MAQUETE FÍSICA E VIRTUAL APLICADA AO PROJETO DE RESTAURO

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1 698 MAQUETE FÍSICA E VIRTUAL APLICADA AO PROJETO DE RESTAURO B. M. Luciano Arquiteto; Rua Cosmorama 700, Mesquita, Rio de Janeiro, Brasil bmodel@ig.com.br RESUMO O uso da maquete física e virtual tem como finalidade ajudar a visualização da forma tridimensional, atuando como auxílio na concepção do projeto e no seu desenvolvimento. O foco em estudo neste trabalho é explorar o aspecto específico do uso dessa representação na área de restauro, comparando suas características e possibilidades nos meios eletrônicos e físicos, pesquisando a aplicabilidade das tecnologias de Realidade Virtual na arquitetura, investigando a aplicabilidade das tecnologias de simulação virtual e física, analisando as suas vantagens e limitações, e de que forma pode ser aplicada através do estudo de exemplos práticos encontrados para a utilização no campo do restauro. Como ferramenta de visualização, a realidade virtual e física apresenta vantagens na representação do elemento arquitetônico. Tal tecnologia permite representar objetos que se encontram indisponíveis por estado de destruição ou por estarem em condições precárias, criando uma oportunidade para a sua aplicação na área da conservação e do restauro. Essa aplicação traz vantagens não só para o público em geral como também para os arquitetos e profissionais desta área. PALAVRAS CHAVE: Maquete; Maquete Virtual; Restauração

2 699 XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN 1. INTRODUÇÃO A Maquete Virtual é uma tecnologia de visualização que pode ser utilizada nas mais diversas áreas de investigação e que, somada à maquete física, apresenta algumas vantagens em relação a outros métodos de representação de informação. No desenvolvimento de um projeto de restauração muitas vezes o profissional se depara com uma dificuldade de comunicação não só entre os elementos da equipe, mas também, e especialmente, com indivíduos de outras áreas de formação devido à complexidade de transmitir informação relativa a ambientes tridimensionais pelos métodos convencionais de representação bidimensional. Tal representação permite a visualização tridimensional das informações obtidas com a pesquisa histórica e iconográfica de uma construção, elucidando as transformações sofridas por esta. O estudo da tecnologia de realidade virtual começou a ser desenvolvido na década de 80. No entanto, foi durante a década de 90 que se deu o grande desenvolvimento e generalização da realidade virtual enquanto tecnologia real e aplicável, estimulada por vários filmes e livros. Realidade virtual pode ser definida como qualquer conjunto de tecnologias que permita a um utilizador interagir em tempo real com um ambiente ou objeto virtual criado através de um computador, e que pode representar algo real ou imaginário. Os objetos ou ambientes virtuais criados por estas tecnologias podem ser de diversas formas, dependendo daquilo que pretendem representar, como um objeto ou ambiente real. Os métodos de navegação dentro do ambiente virtual irão variar conforme os métodos de introdução de dados e dos dispositivos de visualização, como também, do tipo de objetos ou ambientes a serem visualizados e a informação que se pretende mostrar. Geralmente o tipo de imagem presente em sistemas de realidade virtual são gráficos tridimensionais gerados em computador, por vezes com texturas aplicadas que permitem aumentar o grau de realismo. Existem também alguns exemplos que apresentam imagens renderizadas, ou até mesmo fotografias que formam imagens panorâmicas dos objetos ou ambientes que se pretende representar. No entanto, estes métodos criam uma experiência mais artificial e menos realista. O grau de realismo ou de sensação de veracidade num ambiente virtual é chamado de imersão. Atualmente, a representação de gráficos tridimensionais nos computadores quase alcança o fotorrealismo, e os sistemas de som surround estimulam de forma bastante real a audição humana, colocando a realidade virtual um pouco mais próxima do

