Incorporare oggetti 3D interattivi in documenti PDF

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1 Incorporare oggetti 3D interattivi in documenti PDF Software utilizzato: Miktex portable 2.9 (135 MB) - distribuzione TeX/LaTeX (freeware) AccuTrans 3D (6.9 MB) modica e converte le 3D (shareware completamente funzionante) Daz Studio 3D (110 MB) modellazione 3D (freeware, richiede registrazione nel sito del produttore) Adobe Reader 8.0 (o superiore) visualizzatore le PDF (freeware) Visibile solo con Adobe Reader 7.0 o sup. Oggetto 3D (Visualizzabile solo con Adobe Reader 7.0 o sup.) T E X è un linguaggio di programmazione per la composizione tipograca orientato alla stesura di testi matematici e scientici. La pronuncia non è tecs, come il popolare protagonista di alcuni fumetti italiani, Tex Willer, ma tech poiché il termine deriva dalla radice delle parola greca τ έχνη, arte, tecnica, tecnologia. L'ultima lettera presente nel nome è una chi greca maiuscola (X) la cui graa si confonde con quella della latina "ics" (X). Il numero di versione di T E X converge a π. La versione attuale è la T E X è un mark-up language cioè un linguaggio di programmazione che si serve di marcatori testuali (tag) ed istruzioni, per denire il tipo di carattere, le dimensioni, l'allineamento, la decorazione, ecc., delle varie parti del testo (analogo in questo al linguaggio HTML con cui sono scritte le pagine WEB). Un documento T E X è un le di puro testo (con estensione.tex) che contiene sia il testo che le istruzioni per la sua formattazione. Ad esempio, la formula, in un documento T E X appare così \begin{equation*} \frac{\sqrt[{3}]{5}}{\operatorname{e} {4}} \end{equation*} Il le sorgente T E X deve essere poi compilato e trasformato nel documento nale, in genere un le in formato PDF (o PS - PostScript), che contiene ovviamente solo il testo formattato. Lo svantaggio è ovviamente la lentezza della scrittura rispetto ad un normale wordprocessor e la necessità di imparare la sintassi del linguaggio. I vantaggi sono un controllo maggiore su quello che si sta facendo e sul risultato

2 nale che si otterrà, la portabilità dei le (il sorgente risulta compilabile in tutti i sistemi operativi in cui sia installato il T E X) e le ridotte dimensioni dei le sorgenti (sono puro testo). Anche se è ancora possibile scrivere in linguaggio T E X puro, oggi si utilizzano linguaggi che si appoggiano ad esso, come L A T E X, e che permettono di automatizzare, tramite macro, tutte le operazioni più comuni che coinvolgono la realizzazione di un documento. Nel nostro caso dovremmo utilizzare il pacchetto movie15.sty, una macro che consente a L A T E X di inserire in un documento T E X le multimediali (suoni, animazioni ed oggetti 3D) che poi risulteranno incorporati nel documento PDF nale. Movie15.sty è scaricabile dal CTAN (Comprehensive T E X Archive Network), il sito di riferimento per tutto il materiale T E X. Ora prepariamo l'ambiente T E X-L A T E X da utilizzare in seguito. Dopo aver scaricato la distribuzione portatile MikTeX versione 2.9 (una delle migliori e più utilizzate distribuzioni TeX/LaTeX per Windows) dal sito scompattiamola all'interno di una cartella, ad esempio in c:\miktex29\. Ora dobbiamo aggiungere il le movie15.sty. Entriamo nella cartella dove abbiamo scompattato MikTeX e clicchiamo sulla cartella `tex' per aprirla e successivamente apriamo la cartella `latex'. Qui creiamo una nuova cartella che rinomineremo `movie15' Copiamo il le movie15.sty all'interno della cartella appena creata. Ora dobbiamo aggiornare il sistema in modo che riconosca il nuovo pacchetto. Entriamo nella cartella `miktex/bin' e lanciamo con un doppio clic il le `mo.exe' che apre la scheda `Opzioni' di MikTeX

