V Náchodě vyrostla další učebna virtuální reality

Virtuální realita spoří náklady
Skutečnost, že naprostá většina současných návrhů staveb vzniká v počítači, asi nikoho nepřekvapí. Moderní
technologie umožňují architektům a stavbařům prakticky „neomezené“ možnosti. Tvůrci mohou naplno pustit uzdu své fantazii a vytvářet nadstandardní netypické kreace ve formě atypických tvarů budov, střech apod. Tato volnost je na jednu stranu velmi vítaná architekty, ale již méně stavebníky, kteří pak musí takové kreace realizovat. V praxi se objevuje řada případů, kdy počítačový návrh dokumentace pro provedení stavby doslova „snese vše“, ale výsledné dílo je buď technologicky prakticky nepostavitelné nebo po dokončení vykazuje zásadní problémy při používání. Jak takovým nemilým překvapením pro investora předcházet? Jedním z řešení je použít moderní prostředky virtuální reality k potvrzení předkládaného návrhu a celé dílo na virtuálním 3D prototypu ověřit nejen co do tvaru,ale například i co do použití a proveditelnosti stavby. Virtuální realita není jen pouhé statické zobrazení vizualizace díla z jednoho pohledu. Jedná se o plné zobrazení veškerých detailů staveb nebo produktů,a to ve stejné velikosti jako ve skutečnosti a dokonce s plnou interakcí uživatele. Uživatel se tak může plynule procházet po budově, jezdit výtahy či eskalátory a prožívat celý prostor tak, jako by již budova stála. Často se ve virtuálním prostoru okamžitě projeví případné základní nedostatky konceptu nebo dokonce chyby. Uvedený koncept se dnes nejčastěji označuje jako BIM (Building Information Modeling) a představujenový trend v projektování budov. Projektem, v němž virtuální realita byla použita ještě před výstavbou, je například pražská O2 Arena, kde architekt musel obhájit celou koncepci před tuzemskými i zahraničními investory. Celá aréna byla do nejposlednější místnosti převedena do 3D virtuální reality, kde byla postupně ověřována, a to nejen co se týče základního užití, ale i po stránce bezpečnosti, estetiky a využití jednotlivých stavebních etap celého díla. Ještě před výstavbou se tak objevilo několik zásadních problémů v konceptu a dispozici celé budovy, které díky virtuální realitě byly odstraněny včas a za minimálních nákladů. Podobně byl ověřován i projekt Tančícího domu v Praze, což byla první stavba kompletně vytvořená v počítači (bez rýsovacích prken a plastových modelů). Bylo zde třeba nemalého úsilí pro prosazení takto atypické budovy do konceptu historických budov nábřeží.

Stereoskopická stěna ve škole
Technologie virtuální reality byla donedávna doménou pouze výzkumných pracovišť, univerzit a utajovaných průmyslových vývojových center. Díky celkovému technologickému pokroku se cena zařízení pro virtuální realitu stala dostupnou i pro střední a vyšší odborné školy. Na VOŠS Náchod byla v jedné ze tříd zřízena tzv. imersivní stereoskopická stěna, která je základním kamenem virtuální reality. Systém stereoskopického zobrazení v kombinaci s mimořádně výkonnou pracovní stanicí a sledovacím systémem (tracking) umožňuje zobrazovat a plně ověřovat virtuální prototypy staveb, budov, návrhů, konceptů, výrobků aj. Virtuální stěna uživatele doslova pohltí (anglicky „immerse“) a vytvoří dojem, že 3D objekty se nachází přímo před ním a že je součástí zobrazované 3D scény. Systém v reálném čase zobrazuje objekty nebo scény o velikosti několika milionů plně texturovaných a stínovaných trojúhelníků za sekundu. Díky speciálním virtuálněrealitním pomůckám (sledovací brýle, hůlka a upravený GamePad, tzv. FlightStick) je stereoskopický pohled uživatele přizpůsoben jeho momentální poloze a uživatel může plně interagovat se zobrazenou scénou (ovlivňovat její děj, měnit parametry aj.). Stereoskopická stěna je využívána ve dvou režimech. Jeden režim je základní, tzv. stereoskopické „kino“, tj. všichni žáci sedí na svých místech a pozorují stereoskopický obsah (předpřipravený film, počítačovou animaci či jiný 3D obsah) podobně jako v digitálním kině. Druhý režim je tzv. laboratorní, kdy vybraný žák či učitel spustí sledovací systém (3D tracking) a plně využívá výpočetní sílu systému pro zobrazení scén ve virtuální realitě. Přesně takto se využívá systémi průmyslu. 

