№3(59)
Сентябрь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 39 - Приложение Октябрь 2012

Проблемы профессионального образования


 Маталасов Михаил Евгеньевич

кандидат технических наук, профессор МАРХИ

ТЕХНИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ ВИДЕОМОДЕЛИРОВАНИЯ


Известия высших учебных заведений. Architecton. - 1995. - N 1-2. - С. 46-51: ил.

Видеомоделирование находит широкое применение в архитектурном проектировании, в обучении ему и демонстрации готовых проектов. Современные видеосистемы позволяют с большой степенью достоверности получать изображения изучаемых обьектов, используя традиционно выполненные макеты, совмещать реальные изображения с макетными сьемками, обрабатывать полученные материал с помошью компьютора. При использовании аналогичной техники каждый центр видеомоделирования проводит исследования, характеризующиеся индивидуальной направленностью

Ключевые слова: архитектурное проектирование, видеомоделирование, технические средства проектирования


Направления развития видеомоделирования, включая архитектурную эндоскопию, проанализированы на основании материалов Европейской ассоциации архитектурной эндоскопии, членом которой является и лаборатория видеосистем МАрхИ. В частности, рассматривался вопрос: какое оборудование подходит для решения различных задач в области пространственного моделирования и какое из подходящего оборудования используется в действительности. Анализ проведен на основании заполненных 176 анкет из 29 стран.

Ответы показали, что 26 % респондентов имеют в своем распоряжении эндоскопические трубки, половина из них располагает также механическими установками, позволяющими перемещать внутри макета оптическую систему, связанную с видеоблоком (имитация движения). Примерно половина респондентов располагает камкордерами (записывающими видеокамерами) и 16 % – миниатюрными видеокамерами. 30 % имеют монтажное видеооборудование.

В пользу метода видеомоделирования приводятся такие доводы как доступность, простота и соотношение затрат и дохода. Огромным преимуществом метода видеомоделирования является и то, что в нем используются традиционно выполненные макеты. Отмечается, что просмотр макетов на телемакетоскопе способствует развитию пространственного мышления, что очень важно в обучении. Телемакетоскоп позволяет быстро и просто получить изображение, сочетать различные функции (представление, проверка, исправление и т.д.), а также обеспечивает большую степень достоверности. Создание специальных видеофильмов на телемакетоскопе может оказаться особенно полезным в сложных архитектурных проектах. Рабочие макеты могут создаваться и изменяться простыми и дешевыми способами.

Рассматривались три основные вида применения методов видеомоделирования. 48 % респондентов указали, что методы пространственного моделирования используются для получения информации до создания проекта («определение потребностей пользователя»), и 50 % – в ходе проектирования. 17 % используют упомянутые методы для оценки проекта после его завершения, причем могут оцениваться сравнительные варианты и проверяться альтернативные проекты. Особого внимания при этом заслуживает простота восприятия представленных объектов непрофессионалами. Что касается комбинированного использования различных методов, пользователями отмечаются следующие сочетания: анимация (имитация движения), мультимедиа, моделирование реального изображения (частичное совмещение компьютерного и эндоскопического моделирования с реальными видеофильмами), компьютерное архитектурное макетирование (сочетание CAD и макетирования).

Большой интерес вызывает разработка западными фирмами светосильных эндоскопов с улучшенным качеством изображения (расширенный угол наблюдения по горизонтали, коррекция краевых оптических искажений) (рис. 1). Происходит процесс сверхминиатюризации видеокамер, что может привести в некоторых случаях к отказу от эндоскопов (рис. 2). Дальнейшие усовершенствования ожидаются в области компьютерного управления установками (число степеней свободы, автоматическое отслеживание рельефа на макете). Все большее значение приобретает сочетание методов эндоскопического представления с компьютерным моделированием и наложением на реальные изображения.

Рис.1. Эндоскоп фирмы
"Storz" (Германия)
с микро-видеокамерой
Рис.2. Микро-видеокамера "Panasonic"

 

Видеомоделирование традиционно базировалось на устройствах, предназначенных для осмотра макетов (у нас это направление получило название «телемакетоскопия»). К достоинствам видеомоделирования, базируясь на сказанном выше и с учетом материалов 1-й конференции Европейской ассоциации архитектурной эндоскопии, можно отнести:

- достоверное моделирование в движении;
- ощущение реального действия в реальном времени;
- удобство и простоту моделирования окружающей среды;
- обратную связь и легкую приспосабливаемость к пользователю.

