Dinamica-RAY
Premessa
Lo scopo di questo manuale è fornire all'utente le conoscenze di base per ottenere ottimi rendering
utilizzando Dinamica-RAY (DRAY). In alcuni punti di questo manuale si farà riferimento a nozioni
presenti nel manuale del programma ArredoCAD, per cui se ne consiglia la consultazione quando
necessario.
Requisiti di sistema consigliati
- Processore Intel i7 64 bit di ultima generazione, con supporto del set di istruzioni SSE e AVX
- RAM 8 Gb
- Scheda video con almeno 1 Gb di memoria video dedicata
- Spazio libero su disco 20 Gb
- Windows 7 64 bit, e successive versioni
Questo motore di rendering sfrutta la tecnologia multicore con indirizzamento a 64 bit per offrire le
migliori prestazioni che la macchina su cui elabora può offrire; può essere eseguito solo in
architetture a 64 bit e solamente su sistemi operativi Windows Vista e successivi.
DRAY Vs Raytracing
Quali sono le differenze tra Raytracing e DRAY? Innanzitutto questi motori non sono esclusivi l'uno
dell'altro ma possono essere utilizzati per renderizzare la stessa scena. Ognuno ha dei propri
settaggi che ne determinano la resa, quindi una volta scelto il punto di vista (comune ad entrambi)
è fondamentale intervenire su questi ultimi per ottenere la qualità e la risoluzione desiderata. Il
settaggio dei parametri e l'uso di DRAY verranno affrontati nei paragrafi a seguire. A differenza di
Raytracing che termina l'elaborazione calcolando gli ultimi pixel in basso a destra dell'immagine,
DRAY potrà proseguirà nei calcoli per un tempo virtualmente infinito, sarà l'utente a decidere
quando interrompere il rendering perché la scena ha raggiunto una qualità ed una nitidezza tale da
essere accettabile.
Un'altra grande differenza è la qualità, infatti con DRAY è possibile ottenere una qualità di tipo
fotografico molto più realistica, grazie anche alla possibilità di integrare nella scena sfondi e luce
solare. Per quanto riguarda i tempi è difficile fare un paragone tra i due motori, in quanto
permettono di ottenere due risultati molto diversi tra loro, è naturale che per un rendering
fotografico di alta qualità con DRAY saranno necessarie diverse ore di calcolo con un processore
di ultima generazione.
Primo rendering con DRAY
Come già detto precedentemente, DRAY è un motore di rendering che permette, una volta
impostato un punto di vista nella scena, di renderizzarla ed ottenere una immagine di qualità. Il suo
utilizzo è molto semplice ed intuitivo, una volta aperto il progetto ed impostato un punto di vista,
occorre solo fare click sul pulsante DRAY dall'interfaccia di progettazione principale di ArredoCAD
oppure dal classica finestra delle opzioni di rendering. All'apertura, l'immagine sarà completamente
nera e già dopo pochi minuti si inizierà a schiarire, tanto quanto basta per capire come sarà la
scena finale, soprattutto l'illuminazione. Alcuni screenshot dei primi minuti di rendering sono
mostrati in figura 1, 2 e 3, ad una risoluzione di 1024x768 ed eseguiti con un processore Intel®
Core™ i7-2600 Processor (8M Cache, up to 3.80 GHz) e 8 Gb di RAM installati.
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(figura 1: rendering dopo 5 secondi di elaborazione)
(figura 2: rendering dopo 1 minuto di elaborazione)
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(figura 3: rendering dopo 20 minuti di elaborazione)
Quando si ritiene che il rendering abbia raggiunto una qualità accettabile, è possibile interromperlo
e salvare l'immagine premendo il tasto ESC o semplicemente chiudendo la finestra DRAY. Appena
chiuso apparirà una finestra di dialogo che permetterà di decidere dove salvare il rendering
appena calcolato, come mostrato in figura 4.
(figura 4)
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Naturalmente i tempi sono indicativi e si riferiscono a questa specifica scena ed alla risoluzione
impostata, tuttavia rappresentano bene la progressione del rendering che inizialmente si risolve
con una certa velocità per poi rallentare, a causa dell'aumento dei calcoli dovuti a riflessioni,
illuminazione ecc.
Un primo sguardo a DRAY
L'interfaccia di esportazione è mostrata in figura 5:
(figura 5)
1. Risoluzione del rendering
Consente di impostare la risoluzione della finestra di rendering e quindi la risoluzione
dell'immagine che verrà generata. Sono disponibili 4 impostazioni che permettono di ottenere una
risoluzione che al massimo può essere pari alla risoluzione dello schermo. Maggiore sarà la
dimensione, maggiore saranno i tempi di rendering necessari per ottenere un risultato
fotorealistico.
2. Luce globale
Questa opzione si attiva spuntando la relativa casella, consente di settare un'immagine di sfondo
di tipo HDR, che può essere illuminante e quindi diventare una vera e propria fonte luminosa
anche di tipo solare. Il campo Intensità indica l'intensità della luce, il campo Colore indica il colore
che deve avere la stessa luce, il campo Immagine indica il nome dell'immagine che è stata
applicata (di default DEFAULT_BACK.PPM) e può essere selezionata tramite il pulsante Sfoglia.
Cliccando sul pulsante Default è possibile reimpostare lo sfondo DEFAULT_BACK.PPM che
consiste in uno sfondo bianco neutro illuminante.
I formati di immagine ammessi sono JPG, BMP e PFM; di questi solamente l'ultimo può essere di
tipo HDR quindi adatto a rappresentare nella maniera più fotorealistica possibile paesaggi e
scenari di sfondo, con tanto di illuminazione solare che coinvolge non solo gli elementi della
composizione ma anche lo sfondo stesso. Un esempio di sfondo HDR è mostrato in figura 6.
