Terminologie a vývoj historie BIM a VR
Chceme-li se zabývat možnostmi propojení BIM a virtuální reality, neobejdeme se bez krátkého úvodu do pojmosloví a historie. Metoda BIM, známá také jako informační modelování staveb (building information modelling) je obor, který se začal vyvíjet už v 70. letech 20. století. Definovat obor s více než padesátiletou historií by tedy měla být maličkost, pravda však je, že definování tohoto pojmu je stále předmětem diskuzí, neboť i obor sám během těchto let měnil své jméno. Setkáte se tak s desítkami různých definic, které se liší nejen mezi řečníky, ale také se mění rok od roku, jak postupuje vývoj metody. Snad nejméně jasná je právě ta kodifikovaná verze normou ČSN EN ISO 19650, kde je BIM definováno jako „používání sdílené digitální reprezentace vystavěného aktiva k usnadnění procesů navrhování, výstavby a provozu pro vytváření spolehlivého základu pro rozhodování“. Tato definice není o nic blíže profesionálům než laikům. Postrádá totiž určité gros z toho, co profesionálové znají z doby, kdy o pojmu BIM ještě prakticky nebyla řeč. Hovořilo se jednoduše o projekci v konkrétním typu projekčního 3D softwaru. Tedy o procesu vytváření digitálních trojrozměrných dat a k nim navázaných informací. A mezi vytvářením a používáním je veliký rozdíl. Slovo vytváření lze použít jako vhodnou paralelu ke slovu modelování z definice, neboť při metodě BIM dochází k tvorbě strukturovaných dat, která jsou v digitálním prostředí navázána na svou grafickou, typicky 3D, reprezentaci. Právě s vizuální grafickou reprezentací pracuje virtuální realita.
Je těžké exaktně definovat, zda se jedná o obor mladší, nebo starší než BIM. Budeme-li se ale bavit o plošnějším zavádění do praxe, můžeme metodě BIM přisoudit rozmach od první dekády 21. století. V té době se o komerčním využívání virtuální reality ještě nedá hovořit. Virtuální realita je fenomén až druhé dekády 21. století, kdy vznikaly první prototypy komerčních brýlí pro VR a začala jejich sériová výroba. Je zvláštní, že o tom, co je virtuální realita, se diskuze nevedou a že každý tak nějak laicky chápe, o co se jedná. V normách ISO bychom mohli najít, že se jedná o soubor umělých podmínek vytvářených počítačem a určených pro elektronická zařízení, která simulují vizuální obraz a případně i další smyslové informace o okolí, se kterým je uživateli dovoleno interagovat. Je těžké říct, co bychom si pod tímto pojmem představili, pokud bychom nevěděli, že se jedná o definici virtuální reality. Zajímavé je, že bychom zde také našli pojem vytváření a také pojem simulace, které je velmi blízké slovu modelování. Dokonce zde najdeme, že jsou zde obsaženy informace. Oba tyto obory tedy mají možná mnohem více společného, než je na první pohled patrné, a možná i než jsme si v současnosti ochotni připustit.
Metody a postupy propojení při projekční práci
Můj první informační model vznikal někdy v roce 2009. Důraz by bylo možné dát na slovo model, neboť informací obsahoval jen velmi málo. Zejména se jednalo o informace o poloze vůči terénu, světovým stranám a informace o materiálovém určení. Tedy právě ty informace, které jsou velmi dobře vizuálně využitelné ve virtuální realitě. Je tedy nasnadě, že vytváření tohoto modelu mě přivedlo na myšlenku, že přece musí být cesta, jak si ten digitální model prohlédnout z pohledu první osoby. V průběhu let se tato cesta skutečně našla. Nešlo však jen o to vyvinout brýle pro VR, bylo nutné také zajistit, aby jejich obraz byl pro účely zobrazení modelů dostatečně jemný a kvalitní. Jedny z brýlí, které již v roce 2018 poskytovaly dostatečné rozlišení a komfort pro práci s modely, byly brýle HTC Vive Pro s celkovým rozlišením 2880 × 1600 px. Jednalo se o minimální rozlišení, které bych označila jako dostačující pro běžnou práci. Samozřejmě na kvalitu zobrazení má vliv více parametrů včetně zorného úhlu, obnovovací frekvence aj. Brýle, které využíváme pro zobrazení BIM modelů v projekční kanceláři Ateliér Ostrava s. r. o., mají rozlišení 4K (2160 × 2160 px; celkem 4320 × 2160 px) a toto rozlišení je pro práci zcela vyhovující. Brýle s vyšším rozlišením mohou přinést kvalitnější obraz, ale bývají těžší a méně komfortní. V brýlích s rozlišením 4K jste schopni už vnímat i malé detaily, jako je např. zaoblení obkladových panelů při poloměru 5 mm. Na možnostech kvalitního zobrazení se však podílí velkou měrou také software a schopnosti vašeho hardwaru. Vybrat hardware není až tak složité, protože zde, pokud sáhnete po maximálních technických možnostech, neuděláte chybu. Vybrat software je věc složitější, protože každý ze softwarů má jiné možnosti a tato problematika také úzce souvisí s metodikou práce v softwaru pro BIM. Jinými slovy musíte mít při modelování BIM modelu na paměti, že se bude zobrazovat ve virtuální realitě, a zajistit si takový postup informační modelace, který bude v souladu se zásadami BIM, tj. nenaruší integritu BIM modelu, ale zároveň přinese ve virtuální realitě maximální výsledky.