3 Clicchiamo sul pulsante `Refresh FNDB' e chiudiamo la scheda cliccando su `OK'. Ora che l'ambiente MikTeX è pronto occupiamoci del le 3D. In estrema sintesi un le 3D contiene le coordinate (x,y,z) di tutti i punti che individuano la supercie dell'oggetto 3D descritto ed, eventualmente, il colore e le caratteristiche siche delle sue superci. Esiste un numero molto elevato di formati 3D, ma gli unici che possono essere incorporati in documenti PDF sono il formato U3D (Universal 3D) ed il formato PRC (Product Representation Compact). Noi utilizzeremo il formato U3D che movie15 riesce ad incorporare in documenti PDF visualizzabili tuttavia solo con Adobe Reader dalla versione 7.07 (o superiore). Poiché un oggetto 3D ha un aspetto diverso a seconda del punto di vista dello spettatore, è necessario specicare tale punto di vista, idealmente sostituito da una camera virtuale. Uno dei problemi che dovremo arontare è la posizione dell'oggetto rispetto al sistema di coordinate (in genere denito come il Mondo) e rispetto alla camera virtuale. Se l'oggetto 3D è posizionato troppo vicino o troppo lontano o fuori della visuale della camera virtuale, il risultato nale sarà infatti inutilizzabile. Il sistema di riferimento contiene l'oggetto 3D in una posizione ssa. Quando vorremo osservare l'oggetto da diversi punti di vista, sarà infatti la camera a muoversi rispetto all'oggetto. In movie15 sono presenti i seguenti parametri che deniscono la posizione e l'orientazione della camera virtuale rispetto al sistema di riferimento e all'oggetto 3D. 3Daac (Camera's apertura angle) = denisce l'angolo di apertura della camera (campo visivo) e può assumere valori tra 0 e 180 3Droo (Radius of orbit) = denisce la distanza della camera dal centro dell'orbita circolare su cui si muove la camera (e in cui l'oggetto deve essere posizionato se vogliamo vederlo)

4 3Dcoo (Centrum of orbit) = denisce le coordinate (x,y,z) del centro dell'orbita rispetto al sistema di riferimento. 3Dc2c (Centre to camera) = denisce la posizione iniziale della camera all'interno della sua orbita, tramite un segmento (vettore) di lunghezza arbitraria che ha origine nel centro dell'orbita e passa per il punto di coordinate x,y,z ssate dal parametro 3Dc2C. Il problema è dunque sistemare l'oggetto al centro dell'orbita e determinare un raggio adeguato alle dimensioni dell'oggetto stesso. Per fare ciò useremo Accutrans 3D, un software shareware che tuttavia presenta la caratteristica di essere completamente funzionante (non ha limitazioni nelle sue funzioni e, cosa ancor più sorprendente, alla ne dei 30 gg di prova continua a funzionare). Accutrans 3D non ha bisogno di installazione. Dopo aver scompattato il le zip scaricato da micromouse.ca/downloads.html è pronto per funzionare. Usando il comando da menù File Open (All Known Formats)... carichiamo il le knight.dxf, uno dei le 3D presenti come esempio nella cartella `Avatar Tutorial' di Accutrans. DXF (Drawing Exchange Format) è uno dei formati 3D di AutoCAD

5 A questo punto possiamo modicare l'orientazione dell'oggetto 3D per sistemarlo nella posizione in cui vogliamo si presenti nel documento PDF in cui lo includeremo. Possiamo farlo manualmente ruotandolo mentre teniamo premuto il tasto sinistro del mouse. Oppure possiamo farlo in un modo più preciso. Da menù selezioniamo il comando Tools Adjust Object. Nella Parte destra della nestra appariranno opzioni e comandi per modicare le coordinate del nostro oggetto 3D. Nel riquadro `Rotate clicchiamo sul pulsante Y -90 in modo da ruotare l'oggetto di 90 gradi in senso antiorario intorno all'asse delle Y, per metterlo in piedi. Ora clicchiamo sul pulsante Z 90 in modo da ruotare l'oggetto di 90 gradi in senso orario intorno all'asse delle Z, per metterlo di fronte. Se osserviamo ora le coordinate minime e massime dell'oggetto che si trovano in alto a destra possiamo notare come siano molto distanti dall'origine degli assi (0,0,0). Per centrare l'oggetto 3D sull'origine degli assi clicchiamo allora sul pulsante `Center xyz'

