Inphimo: An augmented reality-based interface proposal for design process

Tasarım sürecinde üretilen bilginin temsil edilme yöntemleri ve araçları, gelişen teknoloji ile birlikte evrilmekte ve yeni perspektifler kazanmaktadır. Eskizler ve maketler ile fiziksel ortamda, CAD çizimleri ve 3D modeller ile dijital ortamda temsilleri gerçekleşen tasarıma yönelik fikir ve kararların temsil edilmesi için kullanılan yöntemler, gerçeklik kavramının yeniden ele alındığı tasarım ortamları oluşturmaktadır. Artırılmış Gerçeklik ; mimarlık, mühendislik, tıp, eğitim gibi birçok farklı disiplindeki çalışma alanlarında kullanılan teknolojilerden biridir. Akıllı telefon, tablet, kasklı ekran gibi dijital araçlar ile gerçek ortam ve sanal nesneleri üst üste getiren ve gerçek ortamı zenginleştiren bu teknoloji, mimari tasarım sürecinde de tasarıma dair bilgi aktarımlarını kolaylaştırması açısından önemli bir potansiyele sahiptir. Tasarıma yönelik fikir ve kararların Artırılmış Gerçeklik kullanılarak yeniden yorumlanması; sanal ortam ve gerçek ortam arasında bir köprü oluşturmaktadır ve bu köprünün tasarım sürecinde kullanılabililirliğini incelemek bu tezin çıkış noktasını oluşturmuştur. Bu bağlamda çalışmanın temel amacı, Artırılmış Gerçeklik teknolojisinin tasarım sürecindeki potansiyelinden yararlanmak adına, fiziksel model ve dijital ortamdaki tasarım araçlarının bir arada kullanılabileceği bir arayüz geliştirerek, tasarımcıların fiziksel model üzerinde bütünsel olarak farklı bilgi katmanlarını ele alabileceği bir tasarım ortamı oluşturmaktır. Tasarımcı, araç ve tasarım arasındaki ilişki bağlamında, fiziksel model ve kullanıcı arayüzü etkileşimi ele alınmıştır. Geliştirilen uygulamanın tasarım sürecindeki kullanımı değerlendirildiğinde, tasarımcıların dokunma duyularını ön plana çıkararak kullanabildikleri ve fiziksel ortamla bağlarını azaltmadan tasarım aktivitesini gerçekleştirebilecekleri Artırılmış Gerçeklik uygulamasının, tasarım sürecine olumlu katkısının olması beklenmektedir. Günümüzde, tasarım sürecinde kullanılan dijital uygulamalar el hareketlerini işleyerek, tasarımcılara sanal ortamdaki nesneleri parmak hareketleri ile manipüle etme imkanı vermektedir, ancak bu etkileşim fiziksel ortamdakinden farklı bir deneyimdir ve nesnelerle doğrudan iletişim sağlamamaktadır. Monitör, klavye ve farenin dijital ortamda tasarım aracı olarak kullanılması ise, tasarımcılar arası bilgi paylaşımını sınırlandıran ve iletişimi kısıtlayan bir etkendir. Bunun yanında tasarımla ilgili değişen kararların fiziksel model üzerinde eş zamanlı olarak uygulanması ve modelin manipüle edilmesi, modeldeki mevcut bilginin kısmi olarak kaybına ve farklı tasarımcıların fikir aktarımlarının kısıtlanmasına neden olabilmektedir. Bu aşamada dijital model; eş zamanlı olarak alternatif modeller üretilmesine ve mevcut tasarım denemelerinin kümülatif değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır. Dijital ortam ve fiziksel ortamın sahip oldukları potansiyel ve sınırlar göz önüne alınarak her ikisinin de bir arada kullanılabildiği bir tasarım ortamı oluşturma amacı, Artırılmış Gerçeklik teknlojisinin tasarım sürecinde kullanılmasında önemli bir etken olmaktadır. Tez kapsamında, tasarım sürecinde kullanılmak üzere AG tabanlı bir arayüz önerisi hazırlanmıştır. INPHIMO, temel olarak mimari alanda sıklıkla kullanılan fiziksel modellerin farklı bilgi katmanları ile zenginleştirilmesine yönelik bir çalışmadır. İlk bölümde, tezin konusu, kapsamı, amacı ve içeriği ile ilgili bilgi verilmiştir. İkinci bölümde, geliştirilen INPHIMO uygulamasının fonksiyon bazında sınıflandırılmasında da belirleyici bir etken olan, tasarım bilgisinin temsili ele alınmıştır. Bu bağlamda öncelikle ele alınan mimari bilgi kavramı, tasarım sürecinde