3 700 mundo real. Somando-se a essa tecnologia, temos a utilização da maquete física que permite ao observador uma percepção visual real do objeto. A utilização da representação física de um objeto em escala vem sendo usada desde os primórdios da civilização, tendo sua aplicação em diversas áreas. Os recursos disponíveis para sua construção vão desde a exploração de técnicas de confecção manuais ao uso de equipamentos de prototipagem. Essa tecnologia possibilita produzir modelos e protótipos diretamente a partir do modelo sólido 3D gerado por computação gráfica, através dos processos de prototipagem rápida ou usinagem. Dentro desse contexto, a pesquisa busca enfatizar o valor da utilização de maquetes físicas e virtuais para a compreensão da forma tridimensional no apoio ao projeto de restauração arquitetônica indo além de uma simples solução de representação proporcionando um elemento de auxilio no processo de criação e investigação do arquiteto. O uso da maquete é um instrumento utilizado como meio para aprimorar e ajudar na percepção tridimensional de um objeto que fornece um recurso didático poderoso. É importante o uso dessa metodologia no auxilio aos métodos tradicionais, utilizando os meios artesanais e tecnológicos. Todo esse processo somado permite um desenvolvimento e aprimoramento dos métodos de pesquisa, ampliando os conhecimentos da percepção e representação do projeto de restauração. O uso da percepção como forma de entender a arquitetura em sua volumetria através da representação geométrica em escala vincula-se à proposta do tema abordado pela pesquisa que utiliza a forma física tridimensional no auxílio do estudo e desenvolvimento do projeto, bem como, a tecnologia empregada para facilitar esse objetivo. O elemento contextual informado nessa pesquisa representa para o estudo da restauração uma fonte de informação e análise morfológica que utiliza a representação geométrica como um auxílio ótico para as informações obtidas com o levantamento de dados e pesquisa histórica executada no processo de restauração de um objeto. Esse novo recurso busca aprimorar e auxiliar o entendimento tridimensional, usando a maquete como elemento de ligação para o entendimento bidimensional dentro da área de desenvolvimento e investigação do projeto no processo de restauro. 2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS A representação tridimensional de um objeto é um método bastante abrangente que pode englobar muitas tecnologias distintas bem como variações diferentes entre elas. As variações podem ocorrer em todos os níveis do sistema de

4 701 XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN realidade virtual e representação física, criando inúmeras combinações possíveis com aplicações mais indicadas para certas áreas ou para certos fins. Os recursos dessa tecnologia proposta permite um estudo visual detalhado do projeto apresentando elementos que proporcionem resolver problemas de execução ou de levantamento histórico da obra em questão. Os programas CAD (Computer Aided Design) e de modelagem 3D são ferramentas que revolucionaram determinados parâmetros do projeto de arquitetura. Para melhorar o método construtivo são empregados equipamentos como as fresas CNC (Controle Numérico por Computador), prototipagem rápida, escâner 3D, etc. As peças são feitas em pouco tempo permitindo um estudo mais rápido e elaborado do projeto Tecnologia Virtual A modelagem virtual através de modelos tridimensionais de computadores é a maneira utilizada para a apresentação de informação em realidade virtual [1]. Estes modelos, no entanto, podem ser criados de vários modos distintos que devem ser escolhidas de acordo com o propósito do modelo e o tipo dos dados. Via de regra, os modelos são formados por uma geometria composta por vértices, arestas, polígonos, e geralmente por texturas que são aplicadas sobre essa modelagem, sendo opcional esta aplicação. A produção de modelos tridimensionais utiliza um software de modelagem a partir de dados fornecidos, sejam eles desenhos em formato digital ou papel, levantamentos históricos, fotografias ou um objeto real. O processo de produzir manualmente um modelo tridimensional tem semelhança com a de um escultor que modela o seu material até atingir a forma desejada. Este método pode levar a resultados bastante detalhados com um grau de perfeição mais ou menos elevado, e com resultado original e visualmente rico devido ao trabalho manual nele investido. É uma das formas de produzir modelos de objetos, uma vez que o modelador ou o criador conhecem a sua forma e as suas características. No entanto, é um processo geralmente demorado, visto tratarse de um método manual que exige um volume de trabalho intensivo por parte de um indivíduo ou de uma equipe. Desta forma, no caso de o objeto a ser modelado se encontrar acessível e em condições favoráveis ao seu levantamento pode recorrer-se a métodos automatizados de produção de modelos tridimensionais, tais métodos podem acelerar o processo com resultados positivos. Estes resultados são obtidos com a utilização do 3D Scanning, processo pelo qual o objeto é scaneado e se obtém um modelo digital da peça. Entre os programas ou software de modelagem mais utilizados temos o SketchUp, 3ds Max, Blender, Cinema 4D, Maya, ZBrush, Pro Engineer, entre

