Дизайн среды

ЦИФРОВАЯ РЕАЛЬНОСТЬ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ VR- И AR-ТЕХНОЛОГИЙ В ДИПЛОМНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНТЕРЬЕРОВ ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОСТРАНСТВ

УДК: 721
DOI: 10.47055/1990-4126-2022-2(78)-25

Аннотация

Введение

Термины новой реальности («гиперреальноcть», «виртуальная» – VR, «дополненная» – AR, «смешанная»– MR) сегодня становятся частью привычного лексикона, а цифровая реальность уже является важным элементом нашей жизни. Редкие музеи ограничиваются текстовой атрибуцией и добавляют к описанию экспонатов qr-код. Современные художники работают на грани видимого материального и видимого в приложениях смартфона. Блестящие примеры – анимированные художественные работы Константина Zmogkна выставке ArtPlayв Московском Манеже осенью 2021 г., трехмерные скульптуры на выставке NewNature команды RecycleGroup, представленные на международных выставках, а летом 2021 г. экспонировавшиеся в Манеже Санкт-Петербурга, аудио-видео сопровождение выставки «Невельской: плоды воображения» владивостокской арт-группы Hero4Hero и др. Привычный мир преображается в очках, шлемах и на экранах телефонов, технологии позволяют совершенствовать процессы практически в любой отрасли от производства видеоигр до военной подготовки. В технически развитых странах расширение реальности позволяет создавать виртуальные пространства пользователей на основе данных профиля из соцсетей и настраиваемых виртуальных образов.

Для работы с интерьерными пространствами наиболее используемы технологии AR и VR.AR (AugmentedReality) каа дополненная реальность – интерактивизация окружающей среды, когда объекты, находящиеся в реальном мире, дополняются, усиливаются компьютерной перцептивной информацией, через одно или несколько устройств, передавая слуховые, тактильные, соматосенсорные и обонятельные характеристики [1]. VR (Virtual Reality – виртуальная реальность) – это смоделированный мир, похожий или кардинально отличающийся от реального мир [2]. Обе технологии преобразуют статические объекты в интерактивные, помогая модераторам создавать новые впечатления, которые привлекают и развлекают участников. Возможности дополненной реальности наиболее перспективны для того, чтобы создавать, заинтересовать и привлечь внимание к определенным моментам и событиям, они менее затратны и уже сегодня повсеместно используются. В публикации мы будем придерживаться и англоязычного способа наименования технологий и русского перевода.

Возможности технологий дополненной и виртуальной реальности в архитектуре и дизайне широко обсуждаются в англоязычном профессиональном и научном дискурсе. Отметим работы С. Аукстакалниса [3], Д. Уайт [4, 5], недавно опубликованный труд группы исследователей «Virtual Reality and User Experience» [6]. Интерес представляет также статья коллектива авторов, посвященная особенностям архитектурной педагогики и использованию альтернативных систем сквозного проектирования в образовании [7]. Из отечественных исследований стоит выделить работы З.И. Ивановой, в которых рассматриваются вопросы внедрения в образовательный процесс учебных материалов с применением AR. Отдельный пласт публикаций – статьи доктора исторических наук Л.И. Бородкина, молодых ученых А.А. Гасанова, Ю.Н. Герасимовой [8, 9], М.С. Мироненко [10, 11], в которых отражены результаты исследований по междисциплинарным проектам коллектива кафедры исторической информатики исторического факультета МГУ, они посвящены виртуальным реконструкциям Страстного монастыря в Москве, исторической застройки и ландшафта центра Москвы (Белого города) XVI–XVII вв., подмосковных исторических усадеб.

Цифровая реальность охватила практически все сферы жизнедеятельности, человек все больше времени проводит со смартфоном и другими гаджетами. Однако в образовательной среде многое остается консервативным и инерционным. Методы преподавания и инструментарий преподавателя меняется гораздо медленнее. В региональном архитектурном вузе образовательный процесс построен по традиционной схеме, с обязательным выполнением ручных эскизов, формированием навыков работы с живыми материалами. Студенты знакомятся с азами трехмерного проектирования и системами автоматического черчения в рамках курса компьютерной графики на втором курсе, а выполнять курсовые проекты по профильным дисциплинам с применением компьютерных технологий допускается с четвертого семестра. Лишь на старших курсах, а чаще – только в дипломной работе студенту предоставлена возможность проявить себя в полной мере. Но для того, чтобы получить навык работы с той или иной технологией, нужно время и компетенция педагогического состава, оборудование и программное обеспечение, чего часто не хватает, и приходится выносить на самостоятельное освоение.Представленные в исследовании работы – первый для ТОГУ опыт студенческого архитектурно-дизайнерского проектирования с учетом использования дополненной и виртуальной реальностей, опыт, необходимый в том числе с точки зрения совершенствования системы образования.

