IL C.A.D.   Il fenomeno della Progettazione Assistita dal Computer (in inglese C.A.D.-Computer Aided Design) è nato intorno agli anni '60. In particolare si fa riferimento a una data, 1964, quando in un convegno tenutosi a Londra sul Method Design numerosi esponenti nel campo dell'Architettura, dell'Urbanistica, dell'Ingegneria e delle Scienze Sociali si posero il problema di come la scienza dell'informatica, in crescente evoluzione, avrebbe influenzato le succitate discipline. Il risultato del convegno aprì le porte a molte ricerche nelle università e nel campo dell'industria dei computer.   Il primo stadio di sviluppo dell'immagine computerizzata è stato il disegno bidimensionale, successivamente è stata introdotta la terza dimensione. Attualmente si hanno i modellatori solidi, che costituiscono la versione più avanzata del disegno tridimensionale.   Il disegno bidimensionale fa ancora riferimento al metodo tradizionale delle proiezioni ortogonali. Cambia il rapporto tra il gesto che disegna e il supporto sul quale il segno appare: la forma disegnata non è più sotto la mano ma davanti agli occhi, si trasferisce dalla mente allo schermo del monitor. Il segno non è più il gesto ma la sua proiezione elettronica sul video. Si hanno così tre tipi di spazio che interagiscono tra loro: lo spazio tridimensionale mentale entro cui prendono vita forme e oggetti della progettazione, lo spazio cartesiano tridimensionale sullo schermo del monitor (in realtà bidimensionale), lo spazio fisico reale.   Il prodotto finale dei software bidimensionali è apparentemente identico agli elaborati realizzati coi metodi tradizionali. In realtà, a parte la piccola rivoluzione del rapporto segno-gesto della mano, essi vengono ottenuti sfruttando le capacità di memorizzazione ed elaborazione della macchina, grazie alle quali si offrono al progettista potenzialità del tutto nuove: archiviazione degli elementi ripetitivi, quotatura e retinatura automatiche, variazioni di scala, inserimento di simboli e testi, associazione di dati alfanumerici agli elementi grafici. Tutte queste nuove funzioni consentono una massima rapidità e precisione di esecuzione degli elaborati grafici, soprattutto di quelli a maggior contenuto di informazioni tecniche: gli esecutivi di progetto.   Nel caso dei modellatori solidi il rapporto tra segno e gesto della mano rimane lo stesso , ma cambia totalmente il tramite tra l'ideazione e la realizzazione dell'oggetto; questo non è più il disegno bidimensionale ma la modellazione solida la quale si avvicina piuttosto alla modellistica e alla scultura.

LA PROGETTAZIONE CON I MODELLATORI SOLIDI   Il mezzo utilizzato per la progettazione non   è   più   il  disegno   ma   la simulazione elettronica della costruzione tridimensionale degli oggetti, scomposti non più in elementi piani e lineari bensì in elementi- volume. Si pone a questo punto un interrogativo: se questo diverso modo di manipolazione e costruzione di forme possa essere utilizzato per progettare architettura; l'interrogativo nasce quando si pensa ai metodi compositivi che fanno riferimento all'ordine geometrico con cui si dispongono gli elementi e soprattutto le loro proiezioni sul piano (la pianta modulare, i tracciati regolatori che proporzionano gli alzati). La risposta affermativa è data dai software più evoluti, che consentono simultaneamente alla visualizzazione tridimensionale dell'oggetto le diverse visualizzazioni piane. Con questi software si può considerare la disposizione sul piano degli elementi-volume contemporaneamente alla disposizione spaziale, cosa che normalmente avviene nella mente del progettista. In tal modo il computer simula, riproduce e rende visibile un processo che avviene all'interno del cervello umano. E' inoltre possibile trasformare istantaneamente qualunque visione piana del modello tridimensionale in un disegno bidimensionale di tipo tradizionale: pianta, prospetto, sezione, consentendo così, semplicemente, il passaggio dal modello spaziale agli elaborati grafici del progetto di massima. Questi, ulteriormente arricchiti in ambiente bidimensionale verranno trasformati in esecutivi.   E' opportuno ora chiarire la differenza esistente tra il modello elettronico tridimensionale e quei disegni che tradizionalmente ci danno una visione tridimensionale degli oggetti: assonometria e prospettiva. Queste sono insiemi di entità lineari che sfruttano la caratteristica dell'occhio umano di percepire alcune forme piane come tridimensionali. Per vedere l'oggetto rappresentato da una diversa angolazione occorre eseguire un'altra prospettiva ed un'altra assonometria variando la posizione del punto di vista. Diversamente il modello elettronico tridimensionale può essere istantaneamente ruotato e visto da punti di vista diversi. Ciò dà l'illusione dell'esistenza effettiva dell'oggetto all'interno di uno spazio contenuto nel monitor. Questo spazio è espandibile e compressibile, all'interno di esso ci si può muovere spostandosi attorno all'oggetto, avvicinandosi e allontanandosi , entrando all'interno di esso: si può percorrere uno spazio architettonico progettato prima che venga costruito. Tutto questo è ovviamente illusorio; ciò che vediamo è semplicemente una successione di immagini assonometriche e prospettiche ottenute con gli usuali metodi geometrico-matematici. La velocità con cui esse ci vengono mostrate, consentita dalla velocità di calcolo del computer, ci dà l'illusione del movimento attorno all'oggetto.   L'immagine ottenuta tramite questo tipo di elaborazione si dice vettoriale e si distingue dall'altro tipo di immagine acquisibile e visualizzabile dal computer, detta matriciale. Quest'ultima è organizzata secondo una matrice costituita da n righe per m colonne, ogni elemento della quale individua un pixel dello schermo del monitor (lo schermo è costituito da un insieme di punti luminosi PIXELS che possono essere accesi o spenti o diversamente colorati). L'immagine di tipo vettoriale è invece costituita da un insieme di punti adimensionali di cui sono note le coordinate nello spazio. Per questa immagine si hanno tutte le informazioni riguardo la forma, le dimensioni e la disposizione nello spazio dell'oggetto rappresentato. Inoltre ad ogni elemento-linea o elemento-volume possono essere associate altre informazioni più complesse come il colore, il peso, l'apparenza ottica.

