Real time dynamické vizualizácie interiérov na báze herného engínu

Táto technológia sa primárne používa pri vývoji počítačových hier pre herné konzoly (PC, Playstation, XBOX a pod.). Vďaka možnosti jednoducho vytvárať virtuálne prostredie a pracovať s virtuálnym prostredím, našla táto technológia široké uplatnenie aj v odvetví architektúry a dizajnovania. Prostredníctvom „game engine“ je možné vytvoriť realistické interaktívne prostredie interiéru, v ktorom je možné sa voľne prechádzať a tento interiér dizajnovať (pohybovať nábytkom a zariadenie interiéru, upravovať materiálové a farebné riešenia povrchov v interiéry). Proces vývoja real time dynamickej vizualizácie (DRTV) pre architektonický návrh interiéru znázorňuje bloková schéma (Obr. 1).

Obr. 1 Proces vývoja3D simulačného systému (1-Modelovanie a Export 3D modelov z CAAD softwareu 2-Spracovanie virtuálneho prostredia dynamickej vizualizácie v prostredí game engine 3-Spracovanie virtuálnych modelov dynamickej vizualizácie v prostredí game engine 4-Scripting languges for interaction)

Pre spracovanie DRTV pre virtuálne navrhovanie interiérov je potrebné v prvom kroku vytvoriť 3D modely:

• samotného priestoru interiéru, ktorý získame z 2D alebo 3D konštrukčného riešenia stavby (3D interior environment)
• jednotlivých 3D objektov vybavenia interiéru (3D interior objects)

3D modely (Obr. 2, 3) sa spracúvavajú spravidla v 3D CAD softvéroch (napr. 3D Studio Max, MAYA, SketchUp a pod.).

Obr. 2 Príprava 3D virtuálneho prostredia v CAD softvéri

Obr. 3 Príprava 3D modelov zariadenia interiéru v CAD softvéri

Následne sa modely  importujú do vývojového prostredia (CryEngine, Unreal Engine, Unity 3D) kde sa zadefinuje charakter povrchov jednotlivých objektov, svetelné podmienky (interiéru aj exteriéru)  a v neposlednom rade interakcie medzi nimi (Obr. 4). Následným krokom je naprogramovanie príkazov interakcií a správania sa medzi užívateľom, virtuálnym prostredím a objektmi a to prostredníctvom príkazov zadávaných či už z klávesnice, myši alebo iného vstupného zariadenia ako napr. Leap Motion (skener pohybu rúk).

Obr. 4 Vývojové prostredie enginu Unity 3D (1-Scene object hierarchy, 2-Scene designer,3-Solution view, 4-Assets view)

Vo fáze návrhu interiéru investora zaujíma aj cena. Vyspelejšie návrhové prostredia by mali mať aj prepojenie na náklady. Real-time dynamická vizualizácia umožňuje upgrajd nákladov počas celého procesu  návrhu. Cenové informácie sa môžu týkať ako vybraného vybavenia, tak aj nákladov pre úpravy povrchov interiéru.

Na pracovisku Stavebnej fakulty Technickej univerzity v Košiciach sa v rámci projektu (VIZUALIZACKY) zaoberáme vývojom takýchto nástrojov pre real-time dynamické vizualizácie pri riešení stavebných projektov. Ďalej prezentovaná prípadová štúdia preukazuje potenciál využitia VR  pre navrhovanie interiérov v real-time dynamickej vizualizáci.

Prípadová štúdia dizajnovania vo virtuálnej realite

Predmetom štúdie bolo dizajnovanie interiéru 4-izbového bytu s celkovou plochou 249,99 m² v rámci developer projektu bytového domu Šafranova záhrada v centre mesta Košice (Obr. 5). 3D interior environment a 3D interior objects boli vytvorené v programe 3D Studio Max. Tieto modely sa  následne importovali do Unity 3D, kde boli nastavené ich grafické charakteristiky a interakcie medzi nimi.

