SketchUp でシミュレーション [01] SunTools

建築設計の上で有効な環境系シミュレーション
現状 SketchUp で利用可能な Plugin の紹介です・・

SunTools v.2.4
by Guedi Capeluto (c)2008-9

上記リンクで表示されるページで、メールアドレスを登録し、Agreement に同意すると、ダウンロードページと、圧縮ファイルを解凍するためのパスワードが送付されてきます。

ToolBar 左から・・
SunPATH : 太陽の軌跡のビジュアライズ
SunPOS : 日付と時刻を指定した太陽の位置のプロット
SunVIEW : 太陽の位置から見たアクソメ鳥瞰VIEWの生成
SunPENETRATION  : 指定した測定点からのVIEWで太陽の軌跡を観測
SkyVIEW : 天空図・天空率の表示

GoogleMapからジオロケーション情報を取込み、このToolを使うことで、計画建物を中心としたシミュレーションが可能になります。
オブジェクトとして生成される太陽の軌跡を、詳細モデルに重ね合わせると、たとえば、インテリアからみて、季節によって、太陽がどの方向に、何時から何時のあいだ見えるのか？
計画建物だけでなく、周辺環境もモデリングすれば、実環境での日差しの有無を確認可能です。

このツールで生成可能な天空図は、天球を指定したセグメント数（デフォルトは48）で分割し、その最小セグメント毎に測定点から空が見えるかどうかを判定しているものなので、建築基準法で天空率による緩和を受ける場合に求められる天空図とすることはできませんが、天空図とともに天空率も数値で示されるので、ある程度の目安としての利用はできそうです。

(SunTools Manualより抜粋)

SketchUpをモデラとした環境系シミュレーションはほかにもいろいろあるので、引き続き取り上げてゆきたいと思っています。

Maxwell for SketchUp v.2.6.0

先日 (2011/11/02) Maxwell Render のアップデート版 (ver.2.6.0) がリリースされ, Maxwell Render Suite としてネーミングもリニューアルされました.
今回のリリースで新たに, いままでの構成とは別に, 新たに Google SketchUp 専用のスタンドアロン版 Maxwell for Google SketchUp (FREE/LISENCED) が同時にリリースされています.

Maxwell for Google SketchUp FREE 版のDLはコチラ.
（LICENCE 版は $95 です.）

FREE 版は出力出来る画像サイズが 800pixel, LICENCE 版は 1920pixel とどちらもフルセットの Suite に対していくつかの制限がかかっています。（詳しくは FAQ 参照）

いままで demo 版ではレンダリング結果に mw というウォーターマークが入ってしまっていましたが FREE 版にはありません. 解像度が 800pixel までですが, とりあえずWEB用やPCでのプレゼンテーションには充分かもしれません・・

Maxwell for Google SketchUp は SketchUp 内部で動く Plugin スタンドアロン・レンダラです.  また, 起動するには Microsoft Silverlight が必要なので最新版を事前にインストールしておくとよいでしょう. (未インストールだと起動時にインストールするようにダイアログに表示されます.)

インストールはダウンロードしたファイルを解凍し, plugin フォルダ内にある maxwell フォルダと, maxwell.rb ファイル (ruby script) を, mac の場合, plugin をインストールするいつものフォルダ (*1) にコピーするだけです.
(*1) [Macintosh HD]/ライブラリ/Appliction support/Google SketchUp 8/SketcUp/plugins/

いろいろ制限はあるものの, SketchUp な表現が FIRE ボタンであっというまに Maxwell な表現に！

この画像は SketchUp8 FREE 版＋ Maxwell for Google SketchUp FREE 版で実際にレンダリング／保存した画像です. texture は全てSketchUp附属のデフォルトのものですが, 編集はできないものの FREE で公開されている MXM Gallery のものすごく豊富なマテリアルを利用出来る事もあり, この SketchUp Effect はさらにすごいことになりそうな予感デス・・

SketchUp で RealTimePreView [02]

Maxwell Render Plugin for SketchUp 6/7/8

2010年7月のSiggraphで発表・公開された Maxwell Render の RealTimePreView = FIRE (Fast Interactive REndering) は, 2010年12月に Ver.2.5 (update) としてリリースされました. リリース当初は FIRE 対応するアプリケーションは 3ds max, Lightwave, Maya, SolidWorks の4つだったのですが, その後順次FIRE対応Pluginがリリースされ(Houdini, Modo, Rhinoceros), 2011年5月26日 SketchUp, Ciname4D 用 Plugin が同時にリリースされました. (これで対応するアプリケーションは9になりました.)

インストーラは SketchUp の対応するバージョン (6/7/8) に合わせてそれぞれ別々に用意されています.

