Virtuelle Rekonstruktion von Bauwerken

Die Darstellung von Bauwerken vergangener Zeiten in ihrem ursprünglichen Zustand ist für die breite Öffentlichkeit ebenso von Interesse wie für Forschung und Wissenschaft. In den letzten Jahren ist dabei - dank der umfangreichen Möglichkeiten heutiger Soft- und Hardware - die virtuelle Präsentation mittels dreidimensionaler Computermodelle zu einem unübertroffenen Medium der Vermittlung, Darstellung und Inszenierung von Bauwerken geworden.
Aus wissenschaftlicher Sicht ist jedoch die detaillierte Darstellung von Objekten problematisch, deren Gestalt ganz oder teilweise unbekannt und lediglich anhand von Hypothesen und Analogien rekonstruierbar ist oder in hohem Maße von der Interpretation des jeweiligen Autors abhängt. Fotorealismus bei digitalen Rekonstruktionen wird von der Wissenschaft deshalb oftmals kritisch betrachtet.

Wir sind der Meinung, dass man durchaus fotorealistisch visualisieren kann und darf, wobei eine hinterlegte Dokumentation dem Interessierten ermöglichen muss, die Grundlagen der virtuellen Rekonstruktion nachzuvollziehen. Man sollte differenzieren zwischen Infografiken von rein wissenschaftlichem Anspruch und Visualisierungen, die der Vermittlung eines authentischen Gesamteindrucks dienen. So ist die verbürgte Bemalung der Fassaden der Dresdner Barockhäuser im Detail größtenteils unbekannt, doch entstünde beim Verzicht auf dieses Gestaltungsmerkmal ein falsches, vom Laien aber für authentisch hingenommenes Erscheinungsbild. Hier ist die Methode des Analogieschlusses die einzige Möglichkeit zur Schaffung eines die realen Verhältnisse wiedergebenden Gesamteindrucks. Auf städtebaulicher Ebene würde der Ersatz nicht dokumentierter Gebäude durch fensterlose Kuben einen unzureichenden Eindruck erwecken. Die Verwendung "erfundener" Lückenfüller sollte legitim sein, wenn diese ausdrücklich als solche bezeichnet werden und hinsichtlich ihrer Gestaltung zur fraglichen Zeit am fraglichen Standort eine ausreichend plausible Lösung hätten sein können. Vor einer ähnlichen Problematik steht man bei der Rekonstruktion von Innenräumen, deren Gestalt nur in Grundrissen oder Beschreibungen überliefert ist. Hier ist unserer Auffassung nach die Rekonstruktion als Interpretation durch Analogieschluss auf Grundlage sämtlicher verfügbaren Quellen zulässig, deren Verwendung im Einzelfall vermerkt und begründet wird.

Eine Annäherung an eine fotorealistische und dennoch wissenschaftlichen Ansprüchen genügende Darstellung erfolgt über die Visualisierung in mehreren Arbeitsstufen, die hinsichtlich Detaillierung und Grad der realistischen Darstellung aufeinander aufbauen. Am Beginn steht hierbei die ausschließliche Umsetzung der bekannten, wissenschaftlich fundierten Tatsachen. Damit verbunden ist in den meisten Fällen der Zwang zu einem gewissen Grad an Abstraktion oder gar der unvollständigen Darstellung. Da jedoch eine derart reduzierte Präsentation beim Laien selten auf Interesse stößt, kann eine Annäherung an unbekannte Gestaltungen in der Folge mittels experimentellen "Durchprobierens" verschiedener denkbarer Varianten erfolgen. Der nächstfolgende sinnvolle Schritt ist zumeist die fotorealistische Darstellung der Vorzugsvariante einschließlich hypothetischer Ergänzungen. Die Dokumentation der Arbeitsschritte und ihre multimediale und interaktive Präsentation kann dabei den Weg vom Befund über die wissenschaftliche Auswertung und die Hypothese bis hin zum Ergebnis des finalen Modells auch für Außenstehende nachvollziehbar machen.

