Vom Rissboden zum Reißbrett
Die Geschichte architektonischer Medien ist geprägt von den Sichtweisen der Renaissance. Beginnend mit den Schriften Albertis im fünfzehnten Jahrhundert ist die Quellenlage umfassend – die großen Architekten1 der Zeit sind uns bekannt, ihr Werk in Bau und Schrift umfassend dokumentiert. Doch mit dieser Vielzahl an Informationen hielt auch eine ganze Reihe von Vorurteilen gegenüber der vorangegangenen Epoche Einzug in das architektonische Denken. So ist schon der Begriff „Gotik“ im sechzehnten Jahrhundert durch Giorgio Vasari als herablassende Bezeichnung der vorangegangenen Architekturepoche geprägt worden.2 Aus der Gotik selbst ist uns deutlich weniger überliefert; so ist nicht einmal bekannt, wer die Erschaffer so bedeutender Bauwerke wie Notre-Dame de Paris oder der Kathedrale von Chartres waren, geschweige denn, wer den Chor von St. Denis erdacht hat, der gemeinhin als erstes Bauwerk im gotischen Stil angesehen wird. Auch die Bautechniken der Zeit sind uns nicht hinreichend überliefert und müssen aus unterschiedlichen Quellen hergeleitet werden. Dieser unausgewogene Kenntnisstand hinsichtlich Entwurfs- und Bauprozessen in der Gotik gegenüber der Renaissance bestimmt bis heute unsere Vorstellung vom Bauen, sowie das architektonische Denken im Ganzen.
Mit der Renaissance begann auch die Vormachtstellung der architektonischen Zeichnung als Ausdruck des Entwurfs – Leon Battista Alberti definiert die Zeichnung als Projektion, die die wahren Winkel und Längen erhält,3 während Raphael Sanzio das Dreigespann aus Grundriss, Ansicht und Schnitt definiert.4 Beide sehen die Rolle von Architekten somit in der Schaffung der Zeichnung als Ausdruck der Architektur, nicht in der Herstellung von Gebäuden.5 Es gilt mittlerweile als gesichert, dass schon in der Gotik des dreizehnten Jahrhunderts Planzeichnungen in Form von skalierten Normalrissen zum Einsatz kamen;6 weniger klar ist indes, ob diese bereits bei den Gebäuden der Hochgotik um 1200 verwendet wurden. Die Arbeit der Dombaumeister scheint sich in dieser Phase überwiegend direkt auf der Dombaustelle abgespielt zu haben.7 So wurden Zeichnungen im Maßstab eins zu eins direkt in die Böden und Wände der Kathedralenbaustelle geritzt, sichtbar beispielsweise im Rissboden des York Minster. Aus diesen Zeichnungen, an denen sich reale Größen leicht abmessen ließen, konnten dann Schablonen für die Steinmetze hergeleitet werden, nach denen die einzelnen Werkstücke gefertigt wurden.8 In der Tat spielte sich in der frühen Phase der Gotik wohl deutlich mehr direkt auf der Baustelle ab als heute vorstellbar scheint. So konnte es beispielsweise vorkommen, dass eine Skulptur in situ gefertigt wurde, während über dem Kopf des Steinmetzes in diesem Moment das Gewölbe gemauert wurde.9 Auf diese Weise konnten die Handwerker sowohl Inspiration vom Ort gewinnen, als auch die strukturelle Rolle des Werkstücks unmittelbar in Betracht ziehen.
Der Sprung von der Arbeit auf der Dombaustelle, bei der gestalterische Entscheidungen vor Ort und während des Bauens getroffen und im Angesicht der aufsteigenden Struktur der Kathedrale evaluiert wurden, hin zu einem Prozess des Zeichnens, bei dem die komplette Gestaltung des Gebäudes bereits vor der Grundsteinlegung feststand, muss enorm gewesen sein und soll uns als Anschauungsbeispiel dienen um die Auswirkungen zu verstehen, die Virtual Reality (VR) auf das architektonische Entwerfen haben könnte.