Предмет нашего исследования – технологии дополненной и виртуальной реальности, объект исследования – архитектурно-дизайнерское проектирование в рамках образовательного процесса.

Методика исследования. В публикации на примере студенческих проектов выпускников, которые помимо традиционных разработок функционального зонирования, планов перепланировки, ведомости отделки помещений, получили задание на разработку виртуального «слоя» и сценариев его активации. В большей степени существующие работы посвящены технической стороне создания двойников реальных объектов или макетов проектируемых зданий (вспоминается часто цитируемое в журналах выражение датского архитектора Бьярке Ингельса: «Для каждого физического объекта будет цифровой близнец. Для каждого физического пространства – виртуальное пространство» [12]). За скобками остается подход к проектированию: как скажется возможность проектирования нереальных объектов на восприятии действительности, тех объектов, в которые вписывается среда. На упомянутой выставкеe New Nature Resycle Group представили серии абстрактных (или кажущихся таковыми) скульптур, материализованные части которых в виртуальной среде (дополненной реальности) дополняются недостающими элементами и складываются в восприятии и памяти зрителя в целое произведение. Такие виды могут удивлять, шокировать, объяснять «недосказанность». Мы сознательно не рассматриваем в работе технические нюансы воплощения идей дополненной реальности, но пытаемся очертить спектр задач, которые дополненная реальность могла бы решать.

В качестве заданий были определены четыре площадки и три направления: создание среды с применением AR, VR, MR. Все работы выполнены и успешно защищены. Рассмотрим только две наиболее показательные из них. О результатах работы ниже.

Организация общественных пространств вуза – преобразование или виртуализация?

Изменение интерьерного пространства вузов – актуальная тема последних лет; подтверждение тому – активное обсуждение в профессиональной сфере, проведение конкурсов. В 2019 г. Центром городских компетенций Агентства стратегических инициатив был объявлен конкурс на лучший проект общественного пространства вуза в рамках программы «100 городских лидеров». В конкурсе принимали участие и команды студентов ТОГУ с проектами преобразования аудиторий и сквера студенческого городка, дошли до финального этапа, но без призовых мест (проекты победителей должны были получить финансирование на реализацию). В 2021 г. в рамках исследования ВЭБ. РФ и КБ Стрелка при поддержке министерства науки и высшего образования проходил конкурс проектов межвузовских кампусов. Список можно продолжить, но очевидно, изменяющиеся стандарты и программы образования высшей школы, с включением интерактивных курсов – вслед за изменяющейся средой школ и техникумов – требует совершенствования образовательной среды зданий и кампусов. Это взаимосвязанный процесс. Отчасти ковидная изоляция 2020–2022 гг. стала причиной пересмотра подхода к проектированию общественных пространств, особенно в 2020 г. редкие архитектурные публикации обходились без размышлений на тему грядущих изменений. Для авторов статьи дистанционная работа пришлась на время определения дипломных тем и во многом именно сложившиеся условия, «тоска по аудиториям» стали причиной выбора в качестве объекта дипломного проектирования рекреационные пространства родного вуза. Казалось, что изменившаяся благодаря работе в электронной образовательной среде и сеансам видеоконференций учебная повседневность преподавателей и студентов не может не изменить и университетских пространств. А инструментарий VR и AR позволит преобразовать среду, насытить интерьеры информацией и новыми смыслами.

Интерьеры университетской библиотеки – взгляд Екатерины Поповой.

В Тихоокеанском университете несколько читальных залов с фондами, расположенных в разных частях здания (южное и северное крыло, основной фонд, фонды педагогического института). В задачи проект авошло изменение облика залов основного фонда – это зал вестибюля с выдачей литературы и зоной ожидания, читальный и электронный залы.

