Modello 3D

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Modello 3D di una molecola

Un modello 3D (o modello tridimensionale) è una rappresentazione matematica di un oggetto tridimensionale. È un elemento chiave della computer grafica 3D, del disegno industriale, della progettazione architettonica e della stampa tridimensionale. Il processo che riguarda la creazione di un modello 3D, è detto modellazione 3D.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

William Fetter, un graphic designer americano, è ricordato per aver creato per primo il modello 3D di una figura umana, oggi conosciuta come Boeman. Tale figura umana, comunque, era il Landing Signal Officer su una portaerei CV-A 59. La figura fu mostrata in un corto ma solo come silhouette e non come una elaborazione dettagliata. Nel 1959, Fetter fu reclutato dalla Boeing come art director del dipartimento CAD per esplorare nuove idee creative per la produzione di disegni 3D.

La prima applicazione commerciale riguardante i modelli umani, risale al 1998 sul sito web della Land's End. I modelli virtuali umani erano creati dalla compagnia My Virtual Mode Inc., e permise agli utenti di creare un modello di loro stessi per provare gli abiti.[1] Ci sono diversi programmi moderni che permettono la creazione di modelli umani virtuali (Poser sarebbe un esempio).

Per leggere l'evoluzione approfondita del campo della computer grafica, vai alla relativa pagina.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Un modello tridimensionale consiste sostanzialmente in un file di dati strutturati, contenenti le proprietà delle primitive geometriche che costituiscono l'oggetto rappresentato (un corpo fisico). Trattandosi di un insieme di dati (punti nello spazio 3D e altre informazioni), i modelli 3D possono essere fatti a mano, algoritmicamente (modellazione procedurale), o scansionati dalla realtà. La maggior parte dei modelli tridimensionali può essere divisa in due coppie di categorie:

Solidi e Superfici[modifica | modifica wikitesto]

I modelli solidi sono utilizzati principalmente per simulazioni ingegneristiche e mediche, e sono di solito costruiti con la geometria solida costruttiva. Uno dei punti di forza dei solidi è la loro costituzione in forme prismatiche.[2] Ogni forma che può essere creata con un'operazione di estrusione o rivoluzione, tipicamente offre una grande opportunità per l'utilizzo di una caratteristica del solido. Le caratteristiche del solido di solito (ma non sempre), producono forme dalla fine con copertura piatta (flat-capped ends). In alcune situazioni questo è considerato un punto di forza, mentre in altre uno svantaggio. Nel caso in cui si stiano creando modelli curvilinei e complessi, è visto come indesiderabile.

Le superfici rappresentano solo le superfici che consistono in un confine infinitamente sottile delle facce che racchiudono un solido[2], come un infinitesimale sottile guscio, da qui l'uso del termine "shell". Sebbene le superfici esistano nello spazio 3D, esse non contengono alcun volume (proprietà che hanno solo i solidi descritti sopra). Sono infinitamente sottili, come una pelle umana rappresentata matematicamente. Anche quando una superficie è un loop chiuso, come per esempio la faccia di un cilindro, la superficie in se non possiede alcuno spessore. Un modo alternativo di pensare alle superfici è di pensarle come facce isolate, infatti le superfici possono essere considerate come costituite da un non-insieme di facce, distinte l'una dall'altra, portate fuori da un "contesto" che è il modello.[2] Il maggiore punto di forza delle superfici può essere anche descritto come il loro maggiore punto debole: le forme e i volumi possono (o devono, in baso al proprio punto di vista) essere creati pezzo per pezzo, e questi pezzi, si è forzati a incastrarli manualmente (quest'azione è eseguita automaticamente nella modellazione dei solidi).[2] Si deduce quindi che i modelli di superfici non devono avere buchi o discontinuità, per essere significativi come oggetti reali. La maggior parte dei modelli usati nei giochi e nei film sono modelli di questo tipo.

È possibile scegliere un flusso di lavoro che consideri esclusivamente solidi o superfici, trasformando il modello da una modo a un altro, o si può altrimenti lavorare con solidi e superfici contemporaneamente. L'uso contemporaneo di solidi e superfici è spesso chiamato modellazione ibrida (hybrid modeling).[2] Molti degli strumenti mainstream di modellazione CAD disponibili oggi, rientrano in questa categoria, come per esempio SolidWorks, Solid Edge, Pro/Engineer, Unigraphics NX, e Catia. Ci sono pochi software di modellazione che usano esclusivamente solidi o superfici. Rhino è un esempio di software esclusivo per superfici. Alibre è un esempio di software esclusivo per solidi.

Mesh e NURBS[modifica | modifica wikitesto]

Esistono poi due categorie di modelli tridimensionali, a seconda del software utilizzato:

  • Mesh poligonali: maglie di vertici connessi fra loro da spigoli, che formano così delle facce; modellabili principalmente in Blender, 3ds Max, Maya, AutoCAD. Una mesh poligonale può essere low poly o high poly.
  • Curve e superfici NURBS: curve e superfici la cui modellazione è controllata dalla manipolazione di vertici di controllo, patch e nodi; modellabili principalmente in Rhinoceros

Infine i modelli 3D si differenziano, a seconda dell'utilizzo e del tipo di modellazione, in:

Hard-surfaced models[modifica | modifica wikitesto]