MenuIcon の左から4番目が Maxwell FIRE です. ( Plugin menu -> Maxwell -> Maxwell FIRE )

表示されたPreView Window の左上の[FIRE]をクリックすると, 最初はデータ処理に多少待たされますが, すぐに PreView が表示され, その後は SketchUpの操作に合わせてInteractive に Rendering されます.

操作は極めてSimpleです.

Render[in]との比較では, 環境の設定で空には雲の生成はないものの, Physical Sky, Sky Dome, Image Based Lighting(HDRI) と, Maxwell Studio で設定できるものは全て可能です. さらに地盤面側もSketchUpの設定を反映させる以外に, 直接色指定, MXMマテリアルの指定もできるようになっています.

モデリング中にリアルタイムに素材感を含めてプレビューされることの効果は, SketchUp のさらなる可能性を広げるものなのではないでしょうか.

SketchUp で RealTimePreView [01]

SketchUp まわりの RealTimePreView ができるレンダラがいろいろ出てきました。大昔はレンダリングというとテクスチャや光源、環境の設定をして、その後時間を掛けてレンダリング、思ったとおりにならない部分を修正してまたレンダリング・・・なんてイメージがありました.（大昔すぎ？）その後のCPUやGraphicCardの性能の進化で, ゼロ年代になってからはレンダリングに待たされる時間はどんどん短縮されてきたものの, ワークフローとして「設定」をして「レンダリング」という流れは同じでした.
RealTimePreview は modeling 中を含めて, テクスチャや環境などの「設定」の段階で解像度は多少犠牲にしているものの, その「レンダリング」結果を瞬時にプレビューするものです.

SketchUp の 3D 化による Visuarization に RealTimePreview が加わると, いままで使っていた SketchUp が別次元に進化します. それはディスプレイに表示される, あくまでもヴァーチャルなイメージなのですが, 視覚からその情報を取り込んだ脳にはあたかもそこに存在しているような, 「モノ感」とでもいうような感覚として伝わるのです.

Render[in]

SketchUp での RealTimePreview, その筆頭として挙げられるのは, 昨年９月にβ版0.8がリリースされ, その後12月までの間は 0.81, 0.82, 0.83 と毎月のアップデートが FREE のまま継続し, 今年１月に正式版としてv.1がリリースされた Render[in]です。(for SketchUp FREE/PRO, 7/8, Win/Mac $160)

http://www.renderin.com

空の設定が豊富で、SketchUpで設定している緯度と経度と日時に追随する太陽と、４種類の雲のスライダーによる設定が可能です。また、夜の時間を設定すると、ちゃんと空には星が光っているのがなかなかです。

地盤側の設定は残念ながら今のところ予め用意されている草原と土(?)と海、カラーパレットから選ぶ色のみという状況です。

必要な場合、マテリアルごとにRefrection, Shininess, Bump, Refraction の度合いをスライダーで設定可能です。

光源は現状点光源のみですが設定可能です. グループ化されたオブジェクトを選択して光源として追加するボタンを押すだけで光ります. 光源の色とその強さ, 光る方向の角度なども設定可能です.

SketchUp で 展開図[01]

SketchUpでは３次元空間のなかに寸法線を記入でき、これだけでも、さまざまなシーンを設定し、モデリングしたデータの断面を平行投影して展開図表現とすることが可能です。

ただしこの場合は、そのシーンごとに縮尺を指定して印刷、PDF化することはできるのですが、レイアウトされた図面としての展開図は、図面出力を前提としたモデリングをしないかぎり、SketchUp単体では難しい状況です。

縮尺を指定して印刷する場合は、[ファイル]メニューの[ドキュメント設定]で、[印刷尺度]の部分の数値を指定の尺度となるように設定します。

たとえば１／５０で出力する場合、「ビューをページに合わせる」チェックをはずし、印刷尺度で、図面上を１．０、モデル内を５０．０などとします。（用紙設定しているサイズにどうレイアウトされるか直感的に確認できないので、縮尺の設定としてはすこしわかりずらいですね。）

ちなみにデフォルト設定である「ビューをページに合わせる」をチェックした場合では、SketchUpのウィンドウサイズの中でのレイアウトビューが、そのまま用紙設定しているサイズに自動的にフィットされるため、縮尺はぴったりしたものにはなりません。

これを印刷するかわりにPDFや2Dデータとして出力し、それをCADにとりこみレイアウトするというワークフローもありますが、その時点で3Dデータとは別のデータとして独立してしまいます。

そこでPro版に付属するLayOutの出番です。最新版の7.1に付属するLayOut2.1では、縮尺を指定して取り込んだSketchUpのモデルの端点にフィットすることができる寸法線がサポートされています。

