TOI: Technisch Ontwerp en Informatica - Design Informatics

BK3OV3: Week 2 - Vorm, ruimte en simulatie

Introductie

Het visualiseren van ontwerpen in de computer is bij velen wel bekend. Het is een van de vele mogelijkheden van de toepassing van computersimulatie. Door de jaren heen is het visualiseren voor acquisitie van opdrachten in steeds vroegere fasen van het ontwerpproces ingezet. Dit stelt de ontwerper echter ook in staat zijn ontwerp op ooghoogte en in context te beoordelen en aan te passen. Daarmee is het niet alleen een onderdeel geworden van de acquisitie, maar ook een effectief ontwerphulpmiddel.

De effectiviteit van het visueel simuleren en analyseren kan verder worden vergroot als dit in ‘real time’ kan plaatsvinden. Aanpassingen worden dan direct in een hoogwaardige realistische omgeving zichtbaar. Hiervoor is een 3-dimensionaal omgevingsmodel nodig dat geschikt is voor snelle weergave in de computer. Er is een dergelijk model beschikbaar van de planlocatie. Dit model is gebaseerd op ‘geometics data’ van de locatie.

Als visualisatie alleen met behulp van 2D beelden geschied, is er een aanzienlijke kans dat de interpretatie van de beelden tot een driedimensionaal construct in het hoofd van de waarnemer niet accuraat of zelfs onjuist is. Het interpreteren van 2D beelden wordt ‘visual literacy’ genoemd. Het ‘real time’ visualiseren van het 3D ontwerp kan dit probleem ondervangen. Het genereren van een mentaal driedimensionaal beeld uit een combinatie van 2D technische tekeningen is iets wat aangeleerd moet worden en is niet vanzelfsprekend. Dit is een van de redenen waarom opdrachtgevers geen genoegen meer nemen met alleen 2D technische tekeningen en een vage schets, maar eisen dat er een duidelijke representatie van het ontwerp in 3D wordt gemaakt.

De leerstof voor week 2

Voor de opdracht van week 2 neem je de volgende leerstof door:

• Rhino Curve Based Modeling
• Rhino Surface Editing

Leerstof opgave: Om aan te tonen dat je tijdig de leerstof hebt doorgenomen dien je uiterlijk de maandag van week 2 onderstaande kleine opdracht te hebben ingeleverd:

• Leerstof opgave week 2

De opgave van week 2

Je kiest één van de varianten van week 1 en plaatst deze in het virtuele model van de planlocatie. Je werkt de inpassing van de verlaagde beeldentuin in de locatie verder uit. Het eerste wat meestal opvalt, is het verschil in veronderstelde schaal en verhoudingen van de varianten ten opzichte van de locatie.

Bij het verder aanpassen van de varianten zul je merken dat de mogelijkheden van het gebruik van Constructive Solid Geometry (CSG) in het ontwerpproces beperkingen heeft. De vormvrijheid van CSG wordt bepaald door de interactie van een beperkt aantal primitieven en de mogelijkheden deze aan te passen. Kennis over de beperkingen en mogelijkheden van deze modeleertechniek is cruciaal in het bepalen welke modeleertechniek of welke combinatie van modeleertechnieken het beste toegepast kan worden in het ontwerpproces.

Je maakt een begin met het ontwerp van het ingangsgebouw op pleinniveau. Vanwege de beperkte vormvrijheid van CSG, maak je voor het ontwerp van het ingangsgebouw gebruik van NURBS geometrie. NURBS is een wiskundige omschrijving van geometrie dat als standaard geldt in vele industrieën, zoals de auto-industrie en het industrieel ontwerpen. Het is specifiek ontwikkeld en wiskundig gedefinieerd om op een nauwkeurige manier gekromde lijnen en vlakken te beschrijven in de computer. De vormvrijheid is zeer groot en stelt de ontwerper in staat zeer eenvoudige tot zeer complexe vormen en ruimten te genereren. Deze vormvrijheid maakt het makkelijker om een eerste opzet te maken van het ingangsgebouw. Ook hierbij gebruik je de context en combinatie met de ‘real time’ simulatie van het ontwerp in zijn omgeving.