Vom Reißbrett zum PC
Das Bauen ist einer der letzten Industriezweige, in dem die Fertigungsprozesse nicht vollends digitalisiert sind und so ist es üblich, dass ein Gebäude noch immer auf der Grundlage von Maßstabszeichnungen auf Papier gebaut wird, wie durch Alberti und Raphael definiert. In den Planungsprozessen hingegen hat sich das Arbeiten in den letzten dreißig Jahren gewaltig verändert. Pläne werden längst nicht mehr am Reißbrett gezeichnet, sondern zunehmend als 3D-Modell in CAD-Programmen (Computer-Aided-Design) angelegt. Die Zeichnungen werden anschließend als Ableitung aus den Modellen generiert. Die Erstellung besagter 3D-Modelle durch Gestalter:innen erfolgt normalerweise nicht in drei Dimensionen, sondern über die zweidimensionale Projektionsfläche des Computerbildschirms. Echtzeit-Rendering Algorithmen sorgen dafür, dass Designer:innen zu jedem Zeitpunkt eine Projektion des dreidimensionalen Gebäudemodells auf dem Bildschirm zu sehen bekommen. Diese Art der Darstellung folgt nicht unserer üblichen Wahrnehmung von Raum, sondern erfordert gleich zwei verlustreiche Konvertierungsmethoden. Zum einen vom digitalen 3D-Modell zur Projektion auf dem Bildschirm und zum anderen von der zweidimensionalen Ebene des Bildschirms zur räumlichen Vorstellung in unserem Bewusstsein. Um auf diese Weise eine Vorstellung vom 3D-Modell zu gewinnen, lernen Nutzer:innen eine Reihe von Hilfsmitteln: Bekannte Objekte werden in die Szene integriert, um eine Vorstellung vom Maßstab zu gewinnen, Abstände werden meist numerisch eingegeben, da die Raumwahrnehmung nicht exakt genug ist, um einen Abstand mithilfe gemachter Erfahrungen intuitiv zu setzen, und das Modell wird kontinuierlich aus mehreren Blickwinkeln evaluiert. Dieser Flaschenhals zwischen der Projektion auf dem Monitor und der daraus gewonnenen räumlichen Vorstellung könnte durch die Nutzung von Virtual Reality und der damit einhergehenden virtuellen Präsenz von Gestalter:innen im digitalen Raum verschwinden und ein intuitiveres Gestalten ermöglichen.
Vom PC zur virtuellen Präsenz
Es erscheint anachronistisch, dass die Entwicklung des ersten Virtual Reality Headsets jener des ersten Personal Computer um sieben Jahre vorausging, hat doch die Entwicklung des letzteren unsere Welt seit den 1980er Jahren in nahezu allen Aspekten des Lebens verändert, wohingegen VR noch immer ein relativ neues Phänomen zu sein scheint. Doch während die anhaltende Weiterentwicklung des PC hauptsächlich auf einer voranschreitenden Miniaturisierung von Schaltkreisen basierte, musste bei Letzterer zunächst ein kritischer Wert erreicht werden, bis Virtual Reality für einen breiten Markt erreichbar wurde. Erst mit der allgemeinen Verfügbarkeit von Echtzeit-3D-Rendering und der Miniaturisierung von Schaltkreisen, Displays und Sensoren konnte VR Fahrt aufnehmen.
Die technologischen Revolutionen des zwanzigsten und einundzwanzigsten Jahrhunderts haben gezeigt, dass erst die Öffnung einer Technologie für einen Massenmarkt deren Innovationspotenzial vollends freisetzen kann.10 Der viel zitierte Satz Alexander Graham Bells, dass dereinst ein Telefon in jeder größeren Stadt der Vereinigten Staaten stehen würde, hat sich damit als wohl größte Untertreibung der Neuzeit herausgestellt.11 Erst die Verbreitung des Telefons stellte die Infrastruktur her, auf deren Grundlage das Internet entwickelt werden konnte, erst mit der kommerziellen Verbreitung von Personal Computern wurde Echtzeit-Rendering möglich, erst durch die Nachfrage nach PCs ließ sich die Miniaturisierung von Chips bis ins heutige Zeitalter vorantreiben. Genauso war es nur durch die schiere Anzahl an Nutzer:innen möglich, das Internet, wie wir es heute kennen, zu entwickeln. Mit ihrer Kommerzialisierung, ausgelöst durch die Vorstellung des Oculus Rift Development Kits im Jahr 2012, könnte Virtual Reality am Beginn einer ebensolchen Entwicklung stehen. Eine Voraussage in diese Richtung treffen auch die großen Technologiekonzerne an der US-amerikanischen Westküste. Facebook Inc.’s kürzliche Umbenennung in Meta ist gleichzeitig eine Selbstverpflichtung, das so genannte Metaverse aus der Wiege zu heben: eine neue Iteration des Internets als immersive Plattform voll digitaler Räume.12 Da eine potenzielle Entwicklung dieses Ausmaßes sicher nicht allein in den Händen US-amerikanischer Konzerne liegen sollte, ist es umso wichtiger, unabhängige Forschung in diesem Bereich voranzutreiben und mögliche Implikationen aus der Sicht unterschiedlicher Fachrichtungen zu beleuchten.
