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(1020) 2010/11 _ introduzione rev01 05/10/2010 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria.

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1 (1020) 2010/11 _ introduzione rev01 05/10/2010 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 Rev /09/2013 Programma delle lezioni

2 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 2 Programma delle lezioni Il corso si pone lobiettivo di fare acquisire agli allievi la padronanza dei metodi e delle tecniche di modellazione digitale tridimensionale, come mezzo di prototipazione virtuale e sistema conoscitivo, analogo, omologo e isomorfo al reale, con particolare riferimento al progetto di architettura e alle problematiche che ne sono proprie: definizione geometrica, illuminazione, materiali. In questo senso il laboratorio è suddiviso in due parti secondo il classico schema di realizzazione di una immagine digitale: una prima parte in cui si approfondiranno le tematiche legate alla modellazione e una seconda parte in cui si approfondiranno le tematiche legate al rendering. Accanto alle esercitazioni pratiche di laboratorio saranno affrontati anche lillustrazione di software specifici e argomenti teorici fondamentali alla comprensione dei processi fisici che presiedono alla percezione delle immagini nellosservatore umano e alla loro simulazione computerizzata, dei criteri geometrici di formazione dei modelli, delle metodologie della loro costruzione. Nel dettaglio gli argomenti trattati sono i seguenti: richiami di sistemi hardware per applicazioni grafiche 3D, trasformazioni grafiche tridimensionali, curve e superfici tridimensionali; introduzione alluso di modellatori tridimensionali con luso dellelaboratore; generazione di modelli wire-frame: modellatori B-rep, superficiali, solidi; uso di modellatori di superfici. Immagini digitali; basi di fotometria e sorgenti di illuminazione: fondamenti di illuminotecnica; laspetto dei materiali, la riflettanza e i colori; shading, rendering e modelli di illuminazione: flat, Gouraud, Lambert, Phong. Propagazione della luce e modelli di illuminazione globali: ray tracing e radiosity, tecniche di photon mapping and final gathering. Strumenti per la valutazione quantitativa e qualitativa della luce. Il corso è organizzato in cicli di comunicazioni, una serie di esercitazioni applicative delle nozioni acquisite aventi per soggetto temi o oggetti prefissati da svolgere in aula nel corso delle lezioni, test scritti di verifica delle nozioni teoriche acquisite. Le lezioni sono suddivise secondo tre tipologie differenti fra loro complementari per ogni argomento:. nozioni teoriche di base. eventuali approfondimenti. sessioni applicative con illustrazione di specifici software 1 | CONOSCENZE E ABILITÀ DA CONSEGUIRE 2 | METODI DIDATTICI

3 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 3 Programma delle lezioni Il corso prevede una serie di esercitazioni che saranno svolte a coppie di studenti, gli studenti possono scegliere liberamente il proprio compagno di lavoro, comunicando la formazione del gruppo ai docenti il secondo giorno in calendario. Rimane però lobbligo di mantenere fisso il gruppo di lavoro per tutta la durata del corso. Le esercitazioni (verifiche in itinere) riguarderanno: 01. Rilievo fotografico e fotoritocco raster(Gianluca Cattoli) 02. Modello 3D della poltrona di emergenza di Le Corbusier(Simone Garagnani) 03. Modello 3D colonna (da curve CV e Bezièr)(Simone Garagnani) 04. Modello 3D di una volta (nurbs)(Simone Garagnani) 05. Modello 3D finestra e decorazioni (box modeling)(Simone Garagnani) 06. Modello 3D di portico completo ed edificio (Simone Garagnani) 07. Scena studio set con illuminazione artificiale e texture mapping(Gianluca Cattoli) 08. Illuminazione naturale modello eser. 06 (mental ray) (Gianluca Cattoli) 09. Illuminazione ambient occlusion e texture backing modello eser 06 (mental ray)(Gianluca Cattoli) 10. Presentazione finale(Cattoli + Garagnani) 11. Oltre alle esercitazioni è previsto un esame scritto di verifica che verterà sugli argomenti teorici. 3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA

4 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 4 Programma delle lezioni La consegna delle esercitazioni avverrà in aula, su disco condiviso (eventualmente su chiavetta) entro le date e orari previsti. I ritardi porteranno alla necessità di recupero dellesercitazione. I file dovranno essere inseriti in cartella recante i cognomi degli studenti. Per tutte le esercitazioni con utilizzo di 3DS Max Design dovranno comunque essere tassativamente consegnati a cura dello studente:. modello in formato.max completo (modulo I e II ). immagini raster fotorealistiche finali secondo le specifiche necessità della esercitazione (modulo II). materiale di lavoro utilizzato per la realizzazione della esercitazione (modulo I e II) come da indicazioni in aula Per ogni specifico tutorial verranno comunicate in aula il materiale complessivo richiesto per la consegna nonché i termini di consegna definitivi. 3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA

5 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 5 Programma delle lezioni Eventuali aggiornamenti e maggiori indicazioni circa le consegne saranno comunicati direttamente in aula in fase di presentazione della esercitazione. Tutto il materiale prodotto durante le esercitazioni dovrà essere raccolto in una presentazione dei lavori svolti durante lanno riportata su un DVD masterizzato, da consegnarsi il giorno della verifica scrutinale. Anche dopo avere consegnato le esercitazioni ogni studente è tenuti a conservare e portare una copia dei loro file a tutte le lezioni! 3 | ESERCITAZIONI/STRUMENTI A SUPPORTO DELLA DIDATTICA

6 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 6 Programma delle lezioni Gianluca Cattoli è nato a Bologna nel Laureato nell'a.a presso la facoltà di Architettura dellUniversità agli Studi di Ferrara, ha approfondito le tematiche inerenti al progetto di architettura in riferimento alle problematiche della ideazione, visualizzazione e comunicazione. Ha insegnato presso la facoltà del Design del Politecnico di Milano Tecniche delle Rappresentazione fino alla.a. 2006/07. Nella.a. 2008/09 è stato professore a contratto per il Corso di Rilievo dellArchitettura insieme a Prof. Marco Gaiani, Corso di Laurea Ingegneria Edile – Architettura presso la Facoltà di Ingegneria di Bologna. Dal 2009 al 2011 è stato professore a contratto per il Corso di Modellazione Virtuale per Larchitettura (MVA), Corso di Laurea Ingegneria Edile – Architettura presso la Facoltà di Ingegneria di Bologna. Si occupa di progettazione architettonica, progettazione sostenibile, interior and lighting design con particolare interesse alle tecniche di prototipazione e rappresentazione digitale del progetto. Simone Garagnani è nato a Bologna nel 1974 e si è laureato a pieni voti in Ingegneria Edile presso l'Università di Bologna, dove attualmente partecipa alla Scuola di Dottorato presso il D.A.P.T. Dipartimento di Architettura e Pianificazione Territoriale, sviluppando una ricerca su "Modelli Digitali e Archivi di Progetto - Sistemi integrati di Documentazione per l'architettura". Presso la Facoltà di Ingegneria ha ricoperto da svariati anni incarichi di tutorato e docenza nei corsi di Disegno dell'Architettura, Rilievo dell'Architettura ed Informatica Grafica. Esercita parallelamente l'attività di libera professione come ingegnere progettista, collaborando con vari studi di Ingegneria ed Architettura ed occupandosi di tecniche per il disegno assistito e la modellazione tridimensionale. 4 | DOCENTI

7 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 7 Programma delle lezioni. Richiami di sistemi hardware per applicazioni grafiche 3D Generalità, schede grafiche, librerie grafiche 3D, Open GL, monitors.. Richiami di grafica raster Formati di disegno raster: generalità sui formati grafici e caratteristiche principali. Compressione dei dati: compressione lossy e non lossy, LZW, JPEG, GIF, MPEG.. Introduzione alluso di modellatori tridimensionali Generalità sul modeling, modellazione semantica, modellazione parametrica, real-time, integrazione di modelli con immagini bit-mapped, generazione di modelli wire-frame: generazione per punti, superfici, volumi, clipping tridimensionale. Funzioni di viewing e windowing tridimensionale, tools di visualizzazione. Trasformazioni grafiche tridimensionali. Formati vettoriali e formati di interscambio: IGES, STL, VRML, DXF. Modellazione B-rep e poliedri euleriani. Modellazione poligonale, mesh triangolari e mesh a quadrilatero, normali. Modellazione solida e operazioni booleane.. Curve e superfici tridimensionali Generalità, forma parametrica, curve di Bézier, curve B-spline (uniformi e non uniformi, razionali non razionali). Generazione di superfici tridimensionali. Generazione di curve su superfici. Continuità G0, G1, o G2, modifica di curve. Allineamento di curve. Rotazioni e traslazioni tridimensionali. Funzioni di swept, trimmed surfaces, skinning.. Applicazione e metodi di utilizzo (software Autodesk 3DMax Design) Ambiente di lavoro, viewport, apertura e salvataggio di un file, stages, livelli. Viste prospettiche e viewport. Uso di immagini di sfondo. Disegno di curve 3D (NURBS), disegno di superfici 3D. Modellazione poligonale, conversione NURBS – poligoni. Solidi, Trasformazioni geometriche 5 | PROGRAMMA | CONTENUTI | PARTE I