Su internet sono disponibili numerosi sfondi di tipo HDR, una risorsa da cui reperirne alcuni è
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http://www.openfootage.net/. Si ricorda che gli sfondi vanno sempre convertiti in formato *.PFM
utilizzando programmi di editor grafico tipo Photoshop o Picturenaut, presente dentro la cartella del
programma (ad esempio C:\Arredocad\Picturenaut\Picturenaut.exe).
La luce globale, al contrario di quella solare, permette di aggiungere una illuminazione esterna
globale che illumina molto bene gli ambienti e viene calcolata in tempi ridotti dal motore di
rendering, quindi complessivamente permette di ottenere ottimi risultati in breve tempo. Con la
possibilità di inserire uno scenario di sfondo, si introduce una novità interessante per coloro che
vogliono ottenere delle viste particolari nel caso in cui si voglia ricreare l'effetto di uno sfondo, nel
quale è inserita la composizione che si sta progettando. Anche se i formati BMP e JPG sono
supportati, è sempre consigliabile, per una migliore resa, utilizzare degli sfondi in formato PFM.
Per fare questo è stato aggiunto un semplice tool all'interno della cartella del programma chiamato
Picturenaut (localizzato, ad esempio, in C:\Arredocad\Picturenaut\Picturenaut.exe): con questo
semplice programma di editing grafico è sufficiente aprire lo sfondo scaricato in formato *.HDR,
cliccando su File → Open... e selezionando il file in formato *.HDR, quindi cliccare su File → Save
As... e selezionare una cartella di destinazione (ad esempio il Desktop). Nella finestra di dialogo
corrente è importante selezionare il formato di salvataggio, quindi nel menù a tendina Salva Come
scegliere Portable Float Map (*.PFM). Infine cliccare su Salva per salvare.
A questo punto lo sfondo è disponibile nel formato corretto e pronto per essere importato in DRAY:
nella finestra di esportazione è sufficiente attivare il checkbox Luce Globale (HDR), cliccare su
Sfoglia quindi selezionare il file appena convertito.
Lo sfondo verrà applicato all'esterno della scena, ad una distanza che è virtualmente infinita quindi
non sarà possibile avvicinarsi o allontanarsi, ciò che viene visualizzato non può essere manipolato
ma verrà applicato allo sfondo così com'è. Nel caso in cui lo sfondo sia ribaltato verticalmente,
occorre spuntare la voce Rifletti verticalmente sfondo per fare in modo che in fase di rendering
venga rappresentato correttamente.
(figura 6)
3. Luce solare
Attivando questa opzione sarà aggiunto alla scena il contributo della luce solare. La direzione della
luce è determinata attraverso due quadranti: il primo rappresenta l'orientamento nei due assi
giacenti sul suolo (X e Y), il secondo rappresenta l'orientamento nell'asse Z, quindi in un certo
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senso l'inclinazione dei raggi solari. Intensità indica l'intensità della luce, tipicamente questo valore
vale 10, Raggio indica la sfumatura dell'ombra che è generata dalla luce solare, Temperatura
indica il "calore" della luce, che può essere più fredda o più calda.
A seguire saranno proposti alcuni esempi che mostreranno il funzionamento della luce solare: è
importante chiarire il concetto che, al fine di determinare la direzione della luce, va presa come
riferimento la vista in pianta della composizione così come si presenta nella finestra principale di
progettazione (figura 7), non il punto di vista. Le direzioni nelle quali punteranno le lancette dei due
quadranti indicheranno il verso della luce, inoltre quando si imposta il valore -90 della componente
Z, verrà disattivato il cursore che permette di regolare l'orientamento negli assi X e Y, in quanto
cadendo in senso perfettamente verticale al suolo, non avrebbe senso indicarne una direzione. Gli
esempi di figura 8-9-10-11 chiariranno meglio i concetti di luce solare.
(figura 7: vista 2D e 3D del progetto che sarà utilizzato come esempio nelle figure 8-9-10-11. I 3
elementi inseriti sul piano circolare aiuteranno a chiarire come direzionare la luce in relazione al
progetto)
(figura 8: la luce solare è proiettata in direzione Nord con una inclinazione di 45 gradi)
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(figura 9: la luce è proiettata verso Est con una inclinazione di 45 gradi)
(figura 10: la luce è proiettata verso Sud con una inclinazione di 20 gradi)
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(figura 11: la luce è proiettata come nella scena di figura 10 ma è stato scelto un punto di vista
differente, che tuttavia non influisce sulla direzione della luce solare, l'ombra cade sempre dalla
stessa parte)
4. Impostazioni avanzate
Premendo sul pulsante Mostra Impostazioni Avanzate è possibile accedere al menù delle
impostazioni avanzate di DRAY, mostrato in figura 12.
(figura 12)
Questi valori, che si ritiene possano essere standard e quindi si consiglia di lasciare invariati,
permettono di impostare alcune caratteristiche avanzate del rendering.
Spp indica il numero di campioni che vengono calcolati per ogni pixel.
Gamma fa riferimento alla gamma di colore che sarà applicata al render: il valore di default è 1.7 e
si consiglia di modificarlo solo nei casi in cui il risultato percepito dall'occhio umano non sia quello
atteso.
Luminanza indica l'intensità luminosa per superficie o "abbagliamento".
Depth non è altro che la profondità di calcolo, che in un certo senso rappresenta il numero di
rimbalzi che vengono eseguiti per calcolare ogni singolo pixel. Se ad esempio il valore viene
messo a 1, molti dettagli come le trasparenze dei vetri non saranno visibili, quindi si consiglia di
non modificare il valore tipico di 16.
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Saturazione determina la saturazione dei colori all'interno della scena, il valore tipico è 1.6 e si
consiglia di modificarlo solo nei casi in cui il colore risulti eccessivamente "spento" o troppo
"acceso".
