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Software CAD libero per lo studio di architettura
 

di Claudio Gasparini, architetto

Articolo scritto per la rivista AL - Mensile di Informazione degli Architetti Lombardi, aprile 2006. Questa versione è più estesa rispetto a quella a stampa.

Nella scelta del software da utilizzare in uno studio di architettura, l’aspetto economico riveste quasi sempre un fattore importante nei criteri di valutazione e di scelta. In questo articolo intendo affrontare l’argomento del software libero non tanto per il suo aspetto economico, considerato secondario, ma per la sua più importante valenza di software liberamente utilizzato e disponibile per tutti.

Aggiornato: 9/01/2012

L’idea di progetto del software libero
 

Il più noto fra i protagonisti del software libero è certamente Richard Stallman che si definisce l’ultimo degli hacker.

Richard Stallman e Claudio Gasparini  

Richard Stallman e Claudio Gasparini, ( autore dell'articolo)
Congresso AICA, Milano, 2007

Richard Stallman nel 1983 elaborò il Progetto GNU, acronimo ricorsivo che sta a significare “GNU is Not Unix”. Unix era, ed lo è ancora, uno dei principali sistemi operativo liberamente utilizzati nei centri di calcolo di tutte le Università e che a partire dal 1984 iniziò ad essere distribuito da AT&T non più come codice sorgente ma con licenze di copyright e di diritti d’autore.

Il progetto GNU intende mettere in discussione il concetto di software proprietario, rappresentato allora dal sistema UNIX, attraverso la promozione del nuovo concetto di software libero distribuito in formato copyleft e non più con licenza di copyright cioè con i diritti d’autore da rispettare.

Obiettivo del Progetto GNU è la creazione di un sistema operativo completamente libero, chiamato Sistema GNU, composto da diversi moduli specializzati adatti a coprire ogni necessità informatica: compilatori, lettori multimediali, programmi di crittografia. Visto che il sistema operativo GNU non era completato, è stato adottato in forma provvisoria il kernel Linux di Linus Torvalds e per questo viene definito Sistema GNU/Linux.

Fulcro di tutta l'attività del Progetto GNU è la licenza chiamata GNU General Public License (GNU GPL), che sancisce e protegge le libertà fondamentali che, secondo Stallman, permettono l'uso e lo sviluppo collettivo e naturale del software. Un'altra licenza, la GNU Free Documentation License (GNU FDL), è stata formulata per coprire anche la documentazione ed è usata ad esempio per il progetto Wikipedia.

Per poter gestire alcuni casi, come lo sviluppo di librerie, il Progetto GNU ha prodotto  anche la GNU Lesser General Public License (GNU LGPL) che permette di integrare software libero all'interno di software proprietario, quando questo è ritenuto necessario per assicurare compatibilità e portabilità alle applicazioni.

Per rendere operativo il progetto GNU, nel 1985 Stallman costituì la FSF  (Free Software Foundation) che si occupa di eliminare le restrizioni sulla copia, sulla redistribuzione e sulla modifica dei programmi per computer. La FSF opera promuovendo lo sviluppo e l'uso del software libero in tutte le aree dell'informatica, ma principalmente contribuendo allo sviluppo del sistema operativo GNU.

Termini usati nel settore del Free software
 

La parola "Free" nell'espressione inglese "Free Software" fa riferimento solo alla libertà di distribuzione non al prezzo. Il free software può anche essere venduto ma la sua accezione più importante è nella sua libera distribuzione.

L'espressione "software libero" si riferisce alla libertà dell'utente di eseguire, copiare, distribuire, studiare, cambiare e migliorare il software. Più precisamente, esso si riferisce a quattro tipi di libertà per gli utenti del software:

  • Libertà di eseguire il programma, per qualsiasi scopo (libertà 0).
  • Libertà di studiare come funziona il programma e adattarlo alle proprie necessità (libertà 1).
  • L'accesso al codice sorgente ne è un prerequisito. Libertà di ridistribuire copie in modo da aiutare il prossimo (libertà 2).
  • Libertà di migliorare il programma e distribuirne pubblicamente i miglioramenti, in modo tale che tutta la comunità ne tragga beneficio (libertà 3). L'accesso al codice sorgente ne è un prerequisito.

