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Die Digitalisierung der Intuition

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Per Spracheingabe in ein modifiziertes Smartphone wird die Materialität des digitalen Modells bestimmt. Foto © GREYSHED
von Adeline Seidel | 22. September 2014
Ein Holodeck für Stadtplaner und Architekten. Die Hand des Designers als Eingabewerkzeug für digitale Modelle und ein Kunde zu Besuch in der Matrix. Digitales Entwerfen ist eine Frage der Schnittstelle – am besten fließen die Gedanken direkt vom Kopf in den Computer.
„Von dem Kopf in die Hand und von der Hand in den Kopf“ – diesen Satz hat wohl jeder zu hören bekommen, der einmal ein Gestaltungsfach studiert hat. Man setze sich, so die allgemeine Annahme, ganz anders mit Problemstellungen, Entwürfen und Ideen auseinander, wenn man diese – analog – zu Papier bringe oder im Modell erbaue. Fakt ist, dass diese direkte, oft auch intuitive Umsetzung von Ideen einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung hat.

Mit dem Einzug digitaler Werkzeuge wie CAD- und 3D-Modelling-Programmen in die Entwurfspraxis tritt das Arbeiten mit der Hand oft in den Hintergrund. Denn die Maschine lockt mit dem – oft falschen, aber verführerischen –Versprechen, die Formfindung gehe auf diese Weise leichter von der Hand. Zudem ist es mit 3D Druckern einfach geworden, solche digitalen Modelle auch tatsächlich zu bauen. Doch die Schnittstelle zwischen Kopf und Computer, oft vermittelt über die Hand zur Maus, bremst in der Regel das intuitive Vorgehen, verlangt die Eingabe der Idee in das entsprechende Programm doch sowohl eine Anpassung an dessen Möglichkeiten als auch eine gewisse Präzision, die in der Phase der Ideenfindung und des Experimentierens schlicht nicht notwendig, oft sogar hinderlich ist. Entwicklungen, die analoge und digitale Entwurfsstrategien miteinander verbinden, lassen uns gleichwohl mit Spannung in die Zukunft blicken.
Ein Holodeck für Gestalter?

Science-Fiction-Filme haben es vorgemacht: Ob „Matrix“, „Tron“ oder „Star-Trek“ – das Verschmelzen des eigenen Körpers mit einem virtuellen Raum eröffnet gerade für die Baubranche eine überaus interessante Perspektive. Ein Gang durch das digitale Modell des eigenen Entwurfes könnte diesen an so manchen Ecken verändern. Auch der Kunde oder Bauherr könne so besser von der Qualität eines Projektes überzeugt werden – damit wirbt zumindest das Unternehmen Zeiss, das gemeinsam mit Graphisoft eine neue „3D Virtual Reality Brille“ mit dem Namen „cinemizer® OLED“ entwickelt hat. Mit dieser Datenbrille kann man sich durch ein digitales Gebäude bewegen. Doch im Vergleich zu dem Kickstartererfolg „Oculus Rift“ wirkt das Erlebnis mit der Zeiss-Brille doch etwas hölzern.

Die „Augmented Reality“-Brille „Oculus Rift“ ist im Gegensatz zu „cinemizer® OLED“ mit schnellen und sensiblen Sensoren ausgestattet, so dass man sich mit einfachen Kopfbewegungen durch den virtuellen Raum bewegen kann. Das Erlebnis steht an erster Stelle, denn diese Brille ist für die Welt der Computerspiele gedacht. Allerdings ist die Logik von virtuellen Spiele- und Bauwelten sehr ähnlich und es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese Entwicklung aus der Spieleindustrie auch für die Baubranche interessant und nützlich sein wird.

Noch bleibt der Gang durch die virtuellen Welten aber ein rein visuelles Erlebnis – ist also nicht mit der Idee des Holodecks vergleichbar. Denn hier konnte man die virtuelle Welt auch anfassen und fühlen und mit dieser interagieren. Mit den derzeitigen Datenbrillen ist es aber unmöglich, Türen aufzumachen oder Wände zu verschieben. Damit eignen sich diese als Entwurfswerkzeug derzeit nur bedingt. Noch.
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Mit einer Datenbrille kann man in digitalen Modellen spazieren gehen. Foto © Sergey Galyonkin
Simsalabim – wie von Zauberhand

Man stelle sich vor, wie man in Zukunft, einem Dirigenten gleich, die Form eines Gebäudes oder Objektes in die Luft gestikuliert und wie diese Gesten dann direkt in ein digitales 3D-Modell übertragen werden. Das beschreibt den Versuchsaufbau von „Gestural [AR]chitecture“, einem Projekt von Ryan Luke Johns an der Princton University. Hier erfolgt mit Hilfe eines Smartphones, eines Kinects und allerlei Sensoren und Rechnern die Eingabe von Formen mittels Hand- und Armbewegungen. Über die Sprachsteuerung des Smartphones kann zeitgleich die Materialität des entworfenen Gebäudes bestimmt werden.