6 Clicchiamo su `Use Displayed Rotation' e inne su `OK' A questo punto possiamo salvare tutto nel formato OBJ (Wavefront), formato che DAZ Studio 3D è in grado di importare e convertire nel formato U3D. Da menù selezioniamo il comando `File Save as..' e, dalla nestra che compare, selezioniamo il formato Wavefront. Oltre al le knight.obj verrà generato un le knight.mtl che contiene informazioni sul materiale con cui sono fatte le superci dell'oggetto 3D. DAZ Studio 3D è un'applicazione freeware, ma richiede una registrazione nel sito Successivamente verrà inviato un numero seriale via mail da utilizzare al momento dell'installazione del programma. Dopo aver installato e lanciato DAZ-3D, selezioniamo da menù la voce `File Import..' Nella nestra che appare selezioniamo come tipo di le il formato Wavefront Object e carichiamo il le knight.obj.

7 L'oggetto sarà troppo vicino per essere visualizzato per intero. Non ce ne preoccupiamo. Deniremo in seguito la distanza corretta. Selezioniamo da menù la voce `File E xport..' e nella nestra che appare selezioniamo come tipo di le il formatouniversal 3D e salviamo il le come knight.u3d. Con VAZ3D abbiamo nito. Ci serviva solo per creare il le U3D. Anche il freeware MeshLab è in grado di esportare le in formato U3D, ma attualmente (versione 1.2.3) non è in grado di salvare i colori delle superci. Ha comunque il vantaggio che, insieme al le U3D genera un le TEX già pronto per essere compilato e trasformato in un PDF con l'oggetto 3D incorporato. Creiamo ora il le TEX necessario per incorporare il le U3D nel PDF Nella stessa cartella in cui abbiamo salvato il le knight.u3d creiamo un le di testo (con un clic destro del mouse comparirà un menù contestuale dal quale selezionare `Nuovo Documento di testo'). Apriamo con un doppio clic il le di testo, incolliamo (o scriviamo) il seguente testo e salviamo. \documentclass[a4paper]{article}

8 \usepackage[3d]{movie15} \usepackage{hyperref} \usepackage[italian]{babel} \begin{document} \includemovie[ poster, toolbar, %same as `controls' label=knight.u3d, text=(knight.u3d), 3Daac= , 3Droll=0, 3Dc2c= , 3Droo= , 3Dcoo=0 0 0, 3Dlights=CAD ]{\linewidth}{\linewidth}{knight.u3d} \movieref[3dcalculate=60]{knight.u3d}{calcola distanza camera} \movieref[3dgetview]{knight.u3d}{calcola vista!} \end{document} Si tratta di un codice TeX. Le prime quattro righe dicono al compilatore TeX che pacchetti utilizzare per la compilazione (tra i quali vi è ovviamente movie15). Abbiamo poi ssato i parametri della camera virtuale. 3Daac= l'angolo di apertura della camera 3Droll=0 0 l'angolo iniziale di rotazione della camera intorno al suo asse 3Dcoo= le coordinate del centro dell'orbita (in questo modo abbiamo sistemato il centro dell'orbita in corrispondenza dell'origine degli assi, dove avevamo precedentemente centrato il nostro oggetto 3D con Accutrans) 3Droo=100 il raggio (provvisorio) dell'orbita su cui si muove la camera 3Dc2c = La posizione iniziale (provvisoria) della camera rispetto al centro dell'orbita, che in questo caso coincide con l'origine del sistema di riferimento e con il centro dell'oggetto. Le coordinate corrispondono a X=0 Y=-100 Z=0 e corrispondono ad un osservatore posto sul piano XY, davanti all'oggetto. Le istruzioni \movieref[3dcalculate=60]{knight.u3d}{calcola distanza camera} \movieref[3dgetview]{knight.u3d}{calcola vista!} sono provvisorie e creeranno all'interno del documento PDF due link. Il primo (Calcola distanza camera) ci servirà per calcolare la distanza corretta della camera (3Droo) Il secondo (Calcola vista!) per determinare i parametri di visualizzazioni particolari dell'oggetto 3D che poi potremo utilizzare nel documento nale. Nota Bene: i link funzionano solo con Adobe Reader 8.0 (o successivi) Rinominiamo ora il le di testo come `knight.tex' in modo da poterlo leggere e compilare con MikTeX. Entriamo nella cartella dove abbiamo scompattato MikTeX e cerchiamo il le TexWorks.exe che si trova nella sottocartella /miktex/bin

