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建築設計におけるコンピューテーショナル・デザインの技法と応用
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第2回:リアルタイム・ビジュアライゼーション 一回の体験は一千の絵に匹敵する

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第2回:リアルタイム・ビジュアライゼーション 一回の体験は一千の絵に匹敵する

Who We Are

2007年に設立。現在、豊田啓介、蔡佳萱、酒井康介の3名のパートナーを中心に、国籍もバックグラウンドもさまざまなメンバーが集まり、東京・台北の二拠点で活動する建築デザイン事務所です。

ここでは全6回のコラムを通して、私たちが普段、実務の場で多用している、Rhinocerosと、ヴィジュアルプログラミングツールのGrasshopperを中心に、<シミュレーション、ファブリケーション、ビュジュアライゼーション、タイリング>など、建築を主軸にプロダクトデザインから都市開発までさまざまな規模や分野において応用可能なコンピューテーショナル・デザインの技法をプロジェクト実例を交えつつ紹介します。

連載第2回目のテーマは、「リアルタイム・ビジュアライゼーション 一回の体験は一千の絵に匹敵する」。リアルタイム・ビジュアライゼーションが可能にした間接的な空間体験や、それらがもたらす利便性を紹介します。

A picture is worth a thousand words

“A picture is worth a thousand words, ――1枚の絵は一千語に匹敵する” ということわざがある。 建築においてもたとえば、設計・デザイン業務全般にはいろいろな側面からのドローイングが必要で、プレゼンテーションにはデザイン意図を示すパースが不可欠な理由とも共通する。特にパースに関しては、フォトリアリスティックなスチル画像が制作できる「V-ray」などのレンダラーが、すでに建築業界に普及している。

とはいうものの、スチル画像は読んで字のごとく、「静止画である」という限界をもつ。もちろんスチル画像をフレームごとに繋ぎ合わせれば、動画の制作も可能だ。しかし、どれだけ解像度の高いプロダクションレベルであろうとも、一度作られた動画はカメラ位置や視線、対象オブジェクトに変更がかけられないという点においては、本質的に可変性はない。

フォトリアリスティックなプリレンダリング。しかし、素材やカメラアングルなどに可変性はない。©noiz(Marina Lazareva)フォトリアリスティックなプリレンダリング。しかし、素材やカメラアングルなどに可変性はない。©noiz(Marina Lazareva)

“これをこう変えたらどうだろう?”という疑問を起点とする変更とその繰り返しが、より良いデザインへ導くことは明らかである。

――“すこし違う角度からみてみると?”、
“オブジェクトの位置を移動すると?”、
“素材を変えると?” “光が変化すると?”――。

こうした疑問に対するフィードバックを、高いクオリティかつリアルタイムに行えるようになると、デザインプロセスは、従来より高い次元での議論を可能にするはずだ。

ゲームエンジンによる建築リアルタイム・ビジュアライゼーション

インプットに対して実時間で反応し変化する表現技法、すなわち“リアルタイム・ビジュアライゼーション”には、リアルタイムかつ、高品質のレンダリングイメージを連続的に生成することが重要である。

これらの技術はゲーム業界を中心に発展してきた。レンダリング品質が重要な映画業界とゲーム業界のなかでも、リアルタイム・レンダリング技術はゲーム業界において特に発展をした。

上映内容に可変性がなく、レンダリングのために与えられる時間が長い映画とは違って、一秒の間に数十回も即時にレンダリングが必要なゲーム業界では、ビジュアライゼーションにおけるインタラクティブ性がゲームの品質に大きな影響を与えるからだ。

ゲームエンジン「Unreal Engine」によるリアルタイム・レンダリングのムービー。その品質がプリレンダリングに負けないくらい上がってきている。

建築におけるリアルタイム・ビジュアライゼーションも、ゲームを作るゲームエンジンの転用により試されてきている。こうした試みは、2001年にリリースされた3Dエンジン「Quest3D」の登場を機に可能性を広げている。あらかじめ作られた3Dモデルを利用し、インタラクティブな3Dアプリケーションを作ることを可能にした。「Quest3D」はのちに登場する建築専用レンダリングソフト「Lumion」の前身でもある。

2007年には、「Cryengine2」のリアルなグラフィックにより、ゲームエンジンを活用した実写クオリティの表現の可能性が開いた。2015年からは「Unreal Engine」を筆頭にゲームエンジンのライセンス戦略がよりオープンな方向になり、事業規模に応じた負担額で扱えるようになったため、個人や小規模事務所でもとりあえず試せる環境ができてきた。

さらに、VRデバイスとの連携により、画面の中でのビジュアライゼーションにとどまらず、体験型コンテンツの開発も可能になり、実際に車のショールームなどでもこれらの技術が積極的に応用されはじめている。グラフィックのクオリティ、ライセンス費用、活用範囲の面で、今まさにゲームエンジンを建築リアルタイム・ビジュアライゼーションに活用する適期だともいえる。

では、実際に数多あるゲームエンジンの中でどれを選ぶか? 開発領域、対象プラットフォーム、開発主体の規模などにより多少の差はあるが、今のゲームエンジン市場は「Unity」と「Unreal Engine」がシェアを二分している。

両者の比較評価もすでに数多く行われていて、一般的にUnityは汎用性が高く、Unreal Engineはグラフィック品質に利点があるといわれている。noizでも案件によってUnityとUnreal Engineを使い分けていて、実施案件に対するデザイン検討のためのリアルタイム・ビジュアライゼーションにはUnreal Engineを活用している。

