La Computer Grafica 3D: come creare e animare una nuova idea

Se ad una platea si dovesse chiedere: “Secondo voi, quando è nata la Computer Grafica 3D?”, quasi sicuramente tutti farebbero risalire le origini di tale disciplina informatica a non oltre 20 anni fa.

Per scoprirlo, però, cerchiamo prima di capire di che si tratta. 

Volendo dare una definizione piuttosto ampia di Computer Grafica diremmo che corrisponde a quella serie di processi che consentono di ottenere dei modelli tridimensionali, statici o animati, in un formato digitale e in uno spazio virtuale 3D.

Cenni storici

Al contrario di quella che potrebbe essere la percezione comune, l’espressione Computer Grafica (CG) è stata utilizzata per la prima volta nella storia nel 1960 dai ricercatori Verne Hudson e William Fetter. Nei laboratori della Boeing Company – industria aeronautica statunitense produttrice di velivoli sia civili che militari – Hudson e Fetter svilupparono una tecnica di elaborazione dei dati che permetteva di disegnare dei velivoli in proiezione.

Immagine: boeingimages.com

È sempre Fetter a realizzare una delle prime rappresentazioni 3D computerizzate con “First Man“, anche conosciuto come “Boeing Man“. Si tratta di una sequenza animata in wireframe (per via dei limiti di calcolo delle macchine dell’epoca, la rappresentazione del modello 3D era costituita solo da un reticolato senza superfici)  e serviva a fornire dati di design ergonomico per la progettazione del layout degli strumenti di bordo di una cabina di pilotaggio. 

I primi sistemi CAD

Sempre negli stessi anni, nel 1959, General Motors in collaborazione con IBM sviluppa uno dei primi sistemi CAD (Computer-Aided Design), ovvero il sistema “DAC”: grazie ad una penna ottica e uno schermo sensibile, gli operatori disegnavano in uno spazio virtuale delle curve matematiche che rappresentavano le sezioni e le superfici delle automobili.

È, dunque, in ambito industriale che la Computer Grafica 3D muove i suoi primi passi, come supporto alla progettazione.

Arte e creatività: un nuovo approccio

Nei decenni successivi con lo sviluppo delle tecnologie informatiche la Computer Grafica inizia ad uscire da quella ristretta cerchia di ricercatori e ingegneri per trovare terreno fertile in ambiti diversi dalla progettazione e visualizzazione.

È del 1972 quella che si ritiene essere la prima animazione 3D generata da un computer. L’autore è Edwin Catmull, uno dei fondatori di Pixar Animation Studios. L’oggetto scelto per l’animazione è la sua mano sinistra suddivisa in poligoni disegnati direttamente su un calco e successivamente digitalizzati ottenendo delle linee e, quindi, delle superfici.

Si iniziavano, così, a capire le potenzialità di questa nuova disciplina anche in ambito artistico e creativo. Dopo solo un decennio, nel 1982, viene realizzato il primo film della storia con l’utilizzo della Computer Grafica: Tron è considerato un film culto. Per la prima volta alcuni artisti usavano una tecnica che fino ad allora era prerogativa assoluta di ricercatori e ingegneri.

Ma il primo vero film di successo realizzato completamente in CG è del 1995 ed è Toy Story. Da quel momento cambia per sempre la storia dei “Film d’animazione ”. Toy Story è stata una vera e propria rivoluzione anche per gli artisti e per i designer perché ha fatto capire al mondo intero che è possibile creare cose che non esistono nella realtà.

Immagine: pixar.com

Altre applicazioni della Computer Grafica

Dopo le prime esperienze della fine degli anni ’90 del ‘900, la Computer Grafica ha trovato sempre più spazio nell’industria cinematografica. Attualmente i film di animazione sono un forte traino economico e la CG è sempre più presente anche nelle “pellicole” di altri generi.

Ma oggi i campi di applicazione della Computer Grafica 3D hanno come unico limite la fantasia. La forte connotazione tecnica e industriale degli albori ha lasciato progressivamente spazio a molto altro: dall’archeologia, alla ricostruzione storica, alla simulazione, all’architettura, all’ambito medico e ad un’infinità di altri settori come quello del gaming.

L’opportunità di costruire scenari inesistenti e fantastici con un fotorealismo sempre più spinto rende questa quasi una forma d’arte.

Image: tomshw.it

L’evoluzione tecnologica nel campo informatico negli ultimi anni ha consentito anche di stampare i modelli 3D realizzati con i vari software o di implementarli in visori di realtà virtuale e il futuro è ancora da scrivere.

La CG in ambito medicale: una nostra esperienza

Le infinite possibilità che la Computer Grafica permette, ne rendono possibile l’applicazione in diversi contesti, agevolando processi e creando soluzioni innovative.

Sono proprio le opportunità fornite dalla stampa 3D e dalla Computer Grafica che ci hanno permesso di affrontare una sfida a margine del nostro percorso professionale.

A causa di un evento improvviso ed inaspettato legato alle condizioni di salute della madre di un componente del nostro team, è stato necessario infatti, ricostruire e stampare in 3D un supporto per la modellazione manuale di una protesi da usare durante un intervento di cranio plastica.

Se vuoi saperne di più.

Un impegno che ci ha coinvolti emotivamente e che ha dimostrato come le più moderne tecnologie, unite alla professionalità del personale medico e alla solidarietà del team abbiano contribuito a salvare una vita.

Dare forma ad un’idea: il design estetico di Adam’s Hand

In BionIT Labs abbiamo utilizzato le mille potenzialità della Computer Grafica applicandole al nostro dispositivo.

Nel 2016 Adam’s Hand era solo un’idea e, per poterla raccontare, avevamo bisogno di darle forma. La Computer Grafica ci ha permesso di rendere visibile qualcosa che ancora non esisteva. Un passaggio fondamentale per la realizzazione del nostro primo prototipo.

Volevamo comunicare che Adam’s Hand sarebbe stata una protesi innovativa, con un altissimo contenuto tecnologico e, soprattutto, adattiva.

Si poteva, cioè, conformare automaticamente a forma e dimensioni degli oggetti impugnati. Nacque così la prima immagine di Adam’s Hand.

Con i successivi sviluppi della progettazione di Adam’s Hand è stata essenziale una continua interazione tra le divisioni Meccanica ed Elettronica e quella del Design.

In un dispositivo come il nostro, è fondamentale rispettare dei limiti ben precisi dettati dagli ingombri dei componenti interni e dal loro movimento.

Dopo una serie di iterazioni si è ottenuto il design del nostro prototipo beta, tutto questo sfruttando dei software che lavorano in ambiente 3D. Lato progettazione meccanica ed elettronica si utilizzano prettamente software CAD parametrici mentre lato design si utilizzano software più orientati al Media ed Entertainment.

Attualmente stiamo lavorando sul prossimo prototipo di Adam’s Hand, e vi sveleremo tra pochi mesi il suo design finale.

Questa volta l’approccio è leggermente differente poiché abbiamo deciso di dare un peso più marcato all’aspetto estetico.

Dato che l’ingegnerizzazione è orientata anche alla riduzione degli ingombri, si ha più spazio di “manovra” per dedicare la giusta attenzione anche all’estetica. Siamo sicuri che resterete colpiti dal suo design innovativo e performante, che contribuirà a rendere Adam’s Hand ancor più competitivo e pronto per l’atteso lancio sul mercato.

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