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2018年6月18日

建築的なビジュアル化のための「ドローンから3Dへ」のワークフロー

建築家やデザイナーは、デザインが実際の場所にどのように落とし込まれるかを知る必要があります。クライアントや「建築家でない人」は、プロジェクトのより深く、より内在的な理解のためにフォトリアリスティックなビジュアル(画像、ビデオなど) で建築家の意図を探ります。

語り手:Pjotr van Schothorst

ドローンから3Dへのワークフローから作成されたコンテキストを持つNesselande Project

Lumionで作業している間は、OpenStreetMap(OSM)やサテライトグランドプレーンなどの機能を使用して、デザインにいくつかのコンテキストを提供できます。 プロジェクトの場所に関連する都市や農村の環境を素早く構築するのに適したオプションですが、それらも出来る機能は限られています。
たとえば、OSMは建物の形状が詳細ではなく、白くレンダリングされたり、衛星地図はフラットで、時おりデータが古かったり、クライアントに見せるには解像度が低すぎたりします。

Lumion 8.3でレンダリングされたOpenStreetMapによって提供されたコンテキストでのNYCスカイライン

理想的なのは、フォトリアリスティックを犠牲にすることなく、速いコンテキスト構築を改善するためのより良い方法が必要です。Google MapsGoogle Earth SDKから始まるいくつかのオプションを調査しましたが、これらのサービスでは、Google MapsGoogle Earthの範囲外で、例えば建築のビジュアル化などのためにデータを使用することはできません。
1つ解決策を挙げるとしたら、ドローンによって撮影された一連の写真を使用して環境の3Dモデルを作成することです。この手法は、状況を把握するために建設現場で使用される事はあっても、アーキテクチャの設計やビジュアル化にはまだ広く使用されていません。
その実用性をテストするために、いくつかの実際の設計プロジェクトにドローンから3Dへのワークフローを使用しました。建築家(3D専門家だけでなく)が使用するのにシンプルなワークフローを導き出しました。最新のドローンとソフトウェアRealityCaptureを使用することで、300x300mの領域をキャプチャし、Lumionのビジュアル化のリアルな背景を提示するのに十分な品質のテクスチャ付き3Dモデルを作成することが可能になったのです。皆さんは一日でこれらすべてを実現する事ができます。

 

ワークフローの概要

以下、要約した内容です。 ドローンから3Dへの完全なワークフローストーリー(PDF)をご覧になるには、ここをクリックしてください。

 

ステップ1:ドローンを購入する

ドローンは、以前より価格は安く、小型化され、ますますパワーアップしています。 このワークフローでは、DJI Mavic Airを使用しました。 費用は800ドル、重量は半キロ未満で、1つのバッテリーで20分間飛ぶことができます。 DJI Mavic Airは、10kmの距離をカバーし、4Kビデオと4000x3000画像を良好な解像度で作成することができます。 これは、アーキテクチャ設計やビジュアライゼーションの背景として3D環境を作成するという当社の目的に適しています。

DJI Mavic Airの横にある10インチのタブレットとタブレットホルダー。
また、私はあなたがいくつかの無人機のバッテリーと、必要に応じて、10インチのAndroidタブレットを購入することをお勧めします

 

ステップ2:ドローン画像を取り込む

Drone Harmonyなどのドローンを制御するためのタブレット上の特別なアプリを使用して、第2のステップは、目的のエリアの周りの画像を取り込むことです。
Drone Harmonyアプリケーションでは、マップ上の目的エリアを描画し、ドローンの飛行経路を計算し、前のショットと60%の重なりを持って自動的に画像をキャプチャします。 このオーバーラップは、自動3Dモデル構築に必要です。

ドローンハーモニーの飛行経路の例。
目的のエリアの上に同じ飛行経路を5回走らせますが、飛行ごとに異なるカメラアングルを割り当ててください。 たとえば、最初の走行をカメラを指し示し、他の4つはカメラを45度傾けて走行することができます。 各走行には7〜15分かかるため、飛行には全体で約1〜1.5時間かかります。

 

ステップ3:RealityCapture(RC)に画像を入力する

ドローンの画像を3Dモデルにコンパイルするためのソフトウェアはたくさんありますが、RealityCaptureが最適です。 RealityCaptureは自動的にすべての画像を整列させ、3Dモデルを作成し、テクスチャを追加し、モデルの品質を検査します。 これは文字通り手作業で数分、RealityCaptureソフトウェアによるバックグラウンド処理では数時間かかります。

RCの後に3Dモデルを構築し、ドローンの画像を整列して処理しました。

 

ステップ4:不要なオブジェクトを切り取る

モデルの品質が問題ない場合、次のステップでは、詳細に表現されていない領域や不要なオブジェクトを切り取り、3Dモデルをより小さなモデルにコンパクト化します。 モデルのサイズと複雑さに応じて、これは30Kと1Mの三角形の間のものになります。

CAD建物またはスペースを挿入する特定の領域を切り取ります。
モデルを再度テクスチャ化し、FBX形式でエクスポートします。 モデルの切断と簡略化には20分〜1時間かかります。

 

ステップ5:モデルをLumionにインポートをする

3DドローンモデルをLumionにインポートした後、植栽、車、人、家具などで装飾をほどこすことができます。SketchUpまたはCAD / BIMプログラム(Revit、3ds Max、AutoCAD、Rhinoなどからデザインをインポートすることもできます。)を別のレイヤーに配置します。 レンダリングとアニメーションを作成する。

