Nel disegno digitale, gli algoritmi di calcolo finalizzati alla rappresentazione virtuale del chiaroscuro” sono stati improntati secondo tre principali linee di sviluppo, indicate rispettivamente dall’ottica geometrica, l’ottica fisica e l’ottica quantistica. Nel primo caso il flusso luminoso è considerato propagarsi secondo raggi rettilinei; nel secondo caso la luce è valutata nella sua natura di onda elettromagnetica; infine nell’ultimo caso la luce, oltre che onda elettromagnetica, è ritenuta costituita da un flusso di particelle: i‘fotoni’. Per ridurre le problematiche di carattere computazionale, ma anche per la difficoltà di affrontare il problema in modo interdisciplinare, i primi tentativi di implementare digitalmente i concetti del chiaroscuro - cominciati nella seconda metà degli anni 60 - traggono ispirazione dall’ottica geometrica. Gli algoritmi di calcolo prodotti in questo primo periodo sono principalmente orientati a rappresentare modelli di illuminazione locali, che simulano il comportamento della luce a contatto con oggetti idealmente isolati nello spazio, senza considerare il contributo luminoso proveniente per riflessione dall’ambiente circostante. Le fonti luminose sono adimensionali, associate ad un punto nello spazio, dal quale vengono emessi omnidirezionalmente e uniformemente raggi luminosi della medesima intensità. La teoria di calcolo si basa principalmente sulle leggi di Lambert, Snell, Fresnell. Nei primi anni ’80 alcuni ricercatori introducono sistemi di calcolo normalmente utilizzati per lo studio delle radiazione termiche. La luce è dunque analizzata nella sua essenza di onda elettromagnetica. Gli algoritmi utilizzati sono orientati alla rappresentazione di modelli di luce globali . Sono considerate sorgenti luminose, tanto le luci inserite nel modello, quanto le superfici capaci di rifletterne i raggi luminosi. Alle sorgenti luminose è possibile associare curve fotometrichee diagrammi di emissione spettrale. Il punto di riferimento teorico diventano le “equazioni di Maxwell”. Laricerca più recente, infine, ispirata da traguardi sempre più ambiziosi, quali la simulazione delle caustiche, della fluorescenza e della luminescenza, ha trovato nell’approccio quantistico, un ottima soluziona: il flusso luminoso, all’interno della scena virtuale, è così considerato un flusso di fotoni. Nessuno degli algoritmi che hanno fatto la storia dell’ illumination and shading, può oggi considerarsi obsoleto; questa singolarità è probabilmente dovuta alla presenza di diverse capacità computazionali nella tecnologia eterogenea che quotidianamente utilizziamo,così come alla necessità di comunicare anche con modelli semplici e sintetici. Nel testo sono ripercorsi 50 anni di ricerca in ambito di simulazione del fenomeno luminoso, finalizzato alla rappresentazione digitale di spazi e oggetti tridimensionali virtuali.

La rappresentazione digitale del chiaroscuro.

VALENTI, Graziano Mario
2009

Abstract

Nel disegno digitale, gli algoritmi di calcolo finalizzati alla rappresentazione virtuale del chiaroscuro” sono stati improntati secondo tre principali linee di sviluppo, indicate rispettivamente dall’ottica geometrica, l’ottica fisica e l’ottica quantistica. Nel primo caso il flusso luminoso è considerato propagarsi secondo raggi rettilinei; nel secondo caso la luce è valutata nella sua natura di onda elettromagnetica; infine nell’ultimo caso la luce, oltre che onda elettromagnetica, è ritenuta costituita da un flusso di particelle: i‘fotoni’. Per ridurre le problematiche di carattere computazionale, ma anche per la difficoltà di affrontare il problema in modo interdisciplinare, i primi tentativi di implementare digitalmente i concetti del chiaroscuro - cominciati nella seconda metà degli anni 60 - traggono ispirazione dall’ottica geometrica. Gli algoritmi di calcolo prodotti in questo primo periodo sono principalmente orientati a rappresentare modelli di illuminazione locali, che simulano il comportamento della luce a contatto con oggetti idealmente isolati nello spazio, senza considerare il contributo luminoso proveniente per riflessione dall’ambiente circostante. Le fonti luminose sono adimensionali, associate ad un punto nello spazio, dal quale vengono emessi omnidirezionalmente e uniformemente raggi luminosi della medesima intensità. La teoria di calcolo si basa principalmente sulle leggi di Lambert, Snell, Fresnell. Nei primi anni ’80 alcuni ricercatori introducono sistemi di calcolo normalmente utilizzati per lo studio delle radiazione termiche. La luce è dunque analizzata nella sua essenza di onda elettromagnetica. Gli algoritmi utilizzati sono orientati alla rappresentazione di modelli di luce globali . Sono considerate sorgenti luminose, tanto le luci inserite nel modello, quanto le superfici capaci di rifletterne i raggi luminosi. Alle sorgenti luminose è possibile associare curve fotometrichee diagrammi di emissione spettrale. Il punto di riferimento teorico diventano le “equazioni di Maxwell”. Laricerca più recente, infine, ispirata da traguardi sempre più ambiziosi, quali la simulazione delle caustiche, della fluorescenza e della luminescenza, ha trovato nell’approccio quantistico, un ottima soluziona: il flusso luminoso, all’interno della scena virtuale, è così considerato un flusso di fotoni. Nessuno degli algoritmi che hanno fatto la storia dell’ illumination and shading, può oggi considerarsi obsoleto; questa singolarità è probabilmente dovuta alla presenza di diverse capacità computazionali nella tecnologia eterogenea che quotidianamente utilizziamo,così come alla necessità di comunicare anche con modelli semplici e sintetici. Nel testo sono ripercorsi 50 anni di ricerca in ambito di simulazione del fenomeno luminoso, finalizzato alla rappresentazione digitale di spazi e oggetti tridimensionali virtuali.
9788825173307
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