3D: tutto quello che devi sapere

Che vuol dire “in 3D”?

Prima di addentrarci nei suoi segreti, è bene fare una breve digressione su che cosa vuol dire "in 3D”. Letteralmente, 3D è un acronimo che in inglese significa “three dimensions", in italiano "tre dimensioni”. È un’espressione che vediamo solitamente utilizzata insieme ad altre parole, come aggettivo: grafica 3D, cinema 3D, visori 3D, sound in 3D, e così via.

Quali sono le dimensioni di un oggetto tridimensionale?

Un oggetto tridimensionale è quindi formato da tre dimensioni. Ma quali sono? Ci riferiamo alle dimensioni spaziali, che vengono solitamente indicate con le coordinate cartesiane X, Y e Z: lunghezza, larghezza e profondità. Ogni oggetto o immagine che risponde a queste caratteristiche può essere quindi considerato "in 3D”.

3D: qual è la sua storia

La storia del 3D va di pari passo con quella della stereoscopia. Secondo l'enciclopedia Treccani, con stereoscopia intendiamo la “percezione del rilievo di un oggetto che si ha in conseguenza della visione binoculare”. È grazie alla naturale binocularità della visione umana che possiamo vedere la realtà nei suoi volumi reali; il cervello, infatti, sintetizza le due diverse immagini percepite da ciascun occhio, offrendo un'immagine tridimensionale.

Pare che il primo a riuscire a riprodurre questo meccanismo sia stato Charles Wheatstone, uno scienziato inglese che nella prima metà dell’800 presentò il primo rudimentale stereoscopio della storia. Questa intuizione importantissima non fu tenuta molto in considerazione; più di 10 anni dopo, però, lo scienziato scozzese David Bewster costruì un altro prototipo di stereoscopio, più avanzato, da utilizzare insieme a immagini fotografiche. Presentato all’Esposizione Universale di Londra del 1851, ebbe un successo clamoroso e portò allo sviluppo di una vera e propria industria della stereoscopia, con aziende adibite alla fabbricazione degli stereoscopi e altre allo sviluppo di immagini fotografiche in rilievo. Un successo planetario per l’antenata del moderno 3D, seguita dall’invenzione della lanterna magica ad opera di ​​Joseph D’Almeida.

Come tutte le mode, dopo un paio di decenni l’interesse per la stereoscopia si affievolì a favore della fotografia tradizionale. Fu solo all’inizio del ‘900 che la primitiva visione in 3D attirò nuovamente l’attenzione del pubblico, grazie a due dipendenti della Underwood & Underwood e Keystone View Company che pubblicarono un “inventario universale in tre dimensioni”. Purtroppo, però, anche questa volta il successo della stereoscopia ebbe vita breve: con il Futurismo il pubblico tornò ad amare la cinematografia classica.

Dobbiamo aspettare gli anni ‘90 del secolo scorso per rivedere il 3D protagonista, non solo nel cinema, ma in tantissimi altri settori: la medicina, l’architettura, la meccanica, la gioielleria e molto altro ancora. Non bisogna dimenticarsi, però, che se oggi possiamo indossare visori 3D precisissimi, vedere film immersivi o progettare nei minimi particolari la nostra nuova cucina, dobbiamo ringraziare Charles Wheatstone e la sua tutto sommato semplice, ma geniale intuizione, che ci ha permesso di arrivare a tecnologie avanzate come la realtà virtuale e la realtà aumentata.

Quali sono le tecnologie 3D?

I professionisti utilizzano diversi tipi di tecniche per creare immagini 3D, che possono essere usate da sole o combinate fra loro:

• Il 3D precalcolato, ovvero l’insieme delle tecniche utilizzate per creare i film di animazione, le illustrazioni o gli effetti speciali. Il vantaggio del 3D precalcolato è che permette di creare diverse immagini in uno stesso progetto e di ottenere dettagli davvero realistici.
• Il 3D in tempo reale, che permette di vedere istantaneamente le immagini e gli oggetti 3D creati. Viene utilizzato soprattutto per creare i videogiochi e le simulazioni, perché è estremamente rapido e offre un’animazione molto fluida.
• Il 3D stereoscopico, utilizzato soprattutto nel cinema con l’ausilio degli appositi occhialini. Funziona proiettando simultaneamente sullo schermo due immagini leggermente polarizzate, che vengono interpretate grazie agli occhialini come un’unica immagine tridimensionale.

Ma le opportunità offerte dal 3D vanno oltre la progettazione di singole immagini tridimensionali. Ad esempio, la realtà virtuale e la realtà aumentata ci consentono di creare dei veri e propri mondi e immaginari 3D complessi e navigabili. Con realtà virtuale intendiamo un mondo virtuale modellato in 3D in cui è possibile muoversi e interagire con gli elementi virtuali grazie al supporto di appositi visori o dispositivi. La realtà aumentata si distingue da quella virtuale perché arricchisce l’esperienza sensoriale umana, aggiungendo al mondo reale elementi virtuali modellati in 3D; anche in questo caso può essere fruita con periferiche apposite. Esiste anche la realtà mista, che permette alle persone di interagire con un ambiente virtuale in tempo reale, utilizzando anche elementi che si trovano nel mondo reale.