Un programma è software libero se l'utente ha tutte queste libertà. In particolare, se è libero di ridistribuire copie, con o senza modifiche, gratis o addebitando delle spese di distribuzione a chiunque ed ovunque. Essere liberi di fare queste cose significa (tra l'altro) non dover chiedere o pagare nessun permesso.


Libre Software
 

Quando la Commissione Europea ha iniziato a occuparsi di Software Libero in modo regolare, ha cercato di evitare sia l'ambiguità insita nell'espressione inglese "Free Software" sia i fraintendimenti di "Open Source", creando un nuovo termine: "Libre Software". Questo termine si è rivelato resistente all'uso inflazionistico ed è ancora usato come sinonimo di Software Libero, quindi può rappresentare una soluzione per chi teme di essere frainteso mentre parla inglese.

Freeware
 

Il termine "freeware" è solitamente utilizzato per i pacchetti software che possono essere ridistributi ma non modificati e che il loro codice sorgente non è disponibile. Questi pacchetti non sono software libero, e pertanto non va usato il termine "freeware" per indicare il software libero.

Shareware
 

Lo shareware è un tipo di software che dà la possibilità di ridistribuire copie ma impone a chi continua ad usarlo dopo un periodo di prova di pagare una licenza d'uso.

Lo shareware non è software libero e neppure semilibero per due motivi:

  • Il software shareware non rende disponibile il codice sorgente e di conseguenza non fornisce la possibilità di modificare il programma;
  • Il software shareware non prevede l’uso gratuito ma solo la  distribuzione gratuita. L’utente, anche quello che lo utilizza per un'attività senza fini di lucro, è tenuto a pagare la licenza d’uso del shareware secondo i termini contenuti nelle specifiche d’uso del software.
Software Commerciale
 

Il software commerciale è il normale software sviluppato da un'azienda allo scopo di guadagnare dalla sua vendita ed uso. I termini "commerciale" e "proprietario" non indicano lo stesso concetto: la maggior parte del software commerciale è proprietario, ma esiste software libero che è commerciale, e è disponibile software non commerciale che è anche proprietario

Software con permesso d'autore (copyleft)
 

Il software con permesso d'autore (copyleft) è software libero le cui condizioni di distribuzione non permettono ai ridistributori di porre alcuna restrizione addizionale all'atto di ridistribuire o modificare il software. Questo significa che ogni copia del software, anche se modificata, deve essere software libero.

Free software per la progettazione CAD e per il rendering
 

Nel settore della progettazione assistita dal calcolatore (CAD) il software con licenza GNU GPL ha rappresentato un filone molto dinamico e pieno di iniziative che non sempre si è  concretizzato nella produzione di software completi e maturi. I due settori particolarmente attivi sono stati quelli del software di disegno CADe quello di rendering.

La storia di IntelliCAD
 

IntelliCAD ha una storia interessante, perché è probabilmente l’unico prodotto dell’industria del software CAD ad essere controllato da un consorzio, l’IntelliCAD Technology Consortium (ITC), un’organizzazione indipendente di sviluppatori il cui scopo è principalmente quello di coordinare lo sviluppo e la distribuzione di tecnologie CAD.

Il prodotto di punta del consorzio è IntelliCAD, un programma di disegno CAD che presenta il formato di disegno DWG come formato nativo, e perciò perfettamente compatibile con AutoCAD. Questa caratteristica rappresenta per i vari pacchetti CAD la reale possibilità di utilizzare un formato standard, anche se de facto, per l’interscambio dei disegni senza conversioni intermedie e senza perdita di dati. Lo sviluppo di IntelliCAD è regolato e controllato dal Consorzio, che concede agli sviluppatori il codice sorgente a prezzi controllati, con la conseguente ricaduta del beneficio sugli utenti finali, i quali possono acquistare il programma a un prezzo contenuto rispetto agli altri pacchetti CAD.