Были пересмотрены зонирование, продумана тематика оформления помещений в едином стиле с учетом расширения функционального назначения: разработка интерьера с учетом включения библиотеки в ознакомительный маршрут по университету, в том числе презентация делегациям, проведение выставок, применение интерактивных технологий общения, организация пространства для проведения индивидуальных и групповых занятий с помощью AR-технологий).

Дополненная реальность в проекте реализует четыре основные функции: навигационную, информационную, декоративную, развлекательную.

Навигационная и информационная функции представлены в виде табличек-указателей, наименований помещений, вспомогательных стрелок и реалистичных персонажей, указывающих на основные потоки движения в пространстве библиотеки. Все перечисленное сочетается с проектируемой навигацией зала, дополняя ее цветом и динамичностью. Декоративность выражается в сочетании в интерьере контрастных образов проектируемых реальных объектов (стилистика постконструктивизма – сочетание приглушенных теплых тонов в оформлении поверхностей, использование натуральных материалов) и виртуального мира (холодные тона, неофутуризм, киберпанк). Имитация глубокого подводного мира с медузами и палитрой разнообразных синего, зеленого, фиолетового и розового цветов – игра символов, шутливая привязка к «Тихоокеанской» локации университета. Для активизации дополненной реальности пользователю нужно скачать приложение, в котором будут «обитать» боты-помощники, а при наведении камеры на объект – проявляться та или иная зашифрованная информация. На рис. 1 представлена экспозиция дипломной работы для десяти квадратных метров. В левой и правых частях работы показаны проектные предложения для изменения интерьера вестибюля, читального и электронного залов. По центру – их преображенные в дополненной реальности двойники.

Рис. 1. Дипломная работа Е. О. Поповой. Экспозиция. Руководитель К.С. Ильин

Актовый зал университета в работе Дарьи Леготиной

Цели и задачи проекта. Цель проекта – разработка интерьера актового зала ТОГУ с учетом использования современных технологий MR– смешанной реальности (преимущественно VR, но также и AR) для создания дополнительных возможностей проведения мероприятий (усложнение сценариев традиционных концертов, выставок, презентаций, проведение квестов, шоу). Исходные параметры зала: общая площадь 87,5 м2 (33,05 на 26,49 м), высота потолка – 9,0 м, 14 окон, расположенных вдоль зрительских рядов.

Задачи:
‐ анализ текущего состояния пространства, подбор цвета отделочных материалов, оборудования, функциональное использование, безопасность;
‐ создание функционального, универсального, рентабельного, удобного и современного интерьера;
‐ разделение площадки на подзоны: демонстрационную, общую и рекреационную;
‐ создание дизайн-решений дополненной виртуальной реальности для мероприятий, где каждый зритель станет участником захватывающего шоу, получив возможность попасть в виртуальный мир;
‐ внесение игрового элемента в пространство;
‐ построение навигационной знаковой символики и арт-объектов, которые поддерживают смысловую направленность мероприятий.

Внедрение виртуализации в средовые пространства происходит из-за стремления к яркости, условности, гипертрофированной выразительности. Своеобразная «игра в жизнь» позволяет «почувствовать свободу», примерив на себя любую роль. Именно такими способами для привлечения внимания дизайнеры стремятся создать средовым пространствам особенную яркую атмосферу, необычный игровой характер.

Технические подробности работы рассмотрены в одной из предыдущих публикаций [13].

Описание маршрута. Начало основного маршрута-сценария – это видовая точка центральной оси зала; центром композиции пространства является сцена, акцентными составляющими – окна, которые формируют и замыкают пространство, а также трибуна с балконом возле центральных входов. Предполагается, что участники квеста будут использовать шлемы виртуальной реальности и перемещаться по залу самостоятельно – признаем, это существенно сократит наполняемость зала ввиду соблюдения техники безопасности, но позволит наилучшим образом раскрыть задумку. Все виртуальные интерьеры были продуманы таким образом, чтобы у посетителей не было возможности выйти за пределы игрового пространства: окна и двери в MR «оборудованы» ограждениями и выглядят неприступными. Кроме того, допускается, что часть созданных объектов будет доступна и в дополненной реальности через камеру в приложении смартфона.

