CORSO ARCHITECTURAL VISUALIZATION

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1 CORSO ARCHITECTURAL VISUALIZATION TUTORIAL MODELLAZIONE E RENDERING CENTRO ARTIGIANALE DI BALERNA ARCHITETTO MARIO BOTTA SOFTWARE UTILIZZATI AUTOCAD 3D STUDIO MAX MENTAL RAY di Roberto De Angelis

2 Tutorial Modellazione edificio artigianale di Balerna, architetto Mario Botta Parte I la muratura del singolo corpo di fabbrica. Partendo dalle entita' bidimensionali del singolo corpo di fabbrica si realizzano i muri per sezioni orizzontali omogenee. La parte in rosso rappresenta la copertina in pietra da taglio. I muri sono tracciati per strati successivi verdi e gialli con estrusioni lineari facendo uso dei comandi estrudi, copia, sposta, estrudi facce. Lo spessore iniziale rosso e' di 0.8 metri. La prima sezione di muro gialla e' alta 1.6 metri, le finestrelle 0.8 metri, si copia la sezione gialla superiormente allungandola con estrudi facce di 1.8 metri, raggiungendo la quota di 5.8 metri equivalente alla quota di calpestio del primo solaio. Si aggiungono le elle verdi di 5.9 metri corrispondenti al netto di 2.8 metri dei due piani successivi piu' i 0.3 metri del solaio. Anteriormente una balaustra di 1 metro per la loggia interna. Per completare il volume si aggiunge un corpo giallo di sommita' di 0.6 metri con un tetto a terrazza di 0.3 metri. Si aggiunge una copertina rossa di 0.1 metri aggettante 0.1 metri ai due lati del muro di spessore 0.4 metri. Si realizza un'analoga copertina sulla balaustra della loggia interna. Al termine si isolano gli elementi Roberto De Angelis Asapiens Pagina 1

3 delle copertine in pietra da taglio e si sommano le sezioni verdi e gialle in un unico corpo con la somma booleana. Salvare il file con il nome blocco parallelepipedo. Parte II infissi e solai e corpo scala. Partendo dal layout 2d estrudere gli infissi e creare i fori con la sottrazione booleana. Utilizzando il comando allinea effettuare una roto-traslazione degli infissi per posizionarli nella loro corretta sede. Realizzare i solai del primo e secondo livello con spessore 0.3 metri e spostarli nella loro sede tra gli infissi. Il solaio del secondo livello risultera' ritagliato sul profilo interno del curtain-wall della loggia. Successivamente estrudere il corpo scala con un altezza di 9.9 metri e creare le forature per le finestre con Roberto De Angelis Asapiens Pagina 2

4 la sottrazione booleana. Disegnare i vetri degli infissi con dei parallelepipedi unici di spessore 0.01 metri posizionati ad interasse. Salvare il file con il nome infissi 3d. Inserire il file infissi 3d dentro il file blocco parallelepipedo utilizzando il comando inserisci blocco con punto di inserimento 0,0. Uno dei quattro corpi di fabbrica presenta un angolo stondato. Per ottenerlo si effettua una copia del corpo originale, si esplode il blocco infissi 3d e dopo aver tracciato l'arco in pianta si procede con una sottrazione booleana dell'angolo eccedente. Si opera un taglio ad arco dei solai. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 3

5 Con dei solidi di rivoluzione si colma la parte mancante del muro e delle copertine di pietra. Si opera per concludere una somma booleana delle parti. Salvare il file con il nome blocco stondato Roberto De Angelis Asapiens Pagina 4

6 Parte III Copertura reticolare. Partendo dalle entita' bidimensionali che rappresentano le travi in prospetto con operazioni di estrusione e sottrazione booleana si creano i singoli elementi reticolari, la trave gialla longitudinale, la trave verde trasversale, la trave magenta di copertura del corpo scala, le zanche di ancoraggio, le superfici di policarbonato e gli elementi di orditura. Usare il comando ruota 3d per collocare le travi nella corretta posizione e il comando sposta per inserire la trave longitudinale tra le zanche di ancoraggio. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 5

7 Procedere alla serializzazione dei vari elementi : le travi verdi e le zanche di ancoraggio interne vanno ripetute 5 volte con interasse 2.4, le travi magenta con le zanche di ancoraggi esterne vanno ripetute 3 volte con interasse 2.4, l'orditura maggiore va ripetuta 10 volte con interasse 1.2 e l'orditura a v rovesciata va ripetuta 5 volte con interasse 1.2. Al termine si puo' completare la copertura con due specchiature sugli assi x ed y. Con il comando inserisci punto base definire lo spigolo superiore della prima zanca di ancoraggio esterna come riferimento per l'inserimento del modello della copertura nel modello finale complessivo. Salvare il file con il nome tetto 3d. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 6

