ÚzemnéPlány.sk

Autor

Doc. Ing. arch. Vladimír Šimkovič, PhD., Ing. arch. Michal Tartaľ

Autor fotografií

archív autorov

Zdroj

Vydavateľstvo EuroStav

Zobrazení

22198

Dátum vydania

07. 06. 2010

Kategórie článku

• Architektúra

Súvisiace články

• Ekopolis už nie je futuristická extravagancia
• Nová výstavba v kolínskom prístave
• Gwanggyo Power Center – cestovanie v čase skutočnosťou
• Rotujúce mrakodrapy – nástup éry dynamickej architektúry
• Svetová ekonomika vädne, kultúrne svätostánky prekvitajú
• Siete a ornament v súčasnej digitálnej architektúre
• Digitálna architektúra - voľba alebo osud?

Hodnotenie článku

Článok sa mi páči / nepáči

48%

Celkový počet hlasov: 1272

Digitálna architektúra ako softvérový problém

Manuálne rysovanie bolo nahradené rysovaním na počítačoch pomocou dostupných komerčných produktov. Postupom času vznikali, rozvíjali sa a rozširovali skoro všetky dodnes existujúce hlavné produkty – v architektúre AutoCad, ArchiCad, Nemetschek, Maya ako kulminácia troch softvérových línií a 3D Studio Max. Práca na 2D ploche spočiatku prevažovala nad prácou v 3D priestore, v ktorom je možné modelovať iba obmedzene. Hlavnou prednosťou bolo prenesenie reálnej plošnej a priestorovej geometrie do digitálneho tvaru, čím sa umožnil dlho očakávaný krok vpred v technológii projektovania, ktorá sa podstatnejšie nezmenila od renesancie.

1 – CAP (A. Rahim, H. Jamelle): Residential Tower Dubai, interiér. Organické tvarovanie z nových konštrukčných materiálov. In (12)

Kresliace programy

Spočiatku sa používali kresliace programy (presná náhrada pravítka) ako napr. AutoCad, MicroStation a i. – kreslili čiaru po čiare celý projekt a každá zmena sa musela opraviť vo všetkých výkresoch. Ich výhodou bola geometrická presnosť, spôsobujúca až podradnosť kótovania, ktoré sa prevádza nakoniec po presnom vykreslení, ako aj strata mierky, ktorá prestala byť podstatná. Ako novú možnosť ponúkali nástroj „spline“ (voľnú krivku), ktorá sa takto stala použiteľná aj pre konštruovanie, lebo bola presne geometricky určená. Takýmto typom programu sa samozrejme dá nakresliť skoro všetko, ale je to neuveriteľne namáhavá práca. Málokedy sa používala pre zložitejšie tvary a predstavuje tak najjednoduchšiu možnosť digitalizácie tvarov, ktoré sa dajú nakresliť aj ručne. V súčasnosti sú možnosti kreslenia v 2D ploche súčasťou každého komerčného balíka modelovacích softvérov. Kreslenie je základnou aktivitou v CAD softvéri, ktorá si vyžaduje najnižšie znalosti spomedzi ostatných činností. Je to práca s 2D plochou a základnými plošnými geometrickými tvarmi. Predstavuje počiatočnú fázu pri vstupe do CAD.

