Rhino для ежедневных задач. Бюро «Атриум»

Интервью с Сергеем Надточим и Романом Хоревым

Катя Субботина, Серго Попов

28.02.2023

Время чтения: 12 мин

Часто говорят, что Rhino — инструмент будущего. С его помощью делают сложные параметрические фасады, оптимизируют массинг зданий, проводят градостроительный анализ и многое другое. Кажется, что это слишком сложная программа, чтобы интегрировать её в привычные рабочие процессы. А вот и нет: Rhino — не про будущее, а про настоящее. Он практичный и отлично работает в паре с инструментами для BIM-моделирования.

Мы поговорили с архитекторами бюро «Атриум» — арт-директором Сергеем Надточим и руководителем параметрического отдела Романом Хоревым, — чтобы узнать, как и зачем в «Атриуме» интегрировали Rhino в рабочие процессы.

О том, как Rhino используют для повседневных задач в голландском MVRDV, рассказываем в другой статье.

Как «Атриум» перешёл на Rhino

Раньше нашим стандартным рабочим набором была связка 3ds Max + Revit: можно было искать форму объекта, а какие-то цифры просчитывать в BIM. Но 3ds Max и Revit не взаимозаменяемы, поэтому приходилось делать две модели и отдельно следить за изменениями в каждой из них.

Кроме этого дублирования, Revit и 3ds Max ещё накладывали определённый отпечаток на работу с формой из-за специфики встроенных инструментов. Rhino же даёт другое понимание формы: например, здесь проще работать с булевыми операциями1.

Внедрять Rhino в работу бюро мы начали, когда стали работать с арт-объектами. На них отрабатывали генерацию формы, стараясь применять параметрические инструменты везде, где возможно. А ещё «обкатывали» цифровое производство — учились автоматически делать развёртки и максимально компактно располагать элементы на листах тех материалов, из которых изготавливали арт-объекты.

Конечно, внедрение нового софта — не простой процесс: нужно закупить лицензии, оборудование, обучить сотрудников и руководителей. На это нужно время, и вряд ли заказчики согласятся пару месяцев подождать, пока бюро освоится в новой рабочей среде.

Вообще, Rhino отлично работает с самыми разными программами с помощью плагинов-связок. Рабочую среду Rhino и Grasshopper можно подключить к ArchiCAD, Revit, SketchUp, 3ds Max и даже Illustrator. Это делает программу очень гибкой для решения самых разных вопросов.

В целом, Rhino отлично вписался в набор инструментов «Атриума» и перетянул на себя ряд задач, особенно на этапах эскиза и концепции. При этом отказываться от Revit или 3ds Max не пришлось. Ими мы тоже пользуемся — рабочка или визуализация никуда не делись.

Стоит сказать, что освоить Grasshopper чуть сложнее. У него другая логика работы, так как алгоритмы составляются из частей — нодов, и нужно чётко понимать, как они работают по отдельности и в связке, как происходит обработка информации и какой результат получится. Это не всегда интуитивно, не всем легко разобраться в одиночку, поэтому желательно, чтобы кто-то объяснил принципы работы в Grasshopper. В этом смысле он уже ближе не к проектированию, а к программированию. Зато для него много готовых скриптов и плагинов.

Для чего Атриум использует Rhino

Предпроектный анализ и формообразование

Когда нужно проанализировать много данных, сильно выручают эволюционные алгоритмы Grasshopper. С их помощью можно быстро перебрать кучу решений и получить какой-то уникальный результат.

Например, есть участок, на котором нужно разместить здание. Данные об участке загружаются в Rhino, а Grasshopper на основе каких-то заданных параметров начинает генерировать объект. Получается много вариантов здания, а к понравившимся вариантам применяется эволюционный алгоритм, генерирующий новую серию объектов.

Алгоритмы можно использовать и для поиска оптимального маршрута. Например, найти пути по холму с нужными подъёмами и углами. Конечно, любой анализ, даже самый незамысловатый, не всегда сразу даёт точный результат, и часто приходится обрабатывать данные повторно или перерисовывать что-то вручную.

Пешеходный мост в Алматы

Этот объект почти полностью сделан в связке Rhino + Grasshopper. В Rhino мы рассчитывали уклон — у пешеходных дорожек он должен быть не больше 5% — сначала вручную, а потом при помощи скрипта прокладывали варианты кратчайших маршрутов. Затем отбирали те, которые проходили через максимум удачных видовых точек на холме.

Декоративную оболочку опор тоже придумывали в Grasshopper — перебрали кучу разных вариантов, прежде чем выбрали финальный. В другом софте было бы очень сложно построить такую сложную форму, а главное — манипулировать ей, соблюдая конструктивные ограничения: высоту, толщину, шаг опор. Для этого мы проверяли форму в Karamba3D — инструменте Grasshopper, позволяющем рассчитывать нагрузку на фермы и оболочки.

Парк в Москве

План построен вокруг точек притяжения в парке. В соответствии с их расположением мы прокладывали пешеходные маршруты и определяли их ширину, а ещё генерировали узоры благоустройства и мощения. Всё это мы делали с помощью Grasshopper, другие инструменты не позволяют так же гибко работать с изогнутыми линиями. Для финальных схем результат загружали в Revit и донастраивали графику в Illustrator.

