cikk exkluzív biofília biomorfizmus építészet faépítészet faszerkezetek generatív Hellowood installációk parametrikus

Az építészet valóságos dimenziója, a virtuális megközelítés elengedhetetlen szerepe a kortárs tervezésmódszertanban

Referáció a rendering engine-kről és a 3D vizualizáció pozitív szerepéről a tervezési folyamatban


gyulailevi | 2019.04.01
Szakmánkhoz hozzátartozik egy generatív folyamat, melyet minden nap használunk, ez a 3D renderelés, azaz látványtervezés. Ahogy tanáraink (Turányi Gábor, Kapy Jenő, Markó Balázs) és a régiek is mondták, az épülettervezés nem az ortogonális rajzok megrajzolásával kezdődik, hanem egy térkompozíció elkészítésével.

A „térfogat”, azaz maga a tér vetületileg kezelve egyszerűsített formában jelenhet csak meg, és végeredményében nem adhat olyan impresszív eredményt, mint ha a teret a maga igazi formájában, 3D-ben kezeljük. A modulkoordintált építési rendszer és az előregyártásból létrejövő és azon alapuló gondolkodás totális bukása után az új generáció visszatérni látszik az építészeti tervezés valós és hatékony dimenziójához.

Ehhez korábban maketteket készítettek már a tervezés legelejétől, Kapy egészen odáig elment, hogy képzőművészeti jelleggel egyfajta témaindító makettet készített, mely olyannyira absztrakt volt, hogy csak a szubsztanciáját tartalmazta a végén kifejlesztett épületnek. Ebből adódóan tervezésmódszertani szempontból kijelenthetjük, hogy az épülettervezés egy elkerülhetetlenül próbálgatáson alapuló fejlesztési, stratégiai feladat, mintsem a térkapcsolatok egyfajta „kinyilatkoztatása”. Kapy stúdiumának lényege, a „funkció keresi a helyét a formában”, rendkívül nehéz feladatnak bizonyult, mert a térveszteségek elkerüléséhez a fejlesztési folyamatban rengeteg változtatást kellett elvégezni a modelleken. Persze módszertanilag mindig járható a könnyebb út, az additív alaprajzi síkkompozíció extrudálása, majd tetővel lefedése, és a különböző szinteken válaszfalak mint térelválasztók használata. Erre az additív síkbeli megközelítésre épül talán mindegyik CAD szoftver, hiszen a programozóknak sokkal könnyebb megérteniük az építészet effajta megközelítését, mint egy elvonatkoztatott, térkompozícióból történő munkát.

Ha az építészetet tudománynak (és nem ezoterikus törvényeken alapuló dogmatikus szakmának) tekintjük, képviselőiben a progresszió lehetősége erősen motorizálja a módszertan tovább- és továbbfejlesztését. Ahogy a környezetpszichológia empirikus megfigyelései, a biofília és az ember pszichikai igényeire koncentráló formaképzés egyre erősebben jelenik meg az építészetben (pl. Ben van Berkel előadása az Építészkongresszuson arról, hogyan rejtik el a liftet a közösségi terekben, mivel kutatásokat megvizsgálva kiderült, hogy a lépcsőket rendszeresen használók körében csökken a korai halálozási arány). Az az építészet, mely nem veszi figyelembe az ember mentális és fizikai igényeinek minél hatékonyabb kielégítését, többé nem szolgál, hanem önmagáért való szektariánus attitűdöt felvevő, önmagára hivatkozó, szakmának többé már nem is nevezhető „tevékenységgé” válik. Ahogy korábban írtam, a CAD szoftverek ortogonális megközelítése a jelen módszertan szerint alkalmatlan koncepciófejlesztésre, ezért mindenképp szükséges valamilyen „térben szabad” 3D szoftver beemelése a tervezési folyamatba. A legtöbb építész talán ezért kedveli leginkább a Sketchup nevű szoftvert, mert használata egyszerű és hatékony. Azonban funkcionalitása messze elmarad a professzionális 3D szoftverekétől, mint amilyen a nyílt forráskódú és ingyenes Blender, a kereskedelmi Maya, 3ds Max, MODO, vagy személyes kedvencem, és mind közül meggyőződésem szerint a leghatékonyabb, a Cinema 4D.