Origini di IntelliCAD
 

IntelliCAD fu acquisito nel 1994 da Softdesk, che negli anni Novanta era uno dei più noti sviluppatori di applicativi per AutoCAD. Quando anche Softdesk fu acquisita da Autodesk, un gruppo di programmatori uscì dalla società e creò la società Boomerang Technology, che continuò lo sviluppo di IntelliCAD. La grande effervescenza d’iniziative del settore CAD e del luogo (siamo infatti nella Silicon Valley) porta Boomerang Technology nella sfera d’interesse di Visio Corporation, un produttore di software grafico. Visio Corporation rilascia nel 1998 IntelliCAD 98, prima versione commerciale del software, che fornisce il supporto di Visual Basic, di AutoLisp e la compatibilità completa dei file con AutoCAD versione 14. Visio, nel frattempo, acquisisce MarComp, una società che aveva sviluppato la libreria API denominata AutoDirect2 DWG, che permetteva la piena lettura e scrittura del formato di disegno DWG. Per una propria strategia commerciale, Visio rilascia il codice appena acquisito in formato libero dopo aver creato l’OpenDWG Alliance, ora denominata Open Design Alliance (vedi in seguito).

Nel settembre del 1999 Visio viene acquisita da Microsoft, che era interessata al suo software per la creazione di diagrammi tecnici ma non a IntelliCAD. Visio rende libero tutto il codice di IntelliCAD 98 e promuove la creazione di IntelliCAD Technology Consortium (ITC) con il compito di controllare lo sviluppo e la protezione del codice.

 

Il Consorzio ITC

 

Il Consorzio ITC, costituitosi nel luglio del 1999 su iniziativa di Visio Corporation, è un'organizzazione indipendente senza fini di lucro che non vende il programma direttamente ma concede l'accesso al codice sorgente di IntelliCAD ai membri commerciali e non commerciali. I membri commerciali pagano una tassa di adesione e possono sviluppare e vendere le versioni commerciali di ProgeSOFT IntelliCAD, mentre i membri non commerciali possono usare liberamente il codice sorgente di IntelliCAD per uso interno o accademico.

Tutti i membri sono tenuti a segnalare i nuovi miglioramenti apportati al software del Consorzio. In questo modo lo sviluppo di IntelliCAD è garantito da un grande numero di sviluppatori, distribuito a livello internazionale; ciò rende di fatto questo software un prodotto largamente diffuso.

Al Consorzio sono iscritte molte aziende commerciali, soprattutto produttrici di software CAD, che vedono nell'uso del formato sorgente DWG un modo concreto per condividere l'interscambio dei disegni.

In Italia IntelliCAD è localizzato e personalizzato da ProgeSOFT, una software house di Como che partecipa al consorzio ITC dal 1998 e che nel 1999 lancia la promozione "Free CAD" con l'offerta gratuita del programma alle scuole che lo richiedono.

www.progesoft.it

ProgeCAD LT 2006 gratuito!
 

La software house ProgeSOFT ha rilasciato una versione gratuita del programma ProgeCAD LT versione 2006, solo in lingua inglese, che opera con il formato DWG nativo e quindi può essere usato per iniziare a disegnare con un sistema CAD senza dover re acquisti impegnativi. Il programma può essere scaricato gratuitamente dal sito:

http://www.progecad.com

Programmi CAD a prezzo contenuto
 

In commercio sono disponibili alcuni pacchetti CAD per Windows  che presentano  un  prezzo contenuto rispetto ai principali software CAD di riferimento. Citiamo  qui alcuni:

Open Design Alliance
 

Anche se non è un programma CAD, l’Open Design Alliance rappresenta un grande passo   nella concretizzazione di un formato CAD aperto e definito da uno standard comune rispetto ai vari  formati di disegno proprietari usati dai molti sistemi CAD.

Nel 1998 viene costituito un consorzio non-profit fra produttori e utenti di software CAD denominata OpenDWG Alliance con lo scopo di promuovere il formato DWG, usato da AutoCAD, come formato libero e standardizzato per lo scambio dei file CAD. Con l’entrata nel consorzio di Bentley Systems ed il sostegno anche di del formato DGN con l’OpenDGN, il consorzio prende il nome di Open Design Alliance.

Programmi CAD per LINUX con licenza GNU/GPL
 

Con la diffusione del sistema operativo Linux, alla fine degli anni ’90 nascono  molti programmi CAD con licenza GPL o Open Source, spesso ad opera di singoli programmatori.  Molti di questi programmi sono rimasti solo a livello di proposta di progetto o di livello Alfa, senza raggiungere di fatto un livello di sviluppo considerato maturo. Vogliamo qui riportare solo quelli che sono ritenuti interessanti e che in ogni caso hanno raggiunto un buon livello di diffusione.

