Cos’è il ray casting?

Introduzione al ray casting

Il ray casting è un metodo che determina il modo con cui la luce colpisce l’occhio (o la videocamera) in una scena virtuale. Con la grafica 3D, il ray casting riproduce l’invio di raggi di luce digitali dalla prospettiva di chi guarda nell’ambiente digitale. I raggi si intersecano con gli oggetti sulla scena e, in base al punto in cui avviene l’intersezione e alle proprietà di ogni oggetto, il ray casting aiuta a determinare il colore e la luminosità dei pixel sullo schermo.

Il ray casting è fondamentale per il rendering e la visualizzazione perché crea una luce realistica. Questa tecnica simula nell’ambiente digitale il modo in cui la luce interagiva con gli oggetti nel mondo reale, permettendo così la realizzazione di oggetti, scene e personaggi realistici.

Storia del ray casting

Il ray casting è una tecnica imprescindibile per il design 3D moderno, ma è una tecnologia presente già da decenni. Negli anni ‘60, gli scienziati informatici studiavano dei metodi per simulare il modo in cui la luce interagiva con le superfici per generare immagini realistiche. Negli anni ‘80, Turner Whitted scrisse un articolo sul ray tracing ricorrente che fece conoscere la tecnica. Introdusse il concetto di gestione dei riflessi e della rifrazione con la riproduzione ricorrente dei raggi, un momento determinante per lo sviluppo di questo metodo.

Fu John Carmack a far conoscere il ray casting all’inizio degli anni ‘90 con il gioco “Wolfenstein 3D”, che utilizzava questa tecnica per creare una prospettiva 3D in un mondo in 2D. Negli anni 2000, il ray casting si fuse con la rasterizzazione per supportare il rendering in tempo reale nelle simulazioni digitali. Oggi, le aziende stanno sviluppando un ray tracing accelerato dall’hardware per superare i limiti del possibile.

Applicazioni nel mondo reale

Il ray casting è perfetto per i videogiochi, ma ha anche altre importanti applicazioni, come:

1. Diagnostica per immagini. Il ray casting esegue il rendering di dati volumetrici dalle TAC e dalle RM. In questo modo, i professionisti sanitari ottengono immagini in 3D più dettagliate per migliorare la precisione delle diagnosi.
2. Visualizzazione architetturale. Gli architetti utilizzano il ray casting per prevedere il modo in cui la luce interagirà con i loro spazi. In particolare, questo è importante per capire come la luce illuminerà una stanza nei diversi momenti della giornata o dell’anno.
3. Realtà virtuale (VR). La VR utilizza il ray casting per individuare le interazioni, compreso il tracciamento dello sguardo e la selezione degli oggetti. In questo modo è possibile creare un’esperienza utente più immersiva.
4. Giochi. Il ray casting è importante per la progettazione di videogiochi perché supporta la creazione di ambienti realistici e interattivi. I videogiochi utilizzano il ray casting per diversi fini, tra cui il rendering e l’individuazione di collisioni. Giochi come Doom Eternal e Cyberpunk 2077 sono solo due esempi di utilizzo del ray casting.

Ray casting volumetrico

Il ray casting volumetrico va oltre quello standard. Questa tecnica utilizza i dati volumetrici, come le texture 3D e i set di dati. Il ray casting standard interseziona i raggi con le superfici, mentre quello volumetrico campiona i dati attraverso lo spazio. È molto utile in applicazioni come la diagnostica per immagini nel settore medico, in cui il modello visualizza i dati in 3D dalle TAC e dalle RM.

Ray casting vs. altre tecniche di rendering

Adobe Substance 3D è una suite creativa per la generazione, la modifica e la stilizzazione dei modelli 3D. Il ray casting costituisce una parte fondamentale di Substance 3D, che aiuta con la creazione di texture o con l’interazione della luce con i materiali digitali. Oltre alla suite di strumenti 3D di Substance 3D, il ray casting permette di creare texture precise e dettagliate per modelli estremamente realistici.

Diamo un’occhiata alla differenza tra il ray casting e le altre tecniche di rendering:

1. Ray casting. Questo metodo determina la visibilità riproducendo i raggi dalla prospettiva di chi guarda e nella scena.
2. Rasterizzazione. Questa tecnica di modellazione 3D converte le forme geometriche in pixel e viene comunemente utilizzata nelle grafiche in tempo reale per i videogiochi.
3. Ray tracing. Si tratta di una modalità avanzata di ray casting che simula il percorso dei raggi di luce mentre attraversano la scena. Il ray tracing crea immagini altamente realistiche, ma ha un costo importante a livello computazionale.

Guida introduttiva al ray casting

Ecco alcuni consigli rapidi per l’utilizzo del ray casting:

1. Impara le basi. Impara cosa sono e come funzionano i raggi e come si intersecano con gli oggetti in una scena.
2. Inizia da scene semplici. Se sei ancora agli inizi, parti dalle forme base, come le sfere e i piani. Utilizza tecniche di ombreggiatura semplici per dare profondità a questi oggetti. Così capirai subito in che modo le tue scelte influiscono sulle ombre, sui riflessi e sulle rifrazioni nella scena.
3. Passa a scene più complesse. A questo punto, inserisci più oggetti e materiali.

Questa guida ti sarà utile per iniziare, ma ricorda di continuare a investire nella formazione per migliorarti. I tutorial, le community e le guide online di Adobe Substance 3D ti aiuteranno a perfezionare le tecniche nel tempo.

Nota le differenze: esegui il ray casting con Adobe Substance

Il ray casting crea scene digitali più realistiche riproducendo la luce del mondo reale negli spazi digitali. Dalla diagnostica per immagini ai videogiochi, è una tecnica che porta la realtà nell’era digitale. Crea elementi visivi incredibili: inizia subito a sperimentare con il ray casting in Adobe Substance 3D.