Критерии выбора цифрового формата представления архитектурно-реставрационных решений на основе информационной модели

Введение

Информационное моделирование изменило способы представления архитектурных решений. Цифровая модель используется не только для выпуска проектной документации, но и как основа для создания изображений, анимации и интерактивных пространственных представлений. В результате один и тот же проект может быть адаптирован для разных участников проектного процесса и различных задач коммуникации.

Современная архитектурная презентация выполняет информационную, коммуникативную, творческую и аналитическую функции. Развитие цифровых инструментов расширило диапазон используемых средств — от фотореалистичных изображений до приложений виртуальной и дополненной реальности [3, с. 255–260]. Информационная модель при этом может выступать общей исходной базой для получения различных типов представления проектного решения.

Для объектов культурного наследия задача усложняется наличием исторических, технических и документальных данных. Информационная модель такого объекта объединяет геометрию со сведениями о материалах, конструкциях и результатах обследований, однако создание исторических элементов требует дополнительной классификации и разработки специализированных компонентов [2, с. 138–143].

Виртуальная и дополненная реальность расширяют возможности работы с архитектурной информацией, позволяя перейти от пассивного просмотра к пространственному исследованию объекта [4, с. 261–266]. Однако более технологически сложный формат не обязательно является оптимальным. Рендер, анимация, интерактивная модель, AR и VR различаются по характеру взаимодействия, доступности и объёму передаваемой информации.

Цель исследования — определить критерии выбора цифрового формата представления архитектурно-реставрационного решения, создаваемого на основе информационной модели здания.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования являются цифровые формы представления архитектурных решений. Рассматриваются пять основных форматов: фотореалистичное изображение, трехмерная анимация, интерактивная трехмерная модель, дополненная и виртуальная реальность.

Методика включает сравнительный анализ публикаций по архитектурной визуализации, HBIM и иммерсивным технологиям, а также функциональное сопоставление форматов. Критерии формировались исходя из операций, которые пользователь может выполнять с цифровым представлением.

Выделены шесть критериев: визуальная достоверность, пространственная вовлеченность, информационная насыщенность, интерактивность, связь с реальным объектом и технологическая доступность. Такая система позволяет сравнивать форматы не по используемому программному обеспечению, а по их пригодности для конкретной проектной задачи.

Результаты и их обсуждение

Информационная модель как основа представления

Одна информационная модель может служить источником нескольких специализированных представлений. При этом различается степень сохранения исходных данных.

Фотореалистичное изображение использует преимущественно геометрию, материалы и освещение. В интерактивной среде дополнительно могут сохраняться идентификаторы объектов, их свойства и связи с документацией. Для исторических зданий такая возможность особенно значима, поскольку HBIM предполагает объединение пространственного описания с семантическими и документальными данными [8, с. 311–327; 9, с. 350–360].

Организация материалов в среде общих данных дополнительно обеспечивает контроль версий, статусов и доступа участников [7, с. 55–69]. Следовательно, цифровое представление может быть либо производным изображением модели, либо рабочей средой, сохраняющей связь с проектной информацией.

Особенности цифровых форматов

Фотореалистичная визуализация эффективна для передачи художественного образа. Автор контролирует ракурс, освещение и композицию, а результат легко распространяется без специального оборудования. Вместе с тем пользователь не может самостоятельно исследовать объект или обращаться к его информационным характеристикам. Информационная модель в таком случае преимущественно выступает геометрической основой визуализации [3, с. 258].

Трехмерная анимация позволяет показать последовательность пространств и управлять маршрутом восприятия. По сравнению со статическим изображением она лучше раскрывает объемно-пространственную организацию, однако сохраняет пассивную роль зрителя.

Интерактивная трехмерная модель предоставляет пользователю возможность самостоятельно перемещаться по объекту и выбирать его элементы. При сохранении информационных связей такой формат может использоваться не только для демонстрации, но и для рассмотрения проектных данных.

Дополненная реальность отличается возможностью совмещения цифровой информации с существующим объектом. В реставрационной практике это может использоваться при сопоставлении проектируемого и фактического состояния, отображении скрытых элементов или привязке результатов обследования к конкретному участку здания. Совмещение цифрового слоя с физическим макетом также позволяет раскрывать свойства объекта, непосредственно не представленные в материальной модели [3, с. 257].

Виртуальная реальность наиболее эффективна при необходимости пространственного восприятия объекта изнутри. Она позволяет оценивать масштаб, взаимное положение элементов и варианты проектных решений. В архитектурной практике VR развивается от инструмента визуализации к интерактивному средству анализа [4, с. 261–266]. При этом необходимо учитывать эргономику интерфейса и размещение информации в поле зрения пользователя [5, с. 81–93].

Критерии выбора

Сопоставление форматов показывает, что универсального способа представления архитектурного решения не существует.

Если основной задачей является демонстрация художественного образа заказчику или широкой аудитории, приоритетными становятся визуальная достоверность и технологическая доступность. Для этого целесообразны фотореалистичные изображения и анимация.

При профессиональном рассмотрении проекта повышается значение интерактивности, пространственной вовлеченности и возможности получать дополнительные сведения. В таком сценарии преимущество имеют интерактивная модель и VR.

При работе непосредственно на существующем объекте важнейшим критерием становится связь цифрового и физического пространства, что определяет преимущества дополненной реальности.

В реставрационной деятельности требуется также различать фактическое, исторически реконструированное и проектное состояния объекта. Иммерсивные технологии позволяют сопоставлять подобные состояния, однако реконструкции должны сопровождаться информацией об источниках и степени достоверности [1, с. 76–88].

Таким образом, выбор формата определяется прежде всего характером действия пользователя с проектной информацией. Зрелищность технологии в данном случае является только одним из факторов.

Требования к исходной модели

Чем выше интерактивность цифрового представления, тем больше требований предъявляется к структуре информационной модели.

Для статической визуализации достаточно корректной геометрии и материалов. Интерактивные системы требуют устойчивой идентификации элементов и организации атрибутивных данных. Для реставрационных объектов дополнительной проблемой остается отсутствие унифицированных библиотек исторических элементов [2, с. 138–143].

При профессиональном использовании представления необходимо также контролировать актуальность информации. Применение среды общих данных позволяет связывать модель с документацией и различать опубликованные и рабочие версии [7, с. 55–69].

Следовательно, выбор цифрового формата должен осуществляться до завершающего этапа подготовки презентации, поскольку предполагаемый способ использования влияет на требования к структуре исходной информационной модели.

Заключение

На основе сравнительного анализа выделены шесть критериев выбора цифрового формата представления архитектурно-реставрационного решения: визуальная достоверность, пространственная вовлеченность, информационная насыщенность, интерактивность, связь с реальным объектом и технологическая доступность.

Фотореалистичное изображение и анимация преимущественно ориентированы на передачу художественного и пространственного образа. Интерактивная модель обеспечивает самостоятельное исследование объекта, дополненная реальность — связь цифровой информации с существующей средой, виртуальная реальность — иммерсивный пространственный анализ.

Для объектов культурного наследия выбор формата дополнительно зависит от состава и достоверности исходной информации. Чем больше профессиональных операций предполагается выполнять в цифровой среде, тем выше требования к структуре информационной модели и организации связанных документов.

Предложенные критерии позволяют рассматривать выбор формы представления как самостоятельную проектную задачу. Дальнейшее исследование целесообразно направить на апробацию критериев на конкретных реставрационных проектах.