Konstruieren in virtueller Präsenz
Betrachtet man die geschichtliche Entwicklung von VR-Head-Mounted-Displays (HMD), müsste die Anwendung als räumliches Zeichentool fester Bestandteil ihrer DNA sein. Schließlich entwickelte Ivan Sutherland mit dem Sword of Damocles nicht nur das erste HMD,13 sondern hatte zuvor bereits mit Sketchpad14 das erste CAD-Programm vorgestellt. Doch die Präzision, mit der bereits Sketchpad in der Lage war zu zeichnen, ist in Virtual Reality nicht ohne weiteres nachzuempfinden. Numerische Eingaben, die klassische CAD so präzise machen, sind in immersiven Umgebungen nur umständlich zu benutzen – sie widersprechen gar dem Versprechen von VR, eine natürliche Auseinandersetzung mit dem umgebenden Raum zu ermöglichen. Das aktuell wohl bekannteste VR-CAD-Programm, Gravity Sketch, legt seinen Fokus entsprechend nicht auf Präzision, sondern versteht sich als App zum Skizzieren. Ähnlich ist es bei anderen Programmen auf dem Markt, wie Googles Tilt Brush oder Adobes Medium. Während weitere Firmen an präzisen CAD-Programmen für VR arbeiten, wie Volkes Cloud Modelling, legen auch diese den Fokus meist auf die Stärke von VR: dem intuitiven Manipulieren räumlicher Objekte. Diese Methode des Konstruierens widerspricht jedoch den prävalenten industriellen Fertigungsmethoden, die auf exakte Fügung angewiesen sind und meist wenig Raum für Toleranzen lassen. Der Wunsch, der Palette an verfügbaren Programmen ein weiteres hinzuzufügen, welches die Notwendigkeit industrieller Präzision mit intuitivem Handling in VR kombiniert, führte an der Abteilung für Digitale Methoden in der Architektur (dMA) der Leibniz Universität Hannover zur Entwicklung von Project DisCo15 durch den Autor (Abb. 2.1). Die notwendige Präzision wird in Project DisCo durch eine Methode gewährleistet, die sowohl in der Architektur, als auch im für die VR wichtigen Bereich Game-Development üblich ist: Modularität.
Project DisCo: Modulares Entwerfen in Virtual Reality.
Präzision durch Modularität
Das Kreieren von virtuellen Welten in Computerspielen mithilfe von Game Engines kann für gewöhnlich nicht als eine präzise Form des Modellierens angesehen werden. Spiel-Designer:innen nutzen sogenannte Asset-Bibliotheken aus 3D-Geometrie, mit denen sie die Welten zum Leben erwecken. Dabei ist es aus mehreren Gründen wichtig, die Anzahl der verwendeten Assets möglichst gering zu halten und diese entsprechend häufig wiederzuverwenden: Dies spart einerseits Rechenaufwand beim Rendering und hält andererseits die notwendige Speichermenge gering. Um mit einer begrenzten Zahl an 3D-Modellen dennoch kein Empfinden von Repetivität aufkommen zu lassen, werden die Assets rotiert, skaliert und frei ineinandergesteckt. Dieses Vorgehen ist üblich, stößt jedoch an seine Grenzen, wenn es an menschengemachte Objekte wie Gebäude oder Infrastruktur geht, bei denen eine ungenaue Fügung der Bestandteile zu auffälligen Ungereimtheiten führen könnte. Aus diesem Grund werden Asset-Bibliotheken für Gebäude häufig in Bestandteile heruntergebrochen, die einem zugrundeliegenden Raster folgen und auf unterschiedliche Art und Weise zusammengesetzt werden können. Bei Gebäudebibliotheken beispielsweise enthält der Modulbaukasten für gewöhnlich verschiedene Wand-, Decken- und Dachelemente, häufig werden dabei Raumecken als gesonderte Teile herausgebildet. Ein solcher Baukasten lässt sich beliebig um Straßen, Brücken oder Möbelsysteme erweitern. Diese Herangehensweise ermöglicht Designer:innen sowohl eine effiziente Methode zur Erstellung komplexer Welten als auch die Möglichkeit zur prozeduralen Erstellung von Spielwelten durch Algorithmen. Die Methode des Modulbaukastens wurde in der Herstellung von Computerspielen bald zu deren Inhalt erhoben, wie an Beispielen wie Minecraft oder Die Sims zu sehen ist. Während die komplexe Erstellung von Computerspielen weiterhin in den Händen von Expert:innen liegt, zeigen diese Beispiele dennoch, dass ein Interesse am Konstruieren außerhalb der Designdisziplinen besteht, welches in der Freizeit spielerisch ausgelebt wird; ein Interesse, das einen Ausgangspunkt bilden kann, um Laien in den architektonischen Diskurs einzubeziehen.