8 Parte IV Unione delle parti dell'edificio. Creare un nuovo disegno salvandolo come edificio completo e procedere all'inserimento del file blocco parallelepipedo. Inserire il file tetto 3d facendo coincidere il punto di inserimento con lo spigolo superiore del corpo scala. Verificare con il comando il omonimo che la distanza nella vista frontale tra la copertura e l'edificio sia di metri sull'asse locale y, ed effettuare uno spostamento per eliminare tale distanza. Effettuare una doppia specchiatura del corpo di fabbrica rispetto alla copertura. Per completare sostituire il corpo parallelepipedo in alto a sinistra con il blocco corpo stondato inserendolo sopra il precedente e procedendo successivamente alla sua cancellazione. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 7

9 Materiali per l'architettura Dopo aver importato il modello dell'edificio da autocad, assegnare un modificatore uvw mapping alle varie geometrie scegliendo come tipo di mappatura la modalita' box. Verificare che la spunta sull'opzione real size sia attiva sia al livello del modificatore che del materiale. L'opzione real size consente di specificare per la texture utilizzata delle dimensioni nell'unita' di misura prescelta per il disegno. Per il materiale del muro utilizzeremo un materiale arch and design con un template di riflessione matte. Per le texture utilizzeremo la libreria tiles della arroway. Per ogni superficie ci viene messo a disposizione un set di tre texture, diffuse, specular e bump con dimensione di 6000x6000 pixel corrispondenti a 6 metri quadri reali di mappa non ripetitiva che risolve il problema del tiling eccessivo (ripetizione a mattonella della texture che evidenzia scarso realismo). Qui sono riportate in successione le tre textures utilizzate rispettivamente come diffuse, reflection e bump Roberto De Angelis Asapiens Pagina 8

10 Stesso discorso per le parti in pietra da taglio che avra' una texture diffusa di tipo travertino. Utilizzeremo poi due materiali dalla libreria di mental ray, l'autodesk glazing che e' adatto al vetro per superfici e che sara' assegnato alle finestre, e l'autodesk water per i due laghetti di fronte all'edificio con l'opzione pond lake per ottenere un'acqua salmastra e verdeggiante come negli stagni. Per gli infissi e le strutture reticolari useremo un bianco smaltato e l'autodesk ceramic si presta bene al caso. Per i solai in cemento armato a faccia vista useremo l'autodesk concrete che e' un template in grado di riprodurre svariati tipi di cemento. per il prato useremo un materiale arch and design con una texture di prato nel campo diffuse come in figura. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 9

11 Uso della mappa composite Un discorso a parte merita la superficie di asfalto della strada per la quale useremo una mappa compite nel campo diffuse. La mappa composite consente di stratificare diverse texture su più layer. Al layer inferiore collocheremo la mappa più a destra nell'immagine che darà il colore di base. Ad essa sovrapporremo la seconda mappa per evidenziare le crepe, l'opzione di fusione linear burn consentirà la trasparenza, ridurremo a 80% l'opacità per schiarire il risultato. Come ultimo livello utilizzeremo le prime due texture che serviranno per le strisce pedonali, quella più scura caricata come maschera servira' a determinare la sovrapposizione delle sole strisce alle texture sottostanti. Per posizionare correttamente le strisce in prossimità dell'edificio ricorreremo al modificatore uvw map spostando e o ruotando il gizmo di trasformazione. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 10

12 Ottimizzazione del numero dei poligoni gli oggetti Proxy Uno dei principali problemi che ci troviamo a fronteggiare in un modello digitale architettonico e' la grande mole di poligoni che influiscono sui tempi di rendering e sulla quantita' di memoria necessaria nel sistema. Questo risulta particolarmente evidente nella rappresentazione della vegetazione, un albero tridimensionale puo' comporsi anche di o 1 milione di poligoni ed inserirne una decina in una scena puo' determinare il crash del sistema per esaurimento della memoria di lavoro disponibile anche in sistemi con 8 o 16 gigabyte di ram. Per ovviare a questo problema e' stato messo a punto un metodo di lavoro che consente di trasformare le geometrie piu' pesanti in oggetti Proxy. Questi rappresentano un indicizzazione dell'oggetto reale al quale fanno riferimento e consentono di caricare nel sistema centinaia di istanze senza appesantire il sistema. A tale scopo la copia dei proxy va effettuata rigorosamente con la modalita' istanza. Per gli alberi ci avvaliamo della libreria commerciale Evermotion archmodel vol 58 che presenta una raccolta di essenze arboree accuratamente rappresentate. Utilizziamo L'ulmus identificato dal numero 11, e dopo averlo aperto andremo a convertire i materiali da vray a mental ray con il tool di pubblico domininio fornito nel corso. Il passaggio successivo e' di attaccare tutte le geometrie dell'albero con la modalita' attach a livello oggetto, questo determinerà la definizione automatica di un materiale multiplo univoco per l'oggetto. Dal menù di creazione selezionare il comando mrproxy e crearne il gizmo (simbolo) cubico nella scena. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 11

