VU/R TOOLKIT

CAD UND REVIT INTEROPERABILITÄT

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Virtual Reality und Echtzeitvisualisierungen werden beim Verkauf projektierter Immobilien immer wichtiger. Im Gegensatz zu klassischen 3D-Präsentationen können Kaufinteressenten virtuelle Wunschimmobilien bereits vor Baubeginn begehen, ihren Vorstellungen entsprechend ausstatten und vollumfänglich erleben (Lichtverhältnisse, räumliche Wirkung, Materialanmutung etc.). Die Zukunft des Vertriebs projektierter Immobilien liegt in der virtuellen Realität. Um so ärgerlicher, wenn Planer und Grafiker bei der Realisierung anspruchsvoller Echtzeitvisualisierungen durch willkürliche Formatvorgaben eingeengt werden und unnötige, technische Hürden überwinden müssen.​

Hier setzt VU/R (sprich englisch: Viewer) an, um den Workflow zwischen Planung und real-time Visualisierung zu revolutionieren. Aber VU/R will nicht nur technische Hürden abbauen, sondern auch gestalterisches Assistenzsystem und Konfigurator für Bauprojekte sein, um den Mehrwert von Echtzeitvisualisierungen schon in der Planungsphase zu maximieren.

1 ANSPRUCH

Wer höchste Maßstäbe bei Projektierung, Planung und Gestaltung von Bauvorhaben anlegt, will auch bei Echtzeitvisualisierungen keine Kompromisse eingehen. Autodesks Revit etabliert sich als der Industriestandard für Projektierung und Gestaltung von Bauvorhaben. Aber so faszinierend und vielfältig die technischen Möglichkeiten der Programmsammlung sind, so sehr stecken Autodesks Gehversuche in puncto Virtual Reality und Echtzeitvisualisierung in den Kinderschuhen.​

Wer deswegen auf professionelle Echtzeit-Rendering- und VR-Tools ausweichen will, wird enttäuscht, denn Autodesk gewährt den direkten Export der Revit-Daten nur zu konzerneigenen Tools, wie Stingray oder Revit Live, deren Darstellungsqualität und Performance aber nicht an etablierte 3D Engines heranreicht.

Die Unreal Engine, die gemeinsam mit der Unity-Technologie den defacto Industriestandard im Bereich Echtzeit-Rendering darstellt, kommt ursprünglich aus dem Gaming-Bereich und wird seit über 20 Jahren fortwährend mit dem Ziel entwickelt, Echtzeitvisualisierung so effizient und glaubwürdig wie möglich umzusetzen. Die folgenden Videos verdeutlichen den hohen Standard dieser Engines.

1.1 LIVE UNREAL ON-SCREEN EXPERIENCE

Ein Pariser Apartment, umgesetzt nach Originalgrundrissen in Unreal Technology von Dominik Briongloid. Präsentiert als Echtzeitvisualisierung (Live Screen Capture während der Begehung).

1.2 LIVE UNREAL VR EXPERIENCE

Dasselbe Apartment als Virtual Reality Experience, ebenfalls in der Unreal Engine. Betrachtet mit einem Oculus Rift DK2 Headset (Live Stereo-Capture während der Begehung).

2 DAS PROBLEM

2.1 INKOMPATIBILITÄT

Die Welt der 3D-Entwicklungs- und Modellierungsprogramme ist in zwei Lager gespalten: Das eine, vor allem vertreten durch Autodesks Revit und AutoCAD, hat seinen Fokus auf der technischen Planung und dem Entwurf von Bauprojekten, während sich das andere auf möglichst hochwertige Echtzeitvisualisierung konzentriert (3D Engines wie Unity oder Unreal).

Beide haben offensichtliche Schwächen im Bereich der Stärken des jeweils anderen, bzw. eine bewusst unterschiedliche Fokussierung, weswegen 3D-Gestalter und -Planer grundsätzlich unterschiedliche Programme zur Planung und zur Visualisierung verwenden. Z.B. Autodesks Revit zur Projektierung und Epics Unreal zur visuellen Präsentation des Objekts.

Ein essentielles Problem hierbei ist jedoch, dass Autodesk den direkten Export und die Verwertung ganzheitlicher Revit-Daten nur für konzerneigene Programme vorgesehen hat und es keine kompatiblen Formate oder Schnittstellen zum direkten Austausch mit externen, leistungsfähgien Echtzeitvisualisierungs-Tools gibt. Behelfsweise können Revit-Daten im DXF-Format über Drittsoftware wie Blender oder 3D-Studio MAX konvertiert und aufwendig manuell korrigiert werden, wobei jedoch ein erheblicher Teil relevanter Daten verlorengeht oder verfälscht wird. Das folgende Video zeigt den Prozess der manuellen Konvertierung eines in Revit erstellten Objekts zu Unreal in der Praxis. Achten Sie darauf, wie weit fortgeschritten das Gebäude in Revit ist und wie wenig davon am Ende in der Visualisierungs-Engine ankommt:

Ein Großteil der Daten ist momentan nicht übertragbar oder geht bei der manuellen Konvertierung verloren. Diese müssen vom 3D-Graphiker in der Visualisierungs-Engine komplett neu erstellt werden. Aufgrund dieser Inkompatibilitäten und des Aufwands der manuellen Konvertierung, werden hochwertige Echtzeitvisualisierungen oft nur zur Demonstration von entweder komplett abgeschlossenen Planungen oder zur Präsentation von Erstentwürfen entwickelt. Während des Planungs- und Entwicklungsprozesses spielen sie jedoch eine untergeordnete Rolle.