Hogy bizonyítsam a módszertan létjogosultságát, egyszerűen csak az egyetemi professzorok (pár példa: Markó Balázs, Rohoska Csaba, Mizsei Anett, Répás Ferenc a Műegyetemről) által kidolgozott stúdiumokra hivatkozom. Minden egyes félév térkompozíciós gyakorlatokkal kezdődik 3D-ben, a térkompozíciókról pedig ortogonális rajzok készülnek, érzékeltetve, hogy a folyamat természetes jellege az, hogy a teret valós dimenziójában kezeljük, nem pedig síkvetületeiben. Három alapvető tényezővel kell mindenképpen foglalkozni: a forma (szerkezettel és funkciójával együtt), az anyag és a fény. A folyamat elején a forma leválasztható funkciójáról, mert a formaérzék felfejlesztése azzal fog járni, hogy a funkcionális igényekre sokkal hatékonyabban és esztétikusabban reagálnak majd a hallgatók. Az ezekhez megalkotott feladatok félévről félévre nehezednek, komplexebbé válnak. A folyamat elején ezek a tanulmányok virtuális 3D modellezők hiányában maketteken és azok bevilágításán zajlanak le. Az anyagokat kollázsszerűen iteratív jelleggel választják. (Lásd: Répás Ferenc DLA dolgozata, Valóság – Gondolat – Rajz.)

Különleges szerkezetek, héjak viszont csak a digitálisan válnak igazán kezelhetővé, megemlítve azt is, hogy a fenn említett karteziánus 3 koordinátatengelyes folyamatok is sokkal hatékonyabban vizsgálhatók, illetve fejleszthetők. Tudom, hogy többen, főleg professzionális, világszinten is magasan teljesítő építészirodákban dolgozó kollégáink ezekkel tökéletesen tisztában vannak. Így azon gondolkoztam, milyen igazán hasznos plusz információval tudok szolgálni a szakmai közegnek. Nagyon fontosnak tartom, hogy az egyetemeken a 3D modellezés és vizualizáció kiemelt, sőt főszerepet kapjon, és olvadjon össze a tervezési stúdiumokkal mint egyfajta kisegítő elem, mert ezt az MSc fokozat megkezdésekor már túl késő elkezdeni.

Nincs különbség látványtervező és építész között. A kettő ugyanaz kell, hogy legyen. Jelen gyakorlat szerint a CAD-, vagy valamilyen lowtech Sketchup-modellből dolgozó, külön ezt a gyengeséget kihasználó vizualizációs cégek jelentek meg világszerte, nagy profitot termelve abból, hogy az építészeket nem képezik ki megfelelően, így egyfajta mankóra van szükségük. Ezért az egyetemeknek szükséges ezt a stúdiumot hangsúlyosan beemelni, ehhez pedig számítógépek kellenek, és azoknak a hallgatóknak a támogatása, akik nem engedhetik meg maguknak szakmai munkára alkalmas laptopok, munkaállomások beszerzését. A jelenleg (2019-ben) ajánlott minimális konfiguráció meghatározásához okos döntésre van szükség. Pl. meg kell határozni, hogy a rendering processzor vagy videókártya alapú legyen. Jelenleg ár/érték arányban a piaci szegmenst az AMD által gyártott Ryzen processzorok vezetik (Ryzen 2700+, illetve Threadripper 1950X+). Alapvetően igaz az, hogy „the more core is the better”, azaz minél több a processzormag, a rendering annál gyorsabb lesz. A Threadrippernek létezik 32 magos változata, mely 64 logikai magot tartalmaz, így elképesztő teljesítményt produkál a jóval drágább Xeonokat is megelőzve. Ezért az ilyen irányú befektetést okosan kell megtervezni. Ha a cégnek van is rendszergazdája, az építésznek ismernie kell a munkafolyamathoz választott szoftvereket. Animációk elkészítéséhez viszont jelen pillanatban szükség van vizualizációs cégek közreműködésére, hiszen renderfarmokon kell dolgozni és a folyamat olyan komplexszé válik, hogy az már kiesik egy építész kompetenciái közül. Ennek megkerülésére használják a Lumion nevű szoftvert, mely egyszerűen kezelhető és képes gyorsan animációkat létrehozni, azonban nem használ indirekt fényszámítást, így a minősége jelenleg elmarad (főleg interiorben) a klasszikus renderelőkétől. A legjobb és a piacon leggyorsabban CPU engine a Corona Renderer (a Vray használata esik, bár nyilván a munkafolyamat a kollégák átképzése miatt lassabb), mert egyszerűen használható és nagyon látványos eredményt ad. (A többi cpu engine, mint pl. Arnold, Maxwell, túl lassú, még az állóképeknél is renderfarmra van szükség, ezért nem ajánlom a használatukat.)

