Che cos'è il rendering 3D? Come creare immagini 3D realistiche

Finita l'epoca in cui effetti speciali emozionanti e visivamente accattivanti erano riservati solo ai film blockbuster.

Ora c'è una buona probabilità che, sfogliando una rivista, passando davanti a un cartellone pubblicitario o scorrendo i social media, tu abbia visto un rendering 3D.

L'intero processo può essere eseguito utilizzando software di rendering 3D, che utilizza i dati dei modelli 3D per creare il rendering. È comune pensare al rendering 3D come a una forma di fotografia virtuale perché utilizza la conoscenza della messa in scena e dell'illuminazione della scena per produrre immagini.

Tipi di rendering 3D

Gli artisti 3D possono creare rendering di immagini realistiche o non realistiche.

Un rendering 3D realistico può essere di qualcosa che si trova nel mondo reale. Ad esempio, un artista 3D rende l'interno architettonico di una nuova casa che sembra una fotografia. Oppure un'immagine di design del prodotto di un mobile o di un'auto.

Fonte: VRender

Un rendering 3D non realistico può essere un contorno di un diagramma o un oggetto disegnato come un cartone animato con un aspetto più tradizionale in 2D.

Fonte: Science Behind Pixar

Rendering 3D vs. Modellazione 3D

Il rendering 3D non esiste senza modellazione 3D.

La modellazione 3D è il processo di creazione di oggetti 3D utilizzando software specializzati. L'oggetto 3D è realizzato manipolando forme semplici, modelli complessi e poligoni utilizzando software di modellazione 3D. La rappresentazione, chiamata modello 3D, trasmette la forma, la dimensione e la texture di un oggetto.

Una volta creato il modello, il rendering 3D trasforma il modello in un'immagine intricata, di alta qualità e fedele alla realtà. Quando combinati, la modellazione 3D e il rendering 3D sono due passaggi che i designer compiono per creare immagini generate al computer (CGI).

La modellazione 3D precede sempre il rendering 3D nel processo di visualizzazione 3D.

Come funziona il rendering 3D?

I designer suddividono i progetti di rendering 3D in una serie di passaggi, partendo dal modello 3D e trasformandolo in una rappresentazione 2D. A seconda delle dimensioni del progetto e del software utilizzato dall'artista, i passaggi possono variare. Tipicamente, il processo di rendering 3D è il seguente.

Prima

Alcuni passaggi devono avvenire prima che i designer 3D possano rimboccarsi le maniche per iniziare il rendering.

• Concetto: È sempre una buona idea tenere una consultazione o un incontro iniziale per discutere la visione e gli obiettivi del progetto, dell'azienda o del pubblico mirato per l'immagine. Basandosi su questi dettagli, è più facile restringere la versione finale.
• Analisi: Con la visione in mente, inizia l'analisi del progetto. Questo include la decisione su dettagli come l'illuminazione, gli angoli della telecamera, il colore, la texture e l'ambiente.
• Modello 3D: Viene creata una rappresentazione digitale dell'oggetto o della superficie come modello 3D.

Durante

Una volta completato il modello, l'artista 3D può iniziare il rendering.

• Materiali e texture: Il designer deve considerare il materiale dell'oggetto per creare un rendering realistico. L'artista può modificare le impostazioni e l'aspetto del materiale per ottenere la rappresentazione visiva più realistica possibile. Ad esempio, possono passare da plastica lucida a lino intrecciato per visuali più migliorate.
• Illuminazione: La luce e i suoi riflessi sono cruciali per un rendering realistico. Si tratta di ombre e di come fanno apparire l'immagine reale. Senza un'illuminazione convincente, il risultato può sembrare falso o innaturale.
• Dettagli: Dopo texture e luce, l'artista aggiunge altre sculture e più dettagli per completare il concetto.
• Feedback e rifinitura: È importante ottenere il parere del cliente, del cliente o del direttore artistico in modo che possano essere apportate modifiche prima che il lavoro sia considerato completo.

Dopo

Una volta completati i ritocchi finali, un ultimo passaggio va nel rendering 3D.

• Consegna: Il cliente riceve l'immagine ufficiale. Come viene salvata l'immagine finale dipende se viene utilizzata per la stampa, il film, il web o il video.

Tecniche di rendering 3D

Il concetto di rendering 3D è simile alla fotografia. Un programma di rendering utilizza una telecamera e la punta verso un oggetto per creare o comporre una foto. Poi, l'illuminazione digitale rende il rendering il più dettagliato possibile.

I designer impiegano diverse tecniche per produrre un rendering 3D efficace che replica come la luce colpisce gli oggetti nella vita reale.