Un discorso a parte va affrontato per i restanti campi che riguardano le intensità di punti luce, spot
e quadlight. Il Raytracing di ArredoCAD ed il nuovo motore di rendering DRAY non utilizzano gli
stessi valori di intensità luminose per rappresentare la luce: in particolare il Raytracing usa dei
valori di intensità bassi, mentre DRAY dei valori molto alti, talvolta di 4-5 ordini di grandezza
superiore. Per mantenere una certa coerenza tra i due motori di rendering si sono introdotti dei
fattori moltiplicativi, ovvero dei valori che moltiplicati all'intensità di ogni elemento luminoso
all'interno della scena (punti luce, spot e quadlight), garantiscano una resa su DRAY paragonabile
a quella che avrebbero su Raytracing. Questi parametri sono elencati qui sotto:
Impostazioni punto luce indica il fattore di moltiplicazione dell'intensità luminosa che viene
applicato ad ogni punto luce all'interno della scena. È possibile nascondere, solamente nei
rendering fatti con DRAY, i punti luce all'interno della scena spuntando la voce Nascondi Punti
Luce.
Impostazioni spot indica il fattore di moltiplicazione dell'intensità luminosa che viene applicato ad
ogni spot all'interno della scena.
Impostazioni quadlight indica il fattore di moltiplicazione dell'intensità luminosa e della tolleranza
che vengono applicati ad ogni quadlight all'interno della scena. Questa nuova tipologia di luci sarà
descritta in dettaglio nei paragrafi successivi.
Si consiglia di aumentare o diminuire questi fattori moltiplicativi dell'intensità luminosa solo nel
caso in cui si noti un'eccessiva o scarsa illuminazione generale nei rendering con DRAY.
Luci Quadlight
Un nuovo tipo di illuminazione è stato introdotto esclusivamente per DRAY ed è disponibile in
Listino Elementi → Accessori Comuni → Luci. Si tratta di superfici luminose che illuminano in
una sola direzione e che possono essere ridimensionate a piacere per assumere qualsivoglia
misura personalizzata. Costituiscono un'ottima alternativa ai punti luce standard e garantiscono
veloci tempi di elaborazione ed una qualità molto alta. Il loro inserimento all'interno di una scena è
lo stesso di un punto luce o di uno spot, naturalmente vi sono 6 versioni differenti per ogni
quadlight, a seconda della direzione verso la quale si vuole che illuminino: una linea frastagliata in
ogni quadlight aiuterà l'utente a capire in quale direzione sarà rivolta la luce, come mostrato in
figura 13.
(figura 13: vista 2D e 3D di 3 quadlight che illuminano in direzioni differenti)
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Cliccando su Proprietà Elemento e quindi su una quadlight, è possibile accedere alle proprietà
della singola luce, mostrate in figura 14.
(figura 14)
Nell'esempio di figura 14 è stata selezionata la quadlight QUADSUP, nella quale è visibile una
piccola anteprima di come illuminerà questa particolare luce, ovvero verso l'alto.
Oltre ai soliti parametri per regolare dimensioni, posizione e parete, è anche possibile cambiare il
colore della luce cliccando su Scegli Colore e modificare la Tolleranza, ovvero il valore,
espresso in millimetri, in cui i lati della quadlight vengono ridotti (vedi figura 15); questo espediente
è importante per evitare che agganciando una quadlight ad un elemento, possa intersecarsi e
quindi non emettere luce. Ogni quadlight, infatti, non deve assolutamente intersecare nessun altro
elemento della scena o nessuna parete. Inoltre è possibile, togliendo la spunta dal campo
Visualizza Arealight, nascondere l'oggetto quadlight ma mantenere solamente la luce che
proietta, come mostrato in figura 16.
(figura 15: a sinistra una quadlight con Tolleranza 1, a destra una quadlight con Tolleranza 100)
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(figura 16: a sinistra una quadlight con Visualizza Arealight spuntato, a destra la stessa quadlight
con Visualizza Arealight non spuntato)
Editor dei materiali
Per accedere ai materiali di un elemento occorre cliccare col tasto sinistro del mouse sull'elemento
stesso, avendo precedentemente attivato il comando Proprietà Elemento, quindi cliccando su
Componenti 3d si giunge alla finestra mostrata in figura 17.
(figura 17)
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Come si può notare, è stata selezionata la cassa della base, alla quale è abbinata la bitmap
TEAK4.BMP. Cliccando sul pulsante Edit è possibile accedere all'editor materiali che presenta 3
schede: ArredoCAD, Indigo e Dray. Selezionando la scheda Dray sarà possibile settare, per
quello specifico materiale, le caratteristiche che dovrà avere una volta che si andrà a renderizzarlo
con Dray. Se, ad esempio, vogliamo che la finitura della cassa sia lucida, selezioniamo dal menù a
tendina Tipo Materiale la voce Lucido (figura 18). In questo modo tutti gli elementi a cui è
abbinata la bitmap TEAK4.BMP avranno una finitura lucida quando renderizzati con Dray. E' facile
intuire questo, infatti facendo proprietà elemento su un'altra base che monta un'anta con la stessa
bitmap associata, ed accedendo all'editor materiali, nella scheda Dray si troverà già selezionato,
nel menu a tendina Tipo Materiale, la voce Lucido.
(figura 18)
Questo concetto è molto importante ed occorre fare molta attenzione quando si settano i materiali:
infatti d'ora in avanti in tutti i progetti in cui verrà utilizzata la bitmap TEAK4.BMP, sarà
automaticamente settato l'abbinamento Lucido. Questo comportamento del programma gioca a
favore dell'utente che, durante la progettazione di ambienti, può determinare la finitura che avrà il
materiale stesso su Dray una sola volta per tutte, perché da quel momento in avanti tutte le
superfici a cui è abbinata quella bitmap avranno la finitura desiderata quando renderizzate con
Dray.