Tijdens het ontwerpproces worden de digitale modellen regelmatig opnieuw gemodelleerd, vergelijkbaar met het gebruik van kartonnen schetsmaquettes in het ontwerpproces. Het opnieuw modelleren heeft een belangrijk voordeel dat cruciaal is voor het ontwerpproces. Het vergroot het inzicht in het ontwerp en kan leiden tot nieuwe ideeën.

Herontwerp de inrichting van de beeldentuin in NURBS, zodat er samen met de ingang op plein niveau een coherent ontwerp ontstaat. Gebruik het ontwerp dat je hebt gemaakt met primitieven als basis/onderlegger voor het herontwerp.

Je documenteert het proces in woord en beeld en plaatst dit op je A3 poster voor week 2. Op deze poster geef je tenminste inzicht in onderstaande punten:

• Selecteer 1 van de varianten en beschrijf waarom je deze hebt gekozen in relatie tot het gekozen concept, ruimtelijkheid, functionaliteit en locatie.


• Beschrijf hoe je het ontwerp hebt aangepast n.a.v. het onderzoeken van het ontwerp in de stedebouwkundige context. Illustreer dit met twee plaatjes (voor en na) en beargumenteer het gekozen camerastandpunt.
  De capaciteit om digitaal nauwkeurige simulaties en analyses uit te voeren in een omgeving waar tevens in wordt ontworpen, maakt het mogelijk het ontwerp op een reeks van punten te evalueren. Het evalueren van het ontwerp, geplaatst in een nauwkeurig representatie van de locatie, leidt tot nieuwe inzicht hoe het ontwerp zich verhoud binnen de context van het plein en het gekozen concept. Nieuwe ideeën of inzichten gegenereerd door de extra informatie worden verwerkt in het ontwerp die vervolgens wederom wordt onderzocht en geëvalueerd.


• Beschrijf hoe de vorm voor het ingangsgebouw tot stand is gekomen. Illustreer de stappen met enkele plaatjes. Benoem de gebruikte technieken in Rhino. Hoe verhoudt zich dit ontwerp met het ontwerp van het binnenplein.
  Het gebruik van NURBS verschilt fundamenteel van het gebruik van Solids (CSG). Dit zal zijn invloed hebben op het ontwerp wat gemaakt wordt voor de ingang. De wijze van het gebruik van primitieven t.o.v. het gebruik van lijnen als basis voor geometrie heeft een grote invloed op de mogelijkheden om vorm te creëren. De kans is groot dat wanneer er twee verschillende technieken zijn gebruikt om twee ontwerpen vorm te geven dit verschil zichtbaar zal zijn in de karakteristiek van de vorm en daarmee het ontwerp.


• Geef aan welke karakteristieke eigenschappen van het ontwerp van het binnenplein zijn overgenomen in het NURBS herontwerp en welke niet. Motiveer de keus in relatie tot het ontwerp van het ingangsgebouw en illustreer dit met plaatjes.
  Tijdens het ontwerpproces worden de digitale modellen regelmatig opnieuw gemodelleerd, vergelijkbaar met het gebruik van kartonnen schetsmaquettes in het ontwerpproces. De redenen hiervoor kunnen echter verschillen, bijvoorbeeld: 1. Het model is niet meer goed aan te passen aan de nieuwste inzichten. 2. Een radicaal nieuw idee 3. Nauwkeurigheid van het model 4. Verdere detaillering is problematisch vanwege de opzet van het model of de gekozen geometrie ( NURBS, CSG, polygonen) 5. Het geschikt maken van het model voor gebruik in andere software ( bv voor analyse) of extra functionaliteit (bv BIM, opzet van een parametrisch model) 6. Het geschikt maken van het model voor digitale fabricage technieken. 7. Geen coherent ontwerp door gebruik van verschillende modelleer technieken. Het opnieuw modelleren heeft een belangrijk voordeel dat cruciaal is voor het ontwerpproces. Het vergroot het inzicht in het ontwerp en kan leiden tot nieuwe ideeën.
  

