1(2) 2008

ARCHITECTURE AND MODERN INFORMATION TECHNOLOGIES

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ ПО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИМ АСПЕКТАМ СОВРЕМЕННОГО АРХИТЕКТУРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИДЕО И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

INTERACTIVE 3D-PRESENTATIONS AND THEIR POSSIBILITIES IN ARCHITECTURAL EDUCATION AND REAL DESIGNING (Digital architecture simulation)
ИНТЕРАКТИВНЫЕ ТРЕХМЕРНЫЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ В АРХИТЕКТУРЕ И ИХ ПЕРСПЕКТИВЫ В ОБРАЗОВАНИИ И В АРХИТЕКТУРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ (Цифровое архитектурное моделирование)

С.В. Матвеев
ООО «EligoVision», Москва, Россия

Введение. Архитектура «почти как настоящая»

Архитектурный проект – это образ, который сначала рождается в воображении. Должно пройти немало времени, прежде чем идея станет видимой и осязаемой. Начать возведение архитектурного объекта невозможно, не имея четкой картины проекта в голове. И здесь на помощь архитектору и зрителю приходят новые технологии визуализации, призванные упростить и улучшить восприятие архитектурных идей (образов). Теперь каждый может увидеть целостный виртуальный дизайн-проект в трех измерениях до его фактического превращения в реальный объект. Сегодня можно создать и почувствовать новую, «почти реальную» архитектуру в «виртуальной реальности».

Рис. 1

Новый подход в визуализации

Важный шаг в процессе строительства архитектурного объекта – это презентация макета архитектурной модели, выполненной в дереве, пластике или из картона. Как правило, для макета сооружается специальная витрина, в которой проектируемый объект представлен в уже существующем городском окружении.

Еще один способ визуализации – это компьютерное проектирование (CAD). Однако презентационные возможности компьютерного моделирования сильно ограничены: «изображения» компьютерной модели, снятые посредством виртуальной камеры с фиксированной позиции, похожи на искусственные фотографии. Видеоролик или компьютерная анимация показывает объект с разных позиций, но также имеет свои недостатки: время показа ограничено, как правило, несколькими минутами, а траектория движения виртуальной камеры задана единожды.

Использование новых технологий виртуальной реальности в архитектуре позволяет решить эти проблемы. С их помощью возможно:

• создавать виртуальные архитектурные модели в реальном масштабе с высокой степенью детализации;
• осуществлять полет и навигацию по любой траектории в виртуальном архитектурном окружении;
• управлять (передвигать, вращать и редактировать) трехмерными объектами;
• работать с объектами в стерео режиме.

Виртуальная реальность – это больше, чем простое взаимодействие с 3D мирами. Система виртуальной реальности создает эффект присутствия пользователя в виртуальном окружении как в реальном мире, и в тоже время сгенерированный с помощью компьютера мир не обязан подчиняться привычным законам природы. Таким образом, практически любая область человеческой деятельности может быть воспроизведена в качестве виртуального мира. Однако уже сегодня выделяются наиболее перспективные области применения, одна из которых – архитектура.

Основные характеристики виртуальной реальности полного/частичного погружения:

• Видение трехмерного мира с высоты человеческого роста, позволяющее чувствовать себя привычно в окружающем пространстве: свободно поворачиваться, оглядываться и передвигаться в виртуальном мире.
• Стерео режим, усиливающий ощущение глубины и пространства.
• Представление виртуального мира в полном масштабе и полностью соотнесенным с реальными размерами.
• Взаимодействие с синтезированными мирами с помощью простых интуитивно понятных устройств, таких как перчатки, указки и т.п. позволяющее осуществлять манипулирование, управление и контроль в виртуальной реальности.
• Эффект полного присутствия в виртуальном окружении, который может быть усилен посредством аудио, тактильных, обонятельных и других способов воздействия системы на органы чувств человека.
• Объединенные в сетевую структуру виртуальные приложения, позволяющие использовать их в многопользовательском режиме.

Виртуальная реальность в архитектуре

Виртуальная реальность предоставляет широкие возможности в архитектуре, городском планировании и дизайне интерьеров. Проекционные системы частичного или полного погружения расширяют восприятие архитектурного дизайна до трех измерений в реальном масштабе. Это дает возможность менять угол зрения, взаимодействовать с архитектурным виртуальным пространством, накладывать на изображение поверхностные данные в виде абстрактных верхних слоев и схем. На основе презентации могут появляться, обсуждаться и тестироваться альтернативные решения по проекту, а чувство ощущения окружающего пространства будет позитивно влиять на процесс обсуждения и работы.

