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Wie Innovation entsteht:

ein Interview mit Valentin Spiess zur MegaFaces-Fassade

Als es darum ging, den Inhalt des Pressetexts zur kinetischen Fassade in Sotschi abzusprechen, entstand eine Konversation, die nebst Eckdaten zum Projekt auch spannende Einblicke in dessen Entstehungs- und Entwicklungsprozess liefert. Dies wollen wir Ihnen nicht vorenthalten und haben entschieden, das Gespräch in der Form eines Interviews zu veröffentlichen.

Fragen: Bettina Schär, Kommunikation iart
Antworten: Valentin Spiess, CEO iart und Chief Engineer der kinetischen Fassade

Wie kam es zu diesem Projekt?

Im Dezember 2012 rief mich Asif Khan an und erzählte mir von einer Wettbewerbsausschreibung des russischen Telekomunternehmens MegaFon für die Olympischen Spiele in Sotschi. Asif hatte die Idee einer Fassade, die Gesichter anzeigen kann und fragte, ob ich ihm dabei helfen würde. Natürlich fand ich die Herausforderung spannend und habe zugesagt. Erst im zweiten Satz wurde klar, dass die Fassade Gesichter in der dritten Dimension darstellen sollte, also fähig sein musste, sich zu deformieren und dazu noch in einer Kadenz von etwa fünfzehn Sekunden! Eine echte Herausforderung.

Weil es eine Fassade dieser Art noch nie zuvor gegeben hat, mussten sämtliche Technologien erst entwickelt werden. Wie seid ihr dabei vorgegangen?

Das Projekt ist parallel auf zwei unterschiedlichen Ebenen abgelaufen, die sich jedoch immer wieder gegenseitig beeinflussten. Einerseits ging es auf der gestalterischen Ebene darum, die Frage der Auflösung zu klären und Rahmenbedingungen zu definieren, die nötig sind, um ein Gesicht auf einer Fassade sichtbar zu machen. Andererseits wurde auf der technischen Ebene erarbeitet, wie die Struktur dahinter funktioniert, wie sie gebaut werden kann, um die erforderliche Auflösung zu erreichen.

Die Daten für die 3D-Porträts werden in speziell zu diesem Zweck entwickelten 3D-Fotoautomaten generiert. Wie habt ihr das System dafür evaluiert?

Das Digitalisieren von dreidimensionalen Objekten ist im Moment ein viel beachtetes Thema, insbesondere im Zusammenhang mit 3D-Druckern. Die Herausforderung lag in unserem Fall bei der Entwicklung eines Systems, das den spezifischen Anforderungen des Projekts bezüglich der Schnelligkeit, Benutzerfreundlichkeit und Bildqualität entsprach. Wir konnten nicht verlangen, dass jemand eine Minute still sitzt, um sich von einem 3D-Laser-Scanner abtasten zu lassen. Der Prozess musste schnell und einfach ablaufen wie bei einem handelsüblichen Passfotoautomaten.

Das System, das wir schlussendlich gebaut haben, bietet die optimale Kombination eines schnellen Scanning-Prozesses und eines guten Modells für die Darstellung auf der Fassade. Es basiert auf einem fotografischen Ansatz, sprich, es macht ‚klick‘ und die Fotos sind gemacht. Alles andere geschieht im Hintergrund. Im Moment beträgt die Berechnungszeit für eine dreidimensionale Darstellung des Gesichts aus den fünf aufgenommenen Bildern ungefähr eine Minute.

Wie habt ihr überprüft, ob der Ansatz richtig ist?

Wir haben vier verschiedene Technologien evaluiert und getestet. Eine Herausforderung war zum Beispiel das Digitalisieren von Kopf- und Barthaar oder die Darstellung verschiedener Hauttypen. Über Monate hinweg wurden aufwändige Testreihen durchgeführt und statistisch ausgewertet, um das System entwickeln zu können, das unseren Anforderungen entsprach.

Ich muss dazu auch noch sagen, dass wir anfangs davon ausgegangen sind, das komplette System einzukaufen, da uns schon genügend Herausforderungen bei der Umsetzung der Fassade bevorstanden. Ein System, so wie wir es brauchten, war am Markt jedoch nicht verfügbar und so haben wir es schlussendlich doch selber gebaut.

Wie funktioniert die Fassade?

Die Fassade besteht aus 11 000 teleskopischen Zylindern aus Aluminium, so genannte Aktuatoren, die über ein Antriebsystem und ein Seilzugsystem aus- und einfahren können. Der volle Auszug von zwei Meter kann in weniger als fünfzehn Sekunden erreicht werden. Alle Aktuatoren tragen an der Spitze eine Kugel, in der sich ein RGB-LED-Licht befindet. Sie sind in einem bidirektionalen System zusammengeschlossen, welches das Ansteuern der einzelnen Punkte ermöglicht, gleichzeitig aber auch die Position des Aktuators zurückmeldet.

Die aufbereiteten 3D-Gesichtsmodelle werden zunächst an einen Scheduler geschickt, der sie in eine Timeline führt und diese sequenziell abspielt. Somit können wir Besuchern den genauen Zeitpunkt mitteilen, an dem ihr Gesicht an der Fassade angezeigt wird. Sie haben genügend Zeit, um sich vom Innern des Pavillons, wo sich die 3D-Fotoautomaten befinden, in die Arena vor dem Pavillon zu begeben und die Darstellung ihres Gesichts live mitzuerleben. Wer den Moment dennoch verpasst, kann ihn sich später in mittels einer persönlichen Videosequenz anschauen.

