COS’E’ UN RENDERING INTERNO E COME REALIZZARLO

I RENDERING E LE LORO APPLICAZIONI

Per capire cosa sia il rendering interno è necessario per prima cosa capire il significato di rendering in generale e come questa tecnica sia evoluta negli ultimi anni grazie all’innovazione tecnologica di hardware e software. Ma il rendering cos’è? Il rendering è un processo con il quale si genera un’immagine bidimensionale o tridimensionale, da un modello digitale di un oggetto, per mezzo di software dotati di motore di render. Nello specifico flusso di lavoro per la realizzazione di render 3D interni viene prevista come prima cosa la realizzazione del modello architettonico. Seguono l’applicazione di materiali e texture, l’inserimento delle fonti luminose ed infine la finalizzazione, con l’inserimento di elementi accessori, per la fase di render.

Render o Rendering?

Tecnicamente, esistono due tipologie diverse di produzione di rendering, determinate dal tipo di software utilizzato, dal supporto fisico e soprattutto dal tipo di fruizione delle immagini o dei video realizzati. Spesso negli articoli dedicati a questa forma di visualizzazione digitale, si legge indistintamente rendering o render; in realtà il render è l’immagine prodotta dal software, il rendering è invece il processo di creazione di tali immagini.  La tecnologia “rendering” è utilizzata non solo per i progetti architettonici con rendering interni o esterni ma anche per videogiochi e film d’animazione, simulatori, effetti speciali TV e render grafici di prodotto. Le tecniche e le caratteristiche utilizzate variano a seconda del progetto e si possono, come detto, dividere in due macro-categorie: il pre-rendering ed il rendering in tempo reale.

La notevole differenza tra le due modalità la troviamo nella velocità con cui avviene il calcolo e nella diversa finalizzazione delle immagini generate.

TIPOLOGIE DI CALCOLO RENDERING

Pre-rendering

E’ l’operazione compiuta dai motori di rendering associati a quelli di progettazione (dei quali spesso sono plug-in) e serve per calcolare immagini o video che verranno visionati in un momento successivo al calcolo. I tempi di rendering dipendono sostanzialmente dal tipo di processori utilizzati dal sistema. Questa tecnica di rendering viene utilizzata in ambienti in cui la velocità non è un problema e i calcoli dell’immagine vengono eseguiti utilizzando unità di elaborazione centrale multi-core anziché hardware grafico dedicato. Questa tecnica di rendering viene utilizzata anche nell’animazione e negli effetti visivi, dove il fotorealismo deve essere al massimo livello possibile. Ecco perché è quella più comunemente usata per i render interni.

Rendering in tempo reale

Rappresenta la tecnica di rendering di spicco utilizzata nella grafica interattiva e nei giochi in cui le immagini devono essere create a un ritmo rapido. Poiché l’interazione dell’utente in tali ambienti è molto elevata, diventa necessaria la creazione delle immagini renderizzate in tempo reale. L’hardware grafico dedicato e la precompilazione delle informazioni disponibili hanno migliorato negli ultimi anni le prestazioni del rendering in tempo reale. Ad oggi, non solo i videogiochi ma anche diversi software di rappresentazione architettonica supportano tale tecnica di render grafico.

Come fare un rendering?

La persona che si occupa nello specifico di queste procedure di rendering, ottimizzando modelli, materiali e set di luci si chiama renderista. Dal punto di vista strettamente tecnico ci sono diverse tipologie di calcolo del rendering. Questi sistemi di calcolo cambiano in relazione dei software utilizzati e delle risorse disponibili.

METODOLOGIE DI CALCOLO DEL RENDERING

Metodo di rendering Z-Buffer

Uno dei più semplici algoritmi per la determinazione delle superfici visibili, che si avvale dell’uso di due strutture dati quali lo z-buffer (un’area di memoria che mantiene per ogni pixel la coordinata z più vicina all’osservatore) ed il frame-buffer (che contiene le informazioni del colore relative ai pixel contenuti nello z-buffer). Lo z-buffering è una delle strategie possibili per risolvere il problema della visibilità nel rendering tridimensionale, ovvero per stabilire quali parti degli oggetti sulla scena siano visibili e quali siano invece nascoste da altri elementi in primo piano.

