Flujos de trabajo de Dron a 3D para visualizaciones arquitectónicas

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Arquitectos y diseñadores a menudo necesitan saber cómo se va a incorporar el diseño en su contexto real, mientras que los clientes y “no arquitectos” recurren a imágenes y vídeos fotorealistas para una comprensión más profunda y visceral del proyecto y de las intenciones del arquitecto.

Creado por Pjotr van Schothorst, Lumion (pjotr@lumion.com).

Proyecto Nesselande con contexto creado desde este flujo de trabajo “de dron a 3D”.

Cuando trabajas con Lumion, con funcionalidades como OpenStreetMaps (OSM) y los planos de satélite, obtienes contexto para tu diseño. Son opciones que funcionan para una construcción rápida urbana o ambientes rurales para la localización de tu proyecto, pero también están limitados.

Por ejemplo, OSM solo facilita las formas toscas de los edificios, renderizadas en blanco, y los mapas de satélite son planas, a menudo desactualizadas, y cuya resolución es demasiado baja para la visualización con los clientes.

Skyline de Nueva York con contexto de OpenStreetMap, renderizado en Lumion 8.3.

Esto me llevó a pensar – tiene que haber una manera de mejorar la contextualización de los edificios sin tener que sacrificar el fotorealismo. He investigado diferentes opciones, empezando por Google Maps, y Google Earth SDKs, pero estos servicios no permiten que sus datos se utilicen fuera de Google Maps y Google Earth, así como para visualización arquitectónica.

Una solución es crear un modelo 3D del entorno utilizando una serie de imágenes tomadas con un dron. Esta técnica se utiliza a veces en construcción para monitorizar el progreso, pero su uso no está muy extendido para la visualización y diseño arquitectónico.

Para comprobar su viabilidad, hemos utilizado un flujo de trabajo 3D para alguno proyectos de diseño reales. Desde nuestra experiencia, hemos derivado en un flujo de trabajo lo suficientemente sencillo como para ser utilizado por arquitectos (no solo especialistas en 3D). Utilizando un dron moderno y el software RealityCapture, ahora es posible captar un área de 300x300m y crear un modelo 3D texturizado con suficientemente calidad para presentar un entorno realista para tu visualización arquitectónica.

Y lo puedes hacer todo en un mismo día.

Resumen de flujo de trabajo

Este resumen es una versión reducida. Haz clic aquí para ver la historia completa del flujo de trabajo de dron a 3D.

Paso 1: Comprar un dron

Los drones son cada vez más baratos, pequeños y con mayor potencia. Para este flujo de trabajo, he utilizado DJI Mavic Air. Cuesta $800, pesa menos de medio kg y puede volar durante 20 minutos con una batería. El DJI Mavic Air puede cubrir una distancia de 10km, hacer vídeos en 4K e imágenes con buena resolución. Esto es adecuado para nuestro objetivo de crear contextos 3D como un contexto para visualización y diseño arquitectónico.

Tablet de 10 pulgadas y soporte para tablet al lado de DJI Mavic Air

También recomendamos comprar algunas batería extra para el drone, y si es necesario, una tablet Android de 10 pulgadas.

Paso 2: Capturar Imágenes con el dron.

Utiliza una app especial en tu tablet para controlar el dron, por ejemplo Drone Harmony, el segundo paso es capturar imágenes alrededor del área de interés.

La app Drone Harmony te permite dibujar el área de interés en el mapa, y calcula el recorrido del vuelo del dron, captando imágenes automáticamente con un 60% de overlap de la captura anterior. Este overlap es necesario para la construcción de modelos automáticos en 3D.

Ejemplo del recorrido en Drone Harmony

Haz cinco tomas en el mismo recorrido del vuelo por encima del área deseada, pero asegúrate de que asignas un ángulo de cámara diferente y las otras cuatro tomas inclinadas a 45 grados. Cada toma tarda de 7 a 15 minutos, por lo que el vuelo entero puede tardar de hora a hora y media en total.

Paso 3: Introduce las imágenes en RealityCapture (RC)

Mientras hay diferentes tipos de programas para recoger las imágenes del dron a modelo 3D, para mí RealityCapture es la mejor opción. RealityCapture alinea automáticamente todas las imágenes cuando crea un modelo 3D, añade texturas e inspecciona la calidad del modelo. Esto tarda literalmente unos minutos de trabajo manual, y unas horas de procesamiento del software de RealityCapture.

Modelo 3D construido después de alinear y procesar imágenes del vuelo del dron.

Paso 4: Corta las áreas detalladas y objetos que no interesen.

Si la calidad del modelo está bien, el siguiente paso es eliminar las áreas detalladas que sobren y lo objetos que no interesen, y entonces simplificar el modelo 3D en un modelo más pequeño. Dependiendo del tamaño y la complejidad del modelo, puede haber entre 30K y 1 millón de triángulos.

Corta un área específica donde insertes tu edificio CAD o espacio.

Texturiza el modelo de nuevo y exporta en formato FBX. Cortar y simplificar el modelo tarda de 20 minutos a una hora.

Paso 5: Importa el modelo en Lumion.

Después de importar el modelo 3D en Lumion, puedes vestirlo con árboles, coches, personas, mobiliario, etc. También puedes importar tu diseño de SketchUp o tu programa CAD/BIM (Revit, 3ds Max, AutoCAD, Rhino, etc.). Ya puedes crear renders y animaciones.