Bei Johns’ Projekten „Augmented Materiality“ und „Interactive Milling“ experimentiert dieser mit dem direkten, physischen Eingreifen in einen Fertigungsprozess. Beide Projekte kombinieren Augmented Reality -Technologien mit Echtzeit-Computersimulationen, sensorischer Rückmeldung und Roboterfertigungswerkzeugen. Über ein Tablet mit einer AR-Software, über die das Fertigungswerkzeug gesteuert wird, kann der Designer oder Architekt direkt in den Herstellungsprozess eingreifen: Mit einfachen Fingerbewegungen steuert er die Wege des Roboters, spontane Änderungen lassen sich im Nu umsetzen – ohne dass dafür eine entsprechend überarbeitete CAD-Datei angefertigt werden muss. Vielmehr ist es, als übertrage man seine Vorstellungen und Ideen vom Kopf über die Hand direkt auf das Werkzeug und das Modell. Auch das Produkt wird dementsprechend angepasst. Der Architekt oder Designer wird somit zu einem Magier, der seine Ideen durch seine Gesten direkt in die digitale Welt überträgt.
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„Gestural [AR]chitecture” ermöglicht mit Gesten digitale Modelle herzustellen. Foto © GREYSHED
Modellbau interaktiv

Virtuelles Zusammenarbeiten – das geht schon recht gut mit „Cloud“-basierten Lösungen und Videokonferenzen. Doch gemeinsam an einem digitalen Modell arbeiten funktioniert nur bedingt oder gar nicht. Schon bei einem physischen Modell ist es schwierig. Oft verwässert eine Diskussionen den Entwurf – ganz gleich ob es sich hierbei um Architektur, Stadtplanung oder Design handelt. Der Umweg über die Sprache macht es oft noch schwieriger: Jeder verwendet Begriffe und Adjektive anders. Wie viel leichter und anschaulicher wäre es, könnte man selbst am digitalen Modell Hand anlegen – unmittelbar und intuitiv!

Daniel Leithinger und Sean Follmer, Wissenschaftler in der „Tangible Media Group“ des „MIT Media Lab“, forschen zu diesen „Austausch“-Schwierigkeiten. Ihr Projekt „inFORM“ ist ein Display, das seine Form dreidimensional verändern kann und ein wenig an das Deko-Objekt „Pinpressions“ erinnert. Für die Verwendung muss sich der Nutzer des Displays nicht einmal in unmittelbarer Nähe befinden. Eine Kamera überträgt seine Bewegungen und steuert damit die einzelnen „Pixel“ des Displays. So baut sich je nach Wunsch eine andere Form dreidimensional auf, die man im übrigen auch anfassen und damit auch fühlen kann. Noch sind die „Pixel“ sehr grob und erinnern eher an Legosteine als an präzise Architekturdarstellungen. Aber mit der Geschwindigkeit, in der diese Technologien weiterentwickelt werden, ist es ein durchaus denkbares Szenario, dass man demnächst – räumlich von einander getrennt – über Projekte diskutieren kann, indem alle Beteiligten direkt am Modell Hand anlegen können und sich in wenigen Sekunden neue Formen aufbauen.

Das Interface, und das verdeutlichen alle genannten Beispiele, spielt bei der Technologie des Gestaltens mit digitalen Werkzeugen eine zentrale Rolle. Mit dem iphone und ipad ist deutlich geworden, dass eine einfache Bedienbarkeit der Schlüssel dafür ist, mit der Technologie „verschmelzen“ zu können. Die Computerspiel-Branche ist dabei ein nicht irrelevanter Treiber, denn sie verfügt über das nötige Investitionskapital, erfinderische Köpfe und einen großen Absatzmarkt. Ein Beispiel für eine solche „Weiterentwicklung“ ist die Hardware „Kinect“. Was zunächst erfolgreich den Computerspielmarkt eroberte, hält nun Einzug in Branchen wie die Medizintechnik. So lassen sich Geräte im OP steuern, ohne dass man diese anfassen muss.
Erfolgt die Eingabe intuitiv über Gesten und lässt sich zudem interaktiv mit den generierten Modellen weiterarbeiten, könnte das Entwerfen zu einer digital erweiterten Form des Arbeitens mit der Hand werden. Der Vorteil: Das intuitive Vorgehen spart Zeit. Vielleicht kommt man sogar dem näher, was man sich vorgestellt, beim Bauen in heutigen Programmen aber nur unzureichend wiedererkannt hat.

