Menu

Wizualizacja projektu architektonicznego

Dynamiczny rozwój oprogramowania do komputerowego wspomagania projektowania pozwala na szybsze i sprawniejsze wykonywanie projektów architektonicznych i na uzyskanie bardziej zaawansowanych form projektowanego budynku. Jednocześnie rynek wymusza na biurach projektowych tworzenie dokumentacji projektowej jak najbardziej atrakcyjnej i czytelnej dla inwestora lub klienta. Stąd coraz więcej wizualizacji projektowanego budynku, jego wnętrz lub nawet krótkich animacji dołączanych do projektu.
Sprawdźmy zatem, jakie możliwości wizualizacji dają nam dostępne na rynku programy firmy Autodesk – Autodesk Architectural Desktop 3.3 i Autodesk VIZ 4.

aec_viz1

Autodesk Architectural Desktop 3.3 jest programem służącym do wspomagania projektowania architektonicznego. Zawarte w nim narzędzia wspomagają pracę architekta na etapie koncepcji, projektu i przygotowania dokumentacji technicznej. Pomimo faktu, iż główny nacisk twórców programu położony został na narzędzia usprawniające wykonanie modelu budynku i dokumentacji, wśród funkcji ADT znajdziemy również takie, które pozwalają na prostą i szybką wizualizację zaprojektowanego modelu wraz z otoczeniem. Mamy możliwość ustawienia sceny, dodania trzech rodzajów światła, nałożenia prostych materiałów z zawartej w programie biblioteki, zdefiniowania tła i uatrakcyjnienia wizualizacji kilkoma płaskimi bitmapami roślin i postaci ludzkich. Otrzymamy w ten sposób prosty rendering sceny z projektowanym budynkiem.

W pełni profesjonalny i fotorealistyczny efekt wizualizacji uzyskamy w programie Autodesk VIZ 4. Jest to środowisko, w którym modelujemy całą scenę, a następnie poddajemy ją procesowi wizualizacji i animacji. Na pierwszy rzut oka modelowanie sceny może się kojarzyć z powielaniem projektu, a co za tym idzie przedłużeniem całego procesu wizualizacji. Wydawać by się mogło, że przy użyciu prostych nakładek, które służą tylko do wizualizacji otrzymamy ten sam efekt niższym nakładem pracy. Otóż w praktyce wcale tak to nie wygląda. Prosta nakładka służąca jedynie do wizualizacji pobiera całą, gotową scenę z programu do projektowania, na przykład z AutoCAD-a lub innej aplikacji. To wymusza na projektancie dokładne dopracowanie każdego detalu sceny w programie, który tak naprawdę nie jest do tego stworzony. Sytuacja jest jeszcze gorsza w przypadku wizualizacji wnętrz. Proszę sobie wyobrazić męki kogoś, kto musi wymodelować wszystkie meble i lampy w programie dedykowanym do projektowania architektonicznego.
aec_viz2Praca w VIZ-ie wygląda dużo prościej, dzięki wykorzystaniu powiązania plików (file linking) dla wszystkich programów firmy Autodesk. W naszym przypadku będzie to Architectural Desktop. Modelowanie sceny możemy zacząć już na wstępnym etapie projektu architektonicznego, kiedy model w programie Architectural Desktop nie jest jeszcze dopracowany do końca. Wykorzystujemy dynamiczny link i dołączamy model budynku do sceny (kiedy zostanie on dopracowany w programie Architectural Desktop po prostu uaktualnimy zmiany w scenie). Możemy również w ten sam sposób dołączyć płaski plan sytuacyjny w postaci polilinii, ukazujących zarysy dróg, chodników i trawników lub dodatkowo trójwymiarowy model terenu z programu Autodesk Land Desktop. Ustawiamy jedną lub więcej kamer w ten sposób, aby uzyskać jak najbardziej efektowny widok na budynek i dodajemy system oświetlenia słonecznego. System ten składa się z punktowego światła słońca i oświetlenia dodatkowego, jakie daje niebo. Położenie słońca orientowane jest odpowiednio do lokalizacji sceny na mapie świata, daty i godziny. To pozwala uzyskać efekt realnego oświetlenia budynku o określonej porze roku i dnia lub stworzenie animacji ukazującej rozkład oświetlenia słonecznego w ciągu całego dnia.

aec_viz3Następnie uzupełniamy scenę o dodatkowe elementy, czyli tło, drogi, chodniki, rośliny, postacie ludzkie i inne potrzebne obiekty. Jako tło do sceny możemy wykorzystać dowolną bitmapę nieba lub scenerii z bibliotek zawartych w programie. Mamy również możliwość użycia jako tła zdjęcia istniejącego otoczenia projektowanego budynku i skalibrowania widoku kamery tak, aby linie perspektywy sceny i zdjęcia były zgodne. Polilinie określające zarysy dróg, chodników i trawników musimy przygotować do późniejszego nałożenia materiałów. Przy użyciu tzw. modyfikatorów w granicach polilinii oznaczających drogi, chodniki i trawniki rozciągniemy powierzchnie, dodatkowo nadając chodnikom wysokość kilku centymetrów. Jeżeli podłączyliśmy model terenu, musimy mu nadać modyfikator wygładzania. Używając modułu RPC, do sceny dołączamy drzewa, krzewy i postacie ludzkie. Nie są to płaskie bitmapy, które muszą być ustawiane prostopadle do kierunku widoku z kamery, ale odpowiednio przygotowane obiekty 3D właściwie zachowujące się nawet podczas animacji. Bogata gama narzędzi do modelowania przestrzennego pozwala szybko dodać do sceny obiekty takie jak ławki, latarnie, zarysy sąsiadujących budynków, czy dodatki estetyczne do modelu budynku. Prostota i szybkość pracy w VIZ-ie potęgowana jest tym, że dużą liczbę elementów uzupełniających scenę możemy zaimportować bezpośrednio z Internetu, lub otrzymać w postaci katalogów od ich producentów. Mamy do dyspozycji meble, ceramikę łazienkową, armaturę, lampy oświetleniowe, itp.

aec_viz4Ostatnim elementem sceny są materiały, jakie przyporządkujemy poszczególnym obiektom. Program zawiera dużą bibliotekę gotowych materiałów odwzorowujących szkło, farby, cegły, dachówki, ceramikę, trawę, tkaniny, metale, itp. Szczególnie przydatne są gotowe multimateriały AEC, które możemy szybko przyporządkowywać do całych okien, drzwi, witryn okiennych i ścian kurtynowych. Składają się one z kilku materiałów, odpowiadających szybom, ramom i futrynom obiektów AEC. Możliwości wykorzystania materiałów nie kończą się na dostępnej bibliotece. Bogate narzędzia do tworzenia i edycji materiałów pozwalają odwzorować praktycznie każdą rzeczywistą powierzchnię, spotykaną w świecie rzeczywistym.

W tak przygotowanej scenie ustawiamy parametry i uruchamiamy proces radiosity – narzędzie, które wszystkie obiekty w scenie pokrywa siatką energii świetlnej i oblicza oświetlenie pośrednie, odbite od obiektów. Zastosowanie technologii globalnego oświetlenia eliminuje konieczność sztucznego doświetlania sceny i umożliwia definiowanie źródeł światła przy użyciu fizycznych jednostek oświetlenia takich, jak lumeny czy kandele. Dzięki niej można uchwycić subtelne efekty oświetleniowe takie, jak pośrednie światło rozproszone, miękkie cienie powierzchniowych źródeł światła oraz załamanie koloru między powierzchniami, co umożliwia uzyskanie efektu niezwykłego realizmu. Co najważniejsze nie trzeba być ekspertem od grafiki komputerowej aby uzyskać doskonałe efekty – po prostu wystarczy umieścić światła tak, jak w świecie rzeczywistym.

Po zakończeniu obliczeń globalnego oświetlenia pozostaje nam już tylko uruchomienie szybkiego renderingu w niskiej rozdzielczości i ocena powstałej wizualizacji. Jeżeli efekty pracy są satysfakcjonujące, możemy uruchomić ostateczny rendering w wysokiej rozdzielczości.

aec_viz5Wizualizację wnętrz wykonujemy używając gotowej sceny, przygotowanej wcześniej do wizualizacji otoczenia budynku. Wyłączamy jednak niewidoczne z wnętrza obiekty, aby odciążyć komputer od niepotrzebnych obliczeń. Ustawiamy kamerę wewnątrz budynku i uzupełniamy wnętrze gotowymi meblami, oświetleniem i innym elementami wyposażenia pobranymi z Internetu lub katalogów producentów oraz przyporządkowujemy obiektom brakujące materiały. Wyłączamy wewnętrzne źródła światła i uruchamiamy obliczenia radiosity, a następnie rendering dla wnętrza oświetlonego światłem dziennym. Po zmianie tła sceny na czarne, wyłączeniu systemu oświetlenia słonecznego i włączeniu wewnętrznych źródeł światła, powtarzamy obliczenia radiosity i rendering dla wnętrz oświetlonych światłem sztucznym. Zmian kolorystyki wnętrz dokonujemy w prosty i szybki sposób, poprzez modyfikację kolorów materiałów. Nie musimy przy tym ponownie przyporządkowywać materiałów do obiektów, co znacznie skraca czas przygotowywania różnych wariantów wizualizacji.

Program pozwala również na proste wykonanie animacji, w których poruszają się zarówno kamery jak i wybrane obiekty. Szybką metodą wywarcia wrażenia na inwestorze lub kliencie, jest stworzenie tzw. panoramy – interaktywnej wizualizacji wnętrza, którą można obracać, przybliżać i oddalać tak, co pozwala rozejrzeć się po wnętrzu pomieszczenia wokół punktu, w którym znajduje się obserwator.

Na uwagę zasługuje szybkość, z jaką program dokonuje obliczeń globalnego oświetlenia i wykonuje renderingi. Algorytmy obliczeniowe wbudowane w najnowszą wersję VIZ-a gwarantują uzyskanie fotorealistycznych obrazów kilka lub nawet kilkanaście razy szybciej niż w prostych nakładkach, służących do wizualizacji. Ponieważ obliczenia profesjonalnych renderingów w dużych rozdzielczościach trwają stosunkowo długo, używając VIZ-a możemy zyskać na jednej wizualizacji nawet kilkanaście godzin!