Eine andere Form der Modularität spielt auch im Bereich der Architektur spätestens seit der Industriellen Revolution eine entscheidende Rolle, lässt sich jedoch bis in die archaische Periode der griechischen Architektur zurückverfolgen. Der begrenzte Baukasten der dorischen Säulenordnung, die als Grundlage vieler Tempel dieser Epoche dient, ist in mehrerer Hinsicht sogar unseren heute verbreiteten Systemen voraus, ist hier die Fügung zwischen den einzelnen Modulkomponenten doch immer klar geregelt. Die zeitgenössische Ausführungsplanung sieht da deutlich anders aus: Architekt:innen wählen aus Systemen an Hochlochziegeln oder Kalksandsteinen und ummanteln diese mit Polysterolblöcken in Standardmaßen. In die Wand werden vorgefertigte Mauerwerksanker integriert, um die davorliegende Klinkerfassade zu stabilisieren, die im vorgegebenen Verband gemauert wird. Unterbrochen wird diese Fassade schließlich durch mit Riemchen beklebte Betonfertigteile und Fenster aus Standardprofilen. Zwischen all diesen unterschiedlichen Modulsystemen muss auf der Baustelle vermittelt werden, vieles wird dabei miteinander verklebt und lässt sich so bei Abriss schwer wieder recyclen. Bei dieser Art von Modulen ist kaum von Präzision zu reden, da sich die Position der einzelnen Elemente durch die Fügung im Mörtelbett oder mithilfe anderer vermittelnder Schichten kontinuierlich verschieben lässt. Präzision durch systemische Vorgaben ist hingegen beispielsweise im Sondermaschinenbau weit verbreitet und findet auch im Stahlbau Verwendung. Geprägt wurden diese Ideen in der Architektur unter anderem durch Personen wie Walter Gropius und Konrad Wachsmann, die die Industrialisierung in der Architektur durch die Vorfertigung von Häusern in Modulbauweise vorantreiben wollten und zu diesem Zweck die General Panel Corp. gründeten.16
Diese Herangehensweise wird aktuell ergänzt durch eine Strömung in der Architektur, die sich auf die Forschungsergebnisse des Center for Bits and Atoms am Massachusetts Institute of Technology (MIT) stützt. Dort wird der Aufbau beliebiger Strukturen aus wiederverwendbaren Modulbausteinen untersucht, deren Fügungslogik direkt in die Geometrie der Module integriert ist, ähnlich wie bei Legosteinen oder Aminosäuren auf molekularer Ebene. Der Einsatz solcher Typologie-agnostischer Modulsysteme, sogenannter Digital Materials, macht es möglich, beliebige Strukturen abzubilden und darüber hinaus weitere Funktionen direkt in die Bauteile zu integrieren. Im Mikromaßstab ermöglicht es dieses Vorgehen, elektronische Eigenschaften direkt in die Struktur zu integrieren;17 im Architekturmaßstab könnte so die Gebäudetechnik direkt in die Bausteine eingefügt werden. Die Verwendung von Digital Materials in der Architektur wird im Übrigen im Forschungsfeld der Diskreten Architektur weiterverfolgt.18
Modulares Konstruieren in VR
Die vorangegangenen Überlegungen führten zur Entwicklung von Project DisCo, um die intuitive Auseinandersetzung mit Raum im Maßstab eins zu eins mit der Präzision modularer Systeme zu kombinieren. Project DisCo baut dabei auf Wasp19 auf, einem von Andrea Rossi konzipierten Plugin, welches erlaubt, innerhalb der Node-basierten Skript-Umgebung Grasshopper 3D modulare Systeme zu entwickeln und mit diesen zu konstruieren. Grasshopper wiederum basiert auf dem CAD-Programm Rhinoceros 3D (Rhino), was es ermöglicht, Entwürfe aus Project DisCo in eine klassische CAD-Umgebung zu überführen, oder modulare Systeme in CAD mithilfe von Rhino und Wasp zu entwickeln und für VR nutzbar zu machen. Ein wichtiger Fokus liegt dabei auf der Schnittstelle zwischen Wasp und Project DisCo, welche darauf ausgelegt ist, VR und Desktop-CAD in Bereichen zu nutzen, in denen ihre jeweiligen Stärken liegen. Auf diese Weise kann das komplexe Konstruieren einzelner Module durch Expert:innen in CAD geschehen, während das Entwerfen in Project DisCo mit einer deutlich einfacheren Bedienung einhergeht. Dies ermöglicht die Konzentration der Entwerfer:innen allein auf Raum und Gestaltung, oder aber die Einbindung von Laien in Beteiligungsprozessen und Planspielen (Abb. 2.2).20
Pavillon-Entwürfe eines kollaborativen Prozesses mit Architekt:innen und Laien in Project DisCo.
Module werden in Wasp als eine Kombination aus Geometrie, Verbindungen und Regeln definiert. Die Geometrie dient sowohl der visuellen Referenz als auch der softwareseitigen Kollisionserkennung, die vermeidet, dass es zu Überlappungen zwischen Objekten kommt. Da mögliche Verbindungen zwischen Modulen beliebig angeordnet sein können, müssen diese als frei orientierbare Raumebenen angenommen werden, bestehend aus Position und Ausrichtung. Ein Modul kann so an ein anderes andocken, indem zwei Verbindungen ausgemacht werden und eine Transformation von einer Ebene zur anderen bestimmt wird, der ein gesamtes Modul mitsamt Geometrie und allen weiteren Verbindungen folgt (Abb. 2.3).