Le possibilità di personalizzazione dell'editor materiali costituiscono una risorsa importante qualora
si voglia intervenire sull'effetto finale del rendering utilizzando Dray: esistono diversi tipi di settaggi
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predefiniti facilmente selezionabili, come mostrato in figura 19 e 20, oppure esiste la possibilità di
editare a mano il singolo materiale.
(figura 19: semplice scena nella quale nessun materiale è stato settato)
(figura 20: scena di figura 19 con settaggio dei materiali)
Le figure 19 e 20 mostrano chiaramente la differenze del settaggio dei materiali sulla stessa scena:
si possono notare le superfici acciaio, i vetri, ma anche le finiture laccate lucide di basi e pensili,
persino dettagli quali la bottiglia di vino sono stati accuratamente personalizzati per una resa il più
realistica possibile. La lucidità delle superfici causa anche una diversa illuminazione dell'ambiente
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dovuto proprio alla presenza di maggiori riflessioni. Alcuni elementi risultano già ben settati in
entrambe le scene, questo è dovuto al fatto che alcune bitmap sono automaticamente settate dal
programma e non possono essere modificabili. Queste bitmap sono tutte quelle che iniziano per
VETRO_ (quindi VETRO_0.BMP, VETRO_1.BMP, VETRO_2.BMP, VETRO_3.BMP,
VETRO_4.BMP, VETRO_5.BMP), tutte quelle che iniziano per CROMO_ (quindi CROMO_0.BMP,
CROMO_1.BMP, CROMO_2.BMP, CROMO_3.BMP, CROMO_4.BMP, CROMO_5.BMP),
METSAT.BMP e tutte le bitmap con riflessione maggiore di 0.5 (ad esempio SPECCHIO.BMP).
Premendo sul tasto Personalizza si accede ad una serie di parametri che permettono di
modificare le caratteristiche del materiale, ovvero il comportamento della luce quando ne colpisce
la superficie e quando la attraversa, come mostrato in figura 21.
- Luce Diffusa: composta da 3 parametri (RGB), indica la luminosità di un materiale. Tipicamente
il range di valori è compreso tra zero ed uno, nel caso in cui le componenti superino i valori di uno,
il materiale diffonde una quantità di luce superiore e quindi in un certo senso diventa un
"emettitore" di luce.
A destra dei parametri è mostrato un quadrato colorato che rappresenta un'anteprima, nel quale
cliccandoci è possibile accedere alla classica palette dei colori.
- Specularità Luce: composta da 3 parametri (RGB), indica la luce che viene riflessa dal
materiale, è possibile fare in modo che il materiale rifletta una luce di un determinato colore, che
rifletta al massimo o che non ne rifletta affatto. Come per la voce precedente, è presente a destra
dei parametri l'anteprima dalla quale accedere alla palette dei colori.
- Trasmission Filter: composto da 3 parametri (RGB), indica la luminosità di ciò che si vede
attraverso un materiale trasparente, è possibile fare in modo che tutto quello che si vede al di la di
un materiale trasparente sia più o meno luminoso, oppure che assuma una certa colorazione.
Come per la voce precedente, è presente a destra dei parametri l'anteprima dalla quale accedere
alla palette dei colori.
- Rugosità: valore che va da zero a infinito, indica la rugosità del materiale, ovvero la finitura
superficiale più o meno lucida. Quando vale zero, la superficie risulterà opaca e scarsamente
riflettente, per valori elevati che possono raggiungere anche 5 ordini di grandezza, il materiale
risulterà estremamente lucido e quindi molto riflettente.
- Trasparenza: valore che va da zero a uno, con precisione di 2 cifre decimali, indica la
trasparenza del materiale; se vale zero il materiale è completamente trasparente, se vale 1 il
materiale non è trasparente.
- Texture: se spuntata, verrà utilizzata la bitmap corrente nel rendering di questo materiale, se non
spuntata il materiale non utilizzerà la bitmap corrente.
- Tipo Materiale: indica la tipologia del materiale che si sta renderizzando; per il momento sono
disponibili Obj, che viene utilizzato nella maggior parte dei materiali, mentre Glass viene utilizzato
esclusivamente per vetri trasparenti.
- Colore Vetro: composto da 3 parametri (RGB), indica il colore del vetro. A destra dei parametri è
mostrato un quadrato colorato che rappresenta un'anteprima, nel quale cliccandoci è possibile
accedere alla classica palette dei colori.
A seguire saranno analizzate nel dettaglio le caratteristiche di ogni parametro con esempi reali che
ne chiariscano l'uso e le possibili applicazioni.
È disponibile, per il settaggio dei materiali correnti, il pulsante Test Materiale che permette di
eseguire un rendering con Dray in una scena di test, studiata per apprezzare al meglio le
caratteristiche estetiche del materiale corrente. Si ricorda che ogni materiale è visivamente
soggetto a modifiche dovute al tipo di illuminazione e riflessioni presenti nella scena in cui è
inserito, pertanto vi possono essere leggere differenze tra il test del materiale e la sua resa
all'interno di una scena. In ogni caso il test del materiale rimane un utile strumento per visualizzare
le caratteristiche del materiale corrente e regolarne le caratteristiche estetiche.
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(figura 21)
Considerando la cassa dell'esempio di figura 9 e scegliendo dal menù a tendina la voce Opaco, si
possono notare i valori che determinano appunto una finitura opaca (di default): Luce Diffusa ha
valori prossimi all'uno, Specularità Luce ha valori prossimi allo zero, Trasparenza vale uno e
Rugosità è 10 (figura 21).
(figura 22: palette dei colori di Windows, è possibile selezionare un colore personalizzato e
determinarne la luminosità agendo sulla barra di scorrimento verticale posta a destra)
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Abbassando le tre componenti di Luce Diffusa, editandole a mano od agendo sulla barra di
scorrimento della palette dei colori (figura 22), è possibile notare che il materiale subisce un
notevole oscuramento, per via del fatto che emettendo meno luce risulta più "buio". Il test di questo
materiale è mostrato in figura 23 e 24.