Цифровой интерьер актового зала № 1. Фэнтези пространство «Между миров»

Основная идея этого предложения заключается в приобщении всех желающих к миру виртуальной реальности, демонстрации ее возможностей по визуализации и погружению в нее человека. Созданное цифровое пространство может дополняться в зависимости от требований мероприятия.

Виртуальная среда предоставляет человеку возможность не только наблюдать объекты и явления, которые в реальной жизни трудновоспроизводимы или не воспроизводимы вовсе, но и изучать уже существующие или ранее существовавшие объекты, в том числе архитектурные, смоделированные в виртуальном пространстве. Главной идеей проекта стало использование обобщенных образов архитектуры готических храмов. Так, доминирующий объем сцены – стена входного портала собора с розой и пинаклями в завершении: обыгрывается представление о храме как месте избавления от опасности и двойственности окружающего мира, одновременно – о вместилище знания. Готика наделяет пространство сказочностью, величеством, экспрессивностью и изяществом. Стены теряют свою массивность, потолок удаляется в бесконечность, пространство зала наполняется сказочными образами. Выбранный стиль – готика – возвращает участников квеста в детскую сказку. Это не мрачное средневековье в серых тонах, а яркая и нереально воздушная атмосфера в дизайне актового зала. Такой интерьер трансформирует пространство зала во дворец, где стулья похожи на троны, а окна – порталы в другие миры и пространства.

В проекте возможна замена колористического оформления по предпочтениям и для снятия напряжения от постоянного влияния светоцветового решения. Могут использоваться насыщенные цвета красных, синих, фиолетовых, зеленых и желтых оттенков.

Цифровой интерьер актового зала № 2. Новогоднее пространство «Королевство Снежной королевы»

Цифровое пространство создано для дополнения основных мероприятий в рамках празднования Рождества, Нового года, проведения торжеств.

Концепция дизайна зала – созданная сказка, плавно сменяющая реальность. Частью убранства зала зимой остается живая ель, вокруг которой рождается волшебный мир красок и света. Действия переносят зрителя из реальности в воображаемые земли и здесь его встречают не только существующие объекты, но и полупрозрачные иллюзии. Ледяной строгий замок Снежной королевы, сверкающий, с прозрачными конструкциями, подчеркнуто легкий и невесомый. Потолок растворяется, оставляя снежно-белые стены с высокими проемами, зеркальными поверхностями, мерцающими холодным блеском. Особое расположение зеркальный ледяных наростов помогает погрузить посетителей в настоящий параллельный мир с десятками отражений, вводящий в глубокие философские размышления на тему реальности бытия.

На рис. 2 представлена экспозиция описываемой дипломной работы на восьми квадратных метрах. Слева – проект предложения перепланировки и редизайна существующего актового зала, справа – визуализации цифровых интерьеров, проявляющихся в виртуальной реальности. В обоих решениях цифрового интерьера продуманы не только наполняющие зал объекты, но и образы аватаров, в которые превращаются другие надевшие шлем посетители. Одного из них – это диковинный персонаж в высоком цилиндре – можно увидеть стоящим у окна на одной из визуализаций экспозиции.

Рис. 2. Дипломная работа Д. С. Леготиной. Экспозиция. Руководитель К. С. Ильин

Выводы

Рассмотренные в статье работы хорошо иллюстрируют, каким образом виртуальная и дополненная реальности становится все более востребованными среди начинающих проектировщиков. Представленные на защите работы вызвали однозначно положительный отклик у руководителей выпускающей кафедры и вуза, подтолкнули к пересмотру существующей образовательной программы; в начале 2022 г. на базе ТОГУ открылась лаборатория VR, в которой планируется реализация междисциплинарных проектов. Это не удивительно, ведь студенты и преподаватели практически ежедневно сталкиваются с AR(с VR – пока несколько реже), но почти не имеют возможности применить их в профессиональной сфере. Студенты архитектурных специальностей в процессе овладения инструментарием неизбежно проходят все стадии становления в профессии: начиная от умения правильно держать карандаш, проводить прямую линию, макетировать и делать быстрые эскизы сначала на бумаге, потом – на планшете, заканчивая знанием компьютерных программ (как можно большего количества) и умением находить решения для сверхскорой и эффектной фотореалистичной визуализации. Но привычные всем рендеры трехмерных моделей, которые трудны в исполнении и требуют много времени на построение, по сути своей – лишь статичная картинка, которая фиксирует конкретный ракурс. На изменение ракурса требуется время.