Dabei gibt es stets ein aktives Modul, welches zu einem passiven Modul hin transformiert wird, an dieses andockt und ihm damit hierarchisch untergeordnet wird. Somit kann eine Aggregation nicht bloß als Sammlung von Modulen im Raum angesehen werden, sondern vielmehr als hierarchischer Graph. Die Regeln schließlich definieren, welche Verbindungen aneinander andocken dürfen, um einen sinnvollen Aufbau zu gewährleisten: Sie bilden die Syntax des Modulsystems.21
In Project DisCo wird zwischen statischen Teilen, die bereits zu einer Aggregation gehören (passiv), sowie freien Teilen, die nach möglichen Verbindungen in einer Aggregation suchen (aktiv) unterschieden. Freie Teile können dabei auf unterschiedliche Weise durch Designer:innen beeinflusst werden. Die erste Version von Project DisCo ließ nur eine Form des Choreografierens zu, wobei eine Wolke freier Teile mithilfe der VR-Controller beeinflusst werden konnte, indem diese Teile durch die Bewegungen des Controllers angeregt wurden.22 Eine Aggregation aus Teilen kann wachsen, indem ein freies Teil einem statischen Teil nahekommt und sich dabei eine mögliche Verbindung auftut. Sind Abstand und Ausrichtung unterhalb gewisser Schwellenwerte und lassen die Regeln dies zu, vollzieht das freie Teil die nötige Transformation zur passiven Verbindung und wird somit Teil der Aggregation.23 Seit diesen Anfängen kamen weitere Möglichkeiten hinzu, Bauteile zur Aggregation hinzuzufügen: Teile können mittels des Controllers in den virtuellen Raum geschossen werden, sowie direkt als Teil einer Aggregation an ausgewählter Stelle erzeugt werden. Natürlich ist es darüber hinaus möglich die Aggregation zu editieren, indem Teile gelöscht werden. Die Möglichkeit, Verbindungen frei im Raum orientieren zu können, gestattet es, unterschiedlichste Strukturen zu erzeugen, die sich auf verschiedenste Weise im Raum konfigurieren können und dabei keinem vorgefertigten Raster folgen müssen.
Das Erstellen einer Aggregation lässt sich durch die unterschiedlichen Herangehensweisen auf mehrere Arten steuern, wobei Kontrolle und Zeitaufwand gegeneinander aufgewogen werden müssen. So lässt sich eine Aggregation durch serielle Platzierung Teil für Teil aufbauen, was eine hohe Kontrolle ermöglicht, dafür jedoch sehr viel Zeit benötigt. Schießt man hingegen Teile in den virtuellen Raum oder choreografiert diese, lassen sich deutlich mehr Teile in kurzer Zeit platzieren, wobei man die gestalterische Kontrolle zu einem gewissen Grad an die Simulation abgibt. Dadurch, dass sich Regeln temporär deaktivieren lassen und auch statische Teile als Ausgangspunkt für weitere Aggregation deaktiviert werden können, lässt sich das Wachstum der Struktur trotz der Aufgabe lokaler Kontrollmomente in die gewünschten Bahnen lenken. Das Löschen einzelner Elemente oder das Platzieren bestimmter Teile an besonders wichtigen Positionen erlaubt es dennoch, einen hohen Grad an Kontrolle zu erhalten (Abb. 2.4). Virtual Reality ermöglicht es in dieser Anwendungsweise, Strukturen direkt im Maßstab eins zu eins im virtuellen Raum um die Entwerfer:innen herum entstehen zu lassen. Dabei kann der individuelle menschliche Maßstab als Referenz zum Entwerfen genutzt werden, ohne dass er durch die Abstraktionsebene der Zeichnung interpretiert werden muss. Die Auswirkung einer Platzierung wird den Gestaltenden somit im Prozess bewusst, da sie sich unmittelbar räumlich auswirkt.
Kollaboratives Entwerfen in Project DisCo.
Zusammenarbeit in virtuellen Räumen
Architekt:innen arbeiten für gewöhnlich im Team, eine Arbeitsweise, die sich bislang meist nicht beim Erstellen von Zeichnungen fortführen lässt. Über das Reißbrett beugt sich nur eine Person und auch CAD-Programme konnten zunächst nur individuell bedient werden. Zwar wurde die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit der Einführung von Xrefs (external References) in AutoCAD sowie anderer Software verbessert, diese erlauben es jedoch lediglich, fremde Dateien zur Anzeige einzubinden, nicht aber diese zu verändern. Zeitgenössische BIM-Programme (Building Information Modeling), deren Modelle in der Cloud liegen, bieten hier neue Ansätze. Sie entsprechen in ihrer Funktion jedoch eher Version-Control-Systemen, bei denen Änderungen Stück für Stück synchronisiert werden, nachdem diese durch Verantwortliche begutachtet wurden. Diese Art des Zusammenarbeitens folgt den Notwendigkeiten in der Ausführungsplanung, wobei unterschiedliche Gewerke koordiniert werden müssen. Entwurfsprozesse hingegen funktionieren anders: Sie basieren für gewöhnlich auf einem Dialog in Echtzeit, bei dem Entwerfer:innen aufeinander reagieren. In einem solchen Szenario sind Skizzen und veränderbare Entwurfsmodelle als Kommunikationsmedien das Mittel der Wahl. Virtual Reality, kombiniert mit Multinutzer-Networking, könnte diesen Kollaborationsprozessen ein neues Medium zur Verfügung stellen (Abb. 2.5).