Metodo di rendering Scan line

E’ uno dei metodi più vecchi utilizzati nel calcolo del rendering. E’ un algoritmo per la determinazione della superficie visibile, nella computer grafica 3D, che funziona riga per riga anziché poligono per poligono o pixel per pixel base. Esso si differenzia dallo z-buffer poiché lavora con una linea di scansione alla volta.

Metodo di rendering Ray casting

E’ un meccanismo image-precision che consente il rilevamento delle superfici visibili. E’ di fatto la base metodologica per la modellazione solida 3D e il rendering delle immagini. È essenzialmente lo stesso del ray tracing per la computer grafica in cui i raggi di luce virtuale vengono “trasmessi” o “tracciati” sul loro percorso dal punto focale di una telecamera attraverso ogni pixel nel sensore della telecamera per determinare cosa è visibile lungo il raggio nel scena 3D. Il cuore di questo meccanismo è l’operazione d’intersezione tra raggio di luce ed oggetto che vengono calcolate analiticamente. Un importante vantaggio offerto dal ray casting rispetto al più vecchio algoritmo di scanline, è la sua capacità di gestire con semplicità superfici solide o non-piane, come ad esempio coni e sfere. Se una superficie matematica può essere colpita da un raggio, il ray casting è in grado di disegnarla.

Metodo di rendering Ray tracing

Nella computer grafica 3D, il ray tracing è la tecnica più complessa per la gestione dell’illuminazione in un’ampia varietà di algoritmi di rendering per la generazione di immagini digitali. Su uno spettro di costi computazionali e fedeltà visiva, le tecniche di rendering basate sul ray tracing sono generalmente più lente e con una fedeltà superiore rispetto ai metodi di rendering visti precedentemente. Pertanto, il ray tracing è stato implementato per la prima volta in applicazioni in cui poteva essere tollerato un tempo relativamente lungo per il rendering, come nelle immagini fisse generate al computer e negli effetti visivi di film e televisione (VFX), ma era meno adatto ad applicazioni in tempo reale come come i videogiochi, dove la velocità è fondamentale nel rendering di ogni fotogramma. Effetti come riflessione ed ombra, difficilmente simulabili con altri metodi, sono il risultato naturale di questo tipo di algoritmo.

Metodo di rendering Radiosity

E’ un sistema di calcolo che prevede l ‘applicazione del metodo degli elementi finiti per risolvere l’equazione di rendering per scene con superfici che riflettono la luce in modo diffuso. La radiosity è un algoritmo di illuminazione globale, nel senso che l’illuminazione che arriva su una superficie non proviene solo direttamente dalle sorgenti luminose, ma anche da altre superfici che riflettono la luce. La luce re-irradiata trasporta le informazioni sull’oggetto che l’ha rilanciata, in particolare il colore. Dunque, a causa di tale luce, le ombre risultano ”meno nere” e si riesce a percepire il colore dell’oggetto vicino ben illuminato, un fenomeno spesso citato come ‘fuoriuscita di colore’.

Metodo di rendering Path tracing

Il path tracing è un metodo Monte Carlo per il rendering di immagini di scene tridimensionali formulato in modo tale che l’illuminazione globale sia fedele alla realtà. Fondamentalmente, l’algoritmo calcola tutta l’illuminazione che arriva in un unico punto sulla superficie di un oggetto. Questa procedura di integrazione matematica viene ripetuta per ogni pixel nell’immagine di output. Se combinato con modelli fisicamente accurati di superfici, modelli accurati di sorgenti luminose reali e fotocamere otticamente corrette, il path tracing può produrre immagini fisse indistinguibili dalle fotografie.

COSA FA UN RENDERISTA?

Se del rendering significato e finalità li abbiamo affrontati, resta da capire la figura professionale che si occupa della loro realizzazione. Non tutti i professionisti, architetti o designer, infatti desiderano o sanno utilizzare nel modo adeguato questo strumento. Ecco perché, molto spesso, un professionista del render deve saper interpretare correttamente il progetto di colleghi suoi clienti. Il renderista è la persona che si occupa della realizzazione delle immagini renderizzate: va da sé che deve avere doti progettuali, tecniche ed artistiche per meglio interpretare il progetto. Ma il renderista cos’è che fa nello specifico? In primis, si occupa di tutti quegli elementi che concorrono alla realizzazione dell’immagine o del video richiesti dalla committenza. Questo significa che per avere immagini di qualità, necessariamente si devono avere ben chiari tutti gli elementi che caratterizzano il progetto: materiali, design degli oggetti, dimensione dei vani, posizionamento delle luci naturali ed artificiali, colori e texture degli arredi. Solo dopo la costruzione del modello 3D e la costruzione del set è quindi possibile ottenere dei render significativi dove sempre più spesso il dettaglio è fondamentale. Ora che del renderista significato e competenze le abbiamo comprese è il momento di capire meglio il rendering 3D cos’è.