Per avere un elenco dettagliato sui principali CAD, il sito http://www.tenlinks.com fornisce una serie aggiornata di link di sistemi CAD disponibili sul mercato.

QCad: il CAD 2D per tutte le piattaforme
 

QCad è un software di disegno in due dimensioni che permette di realizzare disegni tecnici con le principali funzioni CAD di base. E' un software multipiattaforma disponibile per Windows, Mac OS X, Linux (per molte distribuzioni), Solaris e FreeBSD. E' pubblicato con licenza General Public License (GPL) ed è disponibile in varie lingue, italiano compreso. Contiene anche una libreria con circa 4.800 componenti. Il formato di espostazione e importazione è DXF. Il costo è molto contenuto, e parte da circa € 24 per licenza utente singolo. E' disponibile anche una Community Edition con il codice sorgente, sempre con licenza GPL.

Per maggiori informazioni vedere il sito ufficiale www.qcad.org e quello italiano http://www.ribbonsoft.it.

BRL-CAD
 

Il programma BRL-CAD è un modellatore solido di tipo Constructive Solid Geometry (CSG)  cioè basato sull’algebra booleana e sviluppato da più di 20 anni dal  U.S. Army Ballistic Research Laboratory (BRL). È lo stesso laboratorio che ha sviluppato nel 1947 il famoso ENIAC, primo computer costruito funzionante a valvole. BRL-CAD è stato sviluppato a partire dal 1979 inizialmente per verificare il comportamento strutturale dei carri armati in combattimento ( il primo è stato il carro XM-1). In seguito è stato usato anche in altri settori, non solo militari, come quelli per la modellazione dei solidi e per l’analisi dei materiali applicati.

Nel 2001 è stato rilasciato come Open Source Solid Modeling e reso disponibile con licenza GNU GPL nel sito SourceForge.net per i principali sistemi operativi.

È dotato di un’interfaccia grafica molto scarna ma fornisce prestazioni elevate di rendering in ray tracing e un ambiente avanzato per l’analisi di modelli complessi, facendo ricorso anche alle numerose librerie sviluppate in diversi anni di applicazione. Nel 2005 al Convegno ACM Siggraph è stato dedicata a BRL-CAD un’intera sessione di lavoro.

http://www.brlcad.org

FreeCAD
 
 

È un programma CAD Open Source molto versatile e facile da usare con funzioni 2D e 3D dedicato in particolare alla simulazione dei cinematismi e ai movimenti di componenti  anche complessi. È disponibile anche per Windows e ha registrato  una evoluzione in altri due software CAD denominati CADSM e StCAD.

http://www.askoh.com/freecad/

PythonCAD
 
 

PythonCAD è un pacchetto scritto interamente in linguaggio Pyton che ha raggiunto la versione 28 dal 2002 quando è stata rilasciato la prima volta. È un programma molto spoglio e fornisce solo le basilari funzioni di disegno.

http://www.pythoncad.org/

Programmi di Rendering con licenza Open Source
 

Mentre i programmi CAD con licenza Open Source realmente efficaci non sono molto numerosi, stranamente sono numerosi i programmi di rendering di qualità attualmente disponibili sia per ambiente operativo Windows sia per Linux e Unix.

La rassegna fornita è aggiornata sui principali programmi di rendering e di animazione che sono realmente disponibili e che sono utilizzati anche nelle rappresentazioni di architettura.

POV - Ray
 
 

Persistence of Vision Raytracer (POV-Ray) è stata una delle prime librerie grafiche di alto livello rese disponibili con la licenza Open Source.

Nato da un precedente programma di rendering per il computer Amiga, nel 1991 è stato distribuito come free software dal suo autore David K. Buck e realizzata anche la versione per Windows.

Anche se con un’interfaccia solo testuale, forniva sin dall’inizio funzioni di rendering molto avanzate rispetto agli altri software commerciali, come la modellazione CSG e le texture procedurali.

Con le varie versioni successive, l’ultima è la 3.6,  si è evoluto con una ricca libreria di oggetti e di texture,  con raffinate funzioni di ray-tracing e di radiosity e un’interfaccia grafica completa.