Dresden, Palais Hoym, Visualisierung des Hofes im Zustand um 1770
Gestaltung der Obergeschosse der Festsaalfassade nach Beschreibung und Analogie,
Fassadenbemalung der Seitenflügel nach Analogie

Prinzipiell stehen je nach Budget, Zeitrahmen und Können unterschiedliche Methoden zur Verfügung. Die jeweils geeignete Methode hängt dabei nicht zuletzt vom Zweck des virtuellen Modells ab: Soll der Nutzer dieses in Echtzeit begehen können (ähnlich Google Earth oder PC-Spielen) oder soll dessen Präsentation mittels vordefinierter Standbilder, Panoramen oder Filme erfolgen?

Die in den „Digitalen Zeitreisen“ künftig präsentierten Gebäudemodelle der Stadt Dresden von
arte4D / architekturvisualisierung dresden haben aufgrund der Erstellung durch entsprechend geschulte Architekten und Kunsthistoriker hinsichtlich der Detaillierung der meisten Fassaden eine kaum zu überbietende Qualität, welche fast der architektonischen Werkplanungstiefe entspricht. Die freie Plastik ist bisher mit Methode 3 erstellt worden. Insgesamt wurden in das Dresdner Modell seit 2002 mehr als 10.000 Arbeitsstunden investiert.

Bei den Computermodellen der Stadt Potsdam (ebenfalls arte4D)  wurde im Sinne einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit auch die Modellierung leicht vereinfacht. Statuenschmuck ist beispielsweise nicht exakt nachmodelliert, sondern stammt meist aus käuflich erworbenen Datenbanken. Aufgabe der Zukunft wird sein, die hieraus resultierenden ikonografischen Fehlinterpretationen durch den Einsatz exakt nachmodellierter Skulpturen zu beseitigen. Zahlreiche im Zusammenhang des Dresdner Modells entstandene Bauteile fanden eine Weiterverwendung in Potsdam. So konnte seit dem Sommer 2009 in etwa 5.000 Arbeitsstunden ein im Vergleich zu Dresden städtebaulich umfassenderes Modell geschaffen werden.

Der städtebauliche Zusammenhang für ein Gesamtmodell der Potsdamer Innenstadt um 1850 ist vorhanden; ein ähnlicher Ausbaustand für das Dresdner Modell soll in den nächsten Monaten erreicht werden. In beiden Fällen stellt zudem die Ergänzung eines detaillierten Umgebungsmodells eine große Herausforderung dar. Ähnliches gilt für die langfristig angestrebte Ergänzung von der jeweiligen Zeitschicht entsprechender Staffage zur Belebung der virtuellen Szenerien.

Die auch hinsichtlich der Qualität von Skulptur und Bauornament aussagekräftige detaillierte Methode (Punkt 4) fand bisher in Ansätzen für die Modelle des Palais Hoym in Dresden und der Garnisonkirche in Potsdam Anwendung.

Dresden, Blick durch die Frauenstraße nach Westen um 1800, Visualisierung (2010)

Problematisch ist die Darstellung der durch Witterungseinflüsse erzeugten natürlichen Patinierung der Gebäude. Sie wurde bei den Modellen für Dresden und Potsdam aufgrund des angestrebten Zweckes, für einen Wiederaufbau zu werben, nicht berücksichtigt, ist jedoch ein entscheidender Faktor für ein fotorealistisches Abbild, da sie die zunächst vorhandene Sterilität durch eine größere Lebendigkeit ersetzt. Sie ermöglicht alleine eine realistische Wiedergabe eines sich aus Bauten verschiedensten Alters zusammensetzenden Stadtbildes mit dem Nebeneinander neuerrichteter Gebäude und alter Häuser. Die bei Film- und Fernsehproduktionen meist feststellbare übertriebene Patinierung der Gebäude mag dazu dienen, die vermeintliche Düsternis der vergangenen Zeitalter zu betonen und eine gewisse Romantik zu erzeugen, hat jedoch kaum Bezug zu den realen Verhältnissen. Das Einfügen realistischer Patina in die Modelle der „Digitalen Zeitreisen“ stellt eine wichtige Aufgabe der Zukunft dar.

Ebenfalls langfristig angedacht ist die Erstellung von Echtzeitmodellen (Punkt 5) auf Basis der bisher vorhandenen Modelle.