Mit der Inselmentalität umfängliche Daten über propriertäre Formate auf konzerneigene Applikationen zu begrenzen, bremst Autodesk die Entwicklung von Virtual Reality, denn die eigenen Tools sind den Industriestandards der Echtzeitvisualisierung in puncto Performance und glaubwürdiger Darstellung klar unterlegen. Die freie Verwendbarkeit der Daten wird bewusst beschnitten.

2.2 AUFWAND

Ein weiteres Hindernis, bei der Entwicklung hochwertiger Echtzeitvisualisierungen während des Planungs- und Entwicklungsprozesses, ist der hohe Aufwand, der betrieben werden muss, um projektierte Immobilien real wirken zu lassen. Neben komplexen Materialzuweisungen, Licht- und Schatteneinstellungen wird die Umgebung mit allerlei Accessoires zum Leben erweckt: Pflanzen, Möbel, Bilder, Lampen etc. werden platziert, um die Visualisierung glaubhaft erscheinen zu lassen. Im folgenden Video sehen Sie, wie ein 3D-Graphiker ein Apartment ausstattet.

Würde man diesen Aufwand zu jeder Zwischenabnahme von Planungsabschnitten einsetzen, müssten alle Räumlichkeiten nach der Umsetzung jeder noch so kleinen Änderung in Autodesks Revit von Null an neu manuell konvertiert, ausgeleuchtet und ausgestattet werden.

2.3 FEHLENDE FLEXIBILITÄT

Visualisierungen und Virtual Reality-Demonstrationen sind meist statisch angelegt: Bei klassischen Präsentationen sind es einzelne Bilder oder Filme und bei Echtzeitvisualisierungen kann man sich zwar frei in der Umgebung bewegen, die Interaktion mit Inhalten bleibt aber die Ausnahme. Änderungen an der virtuellen Umgebung können nur vom 3D-Graphiker selbst angelegt werden.

Sinnvoll wäre es, wenn man als Betrachter Grundlegendes direkt in der Präsentation konfigurieren, bzw. ändern könnte. Was für ein Parkett? Eiche? Dunkel oder hell? Oder doch lieber Lärche natur? Welche Wandfarbe? Welche Vorhänge? Wie sieht der Tisch in einer anderen Farbe aus?

Derartige Funktionen wären nicht nur in der Ausstattungsplanung sinnvoll, sondern auch im Vertrieb an Endkunden, die während der Virtual Reality-Begehung einer projektierten Immobilie auch gleich ihre bevorzugten Ausstattungsoptionen festlegen können.

3 DIE VISION

Hochwertige Virtual Reality- und Echtzeitdemonstrationen sollten von Planern autonom, bzw. auch ohne externe Dienstleister, ohne künstliche Grenzen durch Dateiformate und mit intelligenten Assisstenzsystemen erstellbar sein. Diese Visualisierungen sollten über die reinen Gebäudedaten hinaus parametrisiert detaillier- und einrichtbar sein und es Betrachtern ermöglichen, mit ihnen zu interagieren, bzw. die demonstrierten Immobilien zu konfigurieren. Spätere Änderungen an der baulichen Struktur sollten bereits erstellte Konfigurationen übernehmen, so dass keine erneute Detaillierung, bzw. Anpassung der Ausstattung nötig ist.

Dazu müssen alle relevanten Daten aus Revit ohne manuelles Nacharbeiten und ohne Datenverlust automatisiert zwischen der Visualisierungs-Engine und Revit austauschbar sein, die Ausstattung und -detaillierung muss parametrisierbar sein und in der generierten Visualisierung oder Virtual Reality-Demonstration sollten vorab definierte Ausstattungsmerkmale wie Farben, Materialien etc. dynamisch konfigurierbar sein.

4 DAS PROJEKT

Der Name VU/R zielt nicht nur auf das Wortspiel mit dem englischen Begriff Viewer, sondern mit seiner Syntax auch auf VR, bzw. auf “VU/R” fuer “View/Revit”. So macht es klar, dass es um mehr als ein Assistenzsystem bei der Entwicklung klassischer Visualisierungen geht. VU/R ist vor allem für die unkomplizierte Erstellung von Virtual Reality-Demonstrationen aus in Autodesks Revit projektierten Immobilien nützlich. Tatsächlich macht es dabei keinen Unterschied, ob das Endprodukt eine Bildschirmpräsentation oder eine per Headset begehbare Virtual Reality-Demonstration ist. Wie die Problemstellung, ist auch das Projekt in drei Aufgabenstellungen unterteilt:

