Poutní kostel virtuálně

Práce studentů spojené s historií našeho regionu jsou poměrně vzácné, ale i tak se najdou mezi nimi velmi pěkné ukázky zpracování nejen technických, ale také významných historických témat. Jednou z opravdu srdečních záležitostí je Poutní kostel sv. Jana Nepomuckého na Zelené hoře. Na toto téma byly na naší škole vytvořeny dva velmi zajímavé studentské projekty.

První studenty zpracovaný projekt získal v roce 2008 pozornost na mezinárodní výstavě v Peru. David Okurka se tehdy pokusil o vytvoření miniatury modelu kostela v měřítku 1:500 pomocí vektorových postupů modelování a následně jej vytiskl na první školní 3D tiskárně. O devět let později jsme problematiku konstrukce kostela uchopili zcela jinak. Jindřich Dítě a Jakub Melichar využili nejmodernějších postupů reverzního inženýrství, parametrického modelování a představili významnou památku v prostředí virtuální reality se všemi detaily v reálných virtuálních procházkách a měřítku 1:1. Výrazný podíl u tohoto projektu hrála aplikace nejmodernějších postupů průmyslové vizualizace a filmové animace. Na vlastní realizaci spolupracuje dlouhodobě náš tým řešitelů s Římskokatolickou farností Žďár nad Sázavou-II. V rámci spolupráce jsou poskytovány historické informace a realizovány velmi inspirativní návštěvy přímo v areálu kostela. Aktuálním cílem projektu virtuální rekonstrukce je představení  stavby v jejím původním stavu, který zahrnuje pět výrazných samostatných věží s hvězdami v reliéfu ambitů.

Poutní kostel sv. Jana Nepomuckého na Zelené hoře postavený ve stylu barokní gotiky představuje vyvrcholení tvorby geniálního architekta Jana Blažeje Santiniho Aichla. Založení kostela bylo výsledkem vřelé spolupráce Jana Blažeje Santini – Aichla s opatem cisterciáckého kláštera Václavem Vejmluvou. Nadšený ctitel sv. Jana Nepomuckého, opat Vejmluva, se k jeho stavbě rozhodl hned poté, co 15. dubna 1719 byl v rámci přípravy beatifikačního procesu nalezen údajný neporušený jazyk světce, dnes již víme, že šlo o mozkovou tkáň, v jeho hrobě ve svatovítské katedrále v Praze.

Stavba kostela započala již v srpnu téhož roku. Hlavní objekt kostela byl dokončen do roku 1722, kdy byl dne 27. září slavnostně vysvěcen. Ambity na půdorysu deseticípé hvězdy, vymezující prostor poutního pole a dominované pěticí bran a pěticí kaplí, byly sice započaty současně, avšak dokončovány postupně ještě kolem roku 1735. Střechy nad pěti branami ambitu zdobily sochy cností, zachovaly se však pouze tři – Víra, Čistota, Zdrženlivost. 

Chrám postavený na půdorysu tvaru pěticípé hvězdy nabízí ke zhlédnutí velice zajímavý interiér protkaný nejrůznější symbolikou, hlavní oltář zasvěcený sv. Janu Nepomuckému, čtyři oltáře evangelistů a pohled do nově zrekonstruované kopule, kde je umístěna dřevěná polychromovaná plastika jazyka obklopená věncem plamenů. Výjimečné hodnoty tohoto poutního kostela spojené s barokní gotikou vedly k tomu, že v roce 1994 byl zapsán jako první solitérní stavba v českých zemích do seznamu světového kulturního dědictví UNESCO.

Projekty věnované takto významné památce jsou zpracovány řadou odborných přístupů s využitím moderních technologií a software. Jsou ukázkou pěkných mezioborových projektů a spolupráce s významnou regionální institucí. Podívejme se nyní na některé zajímavosti z realizace a na aplikované postupy, Veškeré technologie a vybavení je dostupné našim studentům v rámci výuky odborných předmětů. 

Virtuální studie Poutního kostela sv. Jana Nepomuckého na Zelené hoře

Dominanta kostela uchvátí každého návštěvníka. Její siluety a nezapomenutelná nadčasová geometrie je z pohledu architektury ukázkou geniality jeho tvůrce a stavitelů. Správcem této významné památky je Římskokatolická farnost Žďár nad Sázavou-II, která je územním společenstvím římských katolíků v rámci děkanátu Žďár nad Sázavou brněnské diecéze s bazilikou Nanebevzetí Panny Marie a svatého Mikuláše jako farním kostelem. Rádi bychom na začátku našeho povídání o velmi zajímavé studii poděkovali farnosti za podporu projektu a poskytnuté historické informace. 