Project DisCo zur kollaborativen Platzgestaltung im Quartierskontext.
Ein großer Teil der technologischen Grundlagen für VR wurden in der Gaming-Industrie perfektioniert. Ebenso wie das Real-Time-Rendering wurden hier auch robuste Protokolle für das Zusammenspiel via Netzwerk entwickelt. Für gewöhnlich wird VR-Software aus diesem Grund in Game Engines entwickelt, die unterschiedliche Protokolle aus dem Gaming-Bereich bündeln und nutzbar machen. Entwickler:innen haben so Zugriff auf Rendering, Real-Time-Simulationen, Netzwerk-Protokolle, API, etc. Project DisCo wird mithilfe der Unity Game Engine24 entwickelt und nutzt einen proprietären Netzwerkstack. Setzt jemand eine Szene auf, indem ein Modulsystem geladen wird und die entsprechenden Einstellungen vorgenommen werden, können weitere Nutzer:innen der Session beitreten, ohne selbst Einstellungen vornehmen zu müssen. Dies sorgt für eine niedrige Eintrittshürde und öffnet Project DisCo für ein breites Spektrum an Nutzer:innen. Innerhalb einer Session werden Teilnehmer:innen in Form von Avataren sichtbar. Sie können dabei unterschiedliche Rollen im Entwurfsprozess einnehmen, die im Voraus mithilfe von Wasp festgelegt werden.25 Dabei können unterschiedliche Rollen den Entwurf und seine Umgebung in verschiedenen Maßstäben betrachten, haben unterschiedliche Werkzeuge zur Verfügung und können an einem ergebnisoffenen Entwurfsprozess sowohl in VR als auch vom Desktop aus auf spielerische Weise teilnehmen. Zusätzlich zu den Modulsystemen können weitere Bezugsmodelle in eine Project DisCo-Szene eingeladen werden, um einen Kontext für den Entwurf zu schaffen. Hierbei kann es sich um Landschaften, Stadtmodelle, Bestandsbauten, Räume oder andere kontextualisierende Objekte handeln. Die Einbindung dieser Bezugsmodelle wird ebenfalls via Wasp verwaltet und kann auf unterschiedliche Art und Weise Kontext bieten.
Fazit
Neil Gershenfeld, Leiter des Center for Bits and Atoms, sieht eine Revolution im Bereich der Fertigung im Gange, die mit der Entwicklung der Computer im zwanzigsten Jahrhundert vergleichbar ist: Vom Mainframe zum Mini Computer zum Personal Computer, der schließlich die Computerrevolution ins Rollen bringen sollte. Im Bereich der Fertigung betrachtet er den Schritt zur sogenannten Personal Fabrication als kurz bevorstehend und misst ihm ebensolches Transformationspotenzial wie der Computerrevolution bei. Während industrielle Fertigung nach dieser Logik mit den Mainframe Computern von einst gleichzusetzen ist, bilden sogenannte Fablabs (Fabrication Laboratories), wie sie in der gesamten Welt entstehen und von Privatleuten und Forscherteams genutzt werden können, den Bereich der Minicomputer ab. Den Übergang zur Personal Fabrication, bei der nahezu jede Person privat Zugriff auf leicht zu bedienende Fertigungsprozesse hat, sieht Gershenfeld als logischen nächsten Schritt an.26 Dieser Prozess bezieht sich zunächst auf die Entwicklung von Produkten, könnte jedoch ebenso starke Auswirkungen auf die Architektur haben. Der Bereich Virtual Reality könnte ein ähnliches Transformationspotenzial innehaben, wie Gershenfeld es in der Fertigung voraussagt. Dabei ist Virtual Reality dem Status Personal VR, also der Adaption der Technologie in weiten Teilen der Bevölkerung, vielleicht näher als es in der Fertigung der Fall ist. Dies wird durch Technologieriesen wie Facebook, Microsoft oder Epic Games unterstrichen, die uns bereits jetzt das Metaverse als Vision für Personal VR versprechen und damit auf die Ausgestaltung ganzer virtueller Welten abzielen.