(figura 23: materiale opaco standard)
(figura 24: lo stesso materiale di figura 23 con valori di luce diffusa dimezzati)
Come si può notare, i valori di Specularità Luce sono molto bassi quindi il materiale riflette poca
luce. Aumentando questi valori si può notare l'alto grado di riflessione che il materiale acquista,
mostrato in figura 25.
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(figura 25: stesso materiale di figura 23 con valori di specularità luce a 0.5)
Il risultato ottenuto è un legno con un determinato grado di riflessione, ma con una finitura molto
opaca; intervenendo sul parametro Rugosità è possibile migliorare la lucidità della superficie come
mostrato in figura 26.
(figura 26: stesso materiale di figura 25 con rugosità di 1000)
A questo punto il passo per ottenere una finitura lucida dal materiale di partenza è breve, occorre
abbassare leggermente la Specularità Luce (che risulta molto alta quindi rende il legno troppo
brillante) ed aumentare notevolmente il parametro Rugosità, ottenendo il risultato di figura 27
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(figura 27: stesso materiale di figura 23 con bassa specularità e rugosità molto alta)
Da come si evince negli esempi precedenti, Specularità Luce e Rugosità sono strettamente
correlate tra loro: non vi è riflessione senza Specularità Luce e l'immagine non è nitidamente
riflessa senza un valore alto di Rugosità. Giocando con questi due parametri è possibile ottenere
qualsiasi grado di riflessione, anche quella totale tipica di uno specchio. È sufficiente settare il
valore Specularità Luce massimo, Rugosità estremamente elevato ed azzerare il valore di Luce
Diffusa, poiché la superficie del materiale deve essere costituita interamente della luce che viene
riflessa. Inoltre per lo stesso motivo è necessario disabilitare Usa Texture. Il risultato è mostrato in
figura 28.
(figura 28: materiale specchio)
Disabilitando il parametro Usa Texture si ottiene un materiale senza texture adatto non solo a
creare specchi ma anche metalli cromati, satinati o acciai, come mostrato in figura 29.
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(figura 29: materiale acciaio)
Fino ad ora si sono analizzati i cambiamenti dei valori di Luce Diffusa e Specularità Luce
intervenendo su tutte e tre le componenti (RGB). Partendo dalla configurazione di figura 29, che
mostra un acciaio, è facile ottenere altre finiture metalliche come ad esempio un ottone. È
sufficiente modificarne i colori per ottenere l'effetto mostrato in figura 30.
(figura 30: materiale ottone ricavato dalla precedente configurazione del materiale acciaio. È stato
inoltre aumentato il valore di rugosità per ottenere una finitura più lucida)
Come si può notare le componenti di Luce Diffusa sono state volutamente settate a zero: è
possibile aggiungere il loro contributo per ottenere un ottone antico, partendo dal materiale di
figura 30 e modificando il resto dei parametri come mostrato in figura 31.
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(figura 31: materiale ottone antico ricavato dal precedente ottone lucido)
Quanto discusso fino ad ora riguarda i materiali non trasparenti; Dray permette anche di settare,
mediante i parametri Trasparenza e Transmission Filter, la trasparenza di un materiale ed il
colore della luce che lo attraversa. Supponendo di voler rendere trasparente un materiale plastico,
è sufficiente editare quello specifico materiale abbassando il valore di trasparenza, che è
compreso tra zero (completamente trasparente) ed uno (non trasparente), inserendo un valore che
può avere non più di 2 cifre decimali. In figura 32 è rappresentato il materiale di una ipotetica sedia
moderna, con semi trasparenza ed un certo grado di lucidità.
(figura 32)
In questo caso il campo Trasmission Filter non è stato coinvolto, tuttavia esso diventa importante
qualora si voglia realizzare una tenda. Una tenda che sia applicata di fronte ad una finestra o ad
una porta finestra, non deve solo avere il grado di trasparenza desiderato, ma deve anche lasciar
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trasparire correttamente lo sfondo e talvolta, se colpita direttamente dai raggi del sole o da una
intensa luce, deve in qualche modo farsi attraversare da questa luce. Per far questo occorre
mettere in pratica quanto detto fino a questo momento: supponiamo che ad una tenda sia
applicata una stoffa a fantasia, che si voglia un valore di trasparenza medio e che la tenda risulti in
qualche modo luminosa perché attraversata dai raggi di una mattina di sole. Innanzitutto si setta il
valore di Trasparenza, per esempio 0.4, quindi si imposta un valore di Transmission Filter molto
basso, così che dall'interno non sia troppo visibile quello che si trova dall'altra parte della tenda,
all'esterno. Tenendo valori di Transmission Filter bassi risulta più facile giocare solamente con la
trasparenza per ottenere il risultato desiderato. Inoltre per ricreare l'effetto del passaggio di luce
attraverso la tenda occorre settare il valore Luce Diffusa abbastanza alto, per far si che la stoffa,
diffondendo molta luce, simuli proprio l'effetto voluto. Per questo tipo di materiali, dove è
fondamentale la situazione luminosa in cui sono inseriti, si sconsiglia di utilizzare il test materiale
perché poco rappresentativo, si consiglia invece di testare il materiale direttamente nella scena,
così da vedere come si comporta nella situazione in cui verrà utilizzato. In figura 33 è mostrata la
configurazione di una tenda a fantasia, in figura 34 la scena nella quale questa tenda è stata
inserita.