13 Selezionarlo ed in modifica cliccare sul pulsante source object selezionando l'albero. Cliccare sul pulsante Write object to file creando il file con estensione mib del proxy. Attivare le opzioni show point cloud con vertici per massimizzare la visualizzazione del proxy e spuntare l'opzione show bounding box per far comparire un box di delimitazione che facilitera' il posizionamento del proxy stesso. Per ottenere il pieno funzionamento dei proxy e' necessario attivare la spunta sull'opzione use placeholder object nel campo translator option della scheda processing della finestra di dialogo render setup. Assegnare il materiale dell'oggetto originale al proxy ed effettuare un rendering di prova verificando che la rappresentazione simbolica nella viewport corrisponde nel rendering ad un oggetto che e' perfettamente uguale all'originale. Le librerie per la vegetazione Evermotion e I-Cube La rappresentazione della superficie del prato e' una delle sfide della visualizzazione architettonica, in passato si faceva uso della tecnica del map displacement che consente di creare i fili di erba attraverso una deformazione tridimensionale della superficie del terreno. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 12

14 Piu' di recente l'avvento da un lato dei proxy che ha consentito di gestire una mole decisamente maggiore di poligoni nella scena dall'altro la diffusione di nuove funzionalita' per la distribuzione casuale degli oggetti nota come scattering, insieme hanno portato all'uso di librerie che consentono di rappresentare piu' finemente in modo digitale le superfici erbose. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 13

15 In particolare nel prato che andremo a rappresentare di fronte al nostro edificio faremo uso di due tipi di fili di erba uno piu' alto ed un piu' basso come se tagliato di recente, presi dalla libreria I-grass prodotta dalla I-cube la stessa azienda che produce Multiscatter il plug-in che utilizzeremo per le operazioni di scattering. All'interno delle due scene igrass-lawngrass-01 e igrass-lawngrass-02 troveremo due zolle di erba costituite da migliaia di poligoni con assegnati dei materiali multipli di v-ray. Come prima operazione convertiremo il materiale da v-ray a mental ray. Successivamente trasformeremo le due zolle in proxy. Questo ci dara' l'opportunita' di procedere all'utilizzazione di multiscatter per la distribuzione casuale delle zolle sul terreno. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 14

16 La distribuzione degli oggetti nella scena, il plug-in Multiscatter distribuzione del prato Selezioniamo la mesh che fungera' da superficie di distribuzione del prato e creiamo un nuovo oggetto multiscatter. Dalla finestra base param utilizzando il pulsante + selezioniamo il proxy della singola zolla di prato ed impostiamo una probability a 100. Attiveremo una modalita' di distribuzione random con elementi in max count, useremo una densita' di 40 zolle per metro quadro. Con l'opzione spline potremmo tracciando una o piu' spline chiuse collegater in una shape unitaria, circoscrivere la distribuzione degli elementi ad una specifica regione. Avvalendoci della opzione camera clipping possiamo selezionare una cinepresa e attraverso due specifiche curve di gradiente gestire una progressiva densità ed una scalatura degli elementi tali da accentuare l'andamento prospettico. Procederemo ad impostare una rotazione costante di 5 gradi intorno all'asse x per inclinare la zolla in modo naturale e una rotazione casuale di 360 della zolla intorno all'asse z per avere configurazioni varabili dell'assetto del terreno. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 15

17 distribuzione dei fiori per la distribuzione dei proxy dei fiori utilizzeremo le stesse impostazioni dell'erba con una differenza nella probability che porteremo a 1 per ridurre la densita' e nella rotazione costante intorno all'asse x di 15 gradi per inclinare il gambo dei fiori. distribuzione delle piante dei fiori Per la distribuzione dei delle piante dei fiori imposteremo un pattern di tipo regolare ed utilizzeremo una spline che fungerà da percorso di distribuzione variando i valori U e V di densita' nei due assi ortogonale e longitudunale il valore max count e' a 150. Attiviamo una rotazione random di 360 gradi intorno all'asse z e i parametri genera e ricevi collisione con un valore percentuale 100 per fare in modo che non si determini una sovrapposizione fra elementi. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 16

18 distribuzione degli alberi La distribuzione degli alberi avviene con la modalita' random, per variare la grandezza imposteremo una scalatura globale da 100 a 150%. La rotazione casuale e' di 360 radi intorno all'asse z e la collisione con valore 100%. Collochiamo alcuni alberi dietro la camera che in base all'inclinazione del sole creeranno un a zona in ombra nel primo piano. Illuminiamo la scena con un final gathering low e 3 rimbalzi, salviamo la mappa di final gathering a 1000x500 punti. Realizziamo il rendering finale a risoluzione doppia congelando la mappa di final gathering e saltando quindi la fase di calcolo della luce indiretta. Cio' consentirà di velocizzare le fasi di calcolo e di utilizzare una minore quantità di memoria di lavoro. Roberto De Angelis Asapiens Pagina 17