Основными центрами, которые занимаются данной проблемой, являются:
- Технический университет в Вене (Австрия);
- Университет в Штуттгарте (Германия);
- Университет в Эссене (Германия);
- Технический университет в Делфте (Голландия);
- Лаборатория исследования дорог в Утрехте (Голландия);
- Московский архитектурный институт;
- Калифорнийский университет в Беркли (США);
- Центр экспериментальных исследований в Сиеттле (США);
- Технический университет в Тампере (Финляндия);
- Финский технический исследовательский центр;
- Технический университет в Хельсинки (Финляндия);
- Технический университет в Гетеборге (Швеция);
- Университет в Кобэ (Япония) и ряд других.

При использовании в принципе аналогичной техники каждый центр проводит исследования, характеризующиеся индивидуальной направленностью.

В лаборатории университета в Кобэ (Япония) проводятся работы с макетами довольно крупного масштаба (1:20). Исследуемый макет помещается в установку, в которой используется миниатюрная видеокамера, смонтированная на координатном устройстве, связанном с персональным компьютером, что позволяет наблюдателям передвигаться внутри макетов и осматривать их, используя джойстик для выбора направления наблюдения и проекционную телевизионную установку с экраном 2,5 м по диагонали. Таким образом, установка позволяет моделировать произвольные перемещения людей в различных пространственных структурах и изучать стратегии визуального поиска в зависимости от пространственных структур.

Система управления регистрирует все сигналы, получаемые от джойстика через каждые 0,01сек., что дает возможность вводить в память компьютера точное положение внутри макета и направление обзора в данный момент. Эта информация затем используется для анализа поведения наблюдателя.

В Тампере после открытия в 1969 году архитектурного факультета проф. Х. Стенрос начал поиск новых нетрадиционных методов преподавания. Это привело к созданию в 1978 году телемакетоскопической установки, используемой не только для анализа завершенных проектов, но и в учебном проектировании.

Телемакетоскоп в Тампере был создан довольно рано по сравнению с развитием современных видеосистем. Механическая часть и электронная система управления были разработаны в Техническом университете в Тампере. Управление шаговыми двигателями координатной системы осуществляется персональным компьютером. В качестве перископического устройства используется французский макетоскоп (эндоскопическая трубка) типа МА-1, позволяющий работать с макетами до масштаба 1:1000. Для более крупных макетов используются эндоскопы фирм «Олимпус» и «Шторц». За время эксплуатации производилась модернизация установки (замена видеокамер на более совершенные). Оператор, управляющий перемещением камеры с эндоскопической трубкой по макету при помощи рулевого колеса, педалей и ряда переключателей, задающих некоторые начальные условия, наблюдает за движением на небольшом экране монитора. Для остальных наблюдателей за перегородкой установлен проекционный телевизор с экраном примерно 1х5 м по диагонали и большим углом обзора. Выбранные кадры можно фиксировать на черно-белом видеопринтере с размером изображения 7x10 см. Для управления установкой и обработки изображений используются персональные компьютеры. Лаборатория располагает также комплектом монтажного видеооборудования, работающим в формате S-UHS (рис. 3,4).

Рис.3. Монтажный видеокомплекс лаборатории в Тампере (Финляндия).
Рис.4. Пульт управления установкой  в Тампере (Финляндия)
 

Для просмотра макетов в процессе учебного проектирования в специально оборудованной аудитории имеется простая установка без координатного устройства, состоящая из миниатюрной видеокамеры, соединенной с эндоскопом, и проекционного телевизора с большим экраном.

В Финском техническом исследовательском центре реализуется концепция интегрированного индивидуального представления проектируемого объекта на основе видео- и компьютерных технологий. Видеотехника, снабженная эндоскопом, дает возможность комбинировать живое видео, слайды и компьютерную графику. Использование нескольких способов отображения является важным методом достижения реальности, аналитического представления и достоверности. При этом предъявляются требования к гибкости средств визуализации, учитывая необходимость обслуживания различных наблюдателей.