(figura 33: l'aspetto non riflette la resa che avrà nella realtà perché le condizioni di illuminazione
della scena di test non permettono di ottenere un risultato realistico)
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(figura 34: tenda di figura 33 applicata ad una situazione reale. L'effetto è leggermente diverso
perché diversa è l'illuminazione a cui è sottoposta)
Il settaggio di una tenda introduce molto bene i materiali luminosi: DRAY non ha propriamente dei
materiali luminosi, tuttavia questo effetto può essere simulato partendo da un materiale neutro ed
aumentando molto la luce diffusa, per far si che il materiale, diffondendo appunto molta luce,
diventi in qualche modo luminoso. L'effetto che si ottiene non è mai quello di un materiale con
grandi capacità di illuminazione quindi è sempre bene utilizzarlo in combinazione con altri sistemi
d'illuminazione quali spot e luci quadlight. Tuttavia questa configurazione si presta bene a creare
l'effetto di una lampada o di un lampadario, come mostrato in figura 35.
(figura 35: il materiale del lampadario a soffitto ha valori di luce diffusa più alti (2 2 2), ma la luce
che irradia in basso è creata da una quadlight posta immediatamente sotto il lampadario con
l'opzione Visualizza Arealight non spuntata)In figura 36 è mostrato il materiale luminoso che è
stato applicato al lampadario di figura 35.
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(figura 36)
È consigliabile non esagerare con i valori di Luce Diffusa per evitare di aggiungere molto rumore
alla scena: valori alti, infatti, aumentano la complessità dell'illuminazione creando quei fastidiosi
puntini che difficilmente verranno risolti. La possibilità di aumentare la luce diffusa di un materiale
va utilizzata solamente per simulare l'effetto di emissione della luce di quel materiale, che poi
andrà amplificata inserendo, come precedentemente detto, una quadlight, spot o un punto luce.
Come ultimo argomento di questo paragrafo si parlerà dei vetri trasparenti: cliccando nel menù a
tendina Tipo Materiale e selezionando Vetro Trasparente, si noterà la scomparsa dei parametri
visti fino ad ora e la comparsa di un nuovo campo, Colore Vetro, composto anch'esso da tre
componenti (RGB). I valori di default creano un vetro completamente trasparente (come mostrato
in figura 37), ma semplicemente modificando il colore accedendo alla solita palette dei colori di
Windows, è possibile ottenere altri effetti, come mostrato in figura 38.
(figura 37: vetro completamente trasparente e privo di colore)
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(figura 38: vetro di figura 37 al quale è stata apportata una modifica nel colore. Come si può
notare, la colorazione del vetro è perfettamente coerente con le caratteristiche fisiche del
materiale: infatti gli elementi di maggiore spessore hanno una colorazione molto più scura)
Comandi da tastiera e mouse per DRAY
Sono disponibili alcuni tasti di scelta rapida per effettuare operazioni durante il rendering, elencate
qui sotto:
- Sblocco della tastiera: premendo il tasto B, è possibile "sbloccare" la tastiera ed accedere alle
funzionalità descritte a seguire. Premendo nuovamente il tasto B è possibile "bloccare" la tastiera.
- Aumento e diminuzione della luminosità complessiva: dopo aver sbloccato la tastiera,
premendo i tasti + (più) e - (meno) è possibile aumentare o diminuire la luminosità di tutti i
contributi luminosi nella scena. Ad ogni cambiamento il rendering inizierà nuovamente il calcolo
dall'inizio.
- Pausa: è possibile mettere in pausa il rendering premendo il tasto P. Il rendering è
automaticamente messo in pausa anche riducendo ad icona la finestra, non se la finestra è dietro
una o più finestre di altri programmi o di Windows.
- Movimento all'interno della scena: dopo aver sbloccato la tastiera, è possibile utilizzare la
combinazione di tasti direzionali della tastiera e del mouse per navigare all'interno della scena e
modificare la vista. Ad ogni cambiamento il rendering inizierà nuovamente il calcolo dall'inizio.
- Modificare la risoluzione della finestra: è possibile ridimensionare la finestra di rendering per
aumentare o diminuire le dimensioni, oppure visualizzarla a schermo intero. Ad ogni cambiamento
il rendering inizierà nuovamente il calcolo dall'inizio.
- Movimento: con una combinazione di mouse e frecce direzionali, è possibile navigare all'interno
della scena durante il rendering. Ad ogni "passo" il rendering inizierà nuovamente dall'inizio, ed è
necessario un processore molto performante per potersi muovere agilmente senza scatti. La
lunghezza dei "passi", ovvero la quantità di spazio che si percorre ogni movimento, può essere
aumentata o diminuita premendo più volte i tasti PagSu e PagGiù. Tenendo premuto il tasto
sinistro del mouse e movendolo è possibile ruotare la vista, tenendo premuto il tasto centrale del
mouse (rotella) e muovendolo è possibile ruotare la vista in un altro piano. Si sconsiglia di
utilizzare questo tipo di movimento perché difficile da regolare e da gestire: si consiglia invece di
utilizzare la finestra 3D per impostare un punto di vista (cliccando su Punto di Vista 3D) quindi
eseguire DRAY per quel punto di vista selezionato.
- Profondità di campo: in fotografia, per ogni impostazione dell'obiettivo, ci sono elementi che
saranno nitidi ed altri che saranno sfocati a seconda della distanza dal soggetto messo a fuoco.
DRAY può simulare questo effetto con la possibilità di regolare l'entità della sfocatura rispetto
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all'elemento messo a fuoco. Per prima cosa la tastiera deve esser sbloccata premendo il tasto B,
poi occorre tenere premuto il tasto Ctrl (Control) e cliccare col tasto sinistro del mouse
sull'elemento della scena che si vuole mettere a fuoco. A questo punto premendo il tasto L è
possibile aumentare la profondità di campo, mentre premendo il tasto K è possibile diminuirla. Ad
ogni cambiamento il rendering inizierà nuovamente il calcolo dall'inizio
Conclusioni: come fare un buon rendering con DRAY
A seguire saranno elencate una serie di regole e suggerimenti per ottenere dei rendering
soddisfacenti utilizzando DRAY.