Дисплейные системы виртуальной реальности

На сегодняшний день существует несколько типов дисплейных систем виртуальной реальности. Каждая из этих систем может, и уже была использована в качестве площадки для демонстрации архитектурных проектов.

CaveÔ («пещера»), созданная в 1992 в Университете Иллинойс, Чикаго, является де факто мировым стандартом технологии отображения виртуальной реальности. Все стены, пол и потолок виртуальной «пещеры» представляют собой проекционные экраны. Несколько пользователей могут одновременно находиться внутри виртуальной комнаты и передвигаться в ней. Эффект погружения достигается за счет использования стерео очков. Система трекинга головы постоянно коррелирует изображение стерео проекции с реальным местоположением и перемещением пользователя.

Рис. 2		Рис. 3

i-CONEÔ - это новая система виртуальной реальноcти на широкоэкранном цилиндрическом экране, который частично или полностью окружает пользователя. Технология прямой проекции, которая используется в дисплейной системе i-CONEÔ, отличается от технологии обратной проекции в системах типа CaveÔ. Первая обеспечивает более рациональное использование рабочего пространства.

Рис. 4		Рис. 5

Стоимость технического оснащения для систем виртуальной реальности еще десятилетие назад была настолько велика, что делала подобные системы доступными только немногим исследовательским лабораториям и университетам. С появлением более доступных проекционных систем и компьютерной графики высокого качества системы виртуальной реальности теперь разрабатываются и используются во многих университетах мира, а также доступны для учреждений начального, среднего и высшего образования.

StereoWall или стерео стена сегодня является недорогой и эффективной мобильной инсталляцией виртуальной реальности на персональном компьютере.

Она состоит из:

• системы прямой (или обратной) проекции, которая включает в себя плоский деполяризационный экран, два LCD или DLP проектора, оснащенные поляризационными фильтрами, интерактивной системой и поляризационными очками.
• одной или двух графических станций с графическими картами, которые обрабатывают два изображения для разных глаз с разрешением 1024 x 768 пикселей в реальном времени.
  

Реализованные проекты

В последние годы в Европе и в России было реализовано несколько проектов по представлению архитектурных объектов в виртуальной реальности. Наиболее значимые показы были проведены на Архитектурном Биеннале в Венеции, а также на выставке АрхМосква в Москве.

Основная цель показов заключалась в представлении в системе виртуальной реальности знаменитых проектов Ивана Леонидова, которые сегодня существуют лишь на эскизах. Для данных демонстраций в Венеции и в Москве использовались проекционный экран большого размера, два проектора, которые обеспечивали получение стерео изображения, аудио система и устройства навигации в виртуальном архитектурном пространстве.

С помощью виртуальной реальности проекты великого архитектора обрели нематериальное воплощение в виртуальном окружении. Подобный подход позволил реализовать проекты И. Леонидова в соответствии с принципами, которые он в свое время сформулировал:

• 3D-принцип позволяет нам видеть «сквозь» формы и с любых позиций.
• Принцип «войти и увидеть» показывает одну и ту же форму с противоположных сторон посредством прогулки вокруг нее в разных направлениях.
• Принцип «дополнения» раскрывает контрастные начала формы.

Рис. 6. Иван Леонидов, здание Наркомтяжпрома (деталь)		Рис. 7. Город солнца (деталь)		Рис. 8. Здание Наркомтяжпрома (деталь)

Для чего нужно цифровое архитектурное моделирование?

Презентационное окружение (выставки, конкурсы проектов, соревнования и т.п.):

• Презентация нового архитектурного проекта в существующем городском окружении.
• Городское планирование.

Инструментарий архитектора:

• Проектирование в контексте существующего архитектурного окружения.
• Дизайн интерьеров и мебели.
• Возможность «выглянуть в окно» еще не построенного дома, прогуляться, пролететь над объектом…
• Физическое моделирование (освещение, оптические свойства материалов и т.п.).

Электронное обучение
Виртуальные модели реконструированных объектов (архитектурное наследие).
Нереализованные архитектурные проекты.
Археологическая реконструкция и моделирование.

Issue contents
Содержание журнала