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
Rendering: Laczkó Gábor MSC építész – Paks, Városháza Koncepcióterv 2017-18
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 leegyszerűsített formában jelenhet csak meg és végeredményében nem adhat olyan impresszív eredményt mintha a teret a maga igazi formájában, 3D-ben kezeljük. A modulkoordintált építési rendszer és az előregyártásból létrejövő és azokon 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 témaindítómakettet 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 mintsem egy elvonatkoztatott, térkompozícióból történő munkát. Ha az építészetet tudománynak (és nem egy ezoterikus törvényeken alapuló dogmatikus szakmának tekintjük) képviselőiben a progresszió lehetősége elég 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, lévén kutatásokat megvizsgálva kiderült, hogy a lépcsőket rendszeresen használók körében a korai halálozási arány lecsökken.) Az az építészet mely nem veszi figyelembe az ember mentális és fizikai igényeinek minél hatékonyabb kielégítését többé nem szolgál, hanem egy önmagáért való szektariánus attitűdöt felvevő, önmagára hivatkozó, szakmának többé már nem is nevezhető „tevékenység” lesz. 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, 3DSMAX, MODO, vagy személyes kedvencem, és mind közül meggyőződésem szerint a leghatékonyabb a Cinema4D. Hogy bizonyítsam, a módszertan létjogosultságát egyszerűen csak az egyetemi professzorok (pár példa: Markó Balázs, Rohoska Csaba, Mizsei Anett, Répás Ferenc (Műegyetem) ) által kidolgozott stúdiumokra hivatkozok. 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 síkvetületében. 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, válnak komplexebbé. A folyamat elején virtuális 3D modellezők hiányában, ezek a tanulmányok maketteken és azok bevilágításán zajlanak le. Az anyagokat kollázsszerűen iteratív jelleggel választják. (Lásd: Répás Ferenc DLA dolgozat, 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 magas szinten 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 fő szerepet kapjon és olvadjon össze a tervezési stúdiumokkal mint egyfajta kisegítő elem, ezt 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 vmilyen lowtech Sketchup modellből dolgozó külön ezt a gyengeséget kihasználó vizualizáció cégek jelentek meg világszerte, nagy profitot realizálva abból, hogy az építészeket nem képzik ki megfelelően és egyfajta mankóra van szükségük. Ezért, szüksége van az egyetemeknek ezt a stúdiumot hangsúlyosan beemelni és ehhez pedig számítógépekre és azon hallgatók támogatására akik nem engedhetik meg maguknak szakmai munkára alkalmas laptopok illetve munkaállomások beszerzését. A jelenleg (2019) ajánlott minimális konfiguráció meghatározásához okos döntésekre 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 32magos változata mely 64logikai magot tartalmaz, így elképesztő teljesítményt produkál a jóval drágább Xeonokat is megelőzve. Ezért az ilyen irányú befektetést okosan meg kell tervezni. Ha a cégnek van is rendszergazdája, az építésznek ismernie kell a munkafolyamathoz választott szoftvereket. Animációk elkészítéséhez jelen pillanatban viszont 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 használatra. Meg kell említeni, hogy megjelent a piacon pár éve a GPU azaz videókártya rendering. Mivel egy GPUn több ezer mag található a folyamat akár bizonyos esetekben 50x gyorsabban szállítja a végeredményt így az iteráció tervezési folyamatnál esetén elképesztően, soha nem látott mértékben felgyorsul. GTC 2018-on az NVIDIA bemutatta az RT és Tensor magokkal felszerelt gpu-kat melyek külön a Ray-Tracing számítást segítik (ez leegyszerűsítve maga a renderelési metódus). Ez az információ azért hasznos, mivel a számítógépbe akár 256GB vagy akár 1Terrabyte ram is ültethető, a videókártyák memóriája csak maximum 48 gigabyte lehet. (Ez viszont már 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. proxyk tehát külső helyről behivatkozott elemek használatával, ez hasonló az archicadben az Xrefhez). Így egy RTX 2080 Ti tökéletesen elég lehet, főleg úgy, hogy az RTX kártyákhoz elérhető lesz az ún. NVLINK kiegészítés mely több kártyák 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 3DSmax egyelőre) és végül a legjobb a Redshift engine. A Redshift támogatja az ún. out of core technológiát ami azt jelenti 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 (C4D, Archicad, Blender és 3dsmax) 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 50x 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-k 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 (3dsmax, c4d, 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-el), 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 valamelyest műszaki szakembereknek szüksége van a számítástechnika ezen szegmensének megismerésére főleg, hogy munkájuk egyre inkább ezen alapul. Amelyeket leírtam személyes kutatásaimon és tanulmányaimon alapszanak, jelenleg 3 engine-t Octane+Redshift+Corona renderelőket használok. Ezen engine-k hatékonyságát saját munkáimon keresztül a leghitelesebb bemutatni melyek elérhetők a http://be.net/gyulailevi oldalon. Hallgatóim munkája elérhető: https://ytdk.tumblr.com/ Remélem, hogy ezen információkat a cikk olvasói hasznosnak találják és munkájukat segíteni fogják. Gyulai Levente építész, tanársegéd YBL Épülettervezési intézet, Phd hallgató Soproni Egyetem