Архитектурные обмеры и моделирование здания Венгерского государственного оперного театра

Белая визуализация главного зала | ©CÉH

Здание Венгерского государственного оперного театра

130-летняя история

Акустика построенного Миклошем Иблем оперного театра, практически не изменившегося за прошедшие 130 лет, продолжает привлекать поклонников искусства со всего мира. Ежегодно тысячи туристов посещают Венгерский государственный оперный театр, по праву считающийся одним из величайших памятников архитектуры Будапешта 19-го столетия.

360-градусная панорама главного зала | © Венгерская государственная опера

Выполнение обмеров

Важно отметить, что непосредственное получение данных заняло значительно меньше времени, чем их последующая обработка, ведь несмотря на то, что данные обрабатывались практически сразу, сложность здания требовала повышенного внимания в процессе работы.

Сочетание одновременного выполнения обмеров и их обработки создавало некоторые дополнительные трудности. Каждую новую деталь, представленную в виде облака точек, необходимо было поместить в единую модель и увязать со всеми ранее размещенными в ней элементами. Причем на повторное выполнение обмеров или изменение элементов просто не было времени, поэтому все операции необходимо было выполнять очень точно с первого раза.

Следует также учитывать и тот факт, что обмеры выполнялись в процессе функционирования оперы. Необходимость постепенного освобождения некоторых складов или обеспечения доступа в отдельные помещения приводила к тому, что обмеры, начатые в одной части здания, продолжались в другой его части, а затем специалисты возвращались в ранее недоступные помещения. Разумеется, такая организация работ снижала скорость их выполнения и требовала дополнительной координации всего процесса.

Хотя у специалистов, выполнявших обмеры, было достаточно инструментов позиционирования, поначалу сотрудники оперы случайно перемещали эти приборы, всерьез затрудняя процесс взаимной увязки облаков точек. Однако со временем обе команды научились взаимодействовать и не мешать друг другу в повседневной работе.

Некоторые помещения (такие как склады реквизита) постоянно менялись, в то время как поверхности других помещений (например, подвесная система, покрытая металлической сеткой, или закулисные конструкции) были чрезвычайно сложны для геодезических приборов — все это требовало выполнения дополнительных обмеров.

Наиболее сложными и трудоемкими были обмеры сводчатых и зигзагообразных поверхностей, присутствующих в технических и вспомогательных зонах на нижних уровнях здания. Непросто было воспроизвести и своды, делящие здание на уровни согласно замыслу его автора, Миклоша Ибля.

Итоговое облако точек, объединенное с моделью ARCHICAD 19 | ©CÉH

Массивы данных обмеров предварительно импортировались в приложение Faro Scene 5.5, а затем передавались в Trimble RealWorks 10.0 для окончательной обработки. Этот процесс занял достаточно много времени, поскольку для работы с созданными таким образом файлами облаков точек требовались большие вычислительные мощности.

Слева: облако точек детали главного зала и находящегося над ним чердачного пространства | ©CÉH
Справа: та же самая деталь, смоделированная в ARCHICAD 19 | ©CÉH

Управление библиотекой облаков точек

Оптимизированные и объединенные блоки из 20-30 миллионов точек сохранялись с разрешением не более одной точки на один квадратный сантиметр. Такой плотности точек вполне хватало для создания детализированной модели в ARCHICAD.

Единый оптимизированный файл облака точек был экспортирован в формате E57, совместимом с архитектурным программным обеспечением. Таким образом, команда архитекторов смогла приступить непосредственно к моделированию.

Основная часть модели была выполнена в ARCHICAD 19. При этом немалую роль в работе сыграло использование решения GRAPHISOFT BIMcloud, обеспечивающего приемлемую скорость доступа к файлам практически из любой точки мира. Этот фактор был очень важен, ведь размеры проекта превышали 50 Гб.

Облако точек в Trimble RealWorks | ©CÉH

Работа над моделью

Основные расхождения со старыми чертежами стали очевидны с самого начала, при этом дополнительные сложности возникли и при сопоставлении многоуровневых планов этажей. В 1984 году здание подверглось частичной реконструкции, в результате которой были заменены некоторые элементы, например стальные опоры подвесной системы. Выпущенная для этой реконструкции документация очень пригодилась при воссоздании модели сложных конструктивных решений, в которых присутствовали достаточно тонкие элементы, не воспринимаемые 3D-сканерами. То же самое относилось и к подвижным конструкциям, таким как стальные элементы сцены, которые продолжали эксплуатироваться и во время выполнения обмеров.

Практически вся геометрия была создана в среде ARCHICAD. Очень сложные элементы, такие как статуи, были смоделированы в сторонних приложениях, а затем импортированы в ARCHICAD в виде триангулированных 3D-сеток. Эти элементы, состоявшие из большого количества полигонов, были добавлены в модель лишь на последнем этапе.

Наибольшие ограничения на работу архитекторов накладывали вычислительные мощности компьютеров, поскольку размеры файлов облаков точек и модели несколько снижали производительность. Для уменьшения размеров модели и повышения удобства работы с ней очень важно было свести к минимуму вложенную библиотеку. В небольших проектах размеры этой библиотеки не играют большой роли, но в данном случае она содержала множество высокополигональных элементов, сильно увеличивавших размеры проекта и, как следствие, создававших чрезмерную нагрузку на компьютеры. Чтобы повысить плавность 2D-навигации и уменьшить размеры файла, некоторые элементы были сохранены в виде объектов. Таким образом в модели стало возможно разместить любое количество экземпляров одного и того же объекта, не создавая новые морфы или иные конструктивные элементы. Еще большей оптимизации удалось добиться путем упрощения 2D-символов объектов. Разумеется, это решение никак не могло отразиться на 3D-производительности, поскольку оно не уменьшало количество полигонов, присутствующих в модели. Данную проблему удалось устранить путем настройки комбинаций слоев, например, отключая при 3D-навигации показ элементов декора и скульптур.

Статуи на фасадах в модели ARCHICAD | ©CÉH

Стоит также отметить, что эффективно выполнить обмеры и создать по ним точную модель стало возможно только благодаря слаженной работе и готовности к взаимодействию труппы Венгерской государственной оперы и сотрудников компании CÉH, приложивших немало совместных усилий для сохранения и реконструкции этого великолепного памятника архитектуры.

3D-сечение окончательной модели в ARCHICAD | ©CÉH

Визуализация модели в ARCHICAD | ©CÉH

Модель оперного театра в BIMx Lab

О компании CÉH Inc.

Штат CÉH насчитывает около 80 сотрудников, кроме того существуют 10 филиалов и 150-200 специалистов, работающих на подрядной основе. Площадь BIM-проектов, реализованных CÉH, превышает 150000 м². Архитекторы CÉH Inc. применяют в своей работе ARCHICAD более 10 лет. На данный момент CÉH владеет 26 лицензиями и использует GRAPHISOFT BIMcloud. В этом проекте, выполненном в ARCHICAD 19, постоянно было задействовано от трех до семи архитекторов.

О GRAPHISOFT