Rendering in tempo reale

La tecnica del rendering in tempo reale è più comunemente vista nella grafica interattiva e nei giochi. Queste immagini vengono elaborate dai dati 3D ad alta velocità, il che garantisce l'elaborazione rapida delle immagini necessaria per un videogioco che si muove a 60 o più fotogrammi al secondo.

Per un rendering di alta qualità, il software per un rendering in tempo reale impiega solo pochi minuti per creare una scena realistica con ombre naturali.

Rasterizzazione

Uno dei primi metodi utilizzati per il rendering 3D è la rasterizzazione, che funziona trattando il modello come una rete di poligoni. Una rete è una raccolta di vertici che formano l'oggetto 3D. Ogni vertice ha informazioni uniche di texture e colore ad esso associate. Il software viene quindi utilizzato per riempire le aree con i colori e le texture giuste in base a quei dati.

Se il rendering 3D è come la fotografia in senso generale, pensa alla rasterizzazione come simile a 'Paint by Numbers'. C'è un contorno per ogni colore che dipingi, che è lo stesso concetto utilizzato qui.

Questo metodo per il rendering è veloce ed è ancora comunemente usato per il rendering in tempo reale di giochi per computer e altri tipi di simulazione.

Ray casting

Il ray casting crea un rendering 3D lanciando raggi sul modello dal punto di vista della telecamera. Trasforma i dati in una proiezione 3D tracciando i raggi dal punto di vista della telecamera. Questa è un'altra tecnica veloce che rende facile per l'artista posizionare correttamente le fonti di luce nella scena 3D.

I raggi vengono lanciati e tracciati in gruppi in base ai dati e alle informazioni geometriche. Nel ray casting, quando i raggi intersecano un oggetto, il colore e la luminosità dell'oggetto in quel punto determinano il valore di un pixel nell'immagine finale. Questo è ciò che rende la texture, il colore e la luce il più realistici possibile.

Ray tracing

Successivamente c'è il ray tracing, che può simulare ombre, riflessi e rifrazioni. Il ray tracing è simile al ray casting, tranne per il fatto che è migliore nel rappresentare la luce. Qui, i raggi primari dal punto di vista della telecamera vengono lanciati sul modello 3D per produrre raggi secondari. Dopo aver fatto contatto con il modello, vengono emessi raggi d'ombra, di riflessione o di rifrazione, a seconda del tipo di superficie nel rendering.

Il ray tracing produce anche un'ombra su un'altra superficie se la superficie interrompe il percorso tra il raggio d'ombra e la fonte di luce. Sebbene questa tecnica sia più lenta del ray casting, viene utilizzata per simulare come la luce incontra naturalmente gli oggetti e crea un'ombra realistica.

Proiezione prospettica

La proiezione prospettica fa apparire gli oggetti lontani più piccoli degli oggetti più vicini all'occhio o al punto di vista dell'osservatore. Il software di rendering crea proiezioni prospettiche moltiplicando una "costante di dilatazione" per posizionare gli oggetti in relazione alla dimensione desiderata nella scena.

Ottimizzazione della risoluzione

Come una foto classica, la risoluzione dell'immagine di un rendering 3D è composta da pixel. Maggiore e più denso è il numero di pixel per pollice, più chiara, nitida e realistica sarà l'immagine finale, o il rendering.

Industrie che utilizzano il rendering 3D

Sebbene il rendering 3D stia diventando più popolare in diverse industrie, ecco esempi di settori in cui è più probabile trovare rendering 3D utilizzati efficacemente.

• Design e architettura: Gli architetti utilizzano immagini renderizzate in 3D per mostrare effetti chiave e dimostrare i punti di forza e di debolezza delle strutture prima che un progetto entri ufficialmente nella fase di progettazione.
• Immobiliare: Il rendering 3D viene spesso utilizzato per creare un tour virtuale delle case in vendita. I rendering di alta qualità rendono più facile per gli sviluppatori e gli agenti immobiliari vendere case mentre gli acquirenti possono ottenere più dettagli di una casa in tempo reale.
• Marketing e pubblicità: Gli annunci digitali e le campagne con rendering 3D presentano il prodotto nel modo più realistico. Inoltre, i modelli nella fase di progettazione del prodotto possono essere utilizzati su piattaforme internet e reti sociali.
• Intrattenimento: L'animazione 3D è diventata ampiamente utilizzata per creare cartoni animati e film coinvolgenti.
• Videogiochi: Grazie all'uso della tecnologia di disegno del rendering 3D, i mondi virtuali dell'industria dei giochi sono diventati il più simili possibile al mondo reale.
• Produzione di elettronica: Il rendering 3D consente a ingegneri e designer di visualizzare il layout di un design PCB, assicurando che i componenti si adattino correttamente e siano posizionati in modo ottimale per le prestazioni.