tasarımcının bir tasarım problemine yaklaşımını ifade eden görüşleri, tasarım fikirleri ve kararlarını ifade etmektedir. Bilginin üretilmesi ve değerlendirilmesi sürecinin tasarımla olan ilişkisi; eskiz, 2D CAD çizimleri, fiziksel model ve dijital model olarak ele alınmış; grafiksel temsil yöntemleri ile kurulabilen iletişim ve etkileşim açısından incelenmiştir. Üçüncü bölümde ise, tez çalışmasında bir arayüz oluşturulması süreci ele alındığı için, AG kavramı, öncelikle arayüzler kapsamında değerlendirilmiştir. Zaman içerisinde AG'nin kullanıcı arayüzü türlerine adaptasyonu örneklerle incelenmiştir. Bu bölümde, bilginin ele alınışı AG uygulamalarında kullanılan tanıma türleri bakımından karşılaştırılmıştır. Devamlı olarak yeni iletişim ve etkileşim yolları oluşturmak üzerine pek çok çalışma yapılsa da, bu çalışma kapsamında fiziksel model ile etkileşim kurma amacı taşıyan örnek AG çalışmaları incelenmiştir. Yapılan her çalışmada biraz daha farklı yöntemlerin ya da araçların kullanılması, oluşturulan bilginin kümülatif olarak çoğalmasını sağlamıştır. Bu anlamda INPHIMO'nun da mevcut zamanın ve teknolojinin şartlarına uygun şekilde, tasarım sürecinde kullanılabilecek özgün bir uygulama olması amaçlanmaktadır. Dördüncü bölümde INPHIMO'un geliştirilme süreci detaylı olarak ele alınmıştır. Uygulamanın geliştirilmesi sürecinde yapılan vaka çalışmaları ile hem içerik ve tasarım bakımından uygulama bir strüktür üzerine temellendirilmiştir hem de uygulamanın tasarım sürecindeki kullanılabilirliği deneyimlenmiştir. Yapılan ilk vaka çalışması iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşama olarak, İTÜ Maçka Kampüsü'nü de içine alan proje alanı ve yakın çevresinin 1/2000 ölçeğinde fiziksel modeli hazırlanmıştır. Uygulamanın geliştirilmesi sürecinde veri toplanması ve AG ile bilgilendirilmesi bu fiziksel model üzerinde yapılmıştır. Hazırlanan fiziksel model Vuforia tabanlı bir programla taranmış olup, AG ortamında hedef imaj olarak kullanılmıştır. Yapılan üç boyutlu tarama işlemi, fiziksel modelin hacimsel olarak dijital ortamda belirli bir koordinatta tanımlanabilmesi için, Vuforia içeriğinde tanımlanmış olan ölçekli görsel üzerine fiziksel model yerleştirilerek yapılmıştır. Vuforia'da tanımlanmış olan bu görselin boyutu, taranacak modelin boyutuna bağı olarak değiştirildiğinde, farklı ölçeklerdeki fiziksel modellerin AG ortamında tanımlanması da mümkün olacaktır. Çoğunlukla AG uygulamalarında bir imaj hedef olarak atansa da, bu çalışmada tasarım sürecinin fiziksel ve dijital temsil yöntemleri ile geliştirilmesinde dokunma duyusundan da faydalanmak amaçlanmaktadır. Çevre ile dokunsal etkileşimde bulunma imkanı sağlayan fiziksel modeller, tasarım sürecinde tasarım fikirlerini tartışmak ve tasarımcılar arası iletişimi desteklemek için etkileşimli bir odak noktası sağlamaktadır. Tümüyle dijital bir tasarım aracı ya da sanal bir ortam kullanmak yerine fiziksel ortamla kurulan bağın sürdürülmesi, kullanıcının ölçek ve çevresel ilişkiler bakımından maket ile kurduğu etkileşimle devam etmektedir. Bu nedenle INPHIMO, fiziksel modeli merkezine alan bir tasarım ortamı önermektedir. İkinci aşama olarak, bir proje sürecinde öğrencilerin yaklaşımlarına dayanan bir veri toplama çalışması yapılmıştır. İTÜ Mimarlık Fakültesi'nde eğitimlerine devam eden 15 lisans, 5 yüksek lisans öğrencisine hazırlanan fiziksel model gösterilmiş ve temsili bir AG uygulaması ve tablet ile bu fiziksel modele bakıldığında dijital olarak neleri değiştirebilecekleri veya neler ekleyebilecekleri sorulmuştur. Eskiz, yazılı ve sözlü geribildirim içeren ilk vaka çalışmasından sonra veriler analiz edilerek ve sınıflandırılırmıştır. Bu süreçte öğrencilerin AG uygulamasını hangi fonksiyonlar için, hangi yöntemlerle kullanmayı tercih edeceklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Öğrencilerden toplanan görüşler derlenerek, uygulamanın içeriği için bir taslak oluşturulmuştur. Uygulamanın kullanıcı arayüzündeki menü panellerinin tasarımı ve butonların yerleşiminin ayarlanması, Unity platformunda hazırlanmıştır. Arka plandaki tüm düzenlemeler ve gerekli fonksiyonlar ise C# ile oluşturulmuştur. Tez içeriğinde, uygulamanın geliştirilmesi sürecinde kullanılan algoritmalara da yer verilmiştir, ancak INPHIMO'nun kullanımı sırasında kullanıcılar sadece uygulama arayüzünü kullanacak olup, herhangi bir kod bilgisine sahip olmaları beklenmemektedir. Geliştirilen uygulamanın daha çok kullanıcıya erişebilmesi ve daha esnek bir kullanım sağlaması için mobil bir görüntümele aygıtı olan tablet tercih edilmiştir. Uygulamanın mevcut durumunda, özellikle tasarımın erken aşamalarında hızlı karar almak ve birden çok alternatifi bir fiziksel model üzerinde inceleyebilmek adına temel bir tasarım aracı olarak geliştirilen INPHIMO içeriğindeki fonksiyonlar, 4 ana menü altında toplanmıştır. Oluşturma, düzenleme, bilgilendirme ve canlandırma olarak olarak kategorize edilen fonksiyonlar ile kullanıcılara hem yeni bir tasarım oluşturma hem de çeşitli proje alternatiflerini inceleme imkanı sunulmuştur. Eklenen fonksiyonlar bazında düzenlenen uygulama arayüzü, kullanıma hazır hale getirildikten sonra gerçekleştirilen ikinci vaka çalışması kapsamında 5 yüksek lisans öğrencisi ile uygulamanın tasarım sürecindeki kullanımı deneyimlenmiştir. İlk vaka çalışmasında birinci sınıf lisans öğrencileri de tercih edilirken, uygulamanın deneyimlenmesi aşamasında yüksek lisans öğrencilerinin seçilmesinin nedeni, uygulamanın geliştirilmesi sürecinde birinci sınıf öğrecilerinin kısıtlamalardan uzak hayal gücünden yer alanmak ve uygulamanın tasarım aktivitesinde kullanılması sürecinde profesyonel olarak mimarlığa başlamış ve sürece daha hakim öğrencilerin bilgi birikimlerinden yararlanmaktır. Uygulamanın içeriğindeki fonksiyonlar göz önüne alınarak, bir tasarım sürecinin erken evrelerinde yerleşim planlaması yapmak üzere bir tasarım hedefi belirlenmiştir. Katılımcılar 10 dakikalık süre içerisinde fiziksel model üzerinde belirtimiş proje alanına, INPHIMO uygulamasını kullanarak yurt, kültür merkezi, spor ve yemek alanları olmak üzere bir konsept tasarım alternatifi oluşturmuştur. Yaya ve trafik sirkülasyonunu proje alanlarında göstermek için canlandırma fonksiyonlarından yararlanmışlardır. Tasarım sürecinde öğrencilerin fiziksel model ile kurdukları etkileşim ve arayüzde gerçekleştirdikleri çalışmalar, tablet ekranı ve katılımcıların maketle kurdukları etkileşim olmak üzere iki farklı kamera ile kayıt altına alınmıştır. Yapılan bu çalışma ile uygulamanın arayüz, fonksiyon ve performans bakımından değerlendirilmesi yapılabilmiştir. INPHIMO ile tasarım yaptıkları süreçte öğrencilerin odaklandıkları noktalar, ihtiyaç duydukları fonksiyonlar ve zorlandıkları kısımlar tespit edilmiştir. Katılımcıların görüşleri, tasarım sürecinde INPHIMO uygulamasının kullanılabileceğine yöneliktir. Uygulama arayüzü ve performansı öğrenciler tarafından daha iyi durumda bulunmuşken, fonksiyon bakımından uygulamada güncellenmesi gereken kısımlar olduğu gözlemlenmiştir. Beşinci bölümde ise tartışma ve sonuç kısımlarına yer verilmiştir. Uygulamanın deneyimlenmesi ile elde edilen değerlendirme verileri sonucunda, INPHIMO'nun tasarım sürecinde kullanılmasının, fiziksel ve dijital ortamınla bir arada etkileşim kurulması anlamında tasarıma olumlu katkı yapacağı sonucu elde edilmiştir. Uygulama içeriğindeki fonksiyonların geliştirilmesi ya da arayüzün daha kullanıcı dostu hale getirilmesi gibi güncellemeler ile INPHIMO'nun daha kapsamlı bir uygulama haline getirilebilmesi öngörülmektedir.