Modelovacie programy

Iným prístupom boli modelovacie programy ako 3D Studio Max, Maya, Softimage, Cinema 4D. Pôvodne boli vyvinuté pre použitie v iných odvetviach ľudskej činnosti – napr. vývoj počítačových hier, filmový priemysel, animácie, efekty a pod. Sú založené na tzv. „mesh“ sieťach, kedy sa organické tvary prevedú na priestorové trojuholníkové siete s rôznou hustotou, čo môže byť niekedy náročné na výkon počítača. Častokrát nemali požadovanú technickú presnosť, takže sa používali len pre finálne efektné vizualizácie návrhu, pôvodne nakresleného v presnejšom kresliacom programe. Sú však schopné nakresliť akékoľvek zložité, organické a nepravidelné tvary s veľkou presvedčivosťou. Koncom 90. rokov vystúpila do popredia ich iná vlastnosť. Začali sa používať na voľné modelovanie abstraktných priestorových tvarov – virtuálnych sôch/architektúr, ktoré sledovali len estetický a experimentátorský cieľ. Pravdepodobne vtedy vznikol význam digitálnej architektúry ako nereálnej a fantastickej, ktorá nemá s reálnym stavebníctvom nič spoločné. Práve v tejto dobe sa začali v popredných ateliéroch a školách vyvíjať nové prístupy navrhovania, zodpovedajúce zlepšeným softvérovým nástrojom – NOX, UN Studio, M. Nowak, Decoi, L. Spuybroek a iní. Forma sa skúmala aj ako výsledok pohybu – animáciou v priestore (G. Lynn). Začali sa objavovať prvé menšie interiérové realizácie.

2 – Marcos Novak: Data-Driven Form, virtuálna priestorová kompozícia, inšpirovaná tokom informácií internetovými prepojeniami. In (10); 3 – Qua’ Virarch: Gyeonggi – Do Jeongok Prehistory Museum, Južná Kórea. Voľné tvary základom kompozície. In (11)

BIM programy

Po prelome tisícročí sa začal objavovať nový smer tzv. BIM programy (Building Information Model) – napr. Archi- Cad, Revit, Nemetschek a iné. Ich podstatou bolo postihnutie stavebného projektovania ako skutočnej postupnej skladby stien, stropov, okien, dverí, schodísk a všetkých ostatných tvarov do jedného 3D modelu, z ktorého sa spätne generujú pôdorysy, rezy, pohľady, vizualizácie, tabuľky a výpisy, prepojenia na statiku až po rozpočet. Vznikli tak skutočne hodnotné prístupy, konečne uľahčujúce nekonečné opravy výkresov, lebo zmena v jednom zobrazení sa automaticky prenesie do všetkých ostatných. V súčasnosti sú skoro jediným praktickým nástrojom pre koordináciu veľkých stavieb. V plnej miere využívajú možnosti výpočtovej techniky v ponechaní neustáleho prehľadu o celej stavbe. Postupne sa vyvinuli do zložitého prepleteného systému, ktorý vyžaduje veľmi výkonné počítače, schopné neustále prepočítavať všetky informácie. V súčasnosti sú skoro hlavným praktickým nástrojom projektovania štandardných (hlavne pravouhlých) stavieb. Ich obmedzením je práve neschopnosť komplexne spracovať ako 2D splines, tak aj obecne zakrivené 3D plochy. Ich architektúra je preto zložená z priamych línií a plôch s doplnkami kružníc a valcov. I keď sa dajú dosiahnuť rôzne efekty, architektúra pôsobí viac konzervatívne a menej invenčne. Iným často používaným programom je Google SketchUp, ktorý je svojou jednoduchosťou vhodný ako skicovací program pre prvé úvahy o forme architektúry, avšak niekedy sa stáva aj finálnym prostriedkom zobrazenia. Patrí medzi mladšie aplikácie s vysokým potenciálom komunikácie s ostatnými softvérmi ako aj knižnicami a realtimeovou prístupnosťou na internet. I keď má aj niektoré zložitejšie nástroje, takisto ako BIM programy pracuje hlavne s pravouhlými tvarmi.

4 – Ukážka architektúry v BIM programe Revit; 5 – Ukážka architektúry v programe Google SketchUp

