Michal Hrabánek, student Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT), využívá superpočítač k tvorbě architektonických vizualizací. Ty jsou klíčovou součástí architektonického návrhu – umožňují si představit, jak bude budova vypadat a často rozhodují o její realizaci. Pro dosažení fotorealistického vzhledu je možné využít výpočetně náročné metody, jako je ray tracing.
Michal Hrabánek, student Fakulty stavební ČVUT (studijní program Architektura a Stavitelství), využívá superpočítače IT4Innovations k tvorbě realistických architektonických vizualizací. Díky jejich výkonu dosahuje detailní a kvalitní grafiky, kterou by běžný hardware zvládal s obtížemi. Jeho vizualizace nejsou pouze součástí studentských projektů – slouží také jako reprezentativní ukázky možností renderování na superpočítačích v Laboratoři vizualizace a virtuální reality IT4Innovations.
Hrabánek nedávno úspěšně dokončil bakalářské studium a v magisterském programu Architektura a stavitelství na ČVUT FSv pokračuje dál. V praxi už se pohybuje třetím rokem – v současnosti působí ve studiu FormaFatal, které se specializuje na interiérový design. Během studia například s kolegyní Denisou Englicovou navrhli v rámci semestrálního projektu regeneraci a dostavbu Dejvického kampusu. Hrabánkovy projekty názorně ukazují, jak může špičkový výpočetní výkon posunout architektonickou vizualizaci na zcela novou úroveň. O jeho zkušenostech jsme si s ním povídali v následujícím rozhovoru.
Můžete nám o „dejvickém projektu“ prozradit více?
Hrabánek: Zaměřili jsme se na doplnění 4. kvadrantu Vítězného náměstí v Dejvicích, přestavbu laboratoří za stávající Fakultou elektrotechniky, návrh nové budovy Fakulty informačních technologií ČVUT a vylepšení návrhu z roku 2023, který vyhrál soutěž na přestavbu Vítězného náměstí.
Šlo primárně o urbanistický projekt, takže jsme se soustředili na tvary budov, jejich fasády, předprostory a vztah k veřejnému prostranství. Všechny části zadání mají něco do sebe, ale nejbližší mi byl předprostor 4. kvadrantu v -1. podlaží s výstupem z metra a návrh tří věží nové fakulty FIT s laboratořemi.
Náše zadání předmětu AMG1 bylo experimentální – místo tradičního fyzického modelu jsme měli vytvořit video. Fyzické modely sice působí esteticky, ale podle mě video dokáže o projektu sdělit mnohem víc. Vnímám ho jako trailer k filmu, který vtáhne diváka do návrhu a ukáže jeho příběh. Ideální by bylo kombinovat plachtu (plakát návrhu) s videem a fyzický model brát jen jako doplněk. Fakulta náš experiment přijala pozitivně a doufám, že v budoucnu bude tvorba videí stále běžnější.
Největší výzvou byla časová náročnost. Tvorba animací je samostatný obor a fakulta ho zatím nevyučuje a troufnu si říct, že podle mě si nedokáže plně představit, co vše obnáší vytvoření kvalitní 3D animace. Původně bylo zadání vytvořit 10minutové video, což bylo zcela nereálné – skoro jako krátký film. Nakonec jsme měli odevzdat 5 minut, ale rozhodli jsme se s kolegyní udělat video tak, aby se líbilo především nám. Výsledkem byla 2,5minutová animace, která podle mě skvěle splnila svůj účel a měla velký úspěch u poroty i návštěvníků výstavy.
Animace totiž není jen o tom „otočit kamerou“. Je potřeba promyslet scénář, záběry, střih, hudbu a celkovou atmosféru. Každá vteřina videa je extrémně časově náročná, jak na tvorbu, tak na render. Bez využití superpočítače bych si dokončení práce nedokázal představit – zejména pokud by fakulta trvala na původních 10 minutách. Nakonec nejsme Pixar, abychom měli doma vlastní renderovací farmu.
Co vás přimělo využít pro svůj projekt superpočítač?
Hrabánek: Renderování před odevzdáním projektu zabírá obrovské množství času, který by se dal využít efektivněji. Proto když jsem se dozvěděl, že mohu renderovat externě na superpočítači, musel jsem tuto možnost určitě vyzkoušet.
Chtěl bych poděkovat Markétě Faltýnkové z IT4Innovations, díky které jsem se o superpočítači dozvěděl, a také vývojářům addonu Bheappe, kteří umožnili renderování Blenderu na superpočítači, zejména Milanovi Jarošovi.
Jak konkrétně Vám superpočítače pomohly při tvorbě vizualizací?