5 702 outros. Além da modelagem por meios de faces poligonais, existem os programas que são baseados na tecnologia NURBS como o Rhinoceros e o Alias, os quais permitem a prototipagem dos modelos para o elemento físico Tecnologia de Prototipagem Com a modelagem virtual 3D é possível criar modelos e objetos físicos como edifícios existentes ou novos modelos na escala desejada. Modelos arquitetônicos podem ser usados para o processo de planejamento do projeto, o estudo da forma e análise do levantamento histórico. Dependendo do que se pretende representar desse processo, o modelo ou maquete pode simplesmente representar um volume do edifício ou sua aparência exata ou apenas um pequeno detalhe. Dependendo dos objetivos pretendidos para o modelo, os materiais e suas configurações podem variar. O modelo em escala arquitetônica pode ser produzido com diferentes tecnologias de prototipagem [2]. Existem basicamente três métodos para a confecção de modelos por esse processo: aditiva, subtrativa e corte. A técnica aditiva, que também é conhecida como prototipagem rápida, consiste na construção de modelos camada por camada, a partir de materiais como resina, gesso em pó e plástico líquido [3]. Cada um destes materiais têm uma propriedade diferente, acabamento superficial, custo e força. A técnica subtrativa versa em subtrair ou esculpir um bloco de materiais como resina, madeira, acrílico, MDF, etc, com uma fresadora que utiliza um desenho baseada em softers digitais 3D [4]. As máquinas também são conhecidas como CNC. As fresadoras são classificadas em termos do eixo de movimento da cabeça. Algumas máquinas têm fusos múltiplos, tornando possível esculpir formas muito complexas. Fresadoras CNC requerem software operacional específico para o planejamento do uso da ferramenta e para visualizar o processo de fresamento. A técnica de corte de plano pode ser realizada com diferentes processos, dependendo do material: lâminas de metal são usadas para papel, e roteadores de laser para vinil, papelão e materiais de folha fina, e roteadoras de 2 eixos para materiais com mais espessura, tais como acrílico, madeira e MDF. O uso de router CNC para o corte de formas planas é chamado de perfi 2D. Os recursos necessários para o perfil 2D são simples, desenhos vetoriais que podem ser obtidos automaticamente a partir de um modelo 3D. Alguns programas de CAD pode gerar automaticamente desenhos 2D. Programas especiais