8 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 8 Programma delle lezioni. Cenni di fotometria e illuminotecnica Fondamenti di fotometria. Unità di misura illuminotecniche. Le sorgenti luminose naturali e artificiali.. Shading e modelli di illuminazione Flat shading. Gouraud. Modelli locali: Lambert e Phong. Modelli globali: ray tracing e radiosity. Principi teorici delle tecniche di photon mapping e final gathering.. Principi di lighting design Introduzione ai concetti di architectural and interior lighting design e principi progettuali.. Applicazioni per il rendering e il calcolo della illuminazione Autodesk 3DMax Design Import, gestione, verifica del modello geometrico. Gestione dei dati di materiali e superfici. Gestione delle sorgenti di illuminazione naturali ed artificiali, dei calcoli e dei dati fotometrici. Ottimizzazione dei modelli geometrici per il calcolo dellilluminazione. Resa foto realistica con global illumination (raytracing, radiosity, mental ray (photon tracing e final gathering)). Lighting Analisys per studio dellilluminamento e della luminanza mediante utilizzo di immagini a falsi colori. Ambient occlusion rendering e texture baking. Cenni sulle tecniche di modellazione e rilievo TLS (Terrestrial Laser Scanning) Cenni sulle tecniche di animazione digitale 5 | PROGRAMMA | CONTENUTI | PARTE II

9 Alma Mater Studiorum - Università di Bologna Scuola di Ingegneria/Architettura Corso di Laurea: 0940 Ingegneria Edile/Architettura Modellazione Virtuale per lArchitettura (73725) 2013/14 9 Programma delle lezioni 6 | BIBLIOGRAFIA. M. Gaiani, Metodi di prototipazione digitale e visualizzazione …., Ed. Poli.Design, R. Scateni, P. Cignoni, C. Montani, R. Scopigno, Fondamenti di grafica tridimensionale interattiva, McGraw-Hill, H. Pottmann, A. Asperl, M. Hofer, A. Kilian, Architectural Geometry, Bentley Institute Press, M. Gaiani, La rappresentazione riconfigurata, POLI.Design, Milano, M. Magnazzi, S. Armeni, Mental ray per Autodesk 3ds Max e Autodesk VIZ, AM4 Educational, Milano, E. Segatto, Autodesk 3ds Max 2012, Tecniche Nuove, Milano, Dispense fornite dai docenti su specifici argomenti La valutazione avverrà sulla base della conoscenza dei contenuti trattati nelle lezioni espresso nelle prove di verifica in itinere di teoria e degli elaborati prodotti (prove di verifiche in itinere, prova grafica finale). Nota Bene: è previsto lesonero dalla prova pratica finale per chi avrà partecipato a tutte le esercitazioni previste dal Corso. Per chi è stato assente al massimo in due esercitazioni è prevista una prova pratica di recupero, mentre per chi è stato assente da tre a cinque esercitazioni è prevista una prova pratica integrativa e prova di teoria orale. Lassenza alle attività del Corso per più di cinque esercitazioni non consentirà laccesso alla valutazione finale. 12 cfu Alla fine delle lezioni, Mercoledì dalle ore alle ore (da confermare) via agli indirizzi e 7 | MODALITA DI VERIFICA DELLAPPRENDIMENTO 8 | NUMERO CREDITI 9 | RICEVIMENTO


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