Proyecto Westpoint Apeldoorn, renderizado en Lumion 8.5 después del flujo de trabajo dron a 3D.

Esto normalmente tarda entre 15 minutos y varias horas.

Si quieres el documento completo, con información detallada y una gran cantidad de imágenes y vídeos, mira aquí el flujo de trabajo de dron a 3D (PDF)

Probando el flujo de trabajo en proyectos reales

He utilizado este flujo de trabajo en muchos proyectos. Uno es un proyecto de prueba en la playa y la zona de dunas trabajando sobre una casa de ejemplo de Lumion. Los otros dos siguientes son proyectos de diseño comercial de arquitectos locales. Esto está resumido en las siguientes secciones.

Playa y zona de dunas

Proyecto de prueba. Bungalow de prueba de Lumion, añadido a 500x500m y una localización de playa cerca de La Haya, Países Bajos.

Animación del proyecto de la playa y zona de dunas

Descárgate este proyecto de Lumion

Proyecto Nesselande

Casa de diseño privada situada en una pequeña isla en una nueva área residencial cerca de Rotterdam, en Holanda.

Arquitecto: Estudio Aaan.

El arquitecto dice: “La casa está localizada en una isla privada un una nueva área urbana cerca de la ciudad de Rotterdam. La casa está orientada hacia el nuevo parque situado en la siguiente isla hacia el sur. Para poder disfrutar de las vistas, las zonas habitables se proyectan por encima de los niveles de los diques circundantes y las zonas de descanso se sitúan debajo. La planta baja está semienterrada en la isla y se organiza en torno a dos patios. Como principio de diseño de estructuras, el techo se compone de vigas de madera con un patrón bastante denso. Las vigas crean una marquesina en la fachada sur y un característico techo interior.”

El diseño de vivienda privada de Studio Aaan (en el centro) en un modelo 3D del entorno real en el barrio de Nesselande, en Holanda.

Interior del proyecto de Nesselande

Interior del proyecto de Nesselande

Algunos vídeos:

Flyby animation 1

Flyby animation 2

Feedback del arquitecto, Hilbrand Wanders, de Studio Aaan: Para cualquier proyecto de arquitectura, pero especialmente en proyectos privados, la interacción del edificio con su entorno es crucial. Queremos estudiar los proyectos como un objeto arquitectónico en su localización, pero también queremos considerar cómo se experimenta el entorno desde los interiores. Solo cuando la casa está terminada y los propietarios se mudan, se puede ver de forma precisa cómo se proyectan las sombras de los árboles o qué objetos de los alrededores están bloqueando las vistas desde una cierta posición. Estos aspectos influencian mucho en la calidad de la vivienda y son difíciles y costosos de modelar a mano al principio del proceso de diseño. Es muy interesante para un diseñador considerar el entorno en 3D desde el primer momento, para probar las primeras ideas de diseño en un entorno 3D, pero también para comunicarlo a un cliente en un formato claro y atractivo. En el caso de este proyecto, el hecho de que las vistas estuviesen bloqueadas por los diques de alrededor, es una razón para situar los comedores en el primer piso. El resto de pasos de diseño, son consecuencia de esto.

Proyecto Westpoint Apeldoorn

Reforma de un edificio de oficina existente en 98 apartamentos, cada uno con balcón, en Apeldoorn, Holanda.

Arquitecto: Paul Spaltman

Diseño de Paul Spaltman de una reforma de un edificio de oficinas en Apeldoorn, Holanda.

Otro render aéreo mostrando el contexto de la ciudad creado desde un flujo de trabajo de Dron a 3D.

Vista frontal del proyecto Westpoint Apeldoorn

Animación del proyecto Wetpoint Apeldoorn

Feedback del arquitecto, Paul Spaltman:

“Incluso si el escáner 3D no es completamente perfecto, puedo decir que ofrece una enorme de calidad adicional y muchas nuevas opciones. El hecho de que mi diseño encajase tan perfectamente en el entorno es un valor añadido, no sólo durante el proceso de diseño si no también durante las presentaciones y discusiones con los clientes, la administración, los ciudadanos y quien esté involucrado. Mi cliente es muy positivo ante mi proyecto y ahora lo discutiría con la persona encargada en la administración (paisaje, diseño urbano, revisión, etc). El plan de reformar el edificio actual es un tema delicado con la gente que vive en la zona, por lo que todo el mundo es súper crítico. El escáner 3D del entorno jugará un papel importante en este proceso.

Costes

La siguiente tabla suma los componentes de software y hardware que he utilizado. Puede que se necesiten también otros componentes, con costes adicionales también.

Crea tus propios ambientes con drones

Mis experiencias han demostrado que crear modelos de entorno 3D a partir de imágenes de drones es muy sencillo y factible para cualquier visualización de diseño de arquitectura.

La inversión en tiempo y dinero es relativamente baja, y cualquier arquitecto puede hacerlo sin necesidad de que haya un gran entrenamiento o la necesidad de un tercer proveedor. Los modelos resultantes tienen valor tanto en el proceso de diseño (Lumion LiveSync) como en la comunicación con los clientes y otras partes interesadas, como el ayuntamiento y los ciudadanos (Lumion renderizó imágenes y animaciones).