ドローンから3Dへのワークフローを経てLumion 8.5でレンダリングされたWestpoint Apeldoorn Project

これには通常15分から数時間かかることがあります。
詳細な情報と数多くの素晴らしい画像と動画を満載した完全なストーリーが必要な場合は、ドローンから3Dへのフルワークフロー(PDF)をご覧ください。

 

実生活プロジェクトにおけるワークフローのテスト

このワークフローをいくつかのプロジェクトに使用しました。 1つは既存のLumionのサンプルハウスを特徴とするビーチと砂丘地域のテストプロジェクトです。 次の2つは、地元の建築家の商業デザインプロジェクトです。 これらについては、次のセクションで簡単に説明します。

 

ビーチと砂丘地域

テストプロジェクトです。 既存のルミオン・ビーチ・バンガローは、オランダのハーグ近くの500倍500mキャプチャされたビーチエリアに追加されました。

砂丘とビーチプロジェクトのアニメーション

 

Nesselande Project

オランダのロッテルダムにある新しい住宅地の小さな島にあるプライベートハウスデザイン。
建築家:スタジオアーン。
建築家から: "この家は、ロッテルダム市に近い新しい都市開発の中の島に位置しています。 この家は、次の島の南にある新しい公園に向いて建っています。 景色を楽しむために、居住区域は周囲の堤防レベルの上に投影され、寝室は階下に位置しています。 下層階は島の半分に沈み、2つのパティオの周りに編成されています。 構造設計の原則として、屋根は濃密なパターンで表現力豊かな木製の梁で構成されています。 梁は、南のファサードと特徴として天井の上に天蓋を作ります。

Studio AaanのNesselande(オランダ)の現実的な近所の3Dモデルにおける個人のホームデザイン(中心)

アニメーション:
フライバイアニメーション1
フライバイアニメーション2

Studio Aaanの建築家、Hilbrand Wandersからのフィードバック:「建築プロジェクトは、特にプライベートな自立型住宅プロジェクトにとって、建物と周囲の相互作用は非常に重要です。その場所の建築物としてプロジェクトを学びたいと思っていますが、その中でどのように周囲を理解しているかを考察します。一度家が完成して家主が入ると、屋内でどのような樹木がどのように影をつけているのか、周辺の物体が特定の位置からの視界を遮っているのか、そして窓の開口部からどれくらい周囲の建物が見えるか等。これらの側面は生活上、住む人に非常に影響を及ぼし、設計プロセスの早い段階で完全に手作業でモデル化するのは困難で時間がかかります。デザイナーは最初の瞬間から正しい3D環境を考え、正しい3D環境内の最初のデザインアイデアをテストするだけでなく、これらをクライアントにいかに明確で魅力的な形式で伝えるられるか非常に興味深い点です。このプロジェクトの場合、周囲の堤防によって敷地内の景色が遮られたという事実が、1階に居間を置く理由でした。他のすべてのデザインステップ(流行のパティオの周りの寝室、家の周りを包み込んだ歩いた庭)は、この概念に重大な影響を与える事ができました。

 

ウエストポイントアペルドーンプロジェクト

オランダのアペルドールンにあるそれぞれのバルコニー付きの98のアパートメントに既存のオフィスビルを改装。

建築家:ポール・スパルトマン

ポール・スパルトマン氏は、オランダのアペルドーンにある改装されたオフィスビルの設計を行っています。

ドローンから3Dへのワークフローから作成された都市のコンテキストを示す別の空中描画。

Westpoint Apeldoornプロジェクトの正面
Westpoint Apeldoornプロジェクトのアニメーション:

建築家Paul Spaltmanからのフィードバック:
3Dスキャンは完璧ではありませんが、それは絶大なる品質を提供し、多くの新しいオプションを提供してきたと言えるでしょう。 デザインが環境の中にはっきりと埋め込まれているということは、設計中だけでなく、クライアント、政府、地元の市民、または関係者とのプレゼンテーションやディスカッションの間にも付加価値があります。 クライアントは、私のデザインについて本当にポジティブであると喜んでくれました。そして今まさに、市議会(ランドスケープ、都市デザイン、レビューなど)と議論し話を進めています。 既存の建物を置き換える計画は、地域に住む人々の気になる話題なので、誰もが非常に重要だと思っています。 環境の3Dスキャンは、このブロジェクトを承認させる事において重要な役割を果たしていると言えます。

コストの概要

次の表は、使用したソフトウェアとハードウェアコンポーネントをまとめたものです。 追加のコストとともに、他のコンポーネントが必要になることがあります。

 

ドローンを使用した独自の3D環境の作成

経験上、ドローン画像から3D環境モデルを作成することは、アーキテクチャ設計のビジュアル化にとって非常に簡単で実現可能であることが示されています。
時間とお金への投資は比較的抑えて、建築家は広範なトレーニングやサードパーティのサービスプロバイダの必要がなければ、それを行うことができます。 結果として得られるモデルは、設計プロセス(Lumion LiveSync)と、市議会や地元市民(Lumionによる画像やアニメーションのレンダリング)などのクライアントや他の関係者とのコミュニケーションの両方に価値をもたらすのです。