Vantaggi del rendering 3D

Quando eseguito correttamente, il rendering 3D può portare a diversi vantaggi. Alcuni da tenere a mente sono:

• La capacità di visualizzare più punti di vista, illuminazione accurata e prestazioni accurate in un grafico o immagine
• Comunicazione visiva di alta qualità con i clienti in diverse industrie, che può vendere un concetto e ridurre i resi se il prodotto viene venduto
• Rappresentazione rapida e accurata di un'idea o progetto con alti livelli di dettaglio, elementi visivi e illuminazione realistica sia in spazi interni che esterni
• La capacità di vedere e mostrare l'oggetto da angolazioni diverse, che può essere particolarmente utile per ingegneri e architetti
• Rispetto all'assunzione di studi fotografici, il concetto di utilizzo di servizi di visualizzazione 3D può risultare a un prezzo inferiore per progetti semplici
• Le modifiche ai concetti e alle idee possono essere apportate rapidamente e in tempo reale

Sfide del rendering 3D

D'altra parte, il rendering 3D porta anche a delle sfide. Alcuni potenziali svantaggi da tenere a mente sono:

• La curva di apprendimento per il rendering 3D e il software associato può essere ripida
• Per ottenere un rendering il più realistico possibile, il modello 3D deve avere proporzioni e dettagli accurati, il che può essere anche difficile da perfezionare
• Mentre le immagini semplici possono essere renderizzate rapidamente, scene d'azione complesse per un film d'animazione possono richiedere settimane per essere create
• Per una semplice concettualizzazione, il rendering 3D può essere conveniente, ma per un progetto su larga scala, il processo dall'inizio alla fine può costare migliaia di dollari

Miglior software di rendering 3D

Il software di rendering 3D prende modelli 3D generati dagli utenti e li inserisce in ambienti o immagini 3D. Grazie a questi strumenti, sviluppatori di media, artisti e designer grafici possono inserire oggetti e personaggi disparati importati da software di modellazione 3D nell'ambientazione di loro scelta. I rendering creati con questo software sono tipicamente navigabili, scalabili e interattivi.

Per qualificarsi per l'inclusione nella categoria Rendering 3D, un prodotto deve:

• Creare immagini renderizzate da utilizzare in multimedia o su vari siti web
• Fornire agli utenti un modo per inserire modelli 3D, oggetti e personaggi nei rendering
• Avere funzionalità necessarie, come texturing, illuminazione ed effetti del vento per dare vita ai rendering
• Offrire strumenti per manipolare e renderizzare vari ambienti 3D

* Di seguito sono riportate le cinque principali soluzioni software di rendering 3D dal Grid® Report di G2 della primavera 2022. Alcune recensioni possono essere modificate per chiarezza.

1. Unity

Unity è un software di rendering 3D focalizzato sullo sviluppo di giochi, creando sia videogiochi 3D che 2D, modelli, design ed esperienze. Oltre al gaming, è utilizzato anche dalle industrie automobilistiche, cinematografiche e architettoniche.

Cosa piace agli utenti:

“Un enorme numero di funzionalità e capacità rende Unity uno dei migliori strumenti per lo sviluppo di giochi, ed è ancora meglio in altre aree. Grazie alla connessione diretta con il proprio asset store di Unity, è molto più facile identificare e utilizzare asset di terze parti, il che significa che passerai meno tempo a cercare qualsiasi cosa possa essere utilizzata per il tuo progetto e risparmierai tempo durante lo sviluppo.”

- Recensione Unity, Jasper S.

Cosa non piace agli utenti:

“Ci sono alcune cose che non mi piacciono di Unity. Per prima cosa, la schermata iniziale dei giochi sviluppati utilizzando la licenza gratuita è contrassegnata con il logo di Unity. Inoltre, Unity non supporta il collegamento alle librerie esterne e non ha un'interfaccia utente dall'aspetto eccezionale.”

- Recensione Unity, Nabin P.

2. Blender

Oltre al rendering 3D, Blender fa tutto: modellazione 3D, animazione, rigging e simulazione. Questa suite di creazione 3D consente anche agli utenti di creare giochi di alta qualità, modificare video e cimentarsi nel motion tracking. Con mezzi di produzione tecnici e creativi gratuiti e accesso gratuito ai mercati, Blender crede che tutti dovrebbero essere in grado di creare contenuti 3D.

Cosa piace agli utenti:

“Blender è uno strumento software 3D straordinario che consente agli utenti di costruire e progettare praticamente qualsiasi cosa. L'interfaccia utente è abbastanza facile da imparare e c'è un enorme supporto della comunità. Puoi imparare praticamente qualsiasi cosa tu voglia attraverso molti diversi forum di messaggi e tutorial video. Essendo supportato dalla comunità, ci sono aggiornamenti e add-on che avvengono continuamente.