Algoritmické (parametrické) programy

V súčasnosti sa dostávajú do popredia Algoritmické (parametrické) programy, ktoré používajú nielen hotové zásuvné moduly. Tvorcovia sami píšu doplnkové programy, vytvárajúce požadované tvary – sama tvorba softvéru sa stáva tvorbou formy. Touto metódou vznikajú nepredstaviteľne zložité tvary, ktoré sa pri písaní programu ani nedajú odhadnúť, lebo závisia od nastavenia parametrov. Naplno sa využívajú možnosti použitia softvéru ako tvorivého nástroja, ktoré sú nielen voľné, ale aj presné. Samotné softvérové vykreslenie tvarov je prvým predpokladom k realizácii, pretože sa postupne prenášajú do nových statických programov s možnosťou ich realizácie. Tá vznikne skladaním tisícov prvkov, z ktorých žiaden nie je rovnaký – čo zas umožňujú počítačovo riadené stroje. Tak už vzniklo viacero veľkých stavieb so zložitou konštrukciou a opláštením. Aj modelovacie programy mali od začiatku v sebe skriptovacie nástroje (Maxscript, Maya – Mel, Catia), ktoré sa takisto doteraz používajú. V súčasnosti sa rozširujú možnosti programov, pracujúcich s presnejšie ovládanou geometriou NURBS kriviek – Generative Components, Rhinoceros + Grasshopper, Paracloud Modeler a pod. Zo skriptovania pre účely konkrétneho projektu sa stáva vo veľkých ateliéroch samostatná profesia. Veľa mladých architektov experimentuje s takto vytvorenou formou a diela publikuje na svojich internetových stránkach – nielen výsledný tvar, ale aj použitý softvérový prístup. Vyučujú tiež na popredných svetových školách architektúry formou workshopov a výstav (Theverymany, Biothing, Ocean North, Kokkugia a ďalšie).

6 – CoopHimmelblau: BMW Welt, Mníchov, realizácia 2007, konštrukcia z trojuholníkovej mesh siete; 7 – Zaha Hadid Architects: Civil Courts, Madrid 2007, detail fasády. Parametrická architektúra – každý otvor je iný, prispôsobený intenzite slnečného žiarenia. In (13)

Rodiny programov

Výrobcovia softvéru vytvárajú vzájomne kooperujúce rodiny programov, ktoré v podobnom prostredí umožňujú širší pracovný záber a kompatibilitu. Požadované sú všetky spomínané vlastnosti – ako presné kreslenie, voľné a presné modelovanie (pre skutočnú výrobu) a možnosť skriptovania v rámci jednej rodiny programov, aby sa nemuselo prechádzať medzi rôznymi formátmi dát. Súčasne sú aj regionálne ohraničené a plnia tak funkciu komplexného nástroja. Príkladom je skupina programov americkej spoločnosti Autodesk (Auto- Cad, 3D Max, Maya, Revit, Alias, Ecotect). Táto najznámejšia softvérová rodina patrí medzi najrozšírenejšie v USA a Európe. AutoCad ako jedna z najdostupnejších aplikácií medzi technikmi a inžiniermi na celom svete a podporuje okrem hlavného kreslenia a narábania s plochou aj modeláciu v 3D priestore. 3D Studio Max je jedným z prvých modelovacích nástrojov v súčasnosti používaný za elitu v profesionálnom vytváraní virtuálnych svetov a realít. Program Maya patrí od roku 2005 do rodiny Autodesk a spoločne s 3D Studio Max tvorí spoľahlivý komponent pre modelovanie voľných tvarov, využívaný je okrem architektov aj dizajnérmi a modelármi s iných priemyselných odvetví. Neposledným z rodiny Autodesk je BIM softvér Revit využívaný výhradne architektmi a stavebnými inžiniermi pre svoje modelovanie cez knižnice.

Inou americkou spoločnosťou je Bentley Systems, ktorá vyvinula program MicroStation ako CAD produkt pre 2D a 3D navrhovanie a kreslenie. Tento program bol pôvodne používaný v architektúre a stavebnom inžinierstve ako primárny softvér pre tvorbu konštrukčných výkresov. Počas niekoľkých rokov sa vyvinul a do svojho balíka zahrnul modelovanie a rendering. Generative Components je parametrický program, ktorý je podobne ako MicroStation vyvinutý spoločnosťou Bentley Systems. Užívatelia môžu používať dynamické modelovanie a manipulovať s geometriou, alebo používať pravidlá a zachytávať vzťahy medzi prvkami modelu.

