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La grande scelta

immagine tratta dal film "Toy Story 2" Disney PIXAR 1999

La scelta del metodo migliore per costruire un determinato modello a volte può risultare chiara, ma di solito si deve ragionare su una serie di opportunità e di alternative; alcune volte ad esempio la soluzione finale include più di un formato, oppure prevede l'uso di un formato per costruirne un atro. Molti utenti hanno accesso a dati preesistenti in certi formati che raramente vengono cambiati durante la lavorazione, altri invece hanno la necessità di generare ogni cosa in Maya e di conseguenza scegliere il formato o i formati più consoni al progetto. Comunque sia, dopo aver deciso qual è il formato adatto (mesh poligolnali, superfici NURBS o superfici di Suddivisione) vanno prese in considerazione le caratteristiche basilari quali la fedeltà, l'efficienza, la precisione, la continuità, la flessibilità, e lo shading, affinché il formato scelto risponda nella maniera più fedele possibile alle intezioni e alla realizzazione del progetto stesso.

Fedeltà
Prima di fare considerazioni sulla modellazione è importante definire il grado di fedeltà all'originale che la forma dovrà avere. Sebbene possa essere interessante modificare le proporzioni o semplificare elementi dettagliati in forme semplici, gli strumenti devono essere in grado di rappresentare fedelmente le forme degli oggetti come progettato, a dispetto della complessità. Alcune caratteristiche potrebbero essere aggiunte durante lo shading, e quindi non sarà necessario aggiungere alla geometria del modello tutti i dettagli possibili. Una volta stabilito l'appropriato livello di dettaglio, il formato usato deve essere in grado di rappresentare con precisione la forma progettata.

Efficienza
Il formato di modellazione deve essere compatto nella dimensione e maneggevole nella complessità. Sebbene la potenza dei PC in questi ultimi anni sia cresciuta a livelli strotosferici, nel 3D si ha sempre la necessità di aumentare la velocità che non basta mai, inoltre il modellatore (la persona addetta alla modellazione, non il programma) deve essere in grado di interagire in modo efficace con il modello sia quando lo crea, sia quando lo modifica, così la velocità con cui in modellatore può costruire un oggetto diventa di solito un fattore fondamentale nella scelta del formato. Più veloce, più piccolo e più semplice non sempre però sono fattori decisivi, mentre l'efficienza si.

Precisione
Per molte applicazioni di computer grafica, il risultato finale è un oggetto fisico con un compito designato. Gli stilisti dell' auto e i designer di veicoli areospaziali, hanno bisogno che tutti i pezzi siano "al loro posto" per poter lavorare correttamente, così la differenza tra "arrotondato" e "quasi arrotondato" fa la differenza tra un successo e un fallimento. Gli animatori invece dal conto loro, hanno bisogno di essere certi che i rendering in grande formato non mostrino errori di visualizzazione per un "guasto" del modello. In entrambe i casi scientifico e artistico, si evidenzia la necessità di un'adeguata precisione nei dati della scena; da ciò ne consegue che la precisione è un valore relativo strettamente legato al formato utilizzato.

Continuità
Gli oggetti creati in CG non devono presentare interruzioni indesiderate e spigoli netti, alcuni oggetti hanno requisiti ancora più scrupolosi, come l'assicurarsi che un bordo arrotondato abbia un raggio costante o che una superficie evidenzi le variazioni in maniera uniforme. In alcuni formati di modellazione, questi rapporti sono impliciti; in altri, devono essere creati con molta attenzione. In alcuni casi, l'unico modo di realizzare un rapporto specifico è utilizzare un particolare formato di modellazione.

Flessibilità
Nell'animazione, gli oggetti molto spesso devono essere completamente flessibili e piegarsi o deformarsi in ogni posizione. Si tenga presente che modellare l'oggetto in una posizione statica, anche se perfettamente fedele al progetto, non garantisce che esso potrà deformarsi correttamente. La scelta del formato per il modello spesso è dettata da questa necessità di flessibilità, ovviamente i personaggi principali sono i modelli per i quali la flessibilità è l'elemento più importante come fattore di scelta di un formato rispetto ad un altro formato.

Shading
Come l'animazione può influire sulla scelata del formato, lo stesso può fare lo shading. Le superfici NURBS forniscono, per propria natura la parametrizzazione delle superfici, mentre le superfici poligonali e le superfici di suddivisione no. Sebbene esistono metodi supplementari di shading che operano indipendentemente dal formato di modellazione, ogni tecnica ha i propri vantaggi, ne consegue che alcuni modelli vengono creati in un formato particolare piuttosto che un altro a causa delle loro esigenze di shading.