Pro práci s BIM modelem je vhodná aktivní virtuální realita, kdy má uživatel možnost se aktivně pohybovat modelem a kontrolovat jej z různých úhlů pohledu. Rozhodně nestačí pasivní forma s předpřipravenými stanovišti. Je nutné provádět komplexní kontrolu modelu ve všech místech stavby. Dále je třeba zajistit, aby provázanost BIM modelu a virtuální reality byla co nejtěsnější. Virtuální realita slouží ke kontrole skutečné vymodelované projektové dokumentace. Duplikace modelů nebo jejich paralelní vytváření v jiných 3D softwarech za účelem zobrazení ve VR přinášejí riziko chybovosti a odsouvají virtuální realitu na druhotnou pozici v procesu vytváření informačního modelu. Postup musí být jednoduchý také z hlediska ovládnutí práce danou profesí. Tedy není možné, aby člověk školený ve vizualizaci zasahoval do stavebního modelu, a naopak nelze úplně očekávat, že stavební projektant bude schopen zpracovávat vizuální stránku projektu ve virtuální realitě. Z tohoto úhlu pohledu doporučujeme ve virtuální realitě používat přemapování vzhledu povrchů, kdy je možné podchytit barevné a texturové nuance, které se běžně ladí až vzorkováním na stavbě. Zároveň projektant nemá s modelem mnoho práce, neboť stačí materiál předmětu přiřadit přibližně, s důrazem na jeho správné pojmenování a odlišnost vůči jiným materiálům, které nejsou stejné. Menší díl práce pak dořeší designér nebo vizualizátor, který zajistí aranžmá, textury a stafáž již v softwaru pro virtuální realitu. Nicméně dá se obejít i zcela bez něj, pokud není požadována fotorealistická podrobnost.
Směřování a vývoj
V předchozím oddíle jsme zmínili možnost zobrazovat ve virtuální realitě určité informace. Zejména informace o tvarech, poloze vůči terénu, světovým stranám a informace o materiálovém určení. Pojďme si však představit virtuální realitu, která toho umí mnohem více. Virtuální realitu, která automaticky pracuje s georeferencovanou pozicí BIM modelu, která je schopna zobrazovat i informace obsažené v jednotlivých prvcích modelu. Jednoduše se procházíte digitální stavbou v brýlích pro VR a prostým dotykem stěny nebo jiného prvku se vám zobrazí všechny informace o jeho názvu, kategorii, označení, skladbě, zatřídění, rozměru a mnohem více. Nejedná se snad o ono dříve uvedené „používání sdílené digitální reprezentace vystavěného aktiva k usnadnění procesů navrhování, výstavby a provozu pro vytváření spolehlivého základu pro rozhodování“? Nenaplňuje snad takováto virtuální realita definici BIM? A co když zmíníme, že v tomto prostředí, přímo s brýlemi na hlavě, uprostřed digitálního dvojčete stavby jste schopni i prvky navrhovat, vytvářet, upravovat, přiřazovat jim informace? Takovýto dedikovaný způsob virtuální reality zaměřený na BIM se může snadno brzy stát určitým druhem nativního vytváření BIM modelů. Virtuální realita se tak rázem stane alternativou ke klasické projekční práci sedavým způsobem u počítače. Že zacházím s fantazií příliš daleko? Ale vůbec ne. Touto cestou se vydala česká společnost Wearrecho. Mnoho z výše zmíněného si již dneska můžete s jejich softwarem vyzkoušet.
Kdy bude tedy výhodnější sáhnout po softwaru zaměřeném přímo na virtuální realitu pro BIM? Vždy, když budou upřednostňovány informace a přesné simulace oproti detailně fotorealistickým obrázkům. Může se jednat například o simulaci reálné míry denního světla v interiéru, skládání s georeferencovanými skeny okolí stavby, lepší provázanost vizuální stránky stavby s jejími negrafickými informacemi a dá se předpokládat, že na nás čeká ještě mnoho dalších využití.