9 Si tratta di un editor e compilatore di le tex fornito con la distribuzione MikTeX. Lanciamolo con un doppio clic. Da menù selezioniamo la voce `File Apri..' e carichiamo il le knight.tex. Il testo sorgente apparirà in TeXworks. Volendo è possibile modicarlo, ma eseguiamo semplicemente la compilazione cliccando sul pilsante verde in alto a sinistra. Se il compilatore non riscontra errori, verrà creato nella medesima cartella il le knight.pdf che verrà automaticamente caricato e visualizzato da TeXworks in un'altra nestra. Il visualizzatore PDF di TeXworks non è tuttavia in grado di mostrare l'oggetto 3D incorporato.

10 Dovremo perciò visualizzarlo usando Adobe Reader. In questa fase è necessario utilizzare Adobe Reader almeno nella versione 8.0 (o superiore). Le versioni precedenti non riescono infatti a gestire correttamente i link che ci servono per calcolare la corretta distanza dell'oggetto. Caricando dunque il le knight.pdf con Adobe Reader 8.0 l'oggetto 3D incorporato apparirà, ma troppo vicino all'osservatore (tanto che tutta la visuale sarà occupata da un particolare verde del suo vestito) Clicchiamo allora sul link (Calcola Distanza Camera) che si trova in basso a sinistra, sotto l'immagine 3D. Otterremo la seguente nestra di risposta e contemporaneamente l'oggetto 3D si posizionerà alla distanza corretta. L'unica informazione che ci interessa è la prima, che potremo arrotondare a 3Droo=22542 Riapriamo ora il le sorgente knight.tex usando l'editor TeXworks ed andiamo a correggere l'11 a riga. sostituendola con la seguente 3Daac=60, 3Droll=0, 3Dc2c= , 3Droo=22542, 3Dcoo=0 0 0, in cui i valori della posizione della camera e del raggio dell'orbita che avevamo provvisoriamente ssato a -100 e 100 vengono sostituiti con il valore appena calcolato (22542).

11 Da menù `File Salva come... ' salviamo il le tex modicato come pagina3d.tex e ricompiliamo ottenendo il le pagina3d.pdf. Carichiamo con Adobe Reader 8 il le pagina3d.pdf in cui l'oggetto 3D appare ora correttamente visualizzato. Possiamo ruotarlo (trascinandolo con il tasto sinistro del mouse premuto), traslarlo e zoomarlo dopo aver selezionato i relativi comandi dal menù che appare sopra l'oggetto. Creiamo ora qualche `vista' alternativa da selezionare direttamente dal menù associato all'oggetto 3D incorporato. Nella stessa cartella in cui abbiamo salvato il le knight.u3d creiamo un le di testo (con un clic destro del mouse comparirà un menù contestuale dal quale selezionare `Nuovo Documento di testo'). Apriamo con un doppio clic il le di testo, copiamo e incolliamo (o scriviamo) il seguente testo e salviamo. VIEW={Fronte} C2C=0-1 0 VIEW={Retro} C2C=0 1 0 VIEW={Sinistra} C2C=1 0 0 VIEW={Destra} C2C= VIEW={Alto} C2C=0 0 1 Si tratta di visualizzazioni standard in cui l'oggetto viene ruotato di 90 o 180. Se vogliamo aggiungere una visualizzazione personalizzata riapriamo il le knight.pdf, ruotiamolo e zoomiamolo.

12 Quando avremo ottenuto un'inquadratura che ci appare interessante clicchiamo sul link (Cattura Vista). Otterremo una nestra di risposta di questo tipo Le informazioni all'interno sono già selezionate. È suciente fare un clic destro sopra con il mouse per far apparire il comando copia. Clicchiamo su copia e poi andiamo ad incollare tali informazioni sul le di testo precedente (possiamo arrotondare i decimali). Otterremo VIEW={Fronte} C2C=0-1 0 VIEW={Retro} C2C=0 1 0 VIEW={Sinistra} C2C=1 0 0 VIEW={Destra} C2C= VIEW={Alto} C2C=0 0 1 VIEW={Particolare Spada} COO= C2C= ROO= ROLL= LIGHTS=CAD RERMODE=Solid

