Architektonický návrh od základní ideje po prezentovatelný model za podpory počítače

Abstract

Architektonické navrhování je složitý a komplexní proces spojující jak technickou činnost při třídění podkladů a tvorbě objektu, tak i tvůrčí výtvarnou práci při skicování a přenosu představ architekta do reálné podoby. Samotné skicování je velmi tvůrčí a vágní činností, kterou lze jen obtížně definovat. Jak tvorba skic, tak i jejich interpretace může být velmi rozdílná a i pro architekta samotného může mít stejná skica mnoho významů. I samotná nakreslená čára kterou definuje nejen její délka a orientace, ale i její křivost, tloušťka, obtažení, nebo přetažení v rozích může být různě čtena. Pro tuto činnost architekt dnes používá hlavně tužku a skicovací papír. Oproti tomu se současné počítačové programy pro stavebnictví a architekturu stále více orientují na vytváření komplexního a přesného informačního systému budovy (BIM) pro zefektivnění projekčních prací a kontrolu procesu výstavby, ale pro fázi skicování nejsou použitelné. Důvodem je zejména použití přesných modelovacích nástrojů a postupů, které jsou při skicování pomalé, neohrabané a tvůrce při skicování omezují. Obsahem disertační práce je tedy zmapování procesu práce architekta od získání podkladů přes skicování až po tvorbu modelu a prezentaci klientům a zhodnocení jeho potřeb zejména ve tvůrčí fázi skicování. Následně je shrnut současný stav problematiky včetně programů, které se používají jak pro architektonické navrhování, tak i pro obecnou 2D a 3D grafiku. V rámci disertační práce byly následně vyzkoušeny stávající počítačové nástroje s možností parametrického modelování a byly navrženy nové metody návrhu objektů v 3D prostředí počítače využívající principu tvorby zákresů do fotografií. První metoda umožňuje tvorbu a kontrolu návrhu v reálném čase v jednom i více zákresech a umožňuje tak architektovi "modelovat 3d objekty" přímo v reálných prostředích tvořených fotografiemi. Druhá z navržených metod umožňuje vytvářet 3D prostorovou siluetu objektu pomocí pohledů do prostoru, ať již pomocí fotografií nebo klasického ortogonálního nebo perspektivního zobrazení. Prostorová silueta je tvořena průnikem siluet kreslených do jednotlivých pohledů. Tyto navržené metody byly popsány a vyzkoušeny na příkladech. Hlavním cílem disertační práce bylo shrnout potřeby architekta a definovat zcela nový nástroj - elektronický skicák, který by vytvořil alternativu ke stávajícímu skicování tužkou. Tento nástroj kombinuje možnosti skicování tužkou s výhodami virtuálního 3D prostředí a umožňuje architektovi nejen přenést práci do virtuálního prostředí počítače, ale také ji zefektivnit. Výsledkem disertační práce je tedy zhodnocení potřeb architekta ve fázi skicování, vytvoření nových metod pro navrhování v počítačovém 3D prostředí a navrhnutí nového nástroje - elektronického skicáku, který by mohl pomocí prostředí tabletu a nových navržených funkcí tvořit alternativu ke klasickému skicování tužkou a papírem.

Architectonc design is a difficult and complex process connecting technical action concerning sorting sources and design of the building itself with creative visual art during sketching and making ideas come true. Sketching itself is a very creative and vague process, not easy to define or simplify. Both, creating sketches and their interpretation can vary considerably and even for architect himself, one sketch can present more meanings. Even a simple hand drawn line, defined not only by its length and orientation but also its curvature, thickness, outline can be understood differently. These requirements are today complied with a pencil and a sketchbook.. Meanwhile, contemporary computer programs for construction and architectural purposes mostly focus on creating a complex and exact information system of a building (BIM) to make the project works more effective. But for the first period of the design, these programs are not applicable. The reason is particularly using exact modelling tools and environment which appear to be slow and clumsy and consequently means a certain restriction. The content of this Phd thesis is mapping the creative process of an architect from aquiring source materials through the process of sketching and design to a creation of the model and presentation to a client and application of clients requirements into the design in the phase of sketching. Subsequently, a summary of the present shape of the issues and programs that are used for architectonic design and general 2D and 3D graphics was created and their suitability for apllication in the phase of the sketching process. Existing computer programss with the parametic modelling tools were subsequently examined within this PhD thesis. As well as new method of the design in the 3D enviroment using the method of superimposition. The first method enables to create and to control the process of design in a "real time" in one or more superimositions and therefore enables the architect to "model 3D objects" directly in real environments composed of the photographs. Second method enables by using 3d views (photographs or standard orthogonal or perspective projection) to create 3D silhouette of the object constituted of intersections of silhouttes generated from particular views. These designed methods are described and examined on examples. The maor aim of the thesis was to summarize the needs of architect and to define a brand new tool - electronic sketch-book, that would be an option to an existing way of hand scketching. This tool combines possibility of hand sketching with the benefits of the virtual 3d environment and enables architect not only to transform his work into the virtual environment but also to make the work more efficient. The outcome of the thesis is an evaluation of the architect´s requirements in the phase of the sketching, creating new methods for designing in computer aided 3D environment and the design of a new tool - electronic sketch book, that would become, using a tablet and new newly designed functions, an alternative to a classic hand sketching.