Benodigde bestanden

Voor de opdracht van week 2 heb je de volgende bestanden nodig:

• Locatie met virtuele omgeving
  Het locatiemodel voor week 2 voor BK3OV3
• Presentatie poster week 2
  De presentatie poster voor week 2

Instructie locatie-bestand week 2: Het ZIP-bestand bevat het Rhino model van de locatie en een verzameling texturen (plaatjes) voor een realistiche weergave van de gebouwen. Het is van groot belang dat:

1. Het ZIP-bestand eerst uitgepakt wordt en dat je het Rhino bestand in de uitgepakte map opent. Voor het uitpakken kun je bijvoorbeeld 7-Zip gebruiken.
2. De plaatjes en het Rhino bestand bij elkaar in dezelfde map blijven staan, anders kan Rhino de textures niet meer gebruiken.

Het ZIP-bestand bevat naast het gedetailleerde locatie-bestand ook nog een medium en small versie met wat kleinere stukken van de locatie. Dat kan handig zijn als je computer wat moeite heeft met het volledige model.

Gebruik voor de beste realistische weergave de Plug-in Neon, zie BK3OV3 Downloads pagina. De 64-bit versie lijkt een bug te bevatten voor het weergeven van diffuus licht (schaduwen zijn helemaal zwart). De 32-bit versie heeft dat probleem niet. Beide versies moet je los van elkaar installeren en welke versie gebruikt wordt hangt af van of je Rhino 5 start of Rhino 5 (64-bit).
Zet in Rhino de weergave op 'Raytraced with Neon'. Het kan even duren voordat de voorbereidingen van Neon klaar zijn en je het eerste beeld ziet. Updates van het beeld daarna moeten veel sneller zijn. De weergave is eerst grof en wordt daarna in stapjes steeds wat beter.

Als in rendered view (Rhino, niet Neon) je model zwart is, kan dat twee oorzaken hebben:

Of Rhino kan de textures niet vinden. Open het model niet direct vanuit het ZIP bestand en zorg dat de textures in dezelfde map aanwezig zijn

Of de grafische kaart van je computer ondersteunt onvoldoende OpenGL. Kijk of er nieuwere drivers beschikbaar zijn (website fabrikant, of vraag assistentie bij @Hok) en zorg dat je de laatste versie van Rhino gebruikt (Help > Check for Updates > Check Now). Als dat geen soelaas biedt, dan is het probleem niet op te lossen. Je zult het dan met Shaded mode en Neon Raytraced moeten doen.

Inleveren

Je levert de producten in via de Inleverpagina

Repository

Hieronder vind je extra materiaal dat je kunt gebruiken bij de opdracht van deze week. Het bestaat uit verdiepend en verbrendend materiaal. Het is geen verplichte lesstof.

• Rhino 5 Trainings Manual Level 1
  Officiele Rhino handleiding van McNeel.
• Rhino 5 Trainings Manual Level 2
  Officiele Rhino handleiding van McNeel - deel 2.
• NURBS modelleer tutorial (Centre Pompidou) in de TOI-Pedia
  Deze tutorial kun je gebruiken om een beetje op gang te komen met NURBS-modelleren.
• Architectural Geometry Boek informatie
  Een soort bijbel voor computer geometrie voor architectuur. Informatie over het boek.
• T-Splines for Rhiono 5
  T-Slines zijn een bijzondere soort geometrie. Met behulp van een plug-in kun je ze gebruiken in Rhino. Studenten kunnen een versie downloaden via students.autodesk.com

En omdat je soms ook even iets anders moet doen om te ontspannen: