Creating A Generative Procedural Modeling Tool On The Case Of Kayaköy

BELİRME*
*emergence
Ş. Barış Terzi
523191014
Mimari Tasarımda Üretken Sistemler
2020-2021 Bahar

BELİRME
tanım
1:Aristoteles. (tarih yok). Metafizik. Aristoteles. 2:Goldstein, Jeffrey (March 1999). "Emergence as a Construct: History and Issues". Emergence. 1 (1): 49–72. doi:10.1207/s15327000em0101_4. 3: Corning, Peter A. (2002), "The Re-Emergence of "Emergence":
A Venerable Concept in Search of a Theory", Complexity, 7 (6): 18–30, doi:10.1002/cplx.10043 4: Menges (2004), “Emergence: Morphogenetic Design Strategies” 5: https://www.bizevdeyokuz.com/kayakoy/ (04.04.2021) 6:Kitchley, J. (2003), “Fractals In
Architecture”
“…bütünlük, olduğu gibi, sadece bir yığın
değildir, ama bütün, parçaların dışında bir
şeydir...” 1
5
Karmaşık sistemlerde kendi kendine
örgütlenme sürecinde yeni ve tutarlı
yapıların, kalıpların ve özelliklerin ortaya
çıkmasıdır. 2
4
6
Ortak özellikleri;
-Radikal yenilik (sistemde daha önce
gözlenmeyen özellikler),
-Tutarlılık veya korelasyon (belirli bir süre
kendini koruyan entegre bütünler),
-Genel veya makro bir “ölçek”,
-Dinamik bir sürecin ürünü (gelişmesi),
-Algılanabilir olması.
...
Bu sadece kendi kendini düzenleyen bir
süreç değildir; organize, 'amaca yönelik' bir
faaliyet içerir.3

BELİRME
tanım
BİRİM ETKİLEŞİM SİSTEM
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
birim
Birimlerin, etkileşimde bulundukları diğer birimlerle varolan ve çalışan sistemler kurmasıdır. Beliren bir sistemi oluşturan birimler artık kendi varlığı
dışında o sistemin bütününün de bir parçasıdır ve o sistem ile vardır.

BELİRME
kent
barselona 7 rio de jeneiro 8
Birimlerin birbirleri arasındaki düzen veya düzensizlik beliren bir sistem oluşturabilir. Bu nedenle sistemi oluşturan birimler planlanmadan organik
bir biçimde ilişki kurabilir.
7: https://www.arch2o.com/barcelona-architects-perfect-vacation-spot/ (6.04.2021) 8:https://www.google.com/maps/search/favela+near+Rio+de+Janeiro,+Brezilya/@-22.9170253,-43.2020245,339m/data=!3m1!1e3 (6.04.2021)

BELİRME
birim
a
b
Yerleşim öğesini bir birim olarak ele alırsak, burada 3 farklı yerleşimden
alınmış birimleri görülmekte a birimi için özensiz yapılmış bir yapı veya
gecekondu olarak düşünebilir, b’nin güneydoğu anadolu mimari
tipolojisine sahip bir taş ev olduğu, c’nin de yine taştan yapılmış bir
dikdörtgen plan tipli bir yapı olduğu görülmekte.
c

BELİRME
sistem
favela - brasil 9 mardin evleri 10
Bu birimleri yerleşim içinde gördüğümüzde diğer
birimlerle ilişkisi göz önünde bulundurulduğunda
onların konut işlevinden koparılmış ve artık bir
sistemin parçası haline gelmiş oluyor.
kayaköy - fethiye 11
9:https://www.shutterstock.com/tr/video/clip-4760366-aerial-view-favela-city-rio-de-janeiro (04.04.2021) 10:https://www.mardinturlari.net/ucakli-butik-mardin-turu-2-gece/ (04.04.2021)
11:https://caglatur.travelus.pro//static/gallery/16-excursion-04_logo_1595249863.jpg (04.04.2021)