Obr. 5 Z 2D pôdorysu do real time dynamickej vizualizácie

Pre ovládanie a vnímanie interakcií boli v rámci prípadovej štúdie postupne testované zariadenia pre ovládanie VR ako klávesnica, myš, Kinect, Leap Motion, tablet, mobilný telefón a pre zobrazenie VR Oculus Rift a monitory (Obr. 6).

Obr. 6 Interaktívne prostredie dynamickej vizualizácie prípadovej štúdie

Nástroj pre real-time dyn VR využíva dve základné skupiny príkazov:

• Príkazy na manipuláciu s objektmi (mazanie, importovanie, otáčanie, umiestňovanie)
• Príkazy na zmeny povrchov objektov (textúra, odraz, lesk…)

Proces dizajnovania sa začína vkladaním 3D objektov vybavenia interiéru do 3D interior environment. 3D objekty vybavenia interiéru sú rozdelené do troch základných skupín: nábytok (IKEA), elektrotechnika a dekorácie. Manipuláciou s týmito objektmi  máme možnosť dizajnovať interior a výsledok vidieť v reálnom čase z pohľadu prvej osoby (Obr. 7). Príkazmi na zmeny povrchov objektov vieme upravovať farby a materiály povrchov podláh, stein, stropov ale aj 3D objektov vybavenia interiéru.

Obr. 7 Výber 3D objektov vybavenia interiéru z databázy a manipulácia s objektom

Prezentovaný nástroj VR, umožňuje vytvárať podrobný rozpočet návrhu interiéru (Obr. 8). Rozpočet je členený do dvoch základných častí. V prvej časti sú oceňované všetky importované objekty vybavenia interiéru. Zdrojom informácií sú ceny od rôznych dodávateľov.  V druhej časti rozpočtu sú oceňované vybrané povrchové úpravy podláh, stien a stropov. Jedná sa o stavebné práce, preto ako cenový podklad slúžia cenníky stavebných prác. Na druhej strane riešenie povrchových úprav bez uvedených nákladov, môže slúžiť ako podklad pre vypracovanie cenovej ponuky.

Zariadením všetkých miestností 4 izbového bytu v bytovom dome zákazník získa prehľad o celkových nákladoch spojených niele s kúpou bytu, ale aj s návrhom interiéru. To umožní plánovať rozloženie nákladov na vybavenie interiéru na dlhší čas, v prípade ak zákazník po kúpe bytu nemá potrebné financie aj na jeho zariadenie. Môže sa teda rozhodnúť, ktoré časti zariadenia interiéru majú vyššiu prioritu prípadne môže pripôsobiť štandard vybavenia svojim finančným limitom. Cena bytu uvedená developerom je 315 000 EUR s DPH. Cena zariadenia interiéru, vykalkulovaná v prostredí DRTV je 10 740 EUR s DPH čo tvorí 3,4% z kúpnej ceny bytu.

Obr. 8 Real-time dynamická vizualizácia interiéru prepojená na rozpočet návrhu

DRTV develop in herného engínu podporovaného modernými nástrojmi pre zobrazovanie a ovládanie VR umožňuje pri navrhovaní interiérov:

• intuitívne ovládanie procesu dizajnovania v DRTV
• vidieť návrh v reálnom čase bez opakovaného rendrovania vizualizácií
• prispôsobenie rozmerov nábytku rozmerom miestností
• sledovanie nákladov v reálnom čase

Benefitom DRTV je tiež realistické zobrazenie interiéru z prvej osoby (FPS) čo umožňuje ľahšie vnímanie priestoru, jeho veľkosti, presvetlenia a celkového dojmu aj pre užívateľa s menšiou predstavivosťou. Tiež komunikácia medzi dizajnérom a investorom naberá vďaka DRTV úplne nový rozmer a je neporovnateľne efektívnejšia ako komunikácia na základe 2D výkresov alebo statickej vizualizácie.

Príspevok Virtuálna realita v interiérovom dizajne zobrazený najskôr VirtualnaRealita.eu.