In jedem Fall wird Virtual Reality weiter Einzug in unsere aller Leben erhalten und wir sollten als Architekt:innen proaktiv darauf reagieren und längst Strategien entwickeln, diese neuen Potenziale zu nutzen. Eine großartige Möglichkeit ist dabei das Entwerfen im Maßstab eins zu eins, sowie das Kooperieren in Echtzeit. Ähnlich den Dombaumeistern des zwölften und dreizehnten Jahrhunderts bietet uns diese Herangehensweise die Möglichkeit, Raum direkt zu erfahren, während wir ihn gestalten, ohne auf das Interimsmedium des Plans angewiesen zu sein. Die Tatsache, dass wir in diesem Prozess frei sind, unterschiedliche Iterationen zu durchleben und Eindrücke zu gewinnen, noch bevor der erste Stein auf der Baustelle platziert wurde, gibt uns dabei nicht nur einen enormen Vorteil gegenüber den Baumeistern von einst, sondern auch gegenüber den Prozessen, die aktuell im Entwerfen genutzt werden. Das Arbeiten im digitalen Raum ist schließlich zeiteffizienter und erfordert weniger Ressourcen, als es beim physischen Modellbau der Fall ist, der noch immer häufig angewendet wird. Die Möglichkeit, die digitalen Modelle mithilfe von VR in drei Dimensionen zu betrachten und sie in unterschiedlichen Maßstäben zu erfahren, stellt einen weiteren Vorteil der immersiven Herangehensweise gegenüber dem physischen Modellbau dar.
Denken wir diesen Prozess weiter, wird es uns nicht nur möglich sein in VR zu entwerfen, indem wir Geometrie oder Objekte platzieren, sondern es ergibt sich auch die Aussicht, den Entwurf hinsichtlich seiner Machbarkeit zu evaluieren, indem wir diverse Computersimulationen in Echtzeit berechnen und die Ergebnisse in den Prozess einfließen lassen. Darüber hinaus ließen sich immer größere Teile des Planungsprozesses in VR integrieren. Mit der Anbindung an BIM würden Projektbesprechungen direkt im zu betrachtenden Objekt stattfinden und Änderungen aus der VR eingepflegt werden. Die Nutzung des geteilten immersiven Modells ist bis in den Bauprozess hinein möglich, indem der Baufortschritt mithilfe von Mixed Reality, als Verbindungsglied zwischen digitalen Modellen und physischem Raum, jederzeit mit dem digitalen Planungsmodell abgeglichen werden kann.
Anhand von Project DisCo hat dieser Beitrag aufgezeigt, wie die Verwendung modularer Systeme in der Planung das Dilemma mangelnder Präzision überwinden kann. Die Nutzung von Modulen mit diskreter Fügungslogik greift darüber hinaus Neil Gershenfelds Vision der Personal Fabrication auf, in der Objekte aus wiederverwendbaren Digital Materials hergestellt werden. Virtual Reality vermag es, diese Potenziale zusammenzuführen und nutzbar zu machen. Erweitert durch die Möglichkeiten von Mixed Reality, könnte uns diese Entwicklung dazu bewegen, das Medium der Planzeichnung zu überwinden und uns zu Baumeister:innen im gotischen Sinne zu machen. Doch das ist noch nicht alles; mit dem Verlassen des darstellerischen Mediums der Zeichnung eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten der Komplexität. Die Informationsdichte eines digitalen Dokuments ist schließlich nicht durch die Auflösung einer Zeichnung begrenzt, oder durch den Detailgrad, der sich aus Normalrissen ablesen lässt. Auf diese Weise können Räume entstehen, deren geometrische Ausgestaltung einen weitaus höheren Grad an Artikulation zulässt als es üblicherweise der Fall ist. Und obwohl dieses Argument der höheren Artikulation für eine ganze Reihe von Entwurfstechniken gilt, die sich digitaler Methoden bedienen, hat die Nutzung von VR einen entscheidenden Vorteil: ihre Grundlage ist der menschliche Maßstab. Dieser bleibt dabei nicht auf die Sichtweise einer einzelnen Person beschränkt. Durch das kollaborative Entwerfen kann eine Vielzahl von Menschen zusammenkommen, um einen Entwurf im virtuellen Raum zu diskutieren. Die niedrige Einstiegshürde erlaubt es dabei auch, Laien in Entwurfs- und Planungsprozesse einzubeziehen, sodass sie die Auswirkungen entwurflicher Entscheidungen unmittelbar erfahren können. Dies ermöglicht die Berücksichtigung völlig unterschiedlicher Sichtweisen, um das architektonische Entwerfen weitaus inklusiver zu gestalten, als dies bislang der Fall ist, und damit einen höheren Grad an gesellschaftlicher Akzeptanz für architektonisches Handeln zu erreichen. Der Grundstein für all diese Entwicklungen ist bereits gelegt und es ist an uns, diese Potenziale zu erkennen und in die Zukunft zu tragen.
Bibliographie
Alberti, Leon Battista, Joseph Rykwert, Neil Leach und Robert Tavernor. On the Art of Building in Ten Books. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1988.
Ball, Philip. Universe of Stone. Chartres Cathedral and the invention of the gothic. New York: Harper Perennial, 2009.