Virtuální realitu jsme využili i u projektu městského bazénu ve Studénce
Příklady využití na projektech malého i velkého měřítka
Od roku 2019, kdy virtuální realitu v návaznosti na BIM využíváme v kanceláři Ateliér Ostrava, máme za sebou několik desítek projektů, velkého i malého měřítka, kde jsme si její přínos v procesu projekce vyzkoušeli.
Nejčastěji virtuální realitu využíváme u projektů obytných staveb soukromých investorů, kteří tvorbě svého domácího zázemí chtějí věnovat maximální péči. Můžeme tak ověřit všechny prostorové návaznosti včetně průhledů skrz vícero prosklených stěn, společně s ověřením návazností na exteriér a okolní stavby. Součástí BIM modelu je zejména detailní modelace terénu a terénních úprav, stavebních konstrukcí, ale může se jednat i o návrh interiéru, kde je pak zážitek z virtuální reality nejsilnější.
Metodou BIM s využitím virtuální reality jsme ve Studénce zpracovávali ideový návrh rozvojové oblasti městské části dle územního plánu
V projektech občanských staveb je virtuální realita ve spojení s BIM praktickým pomocníkem. Čím více budovy nabývají na komplexnosti, tím více se mohou projevit souvislosti, které z dokumentace nejsou na první pohled patrné. Návrh se tak může vyvarovat nepříjemných překvapení, které by byly odhaleny až při výstavbě a musely by se řešit za cenu vícenákladů nebo zpoždění. Jedním z našich projektů byla realizace městského bazénu ve Studénce. Virtuální realita zde vznikala na základě informačního modelu prostor bazénové haly. Model byl vytvářen až při výstavbě na základě skutečného zaměření stavby s cílem využít metodu BIM při projekci ploch obkladů. Model byl použit pro vytvoření kladečského rozvržení s optimalizací velikosti dořezů, a k následnému vykazování pro objednávku zhotovitele stavby. Zároveň se počítalo s využitím vizualizací a virtuální reality pro prezentaci i jako podpory pro výběr správné barevné varianty návrhu.
Ve stejném městě jsme metodou BIM s využitím virtuální reality zpracovávali také náš plošně nejrozsáhlejší projekt. Jednalo se o zpracování ideového návrhu rozvojové oblasti městské části dle územního plánu s cílem představit vizuálně možné řešení návrhu nové centrální městské plochy. Informační model se skládal z modelů stávajících i navrhovaných budov a ploch exteriéru. Model byl georeferencovaný tak, aby kdykoli bylo možné pokračovat ve zpracování dalšího podrobnějšího zpracování vyšších projektových stupňů a případně do modelu doplňovat skutečně realizované stavby. Model byl opatřen velkým množstvím stafáže v softwaru pro virtuální realitu. Jednalo se zejména o pohyblivé postavy, dopravní prostředky, cyklisty. Také zde byly umístěny ve velkém počtu vodotrysky. Zpracování virtuální reality probíhalo v roce 2022 v softwaru Twinmotion. Pro procházení virtuální realitou bylo nutné pro zajištění plynulého zobrazení většinu pohyblivých osob a věcí vypnout. Zaznamenali jsme také, že vodotrysky se nezobrazovaly v brýlích prostorově správně. Simulace živého ruchu města tedy nebyla ve virtuální realitě úspěšná, nicméně vytvořila realistické kulisy pro renderování vizualizací a videa.
MIRIAM MUROŇOVÁ
Wearrecho je komprehensivní pracovní prostředí pro tvorbu architektury ve virtuální realitě, setkávání a vzájemnou komunikaci architektů, které umožňuje procházet a provádět okamžité úpravy a změny BIM modelů v reálném čase. Imerzivní zážitek z neomezené virtuální interaktivity je možné si vyzkoušet rychlým přihlášením na webové stránce:
Ing. arch. Miriam Muroňová (* 1986) Vystudovala obor architektura a stavitelství na Stavební fakultě Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, kde se poprvé v ateliéru Ing. arch. Radima Václavíka seznámila s metodami projekce staveb ve 3D, dnes známé jako informační modelování budov (BIM). Od roku 2017 je členkou Odborné rady pro BIM. Od roku 2021 působí v pracovní skupině DIGITALIZACE při České komoře architektů. Svůj vlastní ateliér – Ateliér Ostrava – založila v roce 2018 s cílem nabídnout klientům to nejlepší: inspirativní návrhy a zodpovědné vedení projektu v rámci světově nejkvalitnější metody projekce staveb BIM.
Publikováno v časopise Materiály pro stavbu 5/2023