LE TECNICHE DI RENDERING   Il disegno dell'architettura, oltre alla rappresentazione del progetto ai fini della sua esecuzione, si pone come obiettivo la comunicazione dei molteplici contenuti del progetto ad un'utenza allargata oltre la cerchia degli addetti ai lavori. La simulazione elettronica viene incontro a tale obiettivo fornendo immagini quasi fotografiche degli spazi, che possono essere percorsi visualmente tramite le tecniche di animazione e fruiti tattilmente all'interno di uno spazio virtuale. A partire dal modello solido infatti possono essere effettuate delle elaborazioni aventi un alto valore di comunicatività, che possiamo distinguere in: immagini realistiche o di RENDERING, animazione, realtà virtuale.   Le immagini di Rendering si ottengono dalle immagini della struttura lineare dell'oggetto (cosiddette WIRE FRAME a "fil di ferro"), utilizzando degli algoritmi matematici che consentono di visualizzare l'oggetto come costituito da superfici colorate e aventi l'apparenza del tipo di materiale scelto oppure di avvolgere letteralmente l'oggetto con un'immagine, acquisita dall'esterno, del materiale, (operazione detta di TEXTURE MAPPING).   Possono anche essere posizionate, all'interno della "scena" da elaborare, diversi tipi di fonti luminose delle quali è possibile definire il colore, l'intensità e la direzione. Altri effetti introducibili quali ombre proprie e portate, presenza dell'atmosfera, distanza dalla sorgente luminosa, riflessione delle immagini degli oggetti l'uno sull'altro, trasparenze, contribuiscono ad ottenere un'immagine finale altamente realistica.

L'ANIMAZIONE E LA REALTA' VIRTUALE   L'animazione si ottiene con una tecnica simile a quella cinematografica e consente di realizzare delle sequenze che danno la sensazione di compiere un percorso intorno e all'interno dell'architettura progettata. La sensazione è quella di essere sul posto e di volgere a piacere lo sguardo per esplorare l'oggetto da ogni punto di vista. Con questa tecnica si aggiunge alla rappresentazione tridimensionale la quarta dimensione temporale.   La realtà virtuale,che costituisce la punta più avanzata delle tecnologie esistenti,non solo consente all'utente di osservare dinamicamente gli ambienti, ma dà l'illusione di spostare il proprio corpo all'interno di essi. L'utente stesso, indossando alcuni dispositivi quali il casco cieco al cui interno è collocato uno schermo e il data-glove (un guanto dotato di sensori collegati al computer), può muoversi all'interno dello spazio virtuale, la cui apparenza muterà seguendo i movimenti del capo. Può inoltre interagire con gli oggetti presenti all'interno della scena "afferrandoli" e "spostandoli" col data-glove che dà la sensazione tattile della loro resistenza e solidità. Utilizzando tali tecnologie non solo è consentito il controllo e la comunicazione degli spazi architettonici, ma questi possono essere pre- vissuti, percorsi ed esplorati prima della loro effettiva realizzazione.

Bibliografia Giulia Pelos - "CAD e Progettazione" Fausto Colombo - "Breve storia teorica della Computer Graphics" - su Grafica n.9 Johannes Albrecht - "L'era della meccanizzazione in architettura" - su Domus n.708