Formati

immagine tratta dal film "Wall-E" Disney PIXAR 2008

Il mondo intorno a noi mostra una sorprendente varietà di oggetti, dalle incredibilmente piccole particelle di polvere alle enormi galassie dello spazio interstellare giusto per fare un esempio, gli oggetti reali possono essere assolutamente diversi fra loro: alcuni sono di forma irregolare, certi simmetrici, altri ancora tremendamente complessi ed altri tremendamente semplici. Gli oggetti artificiali aggiungono le loro particolarità al collettivo naturale, ma nonostante questa enorme varietà di forme, la computer grafica è in grado di rappresentarne la maggior parte ricorrendo a pochi algoritmi matematici.

Maya offre tre principali formati di modellazione: mesh poligonali, superfici NURBS e superfici di suddivisione (Subdivisions o SubD). Le mesh poligonali rappresentano il formato più vecchio, mentre le NURBS sono state rese disponibili negli anni '80 e le subdivisions sono diventate effettivamente utilizzabili negli anni '90. La richiesta di modelli efficienti, precisi e flessibili ha spinto lo sviluppo di ognuna di queste tecnologie, portando come risultato una serie di strumenti e tecniche che possono gestire quasi ogni modello.


COSA NON É DISPONIBILE IN MAYA
Sebbene maya fornisca un'ampia gamma di strumenti per la modellazione, non vengono coperti tutti i possibili formati e per completezza in questa sezione si parlerà di quelli che non hanno ancora trovato spazio nel programma.

esempi di resa con le Blobby Surfaces, da sinistra: resa dell'acqua con le particelle blobby,
 elica del DNA, geometrie elementari

Blobby Surfaces
Le Blobby Surfaces funzionano egregiamente con le forme organiche perché sono concepite per unire uniformemente oggetti blend shape. Si basano su poche regole basilari e tipicamente consistono di primitive geometriche regolari (di norma sfere) posizionate molto vicine a cui viene applicato un blending. Maya consente di renderizzare le particelle come blobby, ma non possiede specifiche di modellazione per realizzare modelli con queste caratteristiche; sono invece disponibili diversi plug-in metaball (come MetaShapes e FlowTracer), ciascuno con caratteristiche leggermente differenti. Poiché a Maya manca il supporto specifico per le superfici di tipo implicit, esso viene implementato attraverso i formati di modellazione e rendering predefiniti dal programma.

a sinistra raffigurazione della suddivisione di un cubo in ottavi, a destra il corrispettivo in Octrees

esempi di suddivisioni Octrees

esmpio di resa con il formato Octree, da sinistra è evidente la struttura octree, rendering finale, 
evidanziazione degli artefatti solo quando l'immagine è molto ingrandita

Octrees
Si provi ad immaginare per un momento, di riempire accuratamente un vaso vuoto con blocchetti di un qualche materiale (conosciuti anche come voxel) e si otterrà l'idea di base dietro agli Octrees; portando poi il concetto un po' oltre, permettendo ai blocchi di assumere forme diverse, si è vicini a capire l'intero meccanismo. Gli Octrees così definiti per le otto divisioni spaziali create dai tre assi (x, y, z), richiedono calcoli complessi per la loro gestione e non creano superfici morbide. Il loro utilizzo è orientato più ad applicazioni topografiche, ma non adatte ad un tipico lavoro in Maya. 

esempio di scansione 3D a raggi infrarossi

altri esempi di con scanner 3D meccanici per oggetti e automatici per oggetti e/o esseri viventi di grandi dimensioni

esempi di Point Clouds (nuvole di punti) ottenute dalla scansione 3D

esempio di ricostruzione del formato: in alto, 1 - Point Clouds ottenuta dalla scansione 3D,  2 - mesh poligonale
triangolare,  3 - ricostruzione delle superfici ,  4 - superfici NURBS perfettamente ricostruite,
in basso stesso procedimento  per un volto

Point Clouds
Le Point Clouds (nuvole di punti) rappresentano un altro approccio alla modellazione, richiedono grande potenza di calcolo e di solito sono il risultato di un sistema di scansione 3D. Il problema tipico delle Point Clouds si presenta quando si convertono i dati in formati più convezionali, come le superfici NURBS. Esse trovano la loro maggiore applicazione in aree quali il reverse engineering o il digital-elevation di modelli. Sebbene alcuni sistemi riescano a creare buone mesh poligonali (di solito triangolari) estrapolandole dai dati, il necessario filtraggio e la disponibilità di appropriati algoritmi rendono questo strumento un set specializzato, a tal proposito Alias Studio rende disponibile il formato Point Clouds, ma naturalmente il problema di adattare le superfici ai dati persiste in questo modo però è possibile importare in Maya le superfici ottenute con un buon risultato.