tipo di
modellazione geometrica, utilizzata soprattutto in anbito
tecnico e CAD, Storicamente si inizia a parlare di
modellazione solida solo alla fine degli anni '60, mentre
il primo modellatore solido commerciale (chiamato
Romulus)risale al 1982, seguito poi da Parasolid, della
Unigraphics, nel 1988.
La modellazione solida utilizza i seguenti strumenti di
base:
• Primitive di base - sono le medesime primitive
analizzate in precedenza.
• Costruzioni per estrusione e rivoluzione,
semplici e avanzate - anche in questo caso i modelli
solidi utilizzano le stesse tecniche descritte in
precedenza.
• operazioni booleane - derivante dall'Algebra
di Boole, questa tecnica è invece esclusiva della
modellazione solida. Consente di ottenere delle forme
complesse partendo dalle primitive solide,
componendole tra loro attraverso tre operazioni:
Unione, Sottrazione e Intersezione.
• Smussi e raccordi - sono funzioni
automatiche che intervengono lungo i bordi dei solidi,
consentendo di raccordarli mediante un certo raggio, o
smussarli di un determinato angolo.
Metaball
Le metaball (o "blob"), sono un particolare tipo di
primitive utilizzate per realizzare modelli organici, di
design o simulazioni di liquidi. Sono delle entità di tipo
volumetrico come i voxel, hanno un nucleo centrale che
viene visualizzato come superficie implicita e un campo
di forza o di "influenza" esterno. Quando due metaball
vengono accostate reagiscono fra di loro attraverso il
campo di forza esterno che le attrae (se è positivo) e ne
determina la fusione, o le respinge (se è negativo), e
provoca una sottrazione di volume.
Realizzato il modello sotto forma di superficie
implicita, è possibile in genere convertirlo in una mesh
poligonale vera e propria, invocando parametri come la
densità finale della mesh. Sono state sviluppate diverse
forme di Metaball:
• Metaball sferiche - sono le metaball nella loro
forma nativa, essendo vincolate a tale geometria,
presentano lo svantaggio, nel caso si debbano
realizzare modelli organici complessi, dell' alto numero
di entità da dover posizionare, soprattutto in presenza
di forme allungate e flessuose.
• Metaball con altra geometria - pur sfuttando i
medesimi principi delle metaball sferiche, queste entità
possono assumere la forma di altri tipi di primitiva, e
hanno il vantaggio di consentire di approssimare la
forma finale facendo uso di molte meno entità.
• Metamuscoli - queste entità geometriche
rappresentano una delle maggiori evoluzioni delle
metaball. Furono introdotte per la prima volta nel 1997
dalla REM Infogràfica sotto forma di plug-in per 3DS
Max, denominata MetaReyes in revisione 3.1. I
metamuscoli sono delle metaball deformabili su
percorsi spline; modificando i punti di controllo delle
spline e i parametri delle metaball si ottengono delle
Capitolo 2° - Strumenti e applicazioni
forme allungate approssimanti un muscolo, l'interazione
di vari metamuscoli, secondo le modalità tipiche delle
metaball, genera la forma finale. Il pregio e il limite di
tali primitive è la loro specializzazione nel definire forme
quasi esclusivamente anatomiche.
Superfici NURBS
La tecnologia NURBS fu introdotta dalla Boeing nel
1975, acronimo di non-uniform rational B spline (B-
Spline razionali non uniformi), viene utilizzata in grafica
3D per realizzare una vasta tipologia di modelli; è
particolarmente adatta a rappresentare superfici
organiche, ad esempio di creature e personaggi, e
oggetti di design che richiedano superfici complesse e
precise come le automobili. Le superfici NURBS sono
superfici matematiche perfettamente smussate, non
caratterizzate dalla tipica sfaccettatura delle superfici
poligonali, sono facilmente modificabili e controllabili
attraverso pochi punti di controllo, chiamati CV (Control
Vertices).
Una superficie NURBS può essere generata o dalle
stesse curve NURBS, attraverso operazioni di
estrusione, rivoluzione, lofting, patching e altre, oppure
da primitive di tipo NURBS come sfere, cilindri, tori etc.
Le successive modifiche di un modello NURBS,
dipendono molto dagli strumenti messi a disposizione
dal Software 3D, ma in genere si passa a editare i punti
della superficie, o i vertici CV, dove è necessario si
possono aggiungere o rimuovere curve nelle direzioni U
e V, come si possono aggiungere e rimuovere i vertici di
controllo nelle curve.
Modellazione solida parametrica
È un genere di modellazione usata in ambito CAD.
La modellazione solida parametrica, nell'ambito della
progettazione CAD ha colmato alcune mancanze della
modellazione solida semplice. Essa consente di
generare i solidi mediante l'immissione di parametri
numerici, ad es. l'altezza, la lunghezza, la profondità, i
raggi e le misure angolari, e di poter intervenire su
questi parametri anche dopo aver realizzato il modello,
per modificarne e aggiornare la geometria senza
doverlo ricostruire. In aggiunta alla modellazione tramite
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