BELİREN BİR YERLEŞKE OLAN
KAYAKÖY’ÜN PROSEDÜREL ÜRETİM
TABANLI MODELİ

BELİRME
Kayaköy
Muğla ilinin Fethiye ilçesinde bulunan eski
adı “Levissi” olarak bilinen Kayaköy, Güney
Ege’nin en eski ve en büyük Anadolu-Rum
yerleşkesidir. 13. Yy’dan beri var olduğu
düşünülen Kayaköy, 1923 mübadelesinde
Anadolu-Rumları bölgeden ayrılıncaya
kadar varlığını sürdürmüştür. Bu bölgede
802 adet dikdörtgen planlı taş konut ve
diğer binarlarla birlikte 860 adet yapı
bulunmaktadır. Dik bir eğime yerleşen
Kayaköy’de arazinin topografik yapısı
dikkate alınarak bir yamaç yerleşimi
sağlanmıştır. 12
11
11:https://caglatur.travelus.pro//static/gallery/16-excursion-04_logo_1595249863.jpg (04.04.2021) 12: Kısa Ovalı, P., Delibaş, N. (2016), “Yerel Mimarinin Sürdürülebilirliği Kapsamında Kayaköy’ün Çözümlemesi”, doi:10.5505/megaron.2016.44711

BELİRME
beliren bir yerleşke: Kayaköy
12
…
Doğal ve yerleşik çevre arasındaki
dengenin sağlanması,
…
Doğal malzemenin renk ve dokusuyla,
doğaya uyum ve estetik değerlerin sağlandığı,
Malzemenin güneş ışınımlarından pozitif
etkilendiği ve yalıtım özelliklerinden
yararlanılması,
Bina büyüklüklerinin yapı sahibinin ve
bölgenin ekonomik uğraşlarına göre şekillenmesi,
…
Dış mekân organizasyonunda komşuluk
ilişkilerinin binalar arası mesafeleri sağlaması,
Yapıların yaşamsal gereksinimler
doğrultusunda büyüyebilme, geliştirilebilme
özelliklerine sahip olması. 12
12: Kısa Ovalı, P., Delibaş, N. (2016), “Yerel Mimarinin Sürdürülebilirliği Kapsamında Kayaköy’ün Çözümlemesi”, doi:10.5505/megaron.2016.44711

BELİRME
kayaköy - konut plan tipleri
13
13: Ediz Ö. ( 2003), Mimari Tasarımda Fraktal Kurguya Dayalı Üretken Bir Yaklaşım

BELİRME
kayaköy - konutlar arası ilişki
Konut-Yol-Bahçe ve Sarnıç-Tuvalet-Bina ilişkileri 12
Konut ve Sokak oluşumu 12
12: Kısa Ovalı, P., Delibaş, N. (2016), “Yerel Mimarinin Sürdürülebilirliği Kapsamında Kayaköy’ün Çözümlemesi”, doi:10.5505/megaron.2016.44711

BELİRME
model kurgusu
KAYAKÖY
konutların
plan tiplerinin
incelenmesi
temel
kuralların
oluşturulması
prosedürel
modelleme

BELİRME
prosedürel modelleme
Prosedürel üretim tekniği, bir dizi kuralın yardımıyla dinamik bir yapı
oluşturmaktadır. Kurallar, oluşan yapı veya geometrinin farklı
varyasyonlarını yaratmada önemli bir rol oynar. 14
Prosedürel üretim modeli, kullanıcıdan aldığı yüksek seviyedeki
parametrelere göre objeye ait elemanların daha alt seviyedeki
parametrelerini hiyerarşik olarak belirlemekte ve modellemeyi
gerçekleştirmektedir.
Başarılı prosedürel üretim teknikleri temel özellikleri;
16
soyutlama: modelin üretimi için gerekli en az bilgi ve bir dizi
prosedür ile bir algoritma oluşturmasını sağlar,
parametrik kontrol: modelin üretimini kontrol etmeyi ve
yönlendirmeyi sağlar,
esneklik: sınırları aşmak için tanımlanan parametreleri
değiştirerek farklı üretimlerde bulunmayı sağlar.15
17
14: Perlin, K. (1985). An image synthesizer. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 19(3), 287-296. 15:Yayla, E., & Bülbül, M. A. (2018). Procedural modeling of mosques. 26th Signal Processing and Communications Applications Conference. İzmir.
16:https://www.youtube.com/watch?v=WDW48v4cdEU&ab_channel=choix (6.04.2021) 17: https://www.youtube.com/watch?v=WuNTFrDLABY&ab_channel=SimonHoudini (6.04.2021)

BELİRME
prosedürel bina modelleme
Mahallerin yerleşimi için Biçim Grameri
tabanlı model kullanılması
Binaların planlarının oluşturulabilmesi için mahalleri arasındaki ilişki tanımlanarak biçim grameri tabanlı bir sistem
kurgulanması planlanmaktadır. Ayrıca oluşturulan planın 3 boyutlu modeli için alt elemanların yerini belirleyen kurallar
tanımlanarak bu elemanların oluşturulabilmesi için bölünmüş gramer kullanılması planlanmaktadır.