V závěru loňského roku jsme na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou uvedli do provozu pracoviště virtuální reality. Po prvních ukázkách aplikačního nasazení této technologie a opravdovém nadšení zájemců na dnech otevřených dveří jsme hledali zajímavá témata pro zpracování. Vedle čistě technicky směřovaných maturitních projektů jsme chtěli připravit i zajímavé téma spojené neoddělitelně s našim regionem. Poutní kostel sv. Jana Nepomuckého na Zelené hoře byl od začátku myšlenkou, která láká k realizaci již svou blízkou vazbou k našemu regionu, ale uchopení tohoto problému, navíc v prostředí virtuální reality nebylo vůbec snadné. Po hledání v archivech jsme našli část modelu, který byl vytvořen na naší škole před řadou let jako studentský projekt. Model utrpěl řadu šrámů při různých výstavních akcích, ale i tak se staly jeho artefakty ve spojení s nejmodernější technologií základem virtuální prezentace významné památky. Základním zdrojem informací pro parametrizaci se staly 3D geometrické reference bodů zachycené z původních artefaktů modelu pomocí MicroScribe 3D Digitizer a sada fotodokumentace. 

Následným krokem v přípravě modelu stavby bylo rozložení jeho jednotlivých 3D partií na segmenty realizovatelné pomocí postupů parametrického navrhování. Parametrizace byla využita se záměrem získat vysoce přesná a modifikovatelná prostorová data. Navíc práce v konstrukčních nástrojích na jednotlivých segmentech modelu jsou i našim žákům bližší. Ať se jedná o PLM, nebo BIM aplikace, je vždy parametrické modelování kvalitním základem tvorby projektu.

Postupně tak vznikl model, u kterého byly nahrazeny chybějící části, případně detaily pomocí jejich parametrických prezentací. Využitím parametrických dat je možné navíc získat technickou dokumentaci, což může mít obecně při případných opravách a rekonstrukcích historických staveb poměrně zásadní význam. Je velmi zajímavé při zpětné rekonstrukci tvarů jednotlivých stavebních prvků přemýšlet nad tím, jak si Jan Blažej Santini Aichl úžasně pohrával s geometrickými tvary při návrhu kostela. Jeho genialita magické pětky je patrná v každém detailu. 

Již v počátku práce na virtuální prezentaci bylo nutné stanovení priorit. Základní představou byla precizní dynamická vizualizace památky s vazbou na nejnovější prezentační možnosti virtuální reality. Pro průběžnou kontrolu nad vizuální podobou modelu využíváme v rámci projektů na škole aplikace pro dynamickou vizualizaci. Pro studenty je tato práce atraktivní. Dává rychle vizuálně precizní prezentace a model doslova ožívá před očima. Osobně za nejcennější funkčnost v aplikaci považuji možnost práce s mapováním textur v reálném čase a to i na úrovni běžných grafických akcelerátorů. Stejný postřeh lze říct i o kvalitě grafického výstupu a materiálů jak pro stavebnictví, tak pro průmyslové návrhy. Tyto nástroje výrazně urychlují práci a zjednodušují celou proceduru. Modely pro virtuální realitu nelze přímo použít. Musí být upraveny pro její aplikaci a přizpůsobeny pro konkrétní interaktivní virtuální hardware řešení. Pro tyto účely lze využít řadu vývojových prostředí. Virtuální prohlídka byla vytvořena pomocí skriptování pro virtuální realitu. S tímto řešením máme již několik pozitivních zkušeností, i když se jedná v podstatě pouze o pracovní verze příslušné technologie ve stádiu vývoje.

Základní představou virtuální prohlídky bylo vytvoření virtuální procházky a vytvoření pohledů z prostoru mezi ambity a vlastní budovou kostela. Tento prostor nabízí jedinečný pohled na úžasné křivky kostela. Pro prezentaci virtuální reality a její propojení s výukou CAD aplikací jsme zakoupili v závěru loňského roce sadu HTC Vive. Jedním z nejtěžších úkolů se ve finále stala konverze 3D studie kostela na virtuální budovu. Chyby, které na malém modelu prakticky nepostřehnete, jsou v systému zobrazovaní pomocí virtuální reality výrazné a musely být postupně upraveny, případně doplněny. 

Ne příliš snadným úkolem byla tvorba virtuální vizualizace, kdy je hodně patrné, že aplikace je především určena pro automobilový průmysl a průmyslový design. Zcela zde chybí připravené materiály pro stavebnictví a architekturu. Ty bylo nutné vytvořit na základě textur zpracovaných z detailních fotografií. Projekt virtuální prezentace Poutního kostela sv. Jana Nepomuckého na Zelené hoře, ukazuje velmi zajímavé možnosti propojení regionální historie s výukou na technické škole. Pro svůj rozsah je aktuálně studie rozpracovávána do detailů na základě konzultací a návštěv této významné památky. 

Více informací můžete získat na našich stránkách věnovaných virtuální realitě nebo na www.zelena-hora.cz. Nová technologie virtuální reality na škole neušla také zájmu odborného a regionálního tisku. Velmi pěknou reportáž o nové technologii na naší škole přinesla televize Vysočina. Přední český odborný časopis CAD věnoval exkluzivně svou obálku (JPG) a první tři strany čísla (PDF) tomuto ojedinělému projektu řešenému pod vedením Ing. Petra Fořta ve spolupráci studentů Jindřicha Dítě, Jakuba Melichara, našeho Autodesk Academia týmu a Římskokatolické farnosti ve Žďáře nad Sázavou II. V přiloženém článku si můžete prohlédnout některé z inovativních postupů, které byly použity na jednotlivé části digitálního modelu a jeho virtualizaci. Časopis si může zakoupit i do svých tabletů a mobilních telefonů v Alza Media distribuční síti internetového obchodu.