- Utilizza DRAY in un computer sufficientemente performante, con un buon processore, RAM e con
un sistema operativo a 64 bit (vedi requisiti di sistema consigliati).
- Tieni sempre i driver della scheda video aggiornati all'ultima versione
- Imposta una corretta risoluzione dell'immagine: i tempi di rendering dipendono enormemente
dalla risoluzione della finestra di rendering: maggiore è la finestra, maggiori saranno i calcoli che il
motore dovrà effettuare e di conseguenza i tempi si allungheranno. Se stai facendo delle prove,
tieni la finestra al 50% o al 70% della risoluzione massima, ti aiuterà meglio a capire come sarà la
scena, solo quando tutto sarà come desideri puoi ingrandire la finestra a tutto schermo e lasciare
lavorare DRAY per le ore necessarie.
- Utilizza quando possibile la Luce Globale (HDR), è il tipo di illuminazione migliore che esista. Per
ottenere l'effetto tipico della luce solare puoi attivare contemporaneamente anche la Luce Solare.
Per ambienti privi di aperture verso l'esterno o per illuminare particolari punti della scena utilizza le
luci Quadlight. Evita, se possibile, di utilizzare i punti luce, hanno una resa molto bassa (utilizza il
checkbox Nascondi punti luce per nasconderli automaticamente).
- Non esagerare con le luci: ogni sorgente luminosa aumenta drasticamente la quantità di calcoli.
Cerca di ottimizzare il numero di luci all'interno della scena nel rispetto degli effetti voluti.
- Setta correttamente i materiali, anche se molti vengono già settati in automatico da ArredoCAD.
- Ottimizza la scena eliminando ciò che è superfluo. Maggiori sono gli elementi nella scena e
maggiore sarà il tempo di elaborazione necessario per completare il rendering. Gli oggetti che non
si vedono, perché in altre stanze o non visibili dal punto di vista impostato, possono essere
nascosti per ridurre il numero di elementi quindi migliorare i tempi di rendering, fermo restando che
non ci siano esigenze particolari (ad esempio delle riflessioni volute).
- Lascia lavorare DRAY possibilmente senza fare altro: se il computer è impegnato a fare altre
operazioni, sottrarrà delle risorse al motore di rendering rallentandolo.
- Una scena è fotorealistica se è stata disegnata per esserlo: DRAY non fa miracoli, si limita ad
eseguire, piuttosto bene e velocemente, ciò che gli viene ordinato di fare. È importante seguire i
consigli all'interno di questo manuale e nel manuale ufficiale di ArredoCAD per imparare a
progettare e renderizzare scene il più possibile fotorealistiche, ma soprattutto è importante
concedere a DRAY tutto il tempo che gli serve. Una buona qualità ha bisogno di diverse ore di
calcolo, non si possono ottenere ottimi risultati in poche decine di minuti.
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Aggiornamento di Aprile 2013
A seguire verranno presentate le nuove funzionalità implementate per migliorare la resa e la
qualità dei rendering eseguiti con DRAY.
Elaborazione post-rendering: lo sharpen
Una nuova funzionalità introdotta dall'aggiornamento è la possibilità di ritoccare il rendering
applicandovi un filtro fotografico chiamato Sharpen.
Questa tecnica consiste nel controllare l'intera immagine al fine di individuare tutti i contorni delle
superfici e migliorarne l'aspetto, con conseguente miglioramento della nitidezza complessiva. In
questo modo è possibile intervenire a rendering ultimato e decidere quale grado di nitidezza si
vuole applicare, semplicemente raffrontando l'immagine originale con quella ritoccata. Essendo
una funzionalità post-elaborazione, sarà possibile utilizzarla solo dopo aver salvato il rendering,
attraverso la finestra mostrata in figura 39, che apparirà automaticamente.
(figura 39: post-elaborazione del render mediante Sharpen)
Attraverso la barra di scorrimento posta in basso a sinistra è possibile specificare la percentuale di
Sharpen che si desidera applicare (di default 20%), quindi premendo sul tasto Applica si può
vedere il risultato nell'immagine di destra; l'immagine di sinistra, che rappresenta il rendering
originale senza Sharpen, può sempre essere usata come termine di paragone con l'immagine di
destra. Premendo sul pulsante Salva con Sharpen si salva il rendering così come si vede
nell'anteprima di destra, mentre premendo su Immagine Originale si salva il rendering così come
si vede nell'anteprima di sinistra.
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Mappatura dei materiali
Come discusso nei capitoli precedenti, il settaggio dei materiali costituisce un elemento
fondamentale per ottenere il massimo della veridicità in fase di rendering. Per migliorare
ulteriormente questo aspetto è stata aggiunta la possibilità di "mappare" alcune caratteristiche dei
materiali, in particolare è ora possibile mappare la Specularità luce, Rugosità e Trasparenza. La
nuova interfaccia è mostrata in figura 40.
(figura 40: editor dei materiali aggiornato)
Attivando la voce Usa Mappa si indicherà al motore di rendering che il parametro va mappato
utilizzando come mappa la stessa bitmap; premendo invece sul pulsante Sfoglia sarà possibile
abbinarvi una mappa personalizzata, solitamente in scala di grigi, che possa migliorare l'effetto del
relativo parametro sul materiale. I parametri che possono essere settati in questo modo sono:
- Specularità luce: è possibile indicare quali zone devono essere più riflettenti e quali meno, in
riferimento ai valori di Specularità luce. In questo modo la riflessione non sarà identica per tutta la
texture ma determinata dall'intensità di colore della mappa. Nell'esempio di figura 40 le parti di
colore più chiaro risulteranno più riflettenti, le parti di colore più scuro (ad esempio i nodi del legno)
meno riflettenti. È possibile abbinare una mappa vera e propria alla specularità luce di questa
texture per far si che questa differenza sia messa in maggiore rilievo, col risultato di ottenere una
riflessione più naturale e realistica, come mostrato in figura 41.