I RENDER IN ARCHITETTURA

La pratica architettonica prevede da parecchi anni la realizzazione di render architettura 3D  per il progetto di interni. Che si tratti di render interno o render di esterni fotorealistici questo strumento è diventato indispensabile nella pratica dello studio professionale di architetti, ingegneri e interior designer.

Rendering interno

Progettare casa, occuparsi di design d’interni abitativi o uffici sono attività che si avvalgono dell’utilizzo dei rendering: con questi strumenti è possibile verificare materiali, colori e proporzioni degli spazi o degli oggetti progettati. Le immagini generate nella fase di render sono infatti un’anteprima di quanto verrà ottenuto nella realtà e consentono di navigare virtualmente gli spazi progettati consentendo una maggiore percezione dei corpi architettonici.

Rendering esterni

La realizzazione di render per abitazioni o spazi commerciali, comporta una conoscenza approfondita di tutti quei dettagli che rivelano l’anima dell’ambiente che si vuole ricreare. I render possono trattare qualsiasi aspetto del progetto architettonico: dal render del dettaglio costruttivo fino ai render di esterni. Proprio la caratteristica di essere immagini artificiali li rende assolutamente replicabili anche in funzione dell’aspetto che vogliamo dare all’immagine: ci sono render a schizzo, render tecnici e render fotografici, dove il realismo richiesto diventa talmente elevato da essere confusi con le stesse fotografie.

Ma il render in architettura offre moltissimi vantaggi rispetto alla fotografia: in qualsiasi momento lo si può modificare cambiando materiali, rivestimenti e punto di vista dell’immagine realizzata. Questo vuol dire che, da uno stesso ambiente, si possono ottenere tante immagini quante ne faremmo in un ambiente reale utilizzando la macchina fotografica. Il rendering interno però non è solo fotorealismo ma è anche e soprattutto un mezzo per comunicare lo spazio costruito o l’arredo utilizzato. Esistono, come detto, diverse tipologie di rendering proprio perché ci sono esigenze completamente diverse anche in campo architettonico.

COME SI FA UN RENDERING INTERNO?

Per realizzare un rendering di interni che sfrutti le caratteristiche dei metodi sopra descritti è necessario utilizzare software specifici che, partendo dallo stato di progetto arrivino alla vera e propria renderizzazione delle immagini. Come già accennato più volte in altri articoli, è importante seguire un corretto workflow di lavoro in modo da utilizzare al meglio le caratteristiche dei diversi programmi. Per il rendering interno si possono scegliere due strade altrettanto valide: il nostro obiettivo è rappresentato dalla velocità di esecuzione e dalla qualità dell’elaborato.

Nello specifico quindi non esiste semplicemente un programma rendering o un programma render interni, ma software di progettazione che al loro interno hanno anche un modulo dedicato alla renderizzazione: se invece vogliamo affidarci a dei software di rendering esterni dovremo esportare il nostro progetto in un formato compatibile con questi software.

Render singolo ambiente

Se si tratta della realizzazione di un solo ambiente, non è necessario ricostruire interamente un edificio ma si può procedere con la modellazione di una singola stanza con il software a noi più congeniale. Ricostruire un intero edificio, per avere il render di un singolo spazio, ha senso solo se poi dovremo procedere anche con il resto degli ambienti modellati. Una singola stanza può essere costruita direttamente con un modellatore solido come Cinema 4D oppure si può partire utilizzando SketchUp o un programma similare. L’importante è ricordarsi che, non utilizzando un software per la progettazione architettonica, dovremo modellare anche tutti i dettagli che normalmente sono invece presenti come “oggetti” nei software dedicati. Il nostro intento sarà quindi quello di costruire una “scatola” chiusa che rappresenti il nostro ambiente.