Použitá technologie
Technologie na VOŠS Náchod patří mezi naprosté špičky v oboru. Výpočetní výkon systému je kombinací HP stanice a nVidia Quadro karet s výkonem více než 1.5 TFLOPS. Sledovací systém VICON Tracker zajišťuje odezvu 240fps s přesností určení polohy méně než milimetr. Zadněprojekční plátno Stewart zachovává rovnoměrnost zobrazení v dostatečném rozsahu celé kalibrované projekční plochy. Stereoskopické zobrazení je zajištěno dvojicí projektorů Projection Design s úpravou pro 3D systém INFITEC, který pro své interní účely původně navrhl automobilový gigant Daimler Chrysler. Neméně významnou složkou celého systému je technologie EON Reality Ultra, kterou pro své virtuální prototypy i marketing používají společnosti jako Boeing apod. Jedná se o naprosto špičkový vizualizační nástroj, který zvolenou 3D scénu dokáže přenést na imersivní stereoskopickou stěnu v nebývalé kvalitě a dokonce v interaktivní podobě.

Trh práce volá: „Hledáme odborníky!“
Tuzemské, ale zejména zahraniční výrobní společnosti mají doslova „hlad“ po kvalifikovaných odbornících z oblasti zpracování 3D dat. Virtuální prototypy a stereoskopická projekce jsou vítanou pomůckou architektů,
designérů, strojařů, stavbařů, lékařů, chemiků aj. Problém je však najít správné lidi, kteří tento obor ovládají. Proto školy jako pražská VOSŠ Náchod nebo VOS Novovysočanská již nyní jasně přitahují zájem průmyslových partnerů, kteří chtějí v takových školách získat své budoucí spolupracovníky. Úspěšní studenti takto vybavených škol nebudou mít rozhodně o práci nouzi.

Na samotné využití jsme se zeptali zástupce ředitele VOŠS Náchod, Mgr. Jakuba Fabiána, metodika ICT, který se zasadil o vznik 3D laboratoře virtuální reality.

Proč jste se rozhodli pořídit 3D laboratoř virtuální reality?
JF: Na samém počátku tohoto rozhodnutí byla vize ředitele školy udržet tempo s technologickými změnami, které ovlivňují nejen stavebnictví, ale v důsledku i běžný život každéhoz nás. Jistě mi dáte za pravdu, že právě technologie 3D jejednou z takových technologií, které se nám již stěhují i do obývacích pokojů našich domácností.

Jaké předměty a ročníky se v laboratoři vyučují?
JF: Laboratoř je nyní spíše „3D kinem“, kam se žáci jdou podívat na vizualizaci již hotových projektů, ale pracujeme na modelech, které si žáci vytvoří sami, a to buď jednoduchým exportem z ArchiCADu a do budoucna snad i z Google SketchUpu, Blenderu, EONu…

Využíváte laboratoř i k nějakým dalším projektům?
JF: Tato kapitola je spíše směrem, kam se chceme ubírat, ale nejprve musíme „ovládnout“ základy my učitelé.  Kolik učitelů s laboratoří v současnosti pracuje?
JF: Aktivně pouze 3 učitelé, ostatní (cca 8) zatím jen za dohledu IT správce naší školy.

Co říkají na laboratoř studenti?
JF: Žáci jsou velmi netrpěliví, „kdy už si budou moci sami něco připravit“, ale trpělivost s dotažením podkladů do prezentovatelné podoby mnohdy nemají. Zatím je to pro nás všechny (žáky i učitele) svět netušených možností, ale času pro systematické studium je při běžném provozu školy méně, než bychom si přáli.

Co říkají na laboratoř rodiče?
JF: Rodiče se byli na laboratoř podívat v průběhu dne otevřených dveří a prezentace ukázkových videí i 3D modelů budov sklidila velký úspěch.