Studie zur Anwendung und Grenzen derzeitiger Programmtypen zur photo-realistischen Darstellung von Licht und Beleuchtung in der Architektur

Das Kimbell Art Museum als Test für Lightscape, Radiance, 3D-Studio MAX

Bilder und Text © Kurt Altmann und Peter Apian-Bennewitz

Die vollständige Studie können Sie als PDF file (3,4 MB) laden.
Die Studie wurde erstellt von Kurt Altmann (3D models und LightScape Simulationen) und Peter Apian-Bennewitz (Radiance Simulationen, Zusammenstellung, Vortrag).

Einige links:

• Die englische Version wurde durch freundlicher Unterstützung von Steve Walker, ARUP ermöglicht.
• Software, die in dieser Studie verwendet wurde: Radiance, LightScape, 3d Studio Max
• Diese Studie wurde initial gesponsert von der Licht Akademie.

Zusammenfassung:

Zielgruppe dieser Studie sind Planer, die sich für die Thematik exakter visualisierter Lichtverteilung im professionellen Umfeld interessieren. Anfänger finden Information zur Abschätzung des Aufwands und der dadurch erreichbaren Ergebnisse, primär für Experten sind die beschriebenen Details.
In dieser Studie waren drei Kriterien von besonderer Bedeutung: Praxisbezug, Photorealistische Darstellung und quantitative Aussagen über das Licht. Sie gliedert sich in drei Teile: Die Auswahl eines Modellobjekts und dessen kurze Erläuterung, die Erstellung eines drei dimensionales CAD Modell und den Import in die Simulationsprogramme, sowie im Hauptteil die Simulation selbst.
Mit zunehmender Leistungsfähigkeit von Personal Computern stiegen nicht nur die Ansprüche der Anwender, sondern auch die Versprechungen der Hersteller von Software. Oftmals stellt sich jedoch heraus, daß eine Software, die für kleinere Projekte durchaus praktikabel erscheint, aus programminternen oder betriebssystembedingten Gründen bei größeren Projekten der Praxis an Limits stößt.
Gleichzeitig soll der Leser dieser Studie sich mit der geschilderten Problematik identifizieren können. Exotische Erkenntnisse im Gebrauch von Renderfarmen mit 100 oder mehr Maschinen oder High-End Grafikworkstations mit Anschaffungskosten von mehreren zehntausend Mark waren nicht Gegenstand dieser Untersuchung.
Auch wurde davon ausgegangen, daß sich ein einfacher viereckiger Büroraum mit Einrichtung ohne Probleme mit allen bei der Studie berücksichtigten Programmen realisieren läßt. Gesucht wurde daher ein reales Objekt der Praxis mit skalierbarer Geometrie, die eine stufenweise Steigerung der Komplexität innerhalb des Modells erlaubt.
Das Thema Licht sollte eine herausragende Bedeutung einnehmen: Tages- und Kunstlicht sollten gleichermaßen vertreten sein.
Die Wahl fiel daher auf des Kimbell Art Museum in Fort Worth, Texas (Architekt: Louis I. Kahn).
Die Besonderheit des Entwurfes von Louis Kahn ist die Behandlung des Tageslichts zur natürlichen Beleuchtung der Exponate. Über die gesamte Länge des zykloiden Deckengewölbes existiert in dessen Zenit eine ca. 76cm breite Lichtöffnung, die durch eine tonnenförmigen Plexiglasabdeckung abgedichtet wird.
Um eine direkte Sonneneinstrahlung zu vermeiden, wurde an der Innenseite des Deckengewölbes, unterhalb der Lichtöffnung, ein Reflektor konzipiert. Dieser besitzt eine Art Kamm, der bis in die Deckenöffnung ragt, um selbst unter flachem Winkeleinfallendes direktes Sonnenlicht auszublenden.
Diese Beleuchtung wurde mit drei Programmen berechnet, wobei eines (3d-Studio MAX) in einer frühen Phase ausschied. Bei den beiden anderen handelt es sich um Lightscape von AutoCAD, ein Programm, das sich besonders in der Kunstlichtsimulation breiter Anwendung erfreut, und Radiance, vom Layern Berkeley Lab, das ebenfalls weltweit für Lichtsimulationen unterschiedlichster Natur verwendet wird.
Die Ergebnisse umfassen die Handhabung der Programme in diesem Praxiskontext, die Rückwirkungen der Simulationsprogramme auf die Strukturierung der CAD Daten, die Darstellung der Ergebnisse, sowie Abschätzungen zum Aufwand einer solchen Simulation in der Praxis.