BELİRME
prosedürel bina modelleme
Plan üretimi için kullanılan biçim grameri kuralları
ve üretilen planlar tipleri 18
Biçim grameri tabanlı model
Planı oluşturacak elemanlar arasındaki kural belirlenir ve plan
üretimi oluşturulan arama ağacının her bir düğümünde bu kurallar
kullanılır ve plan tipleri üretilir. 18
Bir binanın alt elemanı olan duvarı oluşturmak için
kullanılan bölünmüş gramer
19
Bölünmüş gramer tabanlı model
Özel bir biçim grameri olarak tanımlanan bölünmüş gramer,
binaların alt parçalarından oluşan dallanmış bir ağaç oluşturur ve
bu ağacın en alt dalındaki elemanları modelleyerek bu
elemanların bina modelini oluşturmasını sağlar. 19
Bölünmüş gramer ile üretilen duvar
19
18: Ruiz-Montiel M.,Belmonte M. R., Boned J., Mandow L., Millan E., Badillo A. R., Perez-de-la-Cruz J. L. (2014) Layered shape grammars. Computer-Aided Design,Volume 56, https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.06.012. 19: Wonka, P., Wimmer, M., Sillion, F., &
Ribarsky, W. (2003). Instant architecture. ACM Transactions on Graphics (22,3), 669-677.

BELİRME
kayaköy - konut plan tipleri ve kurallar
Konut plan tiplerini üretmek için oluşturulacak biçim gramerine kurallar tanımlanmak için, Kayaköy konut plan tipleri incelenmiştir.

BELİRME
kayaköy - konut plan tipleri ve kurallar
İncelenen konut plan tiplerinde, konut
oluşumuna olanak sağlayacak başlangıç ve
eklenme mahalleri belirlenmiştir. Bu mahaller
belirlenirken giriş kapılarının yeri, geometrik
şekilleri ve fonksiyonları göz önünde
bulundurulmuştur. Konut plan tiplerinde bulunan
A1,A2,A3 ve B mahalleri tek mekanlı olarak da
kullanılabilmektedir. A1, A2, A3 giriş kapılarına
göre farklılaşan dikdörtgen planlı mahallerdir, B
ise kare planlı mahaldir. Bu mahallere ek olarak
C ile kodlanan giriş ve D ile kodlanan hayat
mahali belirlenmiştir.

BELİRME
kayaköy - konut plan tipleri ve kurallar
Konut Plan Tipleri İçin Kural Tanımlama Örneği
A1 ile kodlanan mahal tek mekanlı bir plan tipi için kuralı A1 dir,
bu mahali dönüştürerek veya bu mahale eklenerek oluşan diğer
plan tipleri için kurallar önce mahal kodu daha sonra “[]” içinde
sırası ile rotasyonu, eklenen mahalin orijininin konut orijinine olan
mesafesi, boyutları, bir eksende yansıma durumu yazılarak
tanımlanır. A1 mahaline A2 mahali eklenerek oluşturulan konut
plan tipi için kural, A1 mahaline ek -90 derece döndürülmüş ve -X
yönünde kendi Y boyutu kadar taşınmış A2 anlamına gelen
“A1+A2[r:-90, mX:-+y]” dir.

BELİRME
kayaköy - konut plan tipleri ve kurallar

BELİRME
kayaköy - prosedürel 3 boyutlu konut modeli
Konut plan tiplerin ifadesel rölevelerinin bir kısmı 20
Biçim grameri kullanılarak üretilen plan tiplerinin 3
boyutlu modelinin oluşturulabilmesi için bölünmüş
gramer kullanılmıştır. Mevcut Kayaköy konut planları
incelenerek bölünmüş gramer için kurallar
tanımlanmıştır. Bu kurallar belirlenirken mahaller alt
elemanlara ayrılmış ve alt elemanlar da daha küçük
elemanlara ayrılmıştır. Kapılı duvar, pencereli duvar,
ocaklı duvar gibi bu alt elemanlar kodlarla
tanımlanarak parçadan bütüne gelişen kod
zincirlerinden oluşan kurallar tanımlanmıştır.
Bölünmüş gramer için bölünme ve alt eleman
belirleme kuralları tanımlanmıştır.
20: Saraç, H. (2001).Conservation and Restoration Problems of Kaya Köyü (Levissi) House. İstanbul

BELİRME
kayaköy - prosedürel 3 boyutlu konut modeli
A1 plan tipi için bölünmüş gramer
A1 ile kodlanan mahalin alt elemanlarına ayrılması için bölünme kuralı, dört duvarlı plan olduğu için “A1[..],[..],[..],[..]” şeklinde
tanımlanmaktadır. Bu kuralda “[]” içine her duvarın bölünebilmesi için gerekli kurallar yazılmıştır. A1 kodlu mahalin ilk duvarı için bölünme
kuralı “[$x-(2*win), $x-win, rm]” dir. Bu kuralda yer alan ilk adım olan “$x-(2*win)”da kendi($) x genişliğinden iki pencere(win) genişliği
çıkarılmış ve duvarın dış yüzeyinden solundan başlayarak ortaya çıkan değer kadar uzaklığından bölünmüştür. Sonraki “$x-win” için de aynı
işlem tekrarlanmış ve bu duvarın son bölünme kuralı olan “rm” de diğer kurallarla yapılan bölme işlemlerinden sonra duvarın kalan(rm)
parçasını ifade etmektedir. A1 kodlu mahalin tüm duvarları için bölünme kuralı “A1[$x-(2*win), $x-win, rm],[$y],[$x],[door, rm]” dir. A1 için
alt elemanları belirleme kuralı, yine dört duvarlı olduğu için “A1[..],[..],[..],[..]” şeklinde tanımlanmaktadır. Bu kuralda “[]” içine her duvarın
alt elemanlarını oluşturan alt eleman kodları “,” ile ayrılarak yazılmıştır. Alt elemanlar kapılı duvar (Do), pencereli duvar (Wi), dolu duvar (Wa),
köşe bacalı duvar (Wfc), orta bacalı duvar (Wfn), boşluk (Em) ve parapet (Pr) olarak belirlenmiştir A1 kodlu mahal için alt eleman kuralı
“A1["Wfc","Wi","Wi"],["Wa"],["Wa"],["Do","Wa"]” dir
20: Saraç, H. (2001).Conservation and Restoration Problems of Kaya Köyü (Levissi) House. İstanbul

BELİRME
kayaköy - prosedürel 3 boyutlu konut modeli
Mahal duvarlarının alt elemanlara bölünme kuralları
Alt elemanları tanımlama kuralları
20: Saraç, H. (2001).Conservation and Restoration Problems of Kaya Köyü (Levissi) House. İstanbul

BELİRME
Kayaköy Belirme Modeli - Algoritma
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Kullanıcıdan üretilecek konutun plan tipi için mahal tipi
listesi alınır.
Bu plan tipini oluşturan mahallerin her biri için yükseklik,
genişlik ve uzunluk parametreleri kullanıcıdan alınır.
Bunlara ek olarak pencere genişlik yükseklik ve denizlik
yüksekliği ile kapı genişlik ve yüksekliği de kullanıcıdan
alınır.
Kullanıcıdan alınan parametreleri algoritmada, önceden
tanımlanan kurallarla sayısal olarak işleyecek fonksiyonları
barındıran “PlanTipi” sınıfına girdi olarak alınır.
Parametreleri kurallar doğrultusunda işleyen “Plan Tipi”
sınıfı duvar, kapılı duvar, pencereli duvar, köşe bacalı
duvar, orta bacalı duvar ve parapet başlangıç-bitiş
konumlarını çıktı olarak vermekte ve modelde boş
tanımlanması gereken yerleri atlamaktadır.
Bu konumlara önceden modellenmiş parametrik modeller
algoritma tarafından yerleştirilmektedir.
Kullanıcıdan mahallerin her biri için alınan parametreler
kullanılarak konutun döşeme ve çatı modeli
oluşturulmaktadır.
Oluşan tüm modeller birleştirilerek 3 boyutlu konut modeli
ortaya çıkmaktadır.
Ekrana etkileşimli olarak yansıtılan bu prosedürel konut
modelini kullanıcı Rhino modeli olarak dışa
aktarabilmektedir

BELİRME
Kayaköy Belirme Modeli - Arayüz
a: konutları oluşturan mahal tiplerinin
tekil planlarının paneli
b: başlangıç-devam mahal tipleri seçim
sekmesi, bu tiplerin oluşma kuralı ile
değiştirilebilir parametreleri tanımlayan
yazı barları ve plan tipleri seçildikten
sonra kavramsal planlarını gösteren
ekranın bulunduğu panel
c: mahal-kapı-pencere parametrelerinin
kontrol edilebildiği sekmelerin ve
modelin Rhino’a aktarılmasını sağlayan
butonun yer aldığı sekmenin bulunduğu
panel
d: konut modelinin üst görünüşü ve
aksonometrik modelinin yansıtıldığı
paneller