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Über ein Tablet kann der Laser mit dem Finger gesteuert werden. Foto © GREYSHED
News & Stories › 2014 › September
Die Digitalisierung der Intuition
von Adeline Seidel | 22. September 2014

Ein Holodeck für Stadtplaner und Architekten. Die Hand des Designers als Eingabewerkzeug für digitale Modelle und ein Kunde zu Besuch in der Matrix. Digitales Entwerfen ist eine Frage der Schnittstelle – am besten fließen die Gedanken direkt vom Kopf in den Computer.

„Von dem Kopf in die Hand und von der Hand in den Kopf“ – diesen Satz hat wohl jeder zu hören bekommen, der einmal ein Gestaltungsfach studiert hat. Man setze sich, so die allgemeine Annahme, ganz anders mit Problemstellungen, Entwürfen und Ideen auseinander, wenn man diese – analog – zu Papier bringe oder im Modell erbaue. Fakt ist, dass diese direkte, oft auch intuitive Umsetzung von Ideen einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung hat.

Mit dem Einzug digitaler Werkzeuge wie CAD- und 3D-Modelling-Programmen in die Entwurfspraxis tritt das Arbeiten mit der Hand oft in den Hintergrund. Denn die Maschine lockt mit dem – oft falschen, aber verführerischen –Versprechen, die Formfindung gehe auf diese Weise leichter von der Hand. Zudem ist es mit 3D Druckern einfach geworden, solche digitalen Modelle auch tatsächlich zu bauen. Doch die Schnittstelle zwischen Kopf und Computer, oft vermittelt über die Hand zur Maus, bremst in der Regel das intuitive Vorgehen, verlangt die Eingabe der Idee in das entsprechende Programm doch sowohl eine Anpassung an dessen Möglichkeiten als auch eine gewisse Präzision, die in der Phase der Ideenfindung und des Experimentierens schlicht nicht notwendig, oft sogar hinderlich ist. Entwicklungen, die analoge und digitale Entwurfsstrategien miteinander verbinden, lassen uns gleichwohl mit Spannung in die Zukunft blicken.
Ein Holodeck für Gestalter?

Science-Fiction-Filme haben es vorgemacht: Ob „Matrix“, „Tron“ oder „Star-Trek“ – das Verschmelzen des eigenen Körpers mit einem virtuellen Raum eröffnet gerade für die Baubranche eine überaus interessante Perspektive. Ein Gang durch das digitale Modell des eigenen Entwurfes könnte diesen an so manchen Ecken verändern. Auch der Kunde oder Bauherr könne so besser von der Qualität eines Projektes überzeugt werden – damit wirbt zumindest das Unternehmen Zeiss, das gemeinsam mit Graphisoft eine neue „3D Virtual Reality Brille“ mit dem Namen „cinemizer® OLED“ entwickelt hat. Mit dieser Datenbrille kann man sich durch ein digitales Gebäude bewegen. Doch im Vergleich zu dem Kickstartererfolg „Oculus Rift“ wirkt das Erlebnis mit der Zeiss-Brille doch etwas hölzern.

Die „Augmented Reality“-Brille „Oculus Rift“ ist im Gegensatz zu „cinemizer® OLED“ mit schnellen und sensiblen Sensoren ausgestattet, so dass man sich mit einfachen Kopfbewegungen durch den virtuellen Raum bewegen kann. Das Erlebnis steht an erster Stelle, denn diese Brille ist für die Welt der Computerspiele gedacht. Allerdings ist die Logik von virtuellen Spiele- und Bauwelten sehr ähnlich und es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese Entwicklung aus der Spieleindustrie auch für die Baubranche interessant und nützlich sein wird.

Noch bleibt der Gang durch die virtuellen Welten aber ein rein visuelles Erlebnis – ist also nicht mit der Idee des Holodecks vergleichbar. Denn hier konnte man die virtuelle Welt auch anfassen und fühlen und mit dieser interagieren. Mit den derzeitigen Datenbrillen ist es aber unmöglich, Türen aufzumachen oder Wände zu verschieben. Damit eignen sich diese als Entwurfswerkzeug derzeit nur bedingt. Noch.
Simsalabim – wie von Zauberhand

Man stelle sich vor, wie man in Zukunft, einem Dirigenten gleich, die Form eines Gebäudes oder Objektes in die Luft gestikuliert und wie diese Gesten dann direkt in ein digitales 3D-Modell übertragen werden. Das beschreibt den Versuchsaufbau von „Gestural [AR]chitecture“, einem Projekt von Ryan Luke Johns an der Princton University. Hier erfolgt mit Hilfe eines Smartphones, eines Kinects und allerlei Sensoren und Rechnern die Eingabe von Formen mittels Hand- und Armbewegungen. Über die Sprachsteuerung des Smartphones kann zeitgleich die Materialität des entworfenen Gebäudes bestimmt werden.