Modello 3D di un set di mobili per la TV e PC

Cioè "modelli di superfici piatte". Si tratta di modelli di oggetti che hanno una superficie rigida, piatta, e di solito non presentano molta rotondità. Nell'animazione non mostrano alcun segno di vita. Gli hard-surfaced models generalmente sono più semplici da realizzare se comparati ai modelli organici, come i personaggi. Ma la complessità comunque varia a seconda del tipo di modello che si sta realizzando (per esempio un tavolo sarebbe più semplice da realizzare rispetto a un'automobile).[3] Ecco l'elenco di alcuni modelli di questo tipo:

  • Tavoli
  • Sedie
  • Ripiani
  • Armadi
  • Porte
  • Camere
  • Edifici
  • Schermi di TV
  • Sveglie
  • Letti
  • Strade
  • Divani
  • Grattacieli
  • Vasi
  • Set da cucina
  • Set di computer
  • Stadi
  • Veicoli
  • Astronavi
  • Cellulari

Tra i campi in cui si necessita di modelli di superfici piatte: visualizzazione architettonica, sviluppo di videogiochi/film, investigazioni criminali, realtà virtuale/realtà aumentata.

Organic models[modifica | modifica wikitesto]

Modello 3D di un personaggio

Cioè "modelli organici". A differenza dei modelli di superfici piatte, questo tipo di modelli sono più curvi e arrotondati, sebbene possano comunque avere delle superfici piatte. Possono essere più complicati da realizzare rispetto ai modelli di superfici piatte. Nell'animazione prendono vita.[3] Ecco un elenco con esempi di modelli organici:

  • Esseri umani
  • Animali
  • Bestie
  • Piante
  • Frutta
  • Vegetali
  • Pianeti
  • Alberi
  • Erba
  • Organismi

Trovano applicazione nello sviluppo di film, nel campo medico/dentale, nelle investigazioni criminali e nella visualizzazione architettonica.

Environment models[modifica | modifica wikitesto]

Modello 3D della Tomba dei Giganti

Cioè "modelli di ambiente". Si tratta di modelli che, messi assieme, permettono di costruire un mondo. Trattandosi di elementi che compongono un contenitore, in seguito tale mondo può arredato con modelli di superfici piatte e modelli organici.[3] Ecco un elenco con esempi di modelli di ambiente:

  • Una stanza
  • Una sala
  • Un corridoio
  • Strade
  • Una città
  • Una montagna
  • Una foresta
  • Un deserto
  • Spazi aperti
  • Un'altra dimensione
  • Un quadrato piatto
  • Location iconiche del mondo vero

Tra i campi in cui tali modelli trovano applicazione, ci sono: film, videogiochi e realtà virtuale/realtà aumentata.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

I modelli 3D, al giorno d'oggi, sono impiegati in ampia varietà di campi.

  • L'industria medica usa dettagliati modelli di organi; questi possono essere creati con più immagini 2D di un MRI o TC.
  • L'industria cinematografica li usa per rappresentare personaggi e oggetti nei film di animazione e di vita reale, oppure alcune situazioni che sarebbero troppo pericolose o impossibili.
  • L'industria videoludica li sua come contenuti per i videogiochi; i modelli 3D sono la sostanza del videogioco.
  • Il settore scientifico li usa come modelli altamente dettagliati per i composti chimici.
  • In architettura si utilizzano per presentare edifici e paesaggi; in questo caso dopo la modellazione vengono stampati in 3D.
  • In ingegneria o design, si usano per riferimento o per presentare nuovi prodotti, veicoli e strutture.
  • Nei decenni recenti, si è iniziato a costruire modelli tridimensionali in ambito geologico.

Il mercato dei modelli 3D[modifica | modifica wikitesto]

Esiste un grande mercato di modelli 3D (così come contenuti legati a essi, come texture, script, ecc...), sia per singoli modelli che per grandi collezioni. Molti negozi per contenuti 3D, infatti, permettono ad artisti individuali di vendere le proprie creazioni, fra cui TurboSquid[4], CGStudio, CreativeMarket e CGTrader. Spesso, il fine è quello di ottenere un valore aggiunto da quanto creato in precedenza per progetti. Così facendo, gli artisti possono guadagnare più soldi da questi contenuti e le aziende possono risparmiare denaro acquistando dei modelli già pronti invece di pagare un dipendente per crearli da zero.

Questi mercati in genere dividono il guadagno tra se stessi e l'artista creatore del contenuto, in modo che l'artista ottenga dal 40% al 95% dei guadagni, in accordo con il negozio. Nella maggior parte dei casi, l'artista mantiene la proprietà del modello; il cliente acquista solo il diritto di utilizzare e presentarlo.

Negli ultimi anni sono nati numerosi mercati specializzati nei modelli da stampa 3D. Alcuni di questi negozi, sono la combinazione di siti per la condivisione dei modelli con o senza una funzionalità di e-commerce integrata. Alcune di queste piattaforme offrono inoltre servizi di stampa 3D su richiesta, software per il rendering, la visualizzazione dinamica di oggetti, ecc. Fra le piattaforme di condivisione di modelli per la stampa 3D troviamo: Shapeways, Pinshape, Thingiverse, TurboSquid, CGTrader, Threeding, MyMiniFactory e GrabCAD.

Formati di modelli 3D[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ "Lands' End First With New 'My Virtual Model' Technology: Takes Guesswork Out of Web Shopping for Clothes That Fit", su prnewswire.com.
  2. ^ a b c d e Matt Lombard, SolidWorks Surfacing and Complex Shape Modeling Bible, 2008.
  3. ^ a b c Danan Thilakanathan, 3D Modeling For Beginners.
  4. ^ turbosquid.com, https://www.turbosquid.com/.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]