Hrabánek: Superpočítače mi pomohly zásadně, a to nejen při tvorbě videa, ale i s vizualizací. Pracuji primárně na MacBooku Pro s čipem M2 Pro a pro 3D modelování používám Blender. Mac zvládá samotnou tvorbu modelů velmi dobře, i u rozsáhlého projektu jako tento. Problém nastává při renderování – zatímco zkušební rendery v malém rozlišení trvají jen pár minut, plný render ve vysokém rozlišení může zabrat desítky minut až hodiny.
Pro srovnání jsme testovali stejnou scénu na mém MacBooku Pro M2 Pro a notebooku Asus ROG G14 s Intel Core i7 a grafickou kartou RTX 4070. Výsledek:
- MacBook Pro M2 Pro → 2 hodiny
- Asus ROG G14 (RTX 4070) → 30 minut
I těch 30 minut je ale náročných, pokud potřebujete několik různých renderů do druhého dne. A pokud zjistíte chybu, celý proces se opakuje. Tady přichází na řadu superpočítač, který přináší obrovskou výhodu. Po vytvoření modelu na notebooku si udělám pár testovacích renderů a pak pošlu soubor na superpočítač. Nejvíce času zabere samotné odeslání souboru kvůli internetovému připojení – renderování už je otázkou minut nebo i sekund. Ve stejném testu:
- Superpočítač → 5–10 minut nahrávání souboru + 2 minuty renderování
Oproti notebooku s dedikovanou grafickou kartou stihnu na superpočítači udělat patnáctkrát více renderů plus čas nahrání a oproti MacBooku klidně až šedesátkrát více.
Další výhoda je v tom, že když na svém stroji spustím render, nemohu na počítači dělat nic jiného. Pokud ale pošlu soubor na superpočítač, mohu mezitím dál pracovat na 3D modelu a připravovat další scény.
A to se bavíme jen o vizualizaci – tedy jediném snímku. U videa je to ještě větší problém. Pokud vezmeme naše video kampusu s 24 snímky za sekundu a délkou 2 minuty 30 sekund, dostaneme se na 3600 snímků. Při běžných časech renderování by to bylo naprosto nereálné bez výkonného renderovacího stroje.
A rád bych dodal, že moji kolegové použili jiný software než Blender (např. Lumion) a renderovali videa na svých vlastních zařízeních. Naše 2,5minutové video se renderovalo téměř 3 hodiny na superpočítači, zatímco jeden kolega zpracovával 5minutové video a render trval přes 3 dny.
Setkal jste se s nějakými překážkami nebo výzvami při práci se superpočítačem?
Hrabánek: Tým, který vyvíjel bheappe addon pro Blender, odvedl skvělou práci. S žádnými zásadními problémy jsem se nesetkal, ale jedna věc by se dala vylepšit, a to uživatelské rozhraní. I když mám poměrně velké zkušenosti s různými softwary, zpočátku mi dělalo trochu potíž se zorientovat v nastavení addonu, které je potřeba pro správné nastavení projektu a ověření uživatele. A celý proces vytvoření účtu u IT4Innovations bylo složitější než bych očekával. Bez pomoci expertů z IT4Innovations bych se neobešel. Pro srovnání jsem vyzkoušel komerční render farmu GarageFarm.net, kde je podle mého názoru ovládání a získání účtu mnohem intuitivnější.
Bylo složité si o výpočetní zdroje IT4Innovations zažádat? Co byste poradil ostatním studentům, kteří by chtěli superpočítač také využít?
Hrabánek: Bylo pro mě náročné napsat žádost, protože jsem dřív neměl zkušenosti se superpočítačem a nevěděl, o kolik zdrojů si mám zažádat. Je těžké si žádat o něco, co jsem dřív neznal a nepoužíval. Také další problém je, že mnoho studentů o této možnosti neví. Nejenže netuší, že mohou žádat o grant na výpočetní čas, ale mnozí ani neví, že se na něm dají rendrovat například architektonické vizualizace.
Plánujete superpočítače využívat i v budoucnu, například při dalším studiu nebo v práci?
Hrabánek: Určitě bych si chtěl zažádat o využití výpočetních zdrojů pro svou diplomovou práci v příštím roce. A i po škole bych rád superpočítače využíval v práci, protože představují obrovskou úsporu času, kterého je v architektuře, zejména při dokončování návrhů, velký nedostatek. Renderování na externím stroji je v tomto ohledu skvělým řešením, které umožňuje efektivněji pracovat na finálních vizualizacích a animacích.
Nicméně vše bude záležet na finančních možnostech a uživatelském rozhraní. Po studiu už nepůjde o grant, ale o placenou službu, takže se budu muset rozhodnout pro finančně i uživatelsky nejvýhodnější variantu.
Michalovi Hrabánkovi moc děkujeme za rozhovor a přejemu mu úspěchy ve studiu i v práci.