V nemecky hovoriacich krajinách je veľmi rozšírený Nemetschek so softvérom Allplan, ktorý má integrovaných viacero funkcií. Základom je to 3D CAD program pre navrhovanie budov vo viacerých moduloch, pre stavebných inžinierov, statikov, architektov, pre návrh urbanistických zón a priestorov, terénneho modelovania.

V našich podmienkach je dodnes najrozšírenejším programom AutoCad kombinovaný vizualizáciami v 3D Max s použitím vstavaného renderu Mental Ray alebo nadstavbového populárneho V-ray renderu. V súčasnosti možno hovoriť o postupnom prechode na BIM programy (ArchiCad, Revit), ktoré vo svojich balíkoch obsahujú širokú paletu činností od kreslenia, cez BIM až po vytváranie reálnych vizualizácií, v niektorých prípadoch aj využitia skriptovacích možností. Experimentuje sa čoraz viac v programe Rhinoceros s následnými rozšíreniami (Grasshopper, Rhinoscript) alebo v programe Maya (Melscript). Len veľmi malé percento ľudí modelujúcich pomocou skriptu sa zaoberá použitím skriptovacieho nástroja v programe 3D Studio Max (Maxscript).

Najviac sa v tvorbe objavuje aj generačný problém. Starší architekti, ktorých je čoraz menej, sa častokrát venovali vlastnej tvorbe a počítačové spracovanie bolo pre nich len inou formou netvorivého technického kreslenia. Mladší architekti postupne ovládli všetky dostupné technológie a urobili z nich priame nástroje tvorby a postupne aj reálnej výroby tvarov, ktoré by bez ich použitia neboli ani mysliteľné. V 90. rokoch sa takéto prístupy ani nepovažovali za architektúru, avšak súčasné realizácie postupne ukazujú ich rastúce možnosti. V skutočnosti sa už nekreslia postupne pôdorysy, rezy a následne pohľady a vizualizácie, ale tvorí sa priamo 3D model, z ktorého sa ostatné zobrazenia vygenerujú. Tento proces je rýchly a bude zrejme postupovať i naďalej. Programy sú čoraz zložitejšie, komplikovanejšie a úplný prechod z jedného do druhého je zriedkavý, podobne ako súčasné dobré ovládanie viacerých z nich. Zvládnutie určitého softvéru ako predpokladu (i obmedzenia) profesionálneho uplatnenia je stále aktuálnejšou otázkou, pretože kresliace a BIM programy sú v praxi rozšírenejšie, ale menej kreatívne a opačne – modelovacie a skriptovacie programy sú experimentálnejšie, ale menej využívané v reálnom stavebníctve. Táto hranica sa posúva smerom ku komplexnejším programom, použiteľným pre viac účelov.

1. Autodesk 2010 [online].
Dostupné na: http://usa.autodesk.com
2. NOX 2010 [online].
Dostupné na: http://www.nox-artarchitecture.com
3. UN studio 2010. [online].
Dostupné na: http://www.unstudio.com/…/recent-news
4. AECbytes 2010. Allplan BIM 2008 Architecture [online].
Dostupné na: http://www.aecbytes.com/…BIMArch.html
5. FORNES, M. 2010. Theverymany [online].
Dostupné na: http://www.theverymany.net
6. Biothing 2010 [online].
Dostupné na: http://www.biothing.org/wiki/doku.php
7. Generative Components, dostupné na: http://www.bentley.com/…eComponents/
8. ArchiCad, dostupné na: http://www.graphisoft.com/…ts/archicad/
9. Nemetschek, dostupné na: http://www.nemetschek.com/
10. 10×10, Phaidon Press Limited, London, reprinted 2006, ISBN 0 7148 4379 2, p. 287
11. Spiller, Neil: Digital Architecture Now, Thames&Hudson, London 2008, ISBN 978–0–500–34247–3, p. 301
12. Detto, p. 63
13. Schumacher, Patrik: Parametric Patterns, In: Architectural Design nov. dec. 2009, Vol. 79, No. 6, ISSN 0003– 8504, p. 35