Scurt istoric Esri CityEngine
Software-ul Esri CityEngine a fost dezvoltat la Universitatea ETH Zurich din Elveția de către autorul original Pascal Mueller, co-fondator și CEO al fostei companii Procedural Inc., în timpul cercetării sale de doctorat la ETH Computer Vision Lab, Pascal Mueller a inventat o serie de tehnici de modelare procedurală pentru conținutul arhitectural 3D al orașelor, aceste tehnici alcătuiesc fundația software-ului Esri CityEngine. În anul 2001 la conferința anuală despre grafică computerizată SIGGRAPH, se menționează pentru prima dată, în afara cercului științific despre CityEngine, prin publicarea : “Procedural Modeling of Cities” scrisă de Pascal Mueller.
În anul 2008 s-a lansat prima versiune comercială a software-ului Esri CityEngine, de către compania elvețiană Procedural Inc., și a început să fie folosit de către profesioniști din urbanism, arhitectură, dezvoltarea de jocuri, divertisment, GIS, arheologie și patrimoniu cultural. Compania americană ESRI cumpără Procedural Inc. în anul 2011, iar de atunci ESRI R&D Center Zurich dezvoltă software-ul de modelare 3D CityEngine.
Generalități
Esri CityEngine este un nou software puternic pentru modelarea 3D a orașelor, el deschide o nouă abordare tehnică în domeniul modelării 3D, care face posibilă crearea unui model de oraș 3D rapid la scară mare. Esri CityEngine oferă un suport perfect pentru ArcGIS, astfel face posibil importul de date SIG existente în scena 3D, fără nici o conversie, reduce costurilor de investiție într-un sistem specific conversiei și scurtează ciclul de creare a modelului 3D.
Designul urban, un fel de planificare urbană aplicată intens în zilele noastre, se concentrează pe aspectul de urbanism și anume peisajul urban, funcțiile urbane și mai ales spațiul public urban. Modul tradițional de modelare în designul urban se bazează pe Sketch Up, AutoCAD, 3D Max, Maya, platforme care are o mulțime de probleme, cum ar fi procedee complexe de comandă și actualizări inadecvate a datelor, randament scăzut și așa mai departe. Combinația existentă dintre procesul de modelare a motorului urban CityEngine și software-ul ArcGIS, care are funcții de analiză puternice, face mai eficientă convertirea datelor 2D în 3D. În cele din urmă, se poate realiza parametrizarea, digitalizarea și vizualizarea designului urban și îmbunătățirea eficienței naturii științifice, în același timp.
Pentru a rezolva aceste probleme, CityEngine vine cu o nouă abordare în modelarea 3D și anume modelul procedural. Acest model se bazează pe o serie de proceduri, definite în program prin reguli CGA (Computer Generated Architecture - Arhitectură Generată de Computer).
Modelarea pe bază de gramatică
"Gramatica de bază a modelării" sau "procedura modelării" obiectelor 3D, are o gamă largă de aplicații, dar este aplicat cu succes atunci când un număr mare de iterații ale unui desen sau un număr mare de obiecte trebuie să fie create, dar care trebuie sa respecte anumite norme standardizate. Scopul acestei tehnici este de a automatiza modelarea 3D asfel încât calitatea generală a descrierii modelului urban 3D pe bază de gramatică de cod, să se reflecte în calitatea și numărul de detalii ale modelelor 3D generate. Unele dintre obiectele 3D, cum ar fi clădirile cu un înalt grad de detaliu, pot fi create manual, abordarea procedurală nefiind recomnadată, deoarece timpul alocat acestei tehnici ar fi foarte mare.
Pregătirea setului de reguli, în materie de timp, ajunge la un anumit vârf la început, dar pe de altă parte, generarea modelului 3D prin setul de proceduri gramatice, se produce rapid, comparativ cu modelarea manuală clasică. Graficul de mai jos compară ambele tehnici și este evident că aplicarea modelării pe bază de gramatică devine utilă când avem de modelat 3D zone urbane de mare întindere.
Forma gramatică CGA a software-ului CityEngine, este un limbaj de programare unic, specific generării modelelor arhitecturale 3D. Ideea de modelare pe bază de programare este de a defini reguli care aplică iterativ un design și creează din ce în ce mai multe detalii. Aceste reguli lucrează în forme, care se compun dintr-o geometrie, încadrată într-un sistem local orientat denumit domeniu de aplicare. Imaginea următoare ilustrează pașii procesului de derivare, cum din forma inițială aflată în partea stângă, regula CGA creează modelul 3D, rezultatul final aflându-se în partea dreaptă.
Generarea geometriilor 3D ale construcțiilor, folosind reguli CGA :
1. Loturile construcțiilor sunt fie create de CityEngine prin instrumentele lui specifice sau sunt importate.
2. Utilizatorul alege care fisier cu reguli specifice de forma „ .cga ” se va aplica parcelelor create sau importate. Se poate atribui aceeași regulă pentru toate clădirile ce doresc a fi modelate 3D sau doar pe unele dintre acelea care urmează altfel de set de proceduri.
3. După atribuirea regulilor, utilizatorul declanșează startul operațiunii de generare automată a modelelor 3D. Modelele create se pot analiza în fereastra specefica a programului CityEngine.
4. Pentru a edita modelele 3D rezultate, există diferite posibilități:
- editarea regulilor
- suprascrierea parametrilor regulii ce a fost atribuite unei singure clădiri
- în cazul regulilor stocastice (reguli cu parametrii aleatori), se pot modifica parametrii aleatori
5. După ce procesul de modelare 3D este finalizat, utilizatorul poate exporta clădirile selectate sau străzile, fără constrângeri de memorie.
Caracteristicile Esri CityEngine
Suportă date GIS și CAD pentru formatele standard, cum ar fi Esri Shapefile, fisiere Geodatabase și OpenStreetMap care permit să importe și să export orice date de tip vector și geo-spațiale.
Prin modelarea procedurală bazată pe reguli CGA se permite controlul în masă a geometriilor, proporțiilor sau texturilor clădirilor și a străzilor orașului.
Interfața parametrică a modelării : reprezintă o interfață prin care se controlează interactiv parametrii specifici străzilor, construcțiilor sau vegetației, cum ar fi lungimea, lățimea, înălțimea sau vârsta (definită de regulile CGA).
Include un a ranjament dinamic al orașului unde întâlnim un design interactiv prin care se poate face editarea și modificarea aspectului urban compus din străzi, blocuri și parcele.
Esri CityEngine poate genera modele ale străzilor, care se dezvoltă organic, bazat pe un algoritm de calcul.
Fațadele clădirilor se creează atât prin reguli CGA cât și prin instrumentul pus la dispoziție de programul 3D.
Sunt suportate formatele standard 3D cum ar fi : Collada, Autodesk FBX, 3DS, OBJ Wavefront, RenderMan RIB, mental ray MI și E-on Vue.
Generează rapoarte bazate pe reguli procedurale pentru a analiza spațiul urban, de exemplu, calculează automat cantitățile, cum ar fi volume și suprafețe.
Interfață de scripting Python integrată.
Prezintă șabloane ale modelelor 3D ale orșelor, cu modelele armonizate ale componentelor acestora, cum sunt străzile, parcelele și clădirilor.
Este disponibil pentru toate platformele cum ar fi : Windows (32bit / 64bit), Mac OS X (64bit) și Linux (32bit / 64bit).