Una delle cose migliori di Blender è che è gratuito. Alcuni degli add-on che puoi ottenere costeranno denaro, ma non sono necessari per utilizzare il software. Sono prodotti creati dagli utenti per semplificare i compiti.”

- Recensione Blender, Dannie B.

Cosa non piace agli utenti:

“Nelle versioni recenti, l'interfaccia è cambiata. Da un lato, sembra più simile alle interfacce di modellazione 3D commerciali, apparendo quindi più gradevole ai nuovi utenti. D'altra parte, gli utenti possono essere confusi, però, perché l'interfaccia e i formati vecchi sembravano strani all'inizio ma erano in qualche modo efficaci e veloci.”

- Recensione Blender, Francesco S.

3. 3ds Max Design

3ds Max Design è creato per designer, ingegneri civili, architetti e specialisti della visualizzazione che necessitano non solo di uno strumento per il rendering 3D ma anche per il design 3D, l'animazione e la modellazione. Fornisce agli utenti strumenti di modellazione robusti, texturing intuitivo e strumenti di shading, dando ai designer il controllo artistico completo per creare rendering di livello professionale.

Cosa piace agli utenti:

“Il layout di 3ds Max è semplice. L'uso degli strumenti di vertice, bordo e angolo per la modellazione è uno dei più semplici rispetto ad altri software. La pipeline (Importazione ed Esportazione) è anche utile per trasferire il tuo file ad altri software di rendering 3D.

L'altra cosa che mi piace di più è la sua integrazione con altri motori di rendering di terze parti. Il software è davvero buono per la modellazione per principianti poiché fornisce modi e strumenti facili per iniziare con la modellazione 3D.”

- Recensione 3ds Max Design, Hitendra S.

Cosa non piace agli utenti:

“È un po' complicato abituarsi all'inizio. È come imparare una nuova lingua con tutti i pulsanti e il rendering; hai sicuramente bisogno di tutorial quando inizi.”

- Recensione 3ds Max Design, Aylin A.

4. Maya

Gli artisti 3D spesso usano Maya per le loro esigenze di rendering 3D, simulazione, animazione e modellazione. Vanta un toolkit veloce e creativo per creare mondi espansivi, personaggi complessi ed effetti mozzafiato.

Cosa piace agli utenti:

“Maya offre un pacchetto 3D completo. Maya aiuta a creare un progetto esattamente come lo avevi immaginato. Questo software è ottimo per l'animazione ed è più facile utilizzare funzionalità come vincoli, traiettorie di movimento e editor di attributi in Autodesk Maya. Sono un animatore ma amo modellare su Maya. È super conveniente e possiamo trovare tutorial su YouTube. Amo il fatto che possiamo aggiungere script e plug-in secondo le nostre esigenze.”

- Recensione Maya, Salomi R.

Cosa non piace agli utenti:

“Maya è un ottimo software ma richiede molte risorse. È molto intensivo sulla GPU per il rendering, il che lo rende praticamente inutilizzabile su una macchina leggera o portatile. Maya ha anche funzionalità che sono un po' complicate e richiedono esperienza passata con la modellazione 3D per utilizzarle al massimo.”

- Recensione Maya, Subrata S.

5. Keyshot

Keyshot rende possibile per gli utenti creare rendering 3D, animazioni e visuali interattive con ray tracing in tempo reale e illuminazione globale. Grazie a un'architettura basata su CPU, i designer possono creare rendering realistici utilizzando computer semplici senza grafica computerizzata avanzata.

Cosa piace agli utenti:

“Keyshot si occupa dell'illuminazione in modo semplice e ti permette di visualizzare in anteprima il risultato del tuo rendering prima di premere il pulsante. Essere in grado di fare brevi animazioni sul software è anche fantastico!”

- Recensione Keyshot, Marcelo S.

Cosa non piace agli utenti:

“Keyshot ha bisogno di molti aggiornamenti sulle sue opzioni e funzionalità per avere una qualità molto migliore. Alcuni strumenti ti danno un risultato artificiale che non è buono per tutti. In confronto ad alcuni altri renderer, le opzioni di Keyshot sembrano basilari! Non puoi ottenere risultati molto realistici senza utilizzare qualche altro software e editor.”

- Recensione Keyshot, Mohammad Sadra B.

L'illuminazione è tutto

La prossima volta che sfogli una rivista o passi davanti a un cartellone pubblicitario visivamente sorprendente, potresti essere in grado di riconoscerlo come un rendering 3D. Quando sei armato del software giusto e comprendi i suoi vari metodi, il rendering 3D può essere una cosa bellissima.

Parte della creazione di un rendering 3D realistico è avere un modello 3D con un'eccezionale mappatura UV. Scopri di più su come dare al tuo modello un tocco in più.