Vantaggi:

• • • Utile se si vuole arrivare velocemente al risultato finale
    • Non è necessario un software architettonico per la modellazione ma possiamo usare il software a noi più congeniale
    • E’ possibile ricreare un set riutilizzabile per altri lavori simili
    • Avremo un file leggero con le solo informazioni necessarie

Svantaggi:

• • • In caso di upgrade su altre parti dell’edificio non abbiamo un modello corretto sul quale lavorare
    • Tutti i dettagli devono essere modellati o presi da libreria
    • Le immagini da renderizzare sono limitate all’interno della stanza senza la possibilità di inquadrare altre parti dell’edificio (per esempio dalle porte o dalle finestre della stanza)

 

Render di ambienti diversi

In un’abitazione, quando si tratta di realizzare render di diversi ambienti è necessario procedere con la modellazione dell’intero appartamento. Qualora venissero richiesti anche delle viste esterne (bastano anche solo dei rendering delle terrazze o dei balconi) sarà opportuno modellare l’intero edificio. Per far questo sarà opportuno utilizzare un software specifico, come Allplan o Archicad ad esempio, in modo da poter sfruttare tutte le potenzialità di questi software di architettura: la possibilità di lavorare su diversi livelli di dettaglio, le librerie da dover poter importare le “macro” di infissi e complementi già dettagliati e pronti per l’uso. Non sarà necessario utilizzare materiali e texture del programma ma sarà opportuno differenziare le componenti architettoniche anche solo con “colori” diversi. Una volta esportato il modello verso un software di rendering come Cinema 4D potremo sostituire ai colori materiali e texture professionali ad alta risoluzione. Si potrà quindi procedere con l’inserimento di luci, arredi e complementi per completare le finiture dei nostri ambienti e realizzare i render necessari.

Vantaggi:

• • • La progettazione integrata con un software di una suite BIM consente di intervenire successivamente sul modello in modo preciso e puntuale
    • Si possono assegnare simultaneamente materiali e colori i diversi ambienti in base agli elementi architettonici
    • Gli ambienti, vengono progettati da subito con il massimo livello di dettaglio, grazie alle macro ed alle librerie dedicate per avere render architettonici di alta qualità

Svantaggi:

• • • La modellazione dell’intero edificio ha sicuramente tempi e costi ben diversi rispetto al singolo ambiente
    • E’ necessaria la conoscenza approfondita di più software di progettazione e delle modalità di importazione/esportazione
    • Il “peso” del file sarà considerevole ma si potrà ovviare spegnendo ed accendendo i singoli livelli.

QUALI SONO I VANTAGGI DEL RENDERING INTERNO?

La realizzazione dei render di interni offre svariate possibilità operative ed indiscutibili vantaggi nella visualizzazione del progetto. Grazie al rendering interno infatti anche il cliente meno avvezzo alla visualizzazione 2D di piante e sezioni potrà vedere e capire le diverse fasi del progetto, sentendosi immerso in una sorta di realtà virtuale in cui i volumi, gli arredi, gli spazi funzionali e gli accessori vengono definiti e visualizzati quando ancora non sono realizzati. L’obiettivo del progettista è infatti anche quello di minimizzare i rischi di incomprensione con la committenza. In tal senso il rendering interno offre diversi vantaggi tra i quali:

• • • Aiuta il progettista in fase progettuale con la verifica dell’intera struttura
    • Possono essere validate diverse alternative riguardanti finiture, arredi e complementi
    • Nel rendering interno è possibile valutare l’apporto di luce in modo realistico utilizzando sia l’illuminazione naturale che artificiale
    • Si possono valutare arredi e complementi reali importando nel modello gli oggetti proposti dalle diverse case produttrici
    • I render generati entrano direttamente nel materiale di comunicazione dello studio

Oltre a questi vantaggi il cliente sarà in grado di intervenire, proporre modifiche e partecipare attivamente al processo di progettazione, sollevando subito eventuali dubbi senza aspettare la realizzazione degli interni. Ecco che quindi si scopre l’enorme vantaggio che si ha quando si utilizza un rendering interno: la possibilità di risparmiare tempo e denaro evitando costose varianti in fase di realizzazione del progetto. Avete bisogno di una consulenza? Potete vedere i diversi servizi di realizzazione render offerti dallo studio in modo da valutare quello più adatto alle vostre esigenze.

m.s.