Potsdam, Schloßstraße, Hotel zum Einsiedler an der Einmündung der Hohe-Weg-Straße um 1850, Visualisierung (2011)

Abschließend seien die wesentlichen Arbeitsschritte einer virtuellen Rekonstruktion entsprechend den vorab beschriebenen Methoden 3 und 4 kurz erläutert:

An erster Stelle steht die gründliche Recherche sämtlicher verfügbarer Quellen, die Erkenntnisgewinne zur Gestalt des fraglichen Objekts (dieses kann sowohl großräumige städtebauliche Zusammenhänge als auch Einzelgebäude umfassen) erlauben. Idealerweise ist möglichst exaktes Planmaterial (Stadtpläne, Entwurfszeichnungen, Bauaufnahmen usw.) vorhanden. Im Abgleich mit historischen Ansichten, vor allem Fotografien, lassen sich auf dieser Grundlage diejenigen virtuellen Modelle erstellen, die die exakteste Annäherung an das historische Vorbild aufweisen.

Ähnlich günstige Voraussetzungen bestehen in solchen Fällen, in denen – beispielsweise zur Visualisierung früherer Bauphasen – auf noch vorhandene Bausubstanz (integriert in ein bestehendes Gebäude, Ruinen, Spolien) zurückgegriffen werden kann, die wichtige Hinweise zu früherer Gestaltung geben kann.

Weitaus häufiger sind jedoch Fälle, in denen lediglich Fotografien die Gestalt historischer Gebäude überliefern. Diese oftmals gestochen scharfen Aufnahmen lassen zwar die Rekonstruktion (fast) aller Details zu, die Schwierigkeit besteht jedoch bei fehlenden Planunterlagen nicht selten in der Rekonstruktion der absoluten Gebäudemaße, die oftmals nur durch Analyse der Gebäudeproportionen, des Verhältnisses einzelner Bauteile zueinander oder zur Nachbarbebauung (Höhen) wenigstens annähernd ermittelt werden können.

Im Falle unzureichender planerischer oder fotografischer Dokumentation von Fassaden kommt künstlerischen Darstellungen (Gemälden, Graphik usw.), bei noch schlechterer Dokumentationslage literarischen Beschreibungen (z. B. historischen Stadtführern) eine nicht zu unterschätzende Bedeutung zu.

Selbst bei bester Dokumentationslage bleibt eine virtuelle Rekonstruktion letztendlich doch immer zu einem nicht geringen Teil Interpretation des Bearbeiters. Dessen Kenntnisse und Erfahrung sind wesentlich für die Umsetzung der genannten Grundlagen in ein virtuelles Modell, umso mehr, je lückenhafter die Dokumentation ist. Die Ausbildung schlecht oder gar nicht überlieferter Details sei hier ebenso erwähnt wie die Proportionierung einzelner Bauteile oder deren plastische Durchbildung, für welche auch die Analyse des Schattenwurfs wertvolle Hinweise geben kann. Ähnliches gilt für die Rekonstruktion später veränderter und nicht überlieferter Elemente wie Türen und Fenster, Dächer oder Erdgeschosse (Ladeneinbauten!).

Letzter Schritt der virtuellen Rekonstruktion nach der Umsetzung der gewünschten bzw. der höchstmöglichen Detaillierung ist die für den fotorealistischen Eindruck entscheidende Texturierung, d. h. die Oberflächengestaltung des Modells. Lassen sich aufgrund der Quellen die verwendeten Materialien meist eindeutig bestimmen, so sind Aussagen zur historischen Farbigkeit eines Gebäudes oder zur Existenz aufgemalter Fassadengliederungen meist nur schwer möglich, falls keine entsprechenden Planunterlagen existieren. Wichtige Hinweise können hier wiederum die erwähnten künstlerischen Darstellungen oder historische Beschreibungen geben. Letztlich liegt die Frage der Farbigkeit in der überwiegenden Zahl der Fälle im Ermessen des Bearbeiters und kann nur durch Analogieschluss bzw. im Hinblick auf die im Zusammenhang der Nachbarbebauung angestrebte Ensemblewirkung entschieden werden.