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27.10.1995

IT im Bauwesen/3D und Virtual Reality im Staedtebau Die ersten Schritte auf dem Weg zur Cyber City sind getan

Von Horst-Joachim Hoffmann*

Bestmoegliche Visualisierung ist nicht die wichtigste Option, die der Computer dem Staedtebauer bietet. Wichtiger ist, dass dem Bau etwa von Verkehrsverbindungen, Schulen, Universitaeten, Sportstaetten, Verdichtungsraeumen etc. eine ganzheitliche Planung zugrunde liegt. Fuer den Einsatz von Virtual Reality (VR) und 3D- Techniken gibt es in der deutschen Bau-Hauptstadt Berlin schon zahlreiche Beispiele.

Staedtische Grossbaustellen rufen ganz unterschiedliche Reaktionen hervor: kindliche Neugier beim Schlendernden, hektische Verzweiflung beim Eiligen. Lindernd wirkt da der Blick in die Zukunft mit virtuellem Gang durch die Geschaeftspassage, den U- Bahnhof in spe oder das Buerohaus.

"Die Visualisierung eines gedachten Raumes im Verhaeltnis eins zu eins war schon immer ein Traum der Menschen", meint Yagedir Asisi, Architekt und Perspektivkuenstler. In vier Rotunden realisierte der Kuenstler im Auftrag des Magazins "Stern" die Ansichten von Pariser Platz, Potsdamer Platz, Alexanderplatz und Schlossplatz eines Berlin im Jahre 2005 auf zehn bis zwoelf Meter hohen und 50 Meter langen, in einem Rundzelt zu betrachtenden Stoffbahnen. Die Technik des Panoramabilds mit seiner besonderen Perspektive, die durchaus als frueher Vorlaeufer der virtuellen Realitaet zu werten ist, stammt aus dem Jahre 1792.

Effekt zieht ein Millionenpublikum an

Am 27. Mai jenes Jahres eroeffnete Henry Ashton Barker am Leicester Square in London die erste Panorama-Rotunde mit dem Titel "London from the Roof of the Albion Mills". Der Effekt zieht immer noch ein Millionenpublikum an. Befinden sich die Augen des Betrachters auf derselben Ebene wie der Bildhorizont, entsteht, so Asisi, "ein koerperliches Raumgefuehl". Gleichsam statische virtuelle Realitaet.

Auf dem Weg zur "multimedialen Stadt" werden jetzt Neubauten entwickelt, die nicht nur "Datentraeger", sondern begehbare Datenraeume sind, erlaeutert Professor Edouard Bannwart von der Echt Zeit GmbH aus Berlin. Beamer, Projektionswaende und Raumakustik ersetzen zunehmend Monitore, Fernseh- und Stereogeraete, und so sei die naechste Stufe der Entwicklung vom Mediengeraet zum Medienraum mit Motionbase bereits erkennbar.

Doch diese begehbaren "Screen-Bunker" sind laut Bannwart lediglich Vorboten einer Medialisierung der Staedte. Mit der Beschleunigung der Verarbeitungszeit von Rechnern geht eine Durchdringung aller Bereiche mit Informations-, Steuerungs- und Ueberwachungstechnologien einher. "Durch die Vernetzung dieser Datenerfassung und Datenauswertung entsteht ein sich staendig ergaenzendes Simulationsmodell der staedtischen Veraenderungen", prognostiziert Bannwart. Dieses dynamische Bewegungsmodell diene kuenftig als digitale Grundlage fuer den Planungs- und Verwaltungsprozess.

Fuer die Berliner Innenstadt wird zur Zeit ein solches digitales Stadtmodell erstellt. Getreu im Detail, auf den Zentimeter genau und "wahrnehmungsentsprechend" soll es, so Bannwart in einem Essay mit dem Titel "Cyber City", zukuenftig den Stadtraum unter der Erde, auf der Oberflaeche und im Luftraum repraesentieren. In dieser virtuellen Analogie zur Realitaet lassen sich Planungskonzepte, Betriebsablaeufe und Umweltbelastungen simulieren.

Die interaktive Begehbarkeit erlaube es zusaetzlich, "virtuell durch die Innenstadt zu spazieren, Teleshopping, Telekiosking oder telepraesent Alltaeglichkeiten zu erledigen".

Probleme des Sich-Zurechtfindens sieht Bannwart durch das beinahe realistische Abbild der Stadt nicht. Die Virtual Reality loest sich vom Head mounted Display (HMD) und dem Datenhandschuh und wird im Lauf der Zeit zu einer raeumlichen Simulationsumgebung. In ihr koennen auch Planungslaien Konzepte und Verfahren realistisch erproben und Analysen durchfuehren. Vernetzt haben die Architekten, Verwaltungen und Bauunternehmen die Moeglichkeit, Planungsvorgaenge aufeinander abzustimmen, und selbst die technischen, finanziellen sowie umweltbestimmenden Konsequenzen lassen sich schon jetzt "erstaunlich komplex" (Bannwart) durchspielen.

3D-Stadtkarte aus vielen Blickwinkeln

In der Cyber City ergibt sich auch fuer Otto Normalverbraucher ein interessanter Zusatzeffekt. Mit Hilfe eines durch Satellitennavigation georteten 3D-Screens laesst sich auch eine dreidimensionale Stadtkarte aus dem jeweiligen Blickwinkel abrufen und darstellen. Diese 3D-Karte gibt nicht nur Orientierungshinweise, sondern kann mit speziellen Erklaerungen, Begutachtungen von Innenraeumen, Sichtverhaeltnissen und Verkehrsverbindungen versehen werden. Schadstoffbelastungen, Wetterprognosen, Strassenverhaeltnisse etc. machen das 3D- Stadtmodell zusaetzlich interessant.

Wichtiger aber fuer den Stadtplaner und Staedtebauer von heute und morgen ist die Parallelisierbarkeit von Planungs-, Entscheidungs- und Realisierungsvorgaengen. Die Anforderungen, die an die Stadtplanung gestellt werden, sind ungleich hoeher als die, die bei einem normalen Programm (auch 3D) in der Gebaeudearchitektur auftreten.

PC macht Bewohner quasi zum Stadtplaner

Neben den Verkehrsverbindungen mit Strassen, Tunnel, Bus-/U- Bahnhoefen sowie eventuellen Schiffahrts- und Flughaefen nehmen Einrichtungen wie Buechereien, Museen, Schulen, Universitaeten, Zoos etc. mit ihren Bedarfsplanungen breiten Raum ein.

Um sich hier einen Ueberblick zu verschaffen, bietet Bomico aus Kelsterbach fuer den Freizeitbereich das 3D-Simulations- und Animationsspiel "Sim City 2000" sowie auch seit September dieses Jahres den "Urban Renewal Kit" des amerikanischen Softwarehauses Maxis an. Sogar eine Stadtzeitung mit Reaktionen der fiktiven Bewohner und Szenarien wie beispielsweise Grossbraende werden generiert - der PC macht den Bewohner quasi zum Stadtplaner und Buergermeister.

Von der Vorstufe der virtuellen Realitaet, der spielerischen oder professionellen 3D-Animation, ist der Schritt zur kuenstlichen Realitaet mit Datenhandschuh und Helm nicht mehr allzugross - ueber die Moeglichkeiten der Mitgestaltung durch die Buerger muessen die Politiker allerdings entscheiden.

Fuer professionelle Animationen im Bereich Architektur bietet die Nemetschek Programmsystem GmbH aus Muenchen in Zusammenarbeit mit der IBM Deutschland eine Loesung an, die mit dem Programm "Allplan 700" auf einer RS/6000 250T und dem Grafiksubsystem GXT 1000 arbeitet. Der Preis liegt bei etwas ueber 60 000 Mark; mit einer Spezialbrille ist es nach Auskunft von Heike Kappelt aus dem Bereich Oeffentlichkeitsarbeit von Nemetschek schon jetzt moeglich, Animationsfilme mit Stereoeffekt zu sehen.

Der generelle Unterschied zu 3D-Animationen - von denen auch einige zur Zeit in Berlin laufen beziehungsweise in Vorbereitung sind - sei jedoch, dass bei virtueller Realitaet jedes einzelne Bild zur Laufzeit berechnet werde, erlaeutert Ulrich Isermeyer, Produkt- Manager bei Autodesk in Muenchen.

Eine Konstruktion beispielsweise mit Autocad liefert Daten, die in das "3D-Studio" des Hauses uebernommen, dort berechnet und zu einem "Walk through" zusammengesetzt werden. Diese Modelldaten koennen auch in groessere Systeme wie beispielsweise die Onyx-Rechner von Silicon Graphics uebernommen werden und so Virtual-Reality- Anwendungen generieren. Wie Autodesk mitteilt, fuehrt das Unternehmen am 24. November dieses Jahres erstmals in Deutschland seine neue Generation "3D Studio Max" in Frankfurt vor. Die wichtigsten Technologiebausteine sind eine objektorientierte Programmierung mit Microsoft Visual C++ sowie ein echtes 32-Bit- Betriebssystem wie Windows NT. Mit neuen Display-Treibern und der schnellen Grafik-Schnittstelle "Heidi" sowie neuem User-Interface stellt sich das Unternehmen dem Wunsch nach einer Verfeinerung von Animationen. Eine neue Software namens "Bi Ped" als Core Component zu dem neuen Studio animiert Menschen, Roboter und andere Objekte so, dass sie sich wie "Zweifuessler" bewegen - Strassenverkehr live und in Farbe.

