Sommario

E� dai tardi anni 50 che i computer vengono usati nell�ausilio alla progettazione e allo studio di sistemi di veicoli da combattimento. La loro introduzione ha prodotto sia una riduzione del tempo e della spesa richiesti per portare un sistema dal tecnigrafo alla produzione full-scale, che un incremento dell�efficienza nelle prove di test e valutazione.

Nel 1979, il Ballistic Research Laboratory dell�Esercito degli Stati Uniti (BRL) (ora U.S. Army Research Laboratory [ARL]) espresse il bisogno di avere degli strumenti che potessero essere utilizzati nella simulazione computerizzata e l�analisi ingegneristica di sistemi di veicoli da combattimento e ambientali. Non essendo allora disponibili dei programmi CAD adeguati alle specifiche richieste, gli sviluppatori di software del BRL iniziarono ad assemblare una suite di utilities in grado di mostrare interattivamente, editare ed interrogare dei modelli geometrici. Tale suite divenne nota come BRL-CAD.

Oggi, con circa un milione di linee in codice C, BRL-CAD � diventato un potente programma di modellizzazione solida geometrica costruttiva (CGS) che � stato distribuito in licenza ad oltre 2000 siti in tutto il mondo. Esso include un grande numero strumenti ed utilit� tra le quali un editor geometrico interattivo, librerie per il il raytracing ed il framebuffer, capacit� di rete per il trattamento di immagini e segnali, un linguaggio di scripting integrato. Inoltre, BRL-CAD supporta l’interazione contemporanea attraverso due metodi, uno che si avvale della riga di comando ed uno che sfrutta l’interfaccia grafica utente (GUI).

Un particolare punto di forza del pacchetto risiede nella sua capacit� di costruire ed analizzare modelli realistici di oggetti complessi utilizzando un insieme relativamente piccolo di "forme primitive". A tale fine, queste forme sono manipolate impiegando le operazioni logiche booleiane di base quali l’unione, la sottrazione e l’intersezione. Un altro punto di forza � la velocit� di raytracing che � una delle pi� elevate esistenti. Per finire, gli utilizzatori di BRL-CAD possono modellizzare gli oggetti con precisione a partire da scale che vanno dalla subatomica alla galattica mantenendo in ogni caso il livello di dettaglio richiesto.

Sebbene BRL-CAD sia stato utilizzato in un grande numero di svariate applicazioni ingegneristiche e grafiche, lo scopo principale del pacchetto continua ad essere quello della (1) analisi balistica e (2) dell’analisi elettromagnetica. Di conseguenza, gli sviluppatori hanno ritenuto che l’approccio CGS fosse il migliore in termini di accuratezza del modello , efficienza di memoria occupata, precisione e velocit� di calcolo.

Cos�, mentre la rappresentazione poligonale e dei contorni (B-rep) spesso si focalizza sulle superfici degli oggetti, la modellizzazione CGS si focalizza sul volume e sul contenuto degli oggetti. Questo approccio d� a BRL-CAD una capacit� di analisi che non si ferma alla superficie degli oggetti, ma li costruisce con materiali reali caratterizzati da densit� e spessore in modo che l’analista possa studiare fenomeni fisici come la penetrazione balistica e termica, di radiazioni, di neutroni, ed altri tipi di mezzo.

Coerentemente alla filosofia UNIX consistente nello sviluppare strumenti indipendenti, ciascuno adatto allo scopo di effettuare una singola operazione specifica e di metterli insieme collegandoli in un pacchetto, BRL-CAD � una raccolta di librerie, stumenti e utilities che funzionano insieme per creare, effettuare il raytracing e interrogare geometrie, manipolare file e dati. Il flusso di base dei dati nel pacchetto � rappresentato in Figura 1.

Le librerie BRL-CAD (caratterizzate dal prefisso "lib") sono state sviluppate principalmente per l’utilizzatore che volesse cimentarsi col software e, forse, scrivere il codice per i suoi strumenti. Ciascuna libreria ricade in una delle tre categorie: (1) creazione e/o editing di geometrie, (2) raytracing delle geometrie, (3) manipolazione di immagini. La seguente � una lista delle principali librerie BRL-CAD con la descrizione delle loro funzioni.

Anche dal lato applicazione BRL-CAD offre parecchi di strumenti ed utilities. Essi riguardano principalmente (1) la conversione geometrica, (2) l’interrogazione delle geometrie, (3) la conversione di formati immagine, e (4) la manipolazione di immagine dalla linea di comando. La seguente � una lista dei principali strumenti ed utilit� di BRL-CAD.

Via via che vengono apportati dei cambiamenti in BRL-CAD, gli sviluppatori ARL processano un set standard di immagini pesanti dal punto di vista computazionale (mostrate in Figura 2) su un calcolatore comune al fine di testare e fare un confronto tra le prestazioni ottenute. Tra l’altro, queste immagini sono fornite con ciascuna distribuzione del pacchetto sorgente in modo che anche gli utenti, se lo desiderano, possano testare le performance delle loro macchine.

Per eseguire il test di prova tramite queste immagini, bisogna lanciare lo script run.sh nella sottocartella "bench", presente nell’albero delle cartelle del sorgente.

Gli autori intendono ringraziare i membri dell’Advanced Computer Systems Team, i quali hanno provvidenzialmente revisionato il peresente documento dando molti utili suggerimenti per migliorarne l’accuratezza e la presentazione. Al tempo della sua creazione, questo documento fu preparato dai membri del team tra cui John Anderson, TraNese Christy, Bob Parker, Ron Bowers, e Sean Morrison.

Gli autori vogliono inoltre esprimere un ringraziamento speciale a Mike Muuss, membro del team e autore originale di BRL-CAD, passato a migliore vita nell’autunno del 2000. Senza di lui questo lavoro non sarebbe satto possibile. La BRL-CAD Tutorial Series � dedicata alla sua memoria.