Паттерны и рисунки

У Rhino очень широкие возможности для генерации паттернов. Можно сделать раскладку плитки с определённым узором и цветом, настроить швы. То же самое можно делать и с фасадом — например, задав расположение вертикальных ламелей, объёмных кубов или панелей разной формы.

Проанализировав освещенность и ветровую нагрузку, можно создать обшивку здания, которая будет эффективно защищать его от солнца или ветра. Одно фасадное решение, основной принцип, можно применить сразу ко всему жилому комплексу или микрорайону. А чтобы результат не выглядел монотонно — присвоить каждому зданию какой-то модификатор, который будет немного менять рисунок.

С помощью паттернов можно сделать расстановку кустарников, уличного освещения, развеску картин в интерьере, раскладку мозаики в бассейне и многое другое. Большую часть архитектурных объектов можно разложить на определённые паттерны и уложить в алгоритм.

Образовательный комплекс в Нур-Султане

Для фасада мы разработали паттерн из типовых панелей, напоминающий традиционный казахский узор. Затем скорректировали фасад, проверив инсоляцию в Grasshopper, и в нём же готовили финальные чертежи и ведомости.

Панно «Волна»

В Grasshopper мы сделали сетку из направляющих, определили высоту и длину отрезков для каждого из получившихся длинных сегментов. Эта плитка — ковровая, её можно гнуть, но её размер ограничен, а значит была ограничена и высота получавшихся после сгибания арок. В Grasshopper мы смогли сгенерировать форму панно с учётом этих ограничений, а потом готовили в нём чертежи и спецификации для поставщика и производства.

Рецепция для офиса в Москве

Сперва мы хотели напечатать эту стойку на 3D-принтере и долго пытались адаптировалась форму под печать: объект большой, и нужно было красиво разделить его на части. Но в результате объект сделали из стекловолокна. Волнистый подготовлен сделан в Grasshopper, причём с помощью Mesh-, а не NURBS-геометрии.

Моделирование

После всего перечисленного может показаться, что моделирование — самое скучное в Rhino. Это не так. В программах для полигонального моделирования, вроде 3ds Max, модель строится как скульптура. Есть какой-то общий объём, который разбивается на части, и каждая часть преобразуется отдельно. Что-то вырезается, что-то — сглаживается или соединяется. В Rhino же основная работа ведётся не с объёмами, а с поверхностями. Каждая поверхность обрабатывается по определённому алгоритму, и форма изменяется последовательно. Поэтому работая с параметрическими инструментами, важно понимать, на каком этапе использовать анализ, а на каком моделировать, чтобы всё это объединилось в красивый и функциональный проект.

В том же 3ds Max качество итогового проекта зависит от насмотренности и мастерства моделлера, но предугадать точный результат достаточно трудно, так как это более творческий процесс. А в Rhino итоговый результат — это сумма конкретных последовательных действий. Какие это будут этапы решает автор. Если результат вам не нравится, можно откатиться назад до определённой итерации, поменять в ней какие-то параметры и получить уже совсем другой облик объекта. Это не интуитивный, а последовательный поиск формы.

Парк в Якутске

Векторные поля создают рисунок благоустройства вокруг центров окружностей — зданий. Размер полей зависит от размера здания — каждое здание в плане разного радиуса.

Производство

Арт-объект «Развитие»

На первом этапе мы генерировали форму по заданным параметрам и выбирали из множества вариантов тот, который раскрыл бы эстетический потенциал материала (алюминиевого профиля) и отвечал бы возможностям реализации — вес и габариты конструкции, устойчивость, процесс сборки.

В Rhino мы оптимизировали и готовили задание на производство, где профиль нарезали на станках и сверлили отверстия для соединения элементов. В этой скульптуре больше 200 уникальных элементов.

Мы разработали специальное приложение для планшета, которое позволяет собирать эту конструкцию в дополненной реальности абсолютно без чертежей.

Собственные инструменты

У Rhino довольно низкий входной порог, и есть много скриптов — их можно найти в интернете или написать самому, чтобы с их помощью оптимизировать многие рутинные операции. Например, генерировать массинг, планы благоустройства, паттерны фасадов, делать анализ или настраивать графику. (О некоторых скриптах мы уже рассказывали — прим.ред.)

За несколько лет работы «Атриум» собрал для своих сотрудников целую библиотеку скриптов, помогающих в проектировании. Стандартные ноды и готовые скрипты не всегда подходят для каких-то специфических задач или работают слишком медленно. Часто мы самостоятельно дорабатываем их и продолжаем адаптировать для других задач на следующих проектах. Один из скриптов, которые мы несколько раз переписывали на Python под свои нужды, в результате стал работать в 10 раз быстрее.

Мы написали скрипт для расчёта инсоляции, который, в отличие от стандартных, учитывает глубину фасада. Это особенно важно для западных и восточных фасадов. Стандартные скрипты этого не делали или делали слишком долго, поэтому мы написали свой собственный. С ним появилась возможность быстро передвигать и поворачивать здания на участке, чтобы протестировать разные варианты, не тратя кучу времени в ожидании расчёта.

Ещё один скрипт, который мы сделали сами, — алгоритм для анализа вида из окон квартир. В зависимости от высоты этажа и ориентации окон он выводит графический результат в виде 2D- и 3D-схем и автоматически составляет таблицу с характеристиками для каждой из квартир.