Quali sono gli ambiti di utilizzo del 3D?

Dopo aver capito come si chiama un oggetto a tre dimensioni, definito queste tre dimensioni e ripercorso la storia della tridimensionalità, è il momento di analizzare i principali ambiti di applicazione del 3D.

La progettazione 3D

Per disegno 3D e progettazione 3D intendiamo la creazione nella realtà virtuale di un prototipo di prodotto nelle tre dimensioni di altezza, larghezza e profondità. Questi prototipi digitali permettono di esplorare il prodotto nella sua interezza, riducendo i costi e i tempi che sarebbero necessari alla realizzazione di un prototipo fisico. Per questo sono molto utilizzati nell’ambito industriale, ingegneristico, progettuale.

L’animazione 3D

La computer grafica 3D consiste nell’elaborazione di diversi modelli 3D attraverso algoritmi che consentono di ottenere un’immagine finale del tutto simile alla realtà fotografica e ottica. Può produrre ambienti statici o in movimento grazie all’animazione 3D, usata ad esempio per i moderni film animati, pubblicità e molto altro.

La stampa 3D

La stampa 3D permette di realizzare oggetti tridimensionali partendo da un modello digitale, grazie alla produzione a strati o additiva (a volte indicata con l’acronimo inglese AM, Additive Manufacturing). La produzione additiva prevede la sovrapposizione di strati uno sopra l’altro, sulla base di modelli 3D computerizzati. La stampa 3D ha applicazioni diversissime tra loro, dall’uso domestico a quello alimentare, industriale e medico.

I videogiochi

Abbiamo già citato i videogiochi come esempio perfetto di applicazione del 3D. La tecnologia, infatti, permette di creare immagini e scene tridimensionali, in cui riconoscersi meglio rispetto ai vecchi videogiochi in 2D. Inoltre, la realtà virtuale e la realtà aumentata possono rendere questi videogiochi ancora più immersivi e coinvolgenti grazie all’ausilio di periferiche come visori e guanti responsivi.

Il cinema 3D

Grazie al 3D stereoscopico menzionato prima, possiamo sederci al cinema, indossare degli occhiali e immergerci nel film proiettato sullo schermo. Ad esempio, possiamo ritrovarci a navigare nel mare alla ricerca di un relitto, vedere personaggi tridimensionali interagire davanti a noi o provare in prima persona il brivido di entrare in una casa stregata insieme ai protagonisti del film!

Il Metaverso

Il Metaverso consiste in una serie di dati e informazioni in relazione costante con il mondo reale e ha una struttura basata sullo spazio-tempo. Questo universo digitale parallelo è popolato da avatar e città digitali modellate in 3D. Si tratta di una struttura condivisa e potenzialmente ampliabile da chiunque e al momento rappresenta uno dei campi di investimento più attraenti e promettenti.

Che cos’è un modello 3D?

Abbiamo visto che le applicazioni del 3D prevedono l’utilizzo di modelli. Ma nella pratica… di che cosa si tratta? Un modello 3D non è altro che la rappresentazione matematica di un oggetto dotato delle tre dimensioni di lunghezza, larghezza e profondità. Una curiosità: il primo modello 3D della storia fu sviluppato da William Fetter negli anni ‘60 per migliorare la struttura di una portaerei, e riproduceva in digitale un corpo umano ribattezzato “Boeing Man”.

In sostanza, un modello 3D contiene una serie di file di dati che, a loro volta, contengono le proprietà geometriche dell’oggetto rappresentato. Può essere realizzato manualmente, tramite algoritmo o scansionando la realtà, e può rappresentare oggetti, esseri umani, modelli ambientali, e così via.

Ormai sappiamo che la progettazione 3D offre tantissime possibilità creative: dalla produzione di materiali parametrici per la produzione di effetti speciali e videogiochi alla creazione di modelli parametrici. Proprio per la vastità delle sue applicazioni, la progettazione 3D può spaventare e potrebbe portarti a pensare che sia riservata agli esperti.

In realtà, esistono software che possono essere utilizzati sia dai professionisti, sia dai principianti. Ad esempio, Adobe Substance 3D ti permette di attingere a una vasta libreria di risorse utili per creare materiali 3D anche se sei alle prime armi, incluse quelle condivise dalla community di utenti.

Non lasciarti scoraggiare dall’apparente complessità del mondo del 3D. Con gli strumenti giusti potrai iniziare ad approcciarti al mondo della progettazione, della computer grafica e della stampa 3D in modo semplice e intuitivo, per progetti all’avanguardia in tre dimensioni.

Per saperne di più sulla creazione in 3D e sulla realtà aumentata:

• Disegno 3D
• Realtà aumentata
• Realtà virtuale