BELİRME
Kayaköy Belirme Modeli - Sonuç
Kayaköy Belirme Modeli tanımlanan kuralların uygulanması açısından verimli bir algoritmaya
sahiptir. Model kullanımı kolay ve çabuk anlaşılabilir bir arayüze sahiptir. Kayaköy Belirme
Modelinin oluşturduğu 3 boyutlu modeller istenilen yetkinliktedir ve parametreler değiştirilerek
başarılı bir biçimde dönüşebilmektedir. Oluşturulan algoritmanın arayüzü kullanılırken
donanımsal kısıtlardan dolayı takılmalar söz konusudur. Algoritmada müdahale edilebilecek
parametre sayısı kısıtlıdır. Algoritmada oluşturulan 3 boyutlu modeller varsayımsal eskizlere
dayanmaktadır. Kayaköy Belirme Modeline eklenmek istenen plan tipi olması ya da alt
elemanların değiştirilmek istenmesi durumunda algoritmanın çekirdek kodlarına gitmek
gerekmektedir.

BELİRME
Kayaköy Belirme Modeli - Geliştirme
Kayaköy Belirme Modelini geliştirmek için;
●
●
● algoritma donanımsal kısıtlamaları aşabilecek bir biçimde hafifletilebilir;
3 boyutlu modeller Kayaköy konutlarının restitüsyon projesine göre oluşturulabilir;
Kayaköy konutlarında bulunan başka yapı elemanı örüntülerden yararlanılarak yeni
parametreler eklenebilir ;
● algoritmaya kural girişine olanak sağlayacak bir düzenleme yapılabilir.

BELİRME
Kayaköy Belirme Modeli - Üretim

BELİRME
kaynakça
1: Aristoteles. (tarih yok). Metafizik. Aristoteles.
2: Goldstein, Jeffrey (1999). "Emergence as a Construct: History and Issues". Emergence. 1 (1): 49–72. doi:10.1207/s15327000em0101_4.
3: Corning, Peter A. (2002), "The Re-Emergence of "Emergence": A Venerable Concept in Search of a Theory", Complexity, 7 (6): 18–30,
doi:10.1002/cplx.10043
4: Menges (2004), “Emergence: Morphogenetic Design Strategies”
6: Kitchley, J. (2003), “Fractals In Architecture”
12: Kısa Ovalı, P., Delibaş, N. (2016), “Yerel Mimarinin Sürdürülebilirliği Kapsamında Kayaköy’ün Çözümlemesi”, doi:10.5505/megaron.2016.44711
13: Ediz Ö. ( 2003), Mimari Tasarımda Fraktal Kurguya Dayalı Üretken Bir Yaklaşım
14: Perlin, K. (1985). An image synthesizer. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 19(3), 287-296.
15: Yayla, E., & Bülbül, M. A. (2018). Procedural modeling of mosques. 26th Signal Processing and Communications Applications Conference. İzmir.
18: Ruiz-Montiel M.,Belmonte M. R., Boned J., Mandow L., Millan E., Badillo A. R., Perez-de-la-Cruz J. L. (2014) Layered shape grammars.
Computer-Aided Design,Volume 56, https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.06.012.
19: Wonka, P., Wimmer, M., Sillion, F., & Ribarsky, W. (2003). Instant architecture. ACM Transactions on Graphics (22,3), 669-677.
20: Saraç, H. (2001).Conservation and Restoration Problems of Kaya Köyü (Levissi) House. İstanbul.
Linkler:
5: https://www.bizevdeyokuz.com/kayakoy/ (04.04.2021)
7: https://www.arch2o.com/barcelona-architects-perfect-vacation-spot/ (6.04.2021)
8: https://www.google.com/maps/search/favela+near+Rio+de+Janeiro,+Brezilya/@-22.9170253,-43.2020245,339m/data=!3m1!1e3 (6.04.2021)
9: https://www.shutterstock.com/tr/video/clip-4760366-aerial-view-favela-city-rio-de-janeiro (04.04.2021)
10: https://www.mardinturlari.net/ucakli-butik-mardin-turu-2-gece/ (04.04.2021)
11: https://caglatur.travelus.pro//static/gallery/16-excursion-04_logo_1595249863.jpg (04.04.2021)
16: https://www.youtube.com/watch?v=WDW48v4cdEU&ab_channel=choix (6.04.2021)
17: https://www.youtube.com/watch?v=WuNTFrDLABY&ab_channel=SimonHoudini (6.04.2021)
Mimari Tasarımda Üretken Sistemler - 2020-2021 Bahar Ş. Barış Terzi - 523191014