Guida al rendering 3D

Il rendering 3D è il processo di creazione di un’immagine fotorealistica 2D a partire da modelli 3D. Costituisce il passaggio finale nel processo di visualizzazione 3D, che include la creazione dei modelli degli oggetti, la definizione delle loro texture e l’aggiunta di illuminazione alla scena.

I software di rendering 3D usano tutti i dati associati al modello 3D e li trasformano in un’immagine 2D. Grazie alle nuove funzionalità di texturing e illuminazione, quell’immagine 2D può essere identica a una fotografia vera oppure può essere intenzionalmente stilizzata, a seconda dell’artista e dell’obiettivo della visualizzazione.

Sebbene i termini “rendering 3D” e “visualizzazione 3D” talvolta siano usati in modo intercambiabile, il rendering 3D in realtà rappresenta la fase finale del processo di visualizzazione 3D. Ecco un riassunto dettagliato del processo di visualizzazione 3D, che termina con il rendering 3D.

Esistono vari metodi per creare un modello 3D o un’intera scena. Alcune applicazioni di scultura permettono di creare e modellare poligoni, generando in questo modo una risorsa 3D. Questo tipo di modellazione potrebbe essere particolarmente indicato per creare risorse organiche quali piante o persone, in quanto si presta a un’interpretazione artistica di forme piuttosto irregolari.

Esistono anche delle alternative a questo approccio. Altri strumenti di modellazione si concentrano sulla creazione di bordi e superfici in uno spazio tridimensionale, anziché poligoni. La creazione di risorse 3D con questo metodo favorisce una maggiore precisione matematica e tali strumenti vengono spesso utilizzati nel design industriale o nella modellazione CAD.

È anche possibile “scansionare” un oggetto reale con uno strumento apposito e usare i dati raccolti per ricrearlo in uno spazio 3D. Altrimenti si può scegliere la strada della generazione procedurale, in cui il software scolpisce un modello sulla base di una serie di regole matematiche precedentemente definite.

Qualunque sia il metodo di creazione del modello 3D, il passaggio successivo è il 3D texturing.

I poligoni definiscono la forma degli oggetti 3D, ma di per sé non hanno colori o superfici dettagliate. Gli artisti sono in grado di assegnare texture a ciascun poligono in un oggetto 3D: possono essere dei semplici colori monocromatici o riprodurre l’aspetto di qualsiasi superficie, da materiali naturali come la roccia o il legno a metalli industriali o superfici in plastica.

Un singolo oggetto 3D può essere realizzato con migliaia o milioni di poligoni e può replicare la levigatezza di un moderno mixer da cucina oppure la pelle ruvida di un elefante, ma resta essenzialmente un oggetto composto da poligoni e superfici vuote. Con i giusti materiali 3D, tuttavia, è possibile creare l’illusione della profondità 3D. Queste texture non si limitano ad aggiungere riflettività o colore a un oggetto, ma possono integrare piccoli particolari, come una cucitura su un vestito o una fila di rivetti lungo i bordi di una superficie metallica industriale. Servirebbe molto tempo per ricreare questi dettagli, se dovessimo aggiungerli manualmente alla geometria di un oggetto.

Gli oggetti 3D devono sembrare reali. Questo è particolarmente vero per utilizzi comuni come i rendering e le visualizzazioni architettoniche, in cui una semplice planimetria può trasformarsi in una rappresentazione precisa del futuro ambiente.

Le fonti di luce realistiche fanno davvero la differenza nel trasformare una serie di oggetti poligonali in uno spazio che sembra vero. Tuttavia, in genere non sono gli artisti 3D a dipingere luci e ombre, perché una scena 3D include anche impostazioni riguardanti la direzione, l’intensità e il tipo di fonte della luce che illumina i vari oggetti.

Le texture create con il kit di strumenti Adobe Substance 3D rispettano i principi del rendering fisico (PBR), pertanto sembrano realistiche in qualsiasi condizione di illuminazione. Un tavolo di legno, quindi, ricorderà il legno sia che venga posizionato in una terrazza soleggiata, all’interno di una stanza o in una cantina.

Vale la pena ricordare che alcune superfici e materiali riflettono o rispondono alla luce in maniera diversa: il vetro e il ghiaccio sono traslucidi, quindi riflettono e rifrangono i raggi, che invece creano dei giochi di luce sulla superficie di acqua e altri liquidi, mentre i prismi creano dei piccoli arcobaleni quando vengono attraversati. Una scena lavorata in maniera minuziosa e artistica con le texture può essere davvero coinvolgente e di grande impatto.

Dopo la creazione e il texturing degli oggetti 3D, e dopo l’illuminazione dell’ambiente, inizia il rendering 3D, vale a dire un processo guidato dal computer che sostanzialmente scatta un fermo immagine della scena da un punto di vista definito dall’utente. Il risultato è un’immagine 2D della scena 3D.

I software di rendering sono in grado di creare un’immagine singola oppure eseguire il rendering di tante immagini in rapida successione, per creare l’illusione di un movimento in tempo reale.

Il rendering non è un processo uniforme, in quanto possono essere utilizzati vari metodi che influenzano il risultato finale, fra cui il real-time, il ray tracing e così via. Per saperne di più sulle caratteristiche delle GPU e CPU, dai un’occhiata alla pagina dei requisiti hardware di Adobe per il 3D.