Unreal Engineによる建築リアルタイム・ビジュアライゼーションのワークフロー

モデリングにおいては、Unreal Engine上では球体や六面体など、基本的な形のオブジェクトを作ることしかできない。基本的にシーンのオブジェクトは他の3D CADソフトウェアでモデリングする必要がある。

以前はモデリングデータをFBXやOBJデータに変換してUnreal Engineにインポートする必要があったが、最近では「Datasmith」というプラグインにより、各3D CADソフトウェア上で設定したオブジェクト名やテキスチャー、レイヤーなどをそのままUnreal Engineに読み込めるようになり、この過程だけでもオブジェクトの位置やスケール、光源や素材をリアルタイムで変更することが可能になった。

そのほかにもプラグインやソフトウェアを併用することによって、Unreal Engineの活用可能性はもっと広がる。例えば、「Houdini」との連携プラグインを使えば、テーブルの脚の長さや天板の横長・縦長などのオブジェクトの属性をUnreal Engine上でパラメーターとしてコントロールできるようになる。

「Substance」はUnreal Engine上で利用できるリアルなマテリアルの作成環境とライブラリーを提供している。また、Unreal Engineに内蔵されたビジュアルコーディング機能「Blueprint」を使えば、プログラミング知識の浅い人でも、照明のON/OFFや扉の開閉などができ、建築物の内外を歩き回れる簡単なゲームを作ることができる。

ただし、現時点での一般的な開発用PCのスペックでは、クオリティとハードウェア・キャパシティー間のバランス問題により、動かない光源やオブジェクトに対してライティングデータをあらかじめビルドしておく必要がある。

このライティング・ビルドに関する設定には、シェーディングに対する理解度や経験値を要するし、オブジェクトを変更する都度、ライティングも改めてビルドする必要がある。このような事前準備過程が必要という点においては、完全な意味でのリアルタイム・ビジュアライゼーションに至るまではまだ改良の余地が残っているといえる。

RhinocerosデータをUnreal Engineにインポートし、ライティング・ビルドした画面。この状態で自由に動き回りながら、素材などを変更することができる。©noizRhinocerosデータをUnreal Engineにインポートし、ライティング・ビルドした画面。この状態で自由に動き回りながら、素材などを変更することができる。©noiz03, 04:RhinocerosデータをUnreal Engineにインポートし、ライティング・ビルドした画面。この状態で自由に動き回りながら、素材などを変更することができる。©noiz

実務における建築リアルタイム・ビジュアライゼーションの活用効果

noizでは実務の場でも建築ビジュアライゼーションを積極的に取り入れはじめている。プロダクションレベルのクオリティで、カメラアングルに縛られず自由に空間の中を動き回れるので、空間の疑似体験ができるというメリットがある。

“ここはどうなっているんだろう?”、“こうしたらどう見えるんだろう?”という疑問に対して即時的なフィードバックが与えられ、デザインに対する素早く、深い洞察が得られる。これは個人の領域にとどまらず、デザイナー間や、設計者と施主のコミュニケーションにまで影響する。

例えば、戸建住宅の案件でリアルタイム・ビジュアライゼーションを積極的に活用していて、設計段階では、カメラアングルに縛られることなく、プロダクションレベルのクオリティで建物の隅々まで見ながらディテールの検討を行っている。

クライアントに対しては、素材や仕上の種類などのデザインオプションをリアルタイムに変更しながらプレゼンすることで、機能・デザイン的に優れて、費用が合理的で、施主のテイストに合致する結論を短時間で見出している。また、施工者へも結果物を視覚情報として伝えて理解してもらい、<設計者・施主・施工者 >の3者間で建物の内部・外部イメージをスムーズに共有している。

05:素材などのデザインオプションを変えながらの検証が、動き回りながら、プロダクションレベルのグラフィッククオリティで行える。©noiz

空間の疑似体験ができるメリットは、図面や静止画ではわからない視覚効果も検討可能とする。例えば、光の乱反射とモアレ効果をテーマとしたインスタレーション・プロジェクトでは、各部材の配置法則が、どのような視覚効果を生み出すか見る人の視点から検討している。また、光の在り方や材質なども、簡単に変更ができる。

06:空間の疑似体験を通じてインスタレーションの視覚効果も検証している。©noiz

バーチャルの中に存在するデータとしてのゲーム技術が、リアルの物質の塊ともいえる建築に与える作用や可能性はこれまであまり検討されてこなかった。しかし、ゲームグラフィックは、より実際に近づけるための発展の繰り返しによって、現在では、リアルタイム・レンダリング技術を携え、建築設計の検討に必要な空間の疑似体験を可能にした。

ゲームと建築、バーチャルとリアル、それぞれの領域は段々近づいてきているようにも、曖昧になっていくようにも感じられる。

本稿ではバーチャルからリアル方向へのモーメンタムとしてリアルタイム・ビジュアライゼーションだけを扱ったが、建築の情報化ともいえるBIMを含め、実際に関する情報が仮想方向へ活用できるモーメンタムとして存在するし、また、AI分野はバーチャルとリアルの両方を網羅している。

これらを通じたバーチャルとリアルの間のシナジーが、ゲーム業界をどう変えるのか、建築をどう変えていくのか、今後どのような新しいジャンルを生み出していくのかが、今後の楽しみだと思っている。