В техническом университете в Штуттгарте под руководством проф. А. Маркелина в течение ряда лет ведутся работы по видеомоделированию, в том числе на базе телемакетоскопии.

Большое внимание уделяется социально-психологическим исследованиям восприятия информации с макетов при помощи эндоскопов. Для их проведения привлекаются специалисты в области социальных наук, по видеомоделированию, психологи. Рассматриваются такие вопросы как понятность образа, способность оценить качество показываемого проекта и окружающей обстановки. Цель исследований – выработка требований для наибольшей эффективности видеомоделирования.

В голландском Министерстве транспорта специальная лаборатория занимается вопросами исследования и консультаций по качеству инфраструктуры дорог. Проект дороги проверяется на степень безопасности с точки зрения водителя. Для проверки наличия у проекта дороги обзорных характеристик, отвечающих требованиям водителей, используется специальная установка – виаскоп.

Рис.5. Общий вид установка "Виаскоп" (Голландия).
Рис.6. Пульт управления виаскопом

Виаскоп представляет собой телемакетоскопическую установку, выполненную на металлической раме размерами 8x4x2 м, на которой размещено координатное устройство, перемещающее видеокамеру с эндоскопом (рис. 5). Управление камерой осуществляется рулем и педалями при помощи персонального компьютера (рис. 6). Специальное устройство следит за рельефом местности на макете (рис. 7). Рекомендуемый масштаб макетов – 1:100, возможные масштабы – от 1:50 до 1:500. Одновременно с просмотром макета на экране монитора возможно производить видеозапись в форматах U-Matic, Betacam или UHS.

Рис. 7. Датчик рельефа на конце эндоскопа

В Техническом университете в Вене эндоскопические методы используются в лаборатории пространственного моделирования с 1989 года. Была построена и эксплуатируется установка, оснащенная видеокамерой с эндоскопом. Дополнительная аппаратура, включая персональный компьютер с адаптерами ввода/вывода видеокадров, позволяет не только непосредственно наблюдать исследуемый макет, но и производить видеосъемки в различных форматах и обрабатывать изображения на компьютере. Здесь эндоскопические методы, как правило, не применяются отдельно, а используются в комплексе с полномасштабным моделированием и стереоскопией. Что касается применения эндоскопических методов студентами, то практически не возникает проблем, т.к. почти всегда делаются мелкомасштабные макеты и для просмотра на телемакетоскопе, в них лишь иногда приходится вносить незначительные изменения. В отличие от компьютерного проектирования, студенты могут самостоятельно работать на установке после краткого знакомства с ней.

Развитие разных типов технических средств для архитектурного проектирования делает актуальными исследования, направленные на выяснение целесообразности применения тех или иных методов с точки зрения достижения наибольшей реальности восприятия.

Большое внимание уделяется этому в Техническом университете в Делфте (Голландия), где наряду с телемакетоскопическими используются компьютерные методы проектирования. В проводимых там исследованиях отмечается, что видеоизображение мелкомасштабного макета (масштаб 1:200) дает такое же представление об окружающей среде, как и видеосъемка реальных объектов. При этом очень важную роль играет использование натуральных цветов и множества мелких деталей. Движение и детали являются важными факторами для достоверности информации.

И в заключение следует отметить еще один момент, привлекающий внимание многих пользователей технических средств. Некоторые пользователи компьютерных технологий пытаются игнорировать иные технические средства, иногда приписывая компьютеру сверхестественные возможности и противопоставляя его видеотехнологиям.

Попытку дать ответ на вопрос о соотношении компьютерных и видеотехнологий предприняли в своем исследовании сотрудники Технического университета в Хельсинки. По их мнению, основные преимущества эндоскопических методов по сравнению с общепринятыми системами автоматизированного проектирования заключаются в отсутствии требований к специальной подготовке пользователей, меньших затрат при организации рабочих мест, например, для учебной группы, более легком осуществлении моделирования ситуаций в реальном времени, более естественном восприятии пространства и простом совмещении моделируемого объекта с реальной окружающей средой. Основным недостатком эндоскопических методов пока остается трудоемкость изготовления качественных макетов.


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-70832 от 30.08.2017 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017