Meg kell említeni, hogy a piacon pár éve megjelent a GPU, azaz videókártya rendering. Mivel egy GPU-n több ezer mag található, a folyamat bizonyos esetekben akár 50-szer gyorsabban szállítja a végeredményt, így az iteráció a tervezési folyamat esetén elképesztően, soha nem látott mértékben felgyorsul. A GTC 2018-on az NVIDIA bemutatta az RT és Tensor magokkal felszerelt gpu-kat, melyek külön a Ray-Tracing számítást segítik (ez egyszerűsítve maga a renderelési metódus). Ez az információ azért hasznos, mert míg a számítógépbe akár 256GB vagy akár 1TB ram is ültethető, a videókártyák memóriája csak maximum 48 GB lehet. (Ez viszont már a borzalmasan drága QUADRO RTX kártyáknál van.) Építész cégeknek nem javaslom, mert a legtöbb esetben 12GB vagy 11GB Videóramba is befér a legtöbb modell, növényzettel együtt (ún. proxy-k, tehát külső helyről behivatkozott elemek használatával, ez hasonló az Archicadben az Xref-hez). Így egy RTX 2080 Ti tökéletesen elég lehet, főleg úgy, hogy az RTX kártyákhoz elérhető lesz az ún. NVLINK kiegészítés, mely több kártya esetén képes megduplázni a videókártya memóriáját. Ezen a piacon 3 igazán kiforrott és erős GPU renderelő van jelen: az Octane render, a Vray NEXT (csak 3ds Max egyelőre), és végül a legjobb, a Redshift engine.

A Redshift támogatja az ún. out of core technológiát, ami azt jelenti, hogy ha egy óriási jelenetnél elfogyna a VRAM, képes átadni a számítást a CPU+RAM párosnak. Meg kell azonban említenem, hogy a CPU-s Corona render (Cinema 4D, Archicad, Blender és 3ds Max) optimalizációja és számítása olyannyira fejlett (UHD cache másodlagos motor), hogy sebességben és minőségben egyedül a Redshift engine veheti fel vele a versenyt, ami némileg ellentmond az általam korábban felvázoltaknak, hogy a gpu rendering akár 50-szer gyorsabb lehet, de interiorben, ahol az indirekt, azaz nem közvetlen fényforrás dominál, egy brute force monte carlo algoritmus (melyet Neumann János fejlesztett ki) nehezen rúg labdába a direkt építészeti vizualizációra optimalizált Corona engine esetében. Így építészeti vizualizációra tesztjeim és kutatásaim alapján CPU engine-ek közül a Corona rendert javaslom pl. egy M2 SSD + Threadripper + 128GB RAM (és egy erősebb nvidia videókártya, pl. RTX 2070, vagy 2060 – ez azért kell, hogy a modellezés közben a videókártyára optimalizált megjelenítés gyors legyen) kombinációval.
Redshift (3ds Max, Cinema 4D, Maya, ill. Blender fejlesztés alatt) render esetén már beszállhat az Intel processzor (minél gyorsabb single core) 32GB rammal is, illetve mindenképp RTX 2080Ti-t javaslok, hiszen így érhető el a maximális teljesítmény, ebből akár a legerősebb munkaállomásra többet is (NVLINK-kel), a többi kisebb munkaállomáshoz bőven elég lehet egy 2070-es kártya is, ez nyilván a befektetés döntésétől függ. M2 SSD mindenképp javasolt, hiszen a textúrákat konvertálni kell, és minél gyorsabb a lemez adatátviteli sebessége, a cache annál hatékonyabb lesz, és nem kell várni a feldolgozásra.

Tudom, hogy a második részben összefoglaltak túlzottan technikai jellegűek, és sokak számára nehezen vagy egyáltalán nem érthetőek. Szándékosan emeltem ki technikai attribútumokat, mert úgy hiszem, a valamelyest műszaki szakembereknek szükségük van a számítástechnika ezen szegmensének megismerésére – főleg, hogy munkájuk egyre inkább ezen alapul.
Amit, leírtam, az személyes kutatásaimon és tanulmányaimon alapszik, jelenleg 3 engine-t, Octane+Redshift+Corona renderelőket használok. Ezen engine-k hatékonyságát saját munkáimon keresztül a leghitelesebb bemutatni, melyek elérhetők a honlapomon. Hallgatóim munkái pedig itt érhetőek el.

Remélem, hogy ezeket az információkat a cikk olvasói hasznosnak találják, és munkájukat segíteni fogják.

Gyulai Levente
építész, tanársegéd – YBL Épülettervezési Intézet
Phd hallgató – Soproni Egyetem

A szerző legújabb cikkei




Hírlevél feliratkozás >>>>


Konferencianaptár

Tervlap
Archmaaik

Építési megoldások