(SketchUp MAC : : SketchUp 7.1 の新機能[06] LayOut2.1の新機能 )

つづく・・・

SketchUp で 天空率スタディ

2003年の改正建築基準法の施行で天空率が導入されて、当初は適合建築物の想定方法や算定位置の配置方法などが各行政庁によって違っていたり、天空率を計算するソフトウエアが各環境にすぐ対応できていなかったりしていましたが、ようやくここへきて、全国一律の審査基準も整ってきているようです。*1

天空率の考え方についてはここでは記述しませんが、専用の天空率計算ソフトウエアによらなくても、SketchUpでモデリングすることにより、ある程度の天空率によるボリュームスタディを、視覚的にも分かりやすくチェックすることが可能です。設計者自らがデジタルなーツールで手作業的に、（ある意味アナログ的な手法で）スタディすることにより、ボリュームの確保をするためのアイデアも見つけることができるかもしれません。

ここでは１例としてセットバックした道路斜線による適合建築物の天空率チェックのためのモデリングをしています。

算定位置は道路の反対側の境界線上なので、中心点がちょうど算定位置となるよう半球状のオブジェクトを配置しグループ化します。この際、とりあえず球の半径は２ｍで、円の分割数を７２等分(中心角５度）とした多角形（７２角形）をもとに[フォローミーツール]で球状にしたものを半分にしています。

つぎに、適合建築物の形状をモデリングし、これもグループ化しておきます。

算定位置（半球の中心）から、この適合建築物の一番道路側の垂直面の各頂点に対して線を引き、３枚の３角形をつくり、球面上に色を透過させるようにするために、半透明の色をつけておきます。（水平面は不要、後述する理由で３枚の三角形はグループ化しません。）

同様に、比較検討するための計画建築物をレイヤを分けてモデリングし、これもグループ化しておきます。ここでも算定位置（半球の中心）から計画建物の形状の各頂点に向かって線を引いてゆき、計画建築物をすべて球面に投影できるように３角形をつくり、別の色で半透明にしておきます。（非表示になっている適合建築物の場合と同様、後述する理由でこれらの三角形はグループ化しません。）

ここまでの状態で、各レイヤを表示し、モデルを真上からみて[カメラメニュー／標準ビュー／平面]、さらに[カメラメニュー]から[平行投影]とすると、適合建築物と計画建築物が球面上に正射投影された天空図が表示されます。

球面については、[表示メニュー]の[隠しジオメトリ]のチェックをはずすことにより、72等分なので、中心角5度で分割された表示となります。2D表示されたこの円の面積に対して、投影された部分を除いた面積の割合が天空率ですが、SketchUpではモデリングするだけで天空率を計算することはできません。（プラグイン等も開発され公開されているものもあるようです。）

ボリュームスタディの段階では、この状態で2Dデータとして出力し他のCADで読込み、面積を計算し天空率のチェックをするなどのワークフローが考えられます。（球面と各射影面を選択して交差させることで、球面上に正射投影することも可能です。）

天空率自体の計算は専用のSoftwareあるいはPlugin等に任せるとして、ここでは、SketchUpの[移動コマンド]を使って、道路の反対側の境界線に沿って、算定位置を球面ごと平行移動してみます。すると、インタラクティブに各算定位置における天空図の変化を見ることが可能になります。その際、算定位置と各頂点を結ぶ三角形の頂点も一緒に移動するように、球面を下から見て算定位置（球面の中心点）と、球面を結ぶ線分（上図の青いライン）を１本、三角形と干渉しない位置に入力しておきます。（←ここがミソ！３角形をグループ化していなかったのはこのためです。）

正確な数値での比較ではありませんが、算定位置のどこか１カ所でもオーバーしていたらNGとなる天空率によるボリュームスタディとしては、その「アタリをつける」という意味でSketchUpによるスタディは有効なのではないでしょうか。

*1 「建築確認のための基準総則集団規定の適用事例」

SketchUp で VolumeCheck

都市計画エリア内では特に、設計の初期段階において、敷地の諸条件からどれくらいのものを建てることが出来るのか？そのボリュームを把握することがまず求められます。

道路斜線・隣地斜線・北側斜線・用途地域・高度地区・絶対高さ制限・日影規制・道路条件・敷地及び敷地周囲の高低差・敷地周囲の状況による緩和規定・天空率・地区条例etc・・

これらのさまざまな条件のチェックは、2D-CADによる作図、日影計算・天空率計算などComputerの利用は当然のことながら、これらに加えてSketchUpで3D化することで、視覚的にも状況をわかりやすく把握できるようにすることが可能です。