Die Fassade ist modular aufgebaut und so konstruiert, dass sie mit einem relativ geringen Aufwand rück- und an einem neuen Standort wieder aufgebaut werden kann. Somit ist eine mögliche Nachnutzung nach den Olympischen Spielen gewährleistet.

Die Aktuatoren sind trigonal angeordnet. Warum?

Wir haben untersucht, wie sich organische Formen —  in unserem Fall das menschliche Gesicht  mit einer reduzierten Anzahl von Pixeln optimal darstellen lassen. Naheliegend wäre ein orthogonales System, wie es bei Bildschirmen verwendet wird. Dies hat insbesondere Vorteile bei der Darstellung von geometrischen Formen wie Linien und Schriften. Im Bereich der dreidimensionalen Modellierung von organischen Körpern ist eine trigonale Struktur jedoch geeigneter, weil damit dreidimensionale Formen schon bei einer geringen Pixel-Anzahl natürlich und fliessend wirken.

Zwischen dem Gewinn des Wettbewerbs und der Fertigstellung der Fassade lag nur ein Jahr. Wie konntet ihr das Projekt in dieser kurzen Zeit realisieren?

Zeit war von Anfang an eine grosse Herausforderung. Wir hatten ein knallhartes Zeitmanagement und zum Glück auch einen Kunden, der ein Bewusstsein für die Komplexität eines solchen Projekts mitbrachte und bereit war, alle erforderlichen Schritte mitzugehen.

Wir haben zudem unsere agile Arbeitsmethode eingesetzt, die durch kurze Arbeitszyklen die Risiken minimiert, zugleich aber auch kreative und innovative Prozesse und die interdisziplinäre Zusammenarbeit fördert. So konnten wir Probleme und Risiken besser antizipieren, aber auch neue Ideen jederzeit einfliessen lassen. Nur dadurch war es möglich, die Komplexität des Projekts zu meistern und es in der verfügbaren Zeit zu realisieren.

Wie wichtig war die Engineering-Kompetenz von iart für das Projekt?

Für dieses Projekt war die interne Engineering-Kompetenz extrem wichtig. Nur wenn die entscheidende Fachkompetenz in sämtlichen relevanten Bereichen intern vorhanden ist, kann mit den Risiken eines solch innovativen und zeitkritischen Projekts umgegangen werden. Im gesamten Entwicklungsprozess waren wir in Bezug auf die Machbarkeiten der technischen Lösungen auf interne Kompetenzen angewiesen, um Fragen zu klären und auch interdisziplinär anzugehen. Bei einer Zusammenarbeit mit externen Experten wären die Wege dazu viel zu lang.

Wie seid ihr mit der Herausforderung umgegangen, dass der Kunde sich nicht vorstellen konnte, wie das fertige Projekt aussehen wird?

Wir haben uns regelmässig mit dem Architekten Asif Khan und dem Kunden ausgetauscht und gemeinsam den Gestaltungsprozess vorangetrieben. Ausgehend von unseren gestalterischen Entwürfen haben wir zudem gute, akkurate und auch physikalisch korrekte Simulationen und Mockups generiert, um sicher zu sein, dass unsere Ideen auch umsetzbar sind. Schon sehr früh haben wir 3D-Modelle gebaut, welche Gesichter und die sich verändernde Darstellung in Echtzeit simulieren konnten, zum Beispiel um die Frage der Auflösung zu klären. Auch haben wir ein 1:1 Mockup eines Gesichts gebaut, das zwar statisch war, aber die Originalgrösse des Gesichts demonstrierte. Es war ein sehr aufwändiges Modell, hat dem Kunden aber die nötige Sicherheit gegeben, dass wir auf dem richtigen Weg sind.

Wie positioniert sich das Projekt in Bezug zu anderen Projekten von iart?

Die Fassade des MegaFon-Pavillons steht im Kontext einer Reihe von Projekten von iart, die sich mit der dynamischen Belebung von Orten unter Einbindung der Umgebung befassen. Ganz speziell ist in diesem Fall der partizipative Aspekt: Besucher werden gewissermassen in den Gestaltungsprozess eingebunden, interagieren mit der Architektur und hinterlassen ihre Spuren im Medium Fassade. Sie werden so zu Mitgestaltern des Ortes.

Weitere Projekte in dieser Reihe sind die Fassade des Schweizer Pavillons auf der Expo 2010 in Shanghai, der Coca-Cola Beatbox Pavillon an den Olympischen Sommerspielen 2012 in London und der LED-Fries für den geplanten Erweiterungsbau zum Kunstmuseum Basel. Bei letzterem geht es darum, tief in die Struktur der Architektur einzudringen und durch das Spiel mit Licht und Schatten Bilder zu schaffen, die von der Fassade angezeigt werden. So entsteht eine mediale Membran der Architektur, die teils eine ornamentale Funktion übernehmen wird, teils als visueller Informationsfluss von innen nach aussen genutzt werden kann.