È disponibile per i principali sistemi operativi Windows, Mac OS/Mac OS X and i86 Linux.

http://www.povray.org/

Blender
 
 

I vantaggi che offre sono di essere multi piattaforma, di fornire una modellazione NURBS, un raytracing con radiosity e texture procedurali, un Physics Engine per rilevare le collisioni, particolarmente utile per la programmazione di giochi, funzioni di simulazione di fluidi e di animazione con cinematica inversa.

Sorto dallo sviluppo di altri software, Blender diviene una fondazione nel 2002 con una sottoscrizione pubblica volta a acquistare i diritti del software e renderlo libero. Nel 2004 i download superano il numero di 2 milioni. Frutto dell’apporto gratuito di una comunità sempre più ampia, Blender è diventato in poco tempo il concentrato delle funzioni più avanzate del rendering e dell’animazione.

È stato usato nel rendering di alcune scene di recenti film di azione.

www.blender.it  sito italiano: www.kino3d.com

Art of Illusion
 

Art of illusion è un programma di modellazione e di rendering 3D sviluppato in Java e disponibile per i principali sistemi operativi. Una funzione molto particolare di AoI è la possibilità di editare le texture procedurali creando e modificando in poco tempo in modo agevole texture complesse.

http://www.artofillusion.org/

Wings3D
 
 

Se si cerca un modellatore di superfici mesh di facile uso e che può esportare e importare i file in diversi formati, allora si può ricorrere a Wings3D. È usato per produrre modelli e scene per games elettronici e per creare modelli complessi basati su mesh.

http://www.wings3d.com/

Anim8or
 
 

Steven Glanville ha scritto questo software di animazione e di character animation non tanto per scopi commerciali, ma perché  ha una predilezione speciale per la grafica 3D e l’animazione.  Per iniziare a creare animazioni senza investire grandi capitali può essere un buon punto di inizia.

http://www.anim8or.com/

Radiance
 
 

Radiance è stato sviluppato come sistema di simulazione dell’illuminazione in ambienti chiusi. Riesce a calcolare tutte le componenti geometriche e fisiche di un modello d’ambiente e produce la mappa cromatica di un modello d’illuminazione.

Il modello di ray-tracing riproduce il percorso inverso della luce che colpisce la scena e restituisce un’immagine molto realistica della scena. Per questo ha un vasta gamma di settori di applicazione, come il lighting design, l’architettura d’interno e della progettazione architettonica in generale.
Radiance è stato sviluppato con il contributo di U.S. Department Of Energy e con l’appoggio del Governo Federale svizzero. È tutelato dai diritti d’autore  dell'Università di California.

 http://radsite.lbl.gov/radiance/

RenderMan
 
 

RenderMan è un linguaggio creato dalla Pixar per interfacciare il software di modellazione e quello di rendering al fine di creare delle immagini fotorealistiche. È usato in tutti i film di animazione degli ultimi anni prodotti dalla Pixar,a partire dal primo Young Sherlock Holmes fino ai più recenti Star Wars III e Chicken Little.
Se un software viene definito "compatibile RenderMan" vuol dire che rispetta tutti gli standard richiesti nelle specifiche della Pixar.

Pixar ha quindi pubblicato le specifiche e detiene la paternità della "RenderMan Interface Specification". RenderMan è un marchio registrato da Pixar.

http://www.pixar.com

Aqsis
 
 

Programma di rendering compatibile con le specifiche RenderMan, è una implementazione Open Source delle funzioni di base e delle principali librerie grafiche con uso del linguaggio Renderman Shading. Supporta la modellazione  NURBS e CSG oltre che il motion blur (Effetto movimento).  Aqsis è rilasciato con licenza GNU GPL.

http://www.aqsis.com/

K-3D
 
 

È un modellatore solido procedurale, compatibile con le specifiche RenderMan, che fornisce anche prestazioni di animazione e di rendering di buon livello.  Utilizza il motore grafico Aqsis ed ha una struttura modulare aperta, strutturata per poter utilizzare plugin grafici di altri produttori. K-3D è rilasciato con licenza GNU GPL per Linux and Win32

http://www.k-3d.org/

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