Bittner, Regina. The Art of Joining. Designing the Universal Connector. Leipzig: Spector Books, 2019.
Carpo, Mario. The Alphabet and the Algorithm. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2011.
Drude, Jan Philipp, Andrea Rossi und Mirco Becker. „Project DisCo Choreographing Discrete Building Blocks in Virtual Reality“. In Impact. Design With All Senses, hg. von Christoph Gengnagel, Olivier Baverel, Jane Burry, Mette Ramsgaard Thomsen und Stefan Weinzierl. Cham: Springer International Publishing, 2020, S. 288–299.
Drude, Jan Philipp, und Valentin Zellmer. „Project Disco As A Participatory Platform“. In Public Play Space Symposium Proceedings, hg. von Chiara Farinea und Marco Ingrassia. Barcelona: Institute for Advanced Architecture of Catalonia, 2021, S. 38–48.
Gershenfeld, Neil, Alan Gershenfeld und Joel Cutcher-Gershenfeld. Designing Reality. How to survive and thrive in the third digital revolution. EBook Edition, New York: Basic Books, 2017.
Retsin, Gilles. „Digital Assemblies. From Craft to Automation“. In: Architectural Design (AD), 258 (2019), S. 38–45.
Rossi, Andrea und Oliver Tessmann. „From Voxels to Parts. Hierarchical Discrete Modeling for Design and Assembly“. In ICGG 2018 – Proceedings of the 18th International Conference on Geometry and Graphics, hg. Von Luigi Cocchiarella. Cham: Springer International Publishing, 2019, S. 1001–1012.
Sanzio, Raphael und Baldassare Castiglione. „The Letter to Leo X by Raphael and Baldassare Castiglione“. In Palladios’s Rome. A Translation of Andrea Palladio’s Two Guidebooks to Rome, hg. von Vaughan Hart und Peter Hicks. New Haven, London: Yale University Press, 2006.
Sutherland, Ivan E. „A head-mounted three dimensional display“. In Proceedings of the AFIPS ’68 Fall Joint Computer Conference, New York: Association for Computing Machinery, 1968, S. 757–764.
Sutherland, Ivan E. „Sketchpad a man-machine graphical communication system“. In Simulation 2, 5 (1964), S. R-3–R-20.
Vasari, Giorgio. Delle vite de’ più eccellenti pittori scultori et architettori. Florenz: Torrentino, 1550.
Bildnachweise
Abb. 2.1: Project DisCo: Modulares Entwerfen in Virtual Reality.
Abb. 2.2: Pavillon-Entwürfe eines kollaborativen Prozesses mit Architekt:innen und Laien in Project DisCo.
Abb. 2.3: Verbindungsprozess in Project DisCo.
Abb. 2.4: Kollaboratives Entwerfen in Project DisCo.
Abb. 2.5: Project DisCo zur kollaborativen Platzgestaltung im Quartierskontext.
Alle Abbildungen: Jan Philipp Drude.
In diesem ersten historischen Abriss werde ich die maskuline Form verwenden, da die im Text erwähnten Berufsgruppen im Mittelalter und der Renaissance nahezu ausschließlich männlich geprägt waren.
Vasari, Delle vite, S. 43.
Alberti et al., On the Art of Building, S. 34.
Sanzio und Castiglione, „The Letter to Leo X“, S. 188.
Carpo, The Alphabet and the Algorithm, S. 16.
Ball, Universe of Stone, S. 151f.
Ebd., S. 150.
Ebd., S. 184.
Ebd.
Gershenfeld et al., Designing Reality, S. 103f.
„One day there will be a telephone in every major city in the USA.“ Dieser Satz wird allgemein Alexander Graham Bell zugeschrieben und in die Zeit kurz nach der Erfindung des Telefons durch ihn datiert.
Meta, The Metaverse and How We’ll Build It Together – Connect 2021, 28.10.2021 [Videodatei], https://youtu.be/Uvufun6xer8 [29.11.2021].
Sutherland, „A head-mounted three-dimensional display“, S. 757.
Sutherland, „Sketchpad“, 1964, S. R-3.
Project DisCo [Software], Hannover: Jan Philipp Drude 2019. Computerspiel.
Bittner, The Art of Joining, S. 35.
Gershenfeld et al., Designing Reality, S. 174.
Retsin, „Digital Assemblies“, S. 41.
Wasp [Software], Darmstadt: Andrea Rossi 2017. Grasshopper Plugin.
Drude und Zellmer, „Project Disco as a Participatory Platform“, S. 41f.
Rossi und Tessmann, „From Voxels to Parts“, S. 1004.
Drude et al., „Project DisCo“, S. 291.
Ebd., S. 293.
Unity [Software], San Francisco: Unity Technologies 2007. Game Engine.
Drude und Zellmer, „Project Disco as a Participatory Platform“, S. 44.
Gershenfeld et al., Designing Reality, S. 105.