Und auch Autodesk befasst sich mit der Thematik der virtuellen Realitaet. Mit dem Cyberspace Developer Kit (CDK) lassen sich nach Auskunft des Unternehmens den 3D-Objekten auch physikalische Eigenschaften wie Masse und Dichte zuordnen. Dies ist eine der Voraussetzungen fuer eine reale virtuelle Welt.

Die Hardware wird dabei fuer den Normalanwender zunehmend erschwinglich. So bedarf es fuer die CDK-Anwendung neben einem Head mounted Display nur eines 386er/486er PC mit Minimum 8 MB RAM (laut Autodesk besser 32 MB), 80 MB Harddisk und mindestens eines Vesa-SVGA-Displays mit Maus. Als Software ist mindestens DOS 3.1 erforderlich, der Viewer aber sollte am besten mit Windows NT arbeiten. Als Compiler werden Zortech 386C++ 3.0 oder Metaware High C++ 3.03 sowie Spezialprogramme wie "Pharlap 386/Link 3.0", "Run 386 3.0", "Bind/386 3.0" und "386/DOS Extender SDK" eingesetzt.

Der Weg zu Virtual Reality in der Staedteplanung und Stadtarchitektur ist zwar eingeschlagen, aber noch sehr lang. Insbesondere Berlin bietet zur Zeit ein interessantes Feld zur Betaetigung und zum Geniessen. Die Animationen ueberwiegen allerdings. Bevorzugtes Ziel sind die "Filetgrundstuecke" um den Potsdamer Platz - mit Hertie, Sony, Debis und ABB als Eigentuemern. In einer sogenannten Infobox koennen sich Oeffentlichkeit und Fachleute beispielsweise ueber Verkehrskonzept und Bauvorhaben informieren und den realen Stand der Bauarbeiten mit der "Zeitreise" vergleichen.

Die Chemnitzer Artemedia Productions GmbH visualisiert den Kernbereich des geplanten neuen Zentrums Potsdamer Platz/ Lehrter Bahnhof unter besonderer Beruecksichtigung des Knotenpunkts Lehrter Bahnhof in allen Ebenen. Ueber eine Space mouse steht laut Artemedia der Datensatz in Echtzeit fuer die Betrachtung per pedes oder im Vogelflug bereit. Touchscreens bieten zusaetzliche Infos und weitere Animationen. Die virtuelle Show laeuft auf vier Onyx- Rechnern von Silicon Graphics - eine Video-Rueckprojektion bietet einem groesseren Publikum die Reise in das Berlin von morgen.

Die Animation im Architekturbereich entwickelt sich in grossen Schritten weiter, meint Ottmar Knauer von Short Cuts aus Berlin. Ein gangbarer und teils schon eingeschlagener Weg heisst interaktives Multimedia.

Wichtig sei vor allem, dass auch in der Ausbildung das Denken im quasi begehbaren dreidimensionalen Raum angeregt werde, so Knauer. Bisher herrsche bei den Architekturstudenten noch ein Denken in 3D-Ansichten vor. Er fuehrt als Beispiel ein Voice-System an, bei dem der Akteur helmbewehrt per Sprachbefehl Waende, Fenster und Tueren erzeugen konnte, die dann als 2D-Grafik auf dem Bildschirm standen.

Der Helm stoert immer noch. Denn nur hoechst selten setzt sich ein Planer oder Architekt mit solchen Teilen zusaetzlich zu Skihandschuh-aehnlichen Datagloves hinter den Schreibtisch.

Kritik erfaehrt der Animations-Boom auch in einem anderen Bereich: "Investoren gesucht, Banken und/oder Mieter im Visier", heisst vielfach die hintergruendige Auftragsmotivation. Vielleicht sollte doch etwas mehr das spielerische, gestalterische Element zum Tragen kommen. So wie beispielsweise im Autodesk-Forum im Compuserve (GO ASOFT): Hier haben sich die Anwender selbst zu einem Spiel namens Studio City 2000 organisiert und bauen ihre eigene Stadt. Ob Taj Mahal oder Almhuette - alles findet seinen virtuellen Platz.

* Horst-Joachim Hoffmann ist freier Fachjournalist in Muenchen.