4.1 DATENTRANSFER UND KOMPATIBILITÄT

Das Problem der Inkompatibilität der Daten zwischen Revit und Unreal kann an verschiedenen Fronten angegangen werden. Plugins für Unreal (Open Source), Revit oder ein externer Konverter, der relevante Informationen aus BIM-Dateien extrahiert (BIM: Building Information Modeling, ein komplexes Dateiformat von Revit) oder gar eine Kombination der Maßnahmen. Naheliegend wäre ferner eine Library mit zu definierenden Unreal Engine Materialien, die jeweilige Entsprechungen zu Standard-Revit-Materialien umfasst, damit nicht bei jedem Transfer neue Materialien erstellt werden müssen. Aber wie das Thema auch im Detail angegangen wird: Ziel ist eine direkte Import-, bzw. Transferfähigkeit von Revit-Daten.

4.2 AUTOMATISIERTE DETAILLIERUNG & AUSSTATTUNG

Bei der Ausstattung und besonders bei der Einrichtung von Immobilien sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt. Jedenfalls denken wir das. In Wirklichkeit unterliegt die Platzierung von Einrichtungsgegenständen bestimmten Gesetzmäßigkeiten, die sich aus den räumlichen Bedingungen sowie der durchschnittlichen Größe eines Menschen ableiten lassen und daher parametrisierbar sind.

Dabei handelt es sich um so offensichtliche Dinge wie, dass Möbel nicht in der Luft schweben (beachten Sie in dem Video oben, wie viel Zeit der Grafiker damit verbringt, Gegenstände korrekt auf dem Boden zu platzieren), aber vor allem um eine Vielzahl subtilerer Einflüsse.

Zum Beispiel stehen Sofas bis zu einer gewissen Raumgröße stets an der Wand mit der Sitzfläche zur Raummitte gerichtet, davor ein Couchtisch in einem durchschnittlichen Abstand von 50 cm zur Sitzflächenkante des Sofas. Die Raumgröße gibt auch z.B. die Größe und die Position eines Esstisches vor. Die Größe des Esstisches bestimmt wiederum wie viel Stühle um ihn herum stehen. Bilder hängen idealerweise so an der Wand, dass sich ihr Mittelpunkt 150 cm über dem Boden befindet usw.

All diese Regeln lassen sich so parametrisieren, dass ein Planer nur festlegen müsste, um was für eine Art Immobilie (Büro, Wohnimmobilie etc.) und für ein Zimmer (Schlafzimmer, Wohnzimmer etc.) es sich handelt, damit VU/R eine prozedural generierte Einrichtung vorschlagen kann. Der gesamte Vorgang der Ausstattung der Immobilie (wie in dem Video oben dargestellt), wäre in Sekunden vollzogen.

Die Parametrisierung kann man auch auf die Umgebung einer Immobilie ausweiten. Der Planer gibt nur die Tageszeit, die Art der Umgebung (urban, ländlich, Wald etc.) an und VU/R schlägt automatisiert einen entsprechenden Hintergrund für die Szene vor.

4.3 INTERAKTIVITÄT & DYNAMIK

Jede Virtual Reality-Demonstration und Echtzeitvisualisierung von Immobilien sollte die Möglichkeit bieten, Konfigurations-, bzw. Ausstattungsänderungen an der betrachteten Immobile vorzunehmen. So können Planer, aber auch Endkunden direkt entscheiden, welche Ausstattungen, Farben und Materialien passen.

Hierzu muss im Rahmen des Projekts ein User Interface entwickelt werden, welches die Konfiguration maximal intuitiv und komfortabel erlaubt.

5 ZUSAMMENGEFASST

Neue Möglichkeiten für tausende von 3D-Entwicklern: VU/R sprengt die Grenzen zwischen den Industriestandards der 3D-Projektierung und der 3D-Echtzeitvisualisierung. Die Möglichkeit alle relevanten Daten zwischen den Standards auszutauschen erlaubt es Menschen, die bisher Objekte in Unreal oder Unity entworfen haben, für ihre Entwürfe auf Revit zu wechseln und Revit-Anwendern, die bisher auf Stingray oder Revit Live für die Echtzeitvisualisierung ihrer Objekte beschränkt waren, Unreal und Unity zu nutzen.

Ferner ermöglicht VU/R Immobilienplanern die Erstellung von Virtual Reality-Demonstrationen auf Basis ihrer Revit-Daten ohne zwangsläufig externe Visualisierungsdienstleister einzubeziehen. Alle relevanten Features sind bereits in VU/R vereint: Die Parametrisierbarkeit erlaubt zweckspezifische Ausstattungen und -detaillierungen von Objekten auf höchstem Niveau.

Im Zuge der Parametrisierung kann der 3D-Planer auch die vom Betrachter zu konfigurierenden Details bestimmen (Parkett, Beschläge, Farben, Materialien etc.) und so innerhalb von Minuten hochwertige Virtual Reality-, bzw. Echzeitpräsentationen aus mit Revit projektierten Bauprojekten entwickeln, die dann z.B. im Vertrieb der Objekte eingesetzt werden können.