Сегодня развитие технологий дополненной и виртуальной реальностей позволяет, создав единожды модель, со временем совершенствовать ее, в дальнейшем – сделать передачу объекта заказчику интерактивным, доступным на его смартфоне. Это следующий этап в совершенствовании презентативной графики, который, возможно, покажет, что этап трехмерного изображения был переходным.

Библиография

1. WaybackMachine [Электронный ресурс]. 2016. – URL: https://web.archive.org/web/20160417163019/http://ww.cybertherapy.info/pages/telepresence.pdf 

2. Гуд, Л. Get Ready to Hear a Lot More About “XR” [Электронный ресурс] / Л. Гуд // Wired. – URL: https://www.wired.com/story/what-is-xr/ 

3. Steve Aukstakalnis Aukstakalnis. Practical Augmented Reality: A Guide to the Technologies, Applications and Human Factors for Ar and Vr (Usability). – Addison-Wesley Professional. – 448 p.

4. Whyte, J. Virtual Reality and the Built Environment. 1st edition / J. Whyte. – Routledge, 2017. – 164 p.

5. Jennifer Whyte, DraganaNikolić. Virtual Reality and the Built Environment – 2nd Edition / J. Whyte. – Routledge, 2018. – 160 p.

6. Vilar, E., Filgueiras, E., Rebelo, F. Virtual and Augmented Reality for Architecture and Design / ElisangelaVilar, Ernesto Filgueiras, Francisco Rebelo. – London: CRC Press Taylor & Francis Group, LLC, 2022. – 228 p.

7. Milovanovic, J. et al. Virtual and Augmented Reality in Architectural Design and Education / J. Milovanovic // An Immersive Multimodal Platform to Support Architectural Pedagogy, 2017.

8. Гасанов, А.А. Виртуальная реконструкция индустриального наследия: опыт 3D-реконструкции архитектурного облика производственного корпуса Трехгорного пивоваренного завода в Москве рубежа XIX-XX вв. // А.А. Гасанов // Историческая информатика. – 2021. – № 2. – С. 88–114.

9. Бородкин, Л.И., Герасимова, Ю.Н. Виртуальная реконструкция исторических усадебных комплексов: сотрудничество историков и архивистов, проектная деятельность студентов / Л.И. Бородкин, Ю.Н. Герасимова // Историческая информатика. 2020. – № 3. – С. 103–111.

10. Мироненко, М.С. Современные подходы к 3D-реконструкции объектов культурного наследия: проблемы визуализации и восприятия (на примере Московского Страстного монастыря и Чудова монастыря Московского Кремля) / М.С. Мироненко // История. – 2015. – Т. 8. – № 41.

11. Мироненко, М.С., Чертополохов, В.А., Белоусова, М.Д. Технологии виртуальной реальности и решение задачи разработки универсального интерфейса для исторических 3D-реконструкций / М.С. Мироненко, В.А. Чертополохов, М.Д. Белоусова // Историческая информатика. – 2020. – № 4. – С. 192–205.

12. BIG и UNStudio представили программу дополненной реальности для совместной удаленной работы над проектом [Электронный ресурс]. – URL: https://archi.ru/news/83846/big-i-unstudio-predstavili-programmu-dopolnennoi-realnosti-dlya-sovmestnoi-udalennoi-raboty-nad-proektom 

13. Леготина, Д.С., Козыренко, Η.Е. Современные направления в решении общественных интерьеров / Д.С. Леготина, Η.Е. Козыренко // Дальний Восток: Проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. – 2021. – Т. – 1. – № 1. – С. 389–393.

Ссылка для цитирования статьи

Ильин К.С., Леготина Д.С. ЦИФРОВАЯ РЕАЛЬНОСТЬ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ VR- И AR-ТЕХНОЛОГИЙ В ДИПЛОМНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНТЕРЬЕРОВ ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОСТРАНСТВ [Электронный ресурс] / К.С. Ильин, Д.С. Леготина //Архитектон: известия вузов. – 2022. – №2(78). – URL: http://archvuz.ru/2022_2/25/  – doi: 10.47055/1990-4126-2022-2(78)-25

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная