Дом Мельникова в облаке, или Зачем архитекторам игровые механики

Корреспондент Strelka Magazine Игнат ОМА протестировал российское программное обеспечение для архитекторов и их клиентов Revizto, презентация которого состоялась в рамках Шоу технологий на Форуме Открытых Инноваций

С помощью программы Игнат побывал в виртуальном Доме Мельникова и расспросил экспертов о том, кому нужен такой сервис и чем он отличается от похожих разработок.

Сбылась мечта неродившегося во мне архитектора. Я всё-таки попал в Дом Мельникова. Перед этим так и не дозвонился по телефону для записи на экскурсии, который постоянно занят, и не выкупил забронированные билеты. Несмотря на это, я захожу в стеклянную дверь под белым карнизом, который освещает из-за облаков по-летнему яркое солнце.

Видимо, от волнения подгибаются ноги, и, поднимаясь по лестнице в мастерскую, я странно подпрыгиваю. При этом перед глазами всё трясётся, поэтому останавливаюсь осмотреться. На ступени винтовой лестницы падают лучи, но, заглянув в окно, я вижу только серое марево, в котором находится источник света, оставленный здесь архитектором. Не тем архитектором, который создал советский павильон для Всемирной выставки 1925 года в Париже, а тем, который создал 3D-модель дома номер 6 по Кривоарбатскому переулку и загружал её в программу Revizto. В ней и проходит моя экскурсия.


Российская компания Vizerra с 2008 года занимается созданием serious games — профессиональных программ, которые используют наработки игровой индустрии. В 2013 году вышел её продукт, упрощающий коммуникацию между архитекторами и заказчиками их услуг. Программа превращает 3D-модель, созданную практически в любом редакторе — за два года Revizto охватила большинство форматов, — в игровой уровень. Он загружается в «облако», и получивший ссылку клиент может по нему погулять и сказать, что ему не нравится. Одновременно с ним на виртуальном объекте могут находиться до 500 специалистов, которые будет вносить и тут же утверждать изменения.

Тем временем я добрался до функции «Посмотреть в разрезе» (Section Cut) и разглядываю, как соединены комнаты на разных этажах. Потом начинаю вырезать кубы дома и крутить их в вакууме. При работе с крупным объектом эта функция даёт возможность увидеть коммуникации: вентиляцию, отопление, водопровод. В этой версии их нет: моя экскурсия не предполагает посещение уборной.

Отличие Revizto от других программ для взаимодействия с клиентом — возможность регулировать освещение. В популярном у архитекторов SketchUp Viewer модель предстаёт в мультяшном 3D. Когда загружаешь её в Revizto, видно тени, и освещение претендует на реалистичность. С одной стороны, это позволяет лучше понять, как работает пространство, с другой — может показать недостатки, которых, возможно, нет в реальности.

Арсений Афонин, идеолог образовательной площадки «Софт Культура»:

«В жизни есть не только прямые лучи, но и полуотражения, преломления, рефлексы. Луч света путешествует, отражаясь от поверхностей, благодаря этому получается рассеянное освещение. В модели, которую мы адаптировали под Revizto, в гостиной видны лучи, потому что она находится как бы с солнечной стороны. А мастерская на третьем этаже выходит на противоположную, но в жизни там тоже всё должно светиться за счёт отражённого света в небольших окнах».

На то, чтобы обойти трёхэтажный дом, вылететь на крышу, покружить вокруг и поиграть с функциями, ушло меньше десяти минут. Создание самого «игрового уровня» заняло несколько часов. «У нас была готовая модель, которую мы закинули в Revizto Editor, настроили солнце, подчистили косяки — в одном месте, например, потолок съехал — и всё. Но если с нуля делать модель 20-этажного офиса со всеми коммуникациями, это может занять недели», — поясняет Арсений.

По его словам, на российском рынке есть несколько компаний, которые используют игровые технологии для архитектурных проектов. До настоящего момента они работали исключительно с зарубежными программами, с которыми мы сравнили Revizto. «Есть компании, которые вашу модель доводят до того, что делают из неё игру и ещё предоставляют 3D-очки, чтобы на неё посмотреть. Есть отдельные специалисты-визуализаторы, их немало. Архитекторов в год выпускается 300 человек, визуализаторов, наверное, 50. И, если они не уходят делать спецэффекты в кино, то работают с архитекторами», — добавляет идеолог «Софт Культуры».

Если вас не интересуют детали программы, прямо сейчас вы можете скачать модель Дома Мельникова и, открыв её при помощи Revizto Viewer, отправиться в виртуальную экскурсию по дому. Информация ниже может быть полезна студентам и начинающим архитекторам.

Revizto, для работы с которым не нужно специализированных навыков 3D-моделирования, возможно, расширит рынок этих услуг, но, по словам Арсения, человеку без архитектурной базы, который не работает с 3D-моделями на постоянной основе, разобраться, как он работает, будет не очень просто. Его коллега, эксперт в визуализации архитектурных проектов, сравнил Revizto с программами-конкурентами и рассказал о том, почему за игровыми движками будущее архитектуры.

Архитектор и преподаватель команды «Софт Культура» Максим Воротников (далее — прямая речь)

Revizto — это игровой движок, который заточен под визуализацию 3D-моделей, спроектированных архитекторами. Он так и называется — engine. Мотором или двигателем его не назовёшь, так что волей-неволей чувствуешь себя десятиклассником. Игровой движок — это центральный программный компонент компьютерных игр или других интерактивных приложений с графикой, которая обрабатывается в реальном времени. Почему вообще игры? Они ведь нужны для развлечения, а мы рассматриваем инструмент для серьёзных людей. У игровых движков есть несколько преимуществ в профессиональном проектировании.

— Основным стремлением игровой отрасли является создание реалистичных игр, чтобы человек не видел разницы между реальностью и картинкой на экране. Архитекторы стараются донести до заказчиков смысл своей работы максимально простым способом. Что может быть понятнее, чем игра в реальном времени?

— В одну игру могут играть тысячи людей. Больше глаз — больше шансов, что «больные места» проекта заметят ещё в проектировании.

— Игры позволяют свободно перемещаться по проекту. Это даёт возможность изучить архитектурный проект со всех сторон изнутри и снаружи в том ритме, в котором игрок сам захочет (что невозможно в анимационных видеороликах).

— В играх можно предусмотреть динамическую погоду и атмосферные эффекты, смену времени суток и времени года. С помощью этого видно все стадии жизни архитектурного проекта.

— В играх есть NPC (Non-player character) — неигровые персонажи, которые могут моделировать различные ситуации, например, эвакуацию при пожаре.

— И наконец, игры воздействуют не только на зрительное восприятие человека, но и на слух, и даже на прикосновение — посредством вибрации геймпада. Всё это добавляет реалистичности и погружает заказчика в архитектурный проект, позволяя прочувствовать его.

Типовой игровой движок имеет четыре основных компонента.

Первый компонент: Движок рендеринга, он же визуализатор или рендерер

Программы по работе с трёхмерной графикой на неигровых движках (RenderMan, YafRay, OptiX и т.п.) объединяет такое понятие, как трассировка лучей. Это когда из источника света, будь то лампочка или солнце, программа генерирует поток виртуальных частиц, подобно тому, как в реальном мире свет состоит из фотонов. Частицы «прилетают» в объекты и в зависимости от свойств материла объекта и его формы переотражаются в другие объекты, а потом ещё раз и ещё раз. Так получаются отражения, рассеивание, искажения и иные эффекты. Всё это здорово и физически корректно, но трассирование каждого луча света в сцене занимает неприемлемо много времени. И даже просчитывания малого количества лучей достаточного, чтобы вогнать в тоску заказчиков и лишить сна архитекторов.

Видеоролик от компании Disney, в котором наглядно объясняется, как просчитывается освещение объектов

Конечно, есть более эффективные, чем моделирование всех лучей света, методы. И передовое программное обеспечение обычно совмещает их в себе, чтобы получить достаточно качественное изображение при приемлемых затратах вычислительных ресурсов. Но как бы то ни было здорово, для игр это неприемлемо. Скорости обработки всё равно недостаточно, чтобы сделать трассировку лучей в сцене в реальном времени (то есть 25 и более кадров в секунду).

Поэтому в играх нет трассировки. Вместо этого используются шейдеры — программы построения теней, которые создаются один раз и потом более не прочитываются видеокартой при игре, а «читаются». В случае использования шейдерной визуализации на выходе получается динамический уровень, пусть и точность преломлений света на нём условна. Однако большинству неспециалистов будет достаточно такого результата, тем более что этот «игровой» способ на данный момент даёт очень качественную картинку.

Второй компонент: Физический движок

Физический движок позволяет создать виртуальное пространство, которое можно наполнить телами (виртуальными статическими и динамическими объектами) и указать общие законы взаимодействия тел и среды, в той или иной мере приближённые к физическим. Собственно, расчёт взаимодействия тел движок и берёт на себя.

Зачем это нужно для архитектуры? Прежде всего — показать динамику объекта и его частей, воздействие окружающей среды, человека, физических законов. Это позволяет перейти от стационарной картинки к динамической, более полно раскрыть сложные механики архитектурного проекта.

Третий компонент: Звуковой движок

Он отвечает за воспроизведение звука — шумовое и музыкальное оформление, голоса персонажей. Также он часто занимается изменением восприятия звука в зависимости от местоположения, имитацией эхо. Позволяет наиболее полно раскрыть объёмность игрового уровня, погружая игрока в среду.

Четвёртый компонент: Искусственный интеллект

Игровой искусственный интеллект — это набор программных методик, которые используются для создания иллюзии интеллекта в поведении персонажей. Для архитектурной визуализации посредством игрового движка искусственный интеллект помогает сделать поведение NPC — персонажей, с которыми игрок не воздействует, — естественным, а также моделировать различные ситуации на уровне, например толпу людей в панике. Компьютерная эмуляция поведенческих процессов с помощью искусственного интеллекта помогает обнаружить «проблемные места» архитектурного проекта, наглядно показать их и предотвратить до начала строительства.

Русский Revizto на мировом рынке

Компания Vizerra, которая разработала Revizto, выпускает его не на пустой рынок, этому программному пакету придётся побороться за доверие пользователей. Есть полноценный программный пакет для создания игровых уровней со всеми вышеперечисленными компонентами — Unreal Engine, который недавно стал абсолютно бесплатным. Есть Lumion, который, как и Revizto, является адаптированным для архитекторов инструментом, использующим игровые движки целенаправленно для визуализации. Прежде всего в них отсутствует физика и полноценный игровой искусственный интеллект, что уже ставит их оба на строчку ниже по функционалу. Однако Revizto и Lumion достаточно просты и удобны, а Unreal Engine требует довольно долгого обучения.

Я решил сравнить эти три инструмента, оставив за скобками ещё один — популярный BIMx, который и так хорошо известен профессионалам.

Цена

Revizto распространяется по месячной подписке или единоразовой покупке сроком на год в зависимости от количества людей в команде, которая работает с программой. Самая дешёвая — для трёх человек на один месяц стоит 59 долларов. Самая дорогая — на 500 человек в течение года и 25 000 долларов.

Lumion разделяется на Pro-версию и обычную. Pro стоит 3 400 долларов, обычная — 1 700 долларов.

Unreal Engine до недавнего времени был доступен по недорогой подписке, а сейчас абсолютно бесплатен.

Сообщество

Наличие обширного комьюнити означает высокий интерес людей к продукту, большое количество материалов, видеоуроков и тьюториалов. Возникновение специализированных курсов, воркшопов и лекций также зависит от размера комьюнити. Ещё комьюнити косвенно влияет на качество технической поддержки продукта.

Упоминания в YouTube

Revizto — 694 видеоролика.
Lumion — 117 тысяч видеороликов.
Unreal Engine — 226 тысяч видеороликов.

Статистика запросов в Google (материалы сервиса «Google.тренды»):

Revizto — 18,6 тысячи результатов
Lumion — 652 тысячи результатов
Unreal Engine — 9,07 млн результатов

Популярность:

Данных по региональной популярности Revizto слишком мало для составления карты. Но на изображениях ниже видно, что количество заинтересованных людей в случае с Unreal Engine наиболее высоко в РФ и странах Восточной Европы, что говорит о высокой популярности в русскоязычном комьюнити, а в случае с Lumion интерес распределён между странами Латинской Америки и Востока.

Иллюстрация: Google Trends
Иллюстрация: Google Trends
Иллюстрация: Google Trends
Иллюстрация: Google Trends

Сообщество на HabraHabr:

Revizto — 0 публикаций, 0 хабов, 0 пользователей, 0 комментариев
Lumion — 1 публикация, 0 хабов, 0 пользователей, 6 комментариев
Unreal Engine — 114 публикаций, 1 хаб, 12 пользователей, 115 комментариев

Материалы на Reddit:

Revizto — 0 результатов
Lumion — 53 подписчика, сообщество существует 2 года
UE — 11 593 подписчика, сообщество существует 2 года

Платформы

Создание модели:
Revizto Editor доступен только на платформе Windows
Unreal Engine доступен на Windows, Mac OS и Linux
Lumion доступен только на Windows

Просмотр:
Revizto Viewer доступен на Windows, Mac OS, iOS и Android планшетах
Unreal Engine-проекты можно просмотреть на Windows, Mac OS, Linux, iOS, Android, Xbox, PS и в вебе
Lumion не имеет средства просмотра, так как создаёт только рендеры-картинки и видеоролики

Форматы

Revizto позволяет загрузить 3D-сцены, ранее созданные в других трёхмерных редакторах: Autodesk Revit, AutoCAD, Civil3D, Sketch Up, ArchiCAD, а также загружать модели в форматах IFC и FBX.

UE поддерживает загрузку моделей в основных популярных форматах FBX и OBJ, а также других материалов: аудио-, видеофайлов и картинок-текстур во всех известных форматах.

Lumion позволяет импортировать сцены в формате MAX из 3ds Max целиком, сцены из CAD-программ (Revit) и SketchUp, а также модели в форматах FBX, DWG, SKP, 3DS и OBJ.

Вердикт

Revizto — отличный инструмент для студентов. Он классно справляется с задачей демонстрации интерактивной модели для преподавателей в ходе обучения, прост и достаточно понятен, но, как и любой специализированный софт, будет удобен далеко не каждому архитектору. Бесспорная фишка — наличие плагинов для Revit и Sketch Up, они дешевле и удобнее в установке, однако, по моему личному мнению, отдельная программа всегда работает лучше, чем плагин. В целом работа с Revizto мне понравилась, но модель и сами настройки Revizto требуют внимательного подхода.

Пока в Revizto не вижу серьёзной альтернативы BIMx от Graphisoft и Lumion, которые сейчас использую. Что же касается серьёзного перехода на игровые механики, что, на мой взгляд, правильно и неизбежно в течение ближайших двух-трёх лет, то у Unreal Engine нет конкурентов. По сути, UE — это логичный переход с 3ds Max/Maya + V-Ray.