6 703 XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN podem ser desenvolvidos para geração automática de perfis customizados. Peças feitas em desenhos 2D são cortadas para fazer a montagem em 3D das partes físicas mais fáceis. 3. APLICAÇÃO NA ARQUITETURA No campo da arquitetura temos uma gradual informatização dos processos tradicionais, o que fez com que nesta área fossem generalizados os softwares de visualização de gráficos tridimensionais como ferramentas auxiliares em certas fases do projeto. Exemplos disso são as inúmeras aplicações de CAD que surgiram e se desenvolveram ao longo das últimas décadas, e que mais tarde foram evoluindo para softwares de desenho a três dimensões que permitiram a concepção de formas e técnicas de construção mais complexas, e que eventualmente deram origem a novas áreas como o CAM (Computer Aided Manufacturing) e prototipagem rápida. A grande maioria das aplicações correntes de realidade virtual na arquitetura limita-se às vistas panorâmicas de ambientes exteriores como vistas de edifícios, pátios, jardins, interiores, espaços amplos ou outros pontos de interesse que se pretenda focalizar no edifício. Os exemplos que encontramos de maquete física ou virtual aplicada no restauro são de visualizações de construções que por alguma razão deixaram de existir, como edifícios ou construções antigas em ruínas, parcial ou totalmente destruídos, e para os quais, de alguma forma, existe informação que nos permita reconstruir o elemento em questão nos projetos de restauro onde se pretende visualizar o resultado da intervenção a ser executada Exemplos de aplicação de Restauro virtual Casa de Dona Yayá Um dos exemplos da aplicação dessa tecnologia é o projeto [5], Restauro Virtual da Casa de Dona Yayá (Ilustração 1). Este projeto está sendo desenvolvido pelo programa Conservação e Restauração de Bens Arquitetônicos e Integrados do CPC-USP (Centro de Preservação Cultural Universidade de São Paulo), o objetivo é a construção de uma maquete virtual [6] deste edifício de 120 anos, localizado na cidade São Paulo, no bairro da Bela Vista. Com o projeto, o CPC-USP quer desenvolver um pensamento sobre temas relativos à história construtiva e ornamental da casa para torná-la mais clara e acessível para o público leigo e para o profissional da área de preservação arquitetônica, utilizando a reconstituição crítica das várias etapas do

7 704 desenvolvimento histórico deste imóvel. O CPC pretende com a maquete eletrônica proporcionar aos visitantes um claro percurso histórico das diversas etapas de integridade física e ambiental pela qual a casa passou ao longo de sua vida, tomando como base para a elaboração das modelagens os estudos documentais e históricos realizados ao longo década de 1990 pelo CPC. O projeto apresenta a elaboração de ambientes tridimensionais de alta resolução gráfica, que se formam em uma única interface 3D pelo qual se poderão acessar todas as informações multimídia e documentação associada, relativa à história construtiva, ao restauro da edificação e suas pinturas murais artísticas. Os programas gráficos utilizados para a execução desse trabalho foram: Adobe Illustrator 10, Adobe Photoshop 6.0, AutoCAD 2000, Lightwave 7.5 3D. Ilustração 1 - Maquete eletrônica da Casa de Dona Yayá 3.2. Exemplos de aplicação de Maquete física Casa da Torre de Garcia d Ávila Localizada no atual município de Mata de São João, litoral norte da Bahia, erguida sobre uma elevação na atual Praia do Forte, no litoral de Tatuapara, se encontra a Casa da Torre de Garcia d'ávila. Foi originalmente denominada por seu proprietário como Torre Singela de São Pedro de Rates, embora tenha ficado mais conhecida como Castelo de Garcia d'ávila, Torre de Garcia d'ávila, Forte de Garcia d'ávila ou Casa da Torre. A Casa da Torre constituía-se em uma espécie de mansão senhorial, ao estilo manuelino usado em Portugal nas suas possessões ultramarinas no início do século XVI, erguida por Garcia d'ávila a partir de 1551 para sede dos seus domínios. Sua construção continuou entre 1563 e 1609, descrita como um complexo composto de moradias e defensas, capela e um baluarte vigilante onde ardiam, em circunstâncias especiais, fogos sinaleiros. Em alvenaria de pedra e cal, tinha a função de vigiar o sertão por um lado, resistindo aos ataques dos indígenas revoltados, e o mar pelo outro, resistindo aos corsários que atacavam o litoral. Em 1938 foi tombada pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN). Na década de 1980 o Instituto Geográfico e Histórico da Bahia (IGHB) elaborou um projeto de restauração encaminhado à 5ª Diretoria Regional do IPHAN. O imóvel nas mãos da iniciativa privada originou a Fundação Garcia d'ávila ( com objetivo de proteger a edificação tombada. A construção foi restaurada e transformada em Centro Cultural e Museu Histórico.

8 705 XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN Com o objetivo de representar o que foi encontrado nas pesquisas e levantamento histórico da construção, foi elaborado um projeto para confecção de uma maquete física (Ilustração 2). A proposta dessa maquete é reconstruir visualmente o estado físico da construção na época do Brasil Colônia. Sua elaboração contou primeiramente com o desenvolvimento virtual da construção, utilizando recursos digitais do programa CAD para a confecção de um modelo virtual que deu origem ao modelo físico. Esse processo faz uso dos meios artesanais e da tecnologia, o método consiste na elaboração digital do desenho das paredes que serão confeccionadas através do corte eletrônico das peças, sendo feita a sua montagem manualmente [7]. Os recursos dessa tecnologia proposta permite diminuir o tempo de execução da maquete. Para melhorar o método construtivo dessa maquete, foram empregados equipamentos como as fresas CNC e prototipagem rápida. Ilustração 2 - Maquete Castelo Garcia d Ávila ( Conclusões A realidade virtual, somada à representação física, apresenta um método de visualização que pode ser usado para o complemento de informações obtidas com a pesquisa histórica. O resultado de cada método pode ser distinto, tendo em conta o seu objetivo e utilização. A aplicação desse tipo de representação tridimensional proporciona a reconstrução de edifícios e monumentos, sendo que a capacidade de visualização e integração dessas tecnologias pode melhorar a percepção dos objetos em estudo, trazendo benefícios não só para os profissionais da área, mas também para os demais usuários. As possibilidades e vantagens da sua utilização nos casos estudados exemplificam seu emprego em áreas da arquitetura que lidam com objetos do passado como é o caso da conservação e restauração de edifícios e monumentos. Na análise do caso da maquete virtual do primeiro exemplo (Casa de Dona Yayá), a utilização da realidade virtual é mais adequada para o modelo de projeto e estudo que se pretendeu alcançar com tal tecnologia. Esse tipo de ferramenta permitiu representar as diversas fases de construção que a casa passou ao longo de sua vida. Estas características tornam as suas aplicações bastante atrativas para um estudo relativo à história construtiva e ornamental de um elemento arquitetônico.

9 706 O elemento de estudo do segundo exemplo (Castelo de Garcia d'ávila), apresenta a maquete física como um objeto representativo de um estudo que tem por objetivo apresentar visualmente o elemento como se encontrava em determinada época. Tal representação pode ser usada pra a apreciação do púbico, sendo a maquete física o elemento mais adequado para tal apresentação por ser tratar de objeto tridimensional sólido, que permite elucidar visualmente a arquitetura que ali existiu. Esses dois exemplos de representação são úteis não só para os mais variados profissionais que vão desenvolver os projetos para a área em questão, mas também para os utilizadores finais do espaço, como turistas, visitantes ou transeuntes podendo representar um elemento cultural didático e interativo. Referências [1] M. WILLIAM. A lógica da arquitetura; projeto, computação e cognição. Tradução Gabriela Celani Campinas, SP: Editora da Unicamp, [2] N. VOLPATO. Prototipagem Rápida - Rio de Janeiro: Blucher, 2009 [3] G. CELANI; J. DUARTE; R. PUPO. Introducing rapid prototyping and digital fabrication laboratories in architecture schools: planning and operating. Proceedings of ASCAAD 2010, Fez: School of Architecture of Fez, 2010, p [4] G. CELANI. integrating CAD drawings model-making: the computer-controlled model- shop. In : Shoheng Chen. (Org.) Computational Constructs: Architectural Design, Logic and Theory. Shanghai: CHINA ARCHITECTURE & BUILDING PRESS, 2009, p [5] =nao&id_cat=7 [6] _computergrafics.pdf [7] D. PUIBUBE. A arte de construir modelos reduzidos, Lisboa: Bertand, 2ª ed., 1982.