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(figura 41: a sinistra il materiale con una riflessione senza mappatura, che risulta omogenea per
tutta la bitmap, a destra lo stesso materiale con una riflessione mappata da una texture in bianco e
nero, che permette di differenziare le zone con più riflessione e con meno riflessione. Nella figura
di sinistra infatti si notano molti più dettagli della venatura del legno)
- Rugosità: allo stesso modo del precedente parametro, anche la rugosità può essere mappata
per fare in modo che alcune "zone" della bitmap siano più rugose o più lucide di altre. Solitamente
può essere utile mappare un materiale sia per quanto riguarda la Specularità luce che la
Rugosità, in quanto sono parametri tra loro correlati ed intervenendo su entrambi è possibile
determinare quanto e come una superficie deve riflettere. In figura 42 è messo a confronto lo
stesso pavimento mostrando la differenza che si ottiene applicando una buona mappatura.
(figura 42: a sinistra il pavimento senza alcuna mappatura, a destra il pavimento mappato con la
stessa texture sia nel parametro Specularità luce che Rugosità)
In figura 43 sono mostrate sia la texture che la mappa del pavimento di figura 42. Come si può
notare la mappa è sostanzialmente la stessa texture priva di saturazione con le linee
maggiormente contrastate per mappare con più incisività sia la Specularità luce che la Rugosità.
Infatti le zone più nere risulteranno meno riflettenti e più rugose, le zone più chiare saranno
maggiormente riflettenti e più lucide, sempre in riferimento ai parametri di Rugosità e Specularità
luce impostati.
(figura 43)
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- Trasparenza: come per i precedenti, anche la trasparenza può essere mappata ma occorre fare
delle precisazioni in più per comprenderne appieno il funzionamento. Senza mappa, l'intera texture
subisce una trasparenza pari al valore indicato nel parametro Trasparenza, dove 0 indica
completamente trasparente, 1 non trasparente. Aggiungendo l'opzione Usa Mappa, si stabilisce
che le zone della texture con colore più chiaro dovranno essere più trasparenti, le zone della
texture più scure meno trasparenti; il valore di Trasparenza va in questo caso considerato
invertito, ovvero lo 0 indicherà la non trasparenza, valori maggiori un grado di trasparenza via via
più accentuato con l'aumentare del valore, che SOLO in questa situazione può essere maggiore di
1.
In figura 44 è mostrata la stessa tenda renderizzata con e senza mappatura.
(figura 44: a sinistra la texture con valore di Trasparenza 0.5, a destra la stessa texture con stesso
valore di Trasparenza ma con Usa Mappa attivato. Nell'immagine di destra si può notare una
maggiore trasparenza localizzata nelle zone bianche della tenda, mentre le zone blu risultano
meno trasparenti)
Nella tenda a fiori di figura 44 è stata usata solo la voce Usa Mappa, significa che come mappa si
utilizza la stessa texture, ovviamente il colore è ininfluente al fine di determinare quali zone
debbano essere più o meno trasparenti, in quanto viene presa in considerazione solo l'intensità.
Per questo motivo, come si è già discusso precedentemente, è consigliabile utilizzare mappe prive
di colore, quindi in scala di grigio.
È importante ripetere, con l'ausilio di un esempio, che il valore di Trasparenza quando si utilizza
una mappa è invertito, questo per dare la possibilità di aumentarlo oltre il valore di 1 e quindi
permettere a tende con predominanza di colori scuri di regolarne meglio la trasparenza. In figura
45 è mostrata una tenda nera con elementi decorativi bianchi, in tre diversi gradi di trasparenza,
uno dei quali necessita di un valore di Trasparenza pari a 2.
In figura 46 invece è mostrato un esempio di utilizzo di una apposita mappa per modellare più
accuratamente la trasparenza, allo stesso modo in cui è già stato fatto per Specularità luce e
Rugosità. L'esempio prende come base per la tenda una stoffa a tinta unita, alla quale vengono
abbinate 3 versioni della stoffa con motivi floreali di figura 44, tutte in scala di grigio ma
diversamente contrastate per ottenere risultati differenti.
Come si può notare, le regioni della mappa più scure indicheranno quali zone devono essere più
trasparenti, le zone chiare meno; naturalmente il bianco indica che quella regione deve essere non
trasparente, mentre il nero completamente trasparente. In figura 47 è mostrato lo stesso esempio
di figura 46 ma con una mappa dalle tonalità invertite, a riprova del concetto espresso
precedentemente sul funzionamento della mappa in base alla intensità di colore.
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(figura 45: tenda nera a motivi bianchi con tre diversi gradi di trasparenza. In alto un valore di 0,
che indica la non trasparenza, al centro un valore di 1 ed in basso un valore di 2. Aumentando il
parametro Trasparenza si otterrà l'effetto di aumentare la trasparenza della tenda, ricordando che
quando si usano le mappe questo parametro è invertito rispetto all'uso consueto che ne veniva
fatto, ovvero senza mappa)
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(figura 46: tenda a tinta unita alla quale sono state abbinate come mappe tre versioni della stessa
texture di figura 44, in scala di grigio e con tonalità differentemente contrastate. Come si può
notare, le zone più scure della mappa, saranno più trasparenti rispetto al resto della tenda, mentre
le zone bianche, quindi i motivi floreali, risulteranno meno trasparenti.)
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(figura 47: tenda a tinta unita alla quale è stata abbinata una mappa con sfondo bianco e motivi
floreali neri)
Ricapitolando, l'aggiunta di una mappa indica a quali zone va applicato maggiormente il valore di
trasparenza inserito, che può essere anche maggiore di 1 nei casi in cui si desideri una maggiore
trasparenza. Quindi è possibile intervenire sulla trasparenza di un materiale sia modificando il
parametro Trasparenza sia modificando la mappa, utilizzando quindi colori più scuri o più chiari a
seconda delle circostanze.
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