Bei Johns’ Projekten „Augmented Materiality“ und „Interactive Milling“ experimentiert dieser mit dem direkten, physischen Eingreifen in einen Fertigungsprozess. Beide Projekte kombinieren Augmented Reality -Technologien mit Echtzeit-Computersimulationen, sensorischer Rückmeldung und Roboterfertigungswerkzeugen. Über ein Tablet mit einer AR-Software, über die das Fertigungswerkzeug gesteuert wird, kann der Designer oder Architekt direkt in den Herstellungsprozess eingreifen: Mit einfachen Fingerbewegungen steuert er die Wege des Roboters, spontane Änderungen lassen sich im Nu umsetzen – ohne dass dafür eine entsprechend überarbeitete CAD-Datei angefertigt werden muss. Vielmehr ist es, als übertrage man seine Vorstellungen und Ideen vom Kopf über die Hand direkt auf das Werkzeug und das Modell. Auch das Produkt wird dementsprechend angepasst. Der Architekt oder Designer wird somit zu einem Magier, der seine Ideen durch seine Gesten direkt in die digitale Welt überträgt.
Modellbau interaktiv

Virtuelles Zusammenarbeiten – das geht schon recht gut mit „Cloud“-basierten Lösungen und Videokonferenzen. Doch gemeinsam an einem digitalen Modell arbeiten funktioniert nur bedingt oder gar nicht. Schon bei einem physischen Modell ist es schwierig. Oft verwässert eine Diskussionen den Entwurf – ganz gleich ob es sich hierbei um Architektur, Stadtplanung oder Design handelt. Der Umweg über die Sprache macht es oft noch schwieriger: Jeder verwendet Begriffe und Adjektive anders. Wie viel leichter und anschaulicher wäre es, könnte man selbst am digitalen Modell Hand anlegen – unmittelbar und intuitiv!

Daniel Leithinger und Sean Follmer, Wissenschaftler in der „Tangible Media Group“ des „MIT Media Lab“, forschen zu diesen „Austausch“-Schwierigkeiten. Ihr Projekt „inFORM“ ist ein Display, das seine Form dreidimensional verändern kann und ein wenig an das Deko-Objekt „Pinpressions“ erinnert. Für die Verwendung muss sich der Nutzer des Displays nicht einmal in unmittelbarer Nähe befinden. Eine Kamera überträgt seine Bewegungen und steuert damit die einzelnen „Pixel“ des Displays. So baut sich je nach Wunsch eine andere Form dreidimensional auf, die man im übrigen auch anfassen und damit auch fühlen kann. Noch sind die „Pixel“ sehr grob und erinnern eher an Legosteine als an präzise Architekturdarstellungen. Aber mit der Geschwindigkeit, in der diese Technologien weiterentwickelt werden, ist es ein durchaus denkbares Szenario, dass man demnächst – räumlich von einander getrennt – über Projekte diskutieren kann, indem alle Beteiligten direkt am Modell Hand anlegen können und sich in wenigen Sekunden neue Formen aufbauen.

Das Interface, und das verdeutlichen alle genannten Beispiele, spielt bei der Technologie des Gestaltens mit digitalen Werkzeugen eine zentrale Rolle. Mit dem iphone und ipad ist deutlich geworden, dass eine einfache Bedienbarkeit der Schlüssel dafür ist, mit der Technologie „verschmelzen“ zu können. Die Computerspiel-Branche ist dabei ein nicht irrelevanter Treiber, denn sie verfügt über das nötige Investitionskapital, erfinderische Köpfe und einen großen Absatzmarkt. Ein Beispiel für eine solche „Weiterentwicklung“ ist die Hardware „Kinect“. Was zunächst erfolgreich den Computerspielmarkt eroberte, hält nun Einzug in Branchen wie die Medizintechnik. So lassen sich Geräte im OP steuern, ohne dass man diese anfassen muss.
Erfolgt die Eingabe intuitiv über Gesten und lässt sich zudem interaktiv mit den generierten Modellen weiterarbeiten, könnte das Entwerfen zu einer digital erweiterten Form des Arbeitens mit der Hand werden. Der Vorteil: Das intuitive Vorgehen spart Zeit. Vielleicht kommt man sogar dem näher, was man sich vorgestellt, beim Bauen in heutigen Programmen aber nur unzureichend wiedererkannt hat.