13 Ora salviamo il nuovo le di testo e rinominiamo come `viste.vws'. Carichiamo nuovamente il le pagina3d.tex con l'editor TeXworks e modichiamolo cancellando i link (che non ci servono più) e aggiungendo un'istruzione per caricare il le viste.vws. Il testo nale sarà 0, \documentclass[a4paper]{article} \usepackage[3d]{movie15} \usepackage{hyperref} \usepackage[italian]{babel} \begin{document} \includemovie[ poster, toolbar, %same as `controls' label=knight.u3d, text=(knight.u3d), 3Daac= , 3Droll=0, 3Dc2c= , 3Droo= , 3Dcoo=0 0 3Dlights=CAD, 3Dviews2=viste.vws, ]{\linewidth}{\linewidth}{knight.u3d} \end{document} Compiliamo nuovamente il sorgente TeX (cliccando sul pulsante verde in alto a sinistra di TeXworks) per ottenere la versione denitiva del le pagina3d.pdf. Nota Bene. Quando TeXworks compila un sorgente deve generare un le PDF. Se questo le esiste, lo sovrascrive, ma se questo le è già aperto (ad esempio da Adobe Reader), TexWorks si blocca è dà errore. Ora, quando apriamo il le PDF con una versione di Adobe Reader 7.07 (o superiore), potremo scegliere dal menù dell'oggetto 3D delle viste reimpostate. Possiamo modicare anche le dimensioni standard del riquadro che occupa l'oggetto 3D. Se ad esempio vogliamo un riquadro del 70% più piccolo scriveremo {0.7\linewidth}{0.7\linewidth}{knight.u3d}

14 Per un riquadro più grande del 25% scriveremo {1.25\linewidth}{1.25\linewidth}{knight.u3d} Per un riquadro che abbia una larghezza di 5 cm ed un'altezza di 10 cm scriveremo {5 cm}{10 cm}{knight.u3d} Ovviamente in questo modo riusciremo ad incorporare un oggetto 3D in una pagina PDF bianca. Se vogliamo inserirlo in una pagina che contiene altro testo e graca dobbiamo comporre l'intera pagina utilizzando il linguaggio TeX. Esiste tuttavia la possibilità di inserire oggetti 3D anche in pagine scritte con normali Wordprocessor. Visibile solo con Adobe Reader 7.0 o sup. Oggetto 3D (Visualizzabile solo con Adobe Reader 7.0 o sup.) OpenOce (ma anche AbiWord) ha infatti la capacità di esportare i suoi documenti in formato TeX. Le vecchie versioni di OpenOce (no alla 2.0) avevano questa caratteristica di default. Le ultime versioni richiedono che venga installata l'estensione writer2latex.oxt scaricabile da Una volta scaricata l'estensione lanciamo Writer (il programma di video scrittura di OpenOce). Da menù selezioniamo `Strumenti Gestione estensioni' e nellla nestra che appare clicchiamo su `Aggiungi... '. Cerchiamo il le writer2latex.oxt e carichiamolo. A questo punto possiamo esportare il documento scritto con Writer in un sorgente TeX, selezionando ` Esporta..' dal menù `File' di Writer e scegliendo come tipo di le TeX. Una volta generato il le TeX, lo apriremo con TeXworks e aggiungeremo al preambolo (la lista iniziale dei pacchetti LaTeX che il compilatore deve utilizzare, la voce

15 \usepackage[3d]{movie15} Dovremo inoltre aggiungere, nella posizione in cui vogliamo che compaia, l'istruzione per l'inclusione dell'oggetto 3D 0, \includemovie[ poster, toolbar, %same as `controls' label=knight.u3d, text=(knight.u3d), 3Daac= , 3Droll=0, 3Dc2c= , 3Droo= , 3Dcoo=0 0 3Dlights=CAD, 3Dviews2=viste.vws, ]{\linewidth}{\linewidth}{knight.u3d} Nel caso si utilizzi AbiWord è necessario modicare nel le TeX da esso prodotto anche la voce \usepackage[italiano]{babel} togliendo la `o' di italiano e lasciando \usepackage[italian]{babel}