Grasshopper参数化建模技术_程罡编著_9787302468424

本书是一本讲解参数化建模软件Grasshopper的技术专著。参考国内外最新研究成果, 对Grasshopper插件做了深入浅出的讲解, 同时配有大量独具特色的案例。使读者能在较短的时间内掌握该插件的主要理念和重要的制作技法, 从而能较快地运用该插件解决工作、设计中遇到的各种问题。

　　自从有了计算机以来，设计师们就梦想着实现设计的自动化。到了20世纪60-70年代，计算机开始协助设计师完成复杂的计算，或者绘制规则的工程图纸。但是通过计算机将产品的设计要求和工程师的设计思想，直接变成可用的工程图纸或者数控加工指令，在当时是不可能办到的。

　　20世纪80年代初，AutoCAD软件问世，标志着计算机辅助设计大众化时代的到来，到了20世纪90年代中期，随着个人计算机的普及，特别是Windows操作系统的出现，大量原来只能在工作站上运行的计算机辅助设计软件纷纷向PC上移植。1997年，CAD历史上一个重要的版本AutoCADR14推出，所见即所得的操作方式，可以使没有多少计算机基础的人士快速掌握计算机绘图技术，使计算机辅助设计很快成为行业标准，彻底替代了传统的手工绘图，引领了一次设计方法上的革命。

　　进入21世纪，计算机辅助设计继续向智能化、多元化的方向发展。机械和建筑设计的复杂性、多样性和灵活性要求设计自动化必须走参数化的路子。自从以Pro／Engineer（机械）和RevitBuliding（建筑）等为代表的基于特征造型的参数化设计系统问世以来，在此基础上实现设计的自动化已经变得切实可行。参数化设计技术是计算机辅助设计技术的又一次巨大的飞跃，目前先进的计算机辅助设计软件大部分实现了参数化。

　　本书讲解的是参数化设计软件的一枝奇葩-Grasshopper。Grasshopper并非一个独立的软件，而是一款在Rhino环境下运行的采用参数化方式生成模型的插件。不同于RhinoScrip，Grasshopper不需要太多任何的程序语言知识，就可以通过一些简单的流程方法达到设计师所想要的模型。

　　不同于Pro／Engineer和RevitBuliding这样用途鲜明的参数化软件，Grasshopper更加全能！无论机械设计、艺术设计还是建筑设计，Grasshopper都游刃有余、运用自如。Grasshopper强大的逻辑建模功能可以在短时间内生产大量结果，并以此进行对比分析，优化设计结果。

　　Grasshopper的学习也应当秉承由浅入深、循序渐进的原则，掌握基础操作的同时建立起Grasshopper的基本思维模式。根据笔者多年研究和自身用户的总结，要学好Grasshopper必须把握好以下3个关键环节。

　　熟练掌握数据类型、数据结构和相关运算器。

　　熟练掌握各种建模的运算器。

　　熟练掌握内部编程语言和可以调用的函数。

　　其中的第一条是关键之关键，务必优先掌握。

　　本书对基础命令和运算器做了详细的讲解和运用，希望能为学习Grasshopper的读者提供一个入门的基石。

　　本书在写作过程中参考了国内外专家高手的一些制作方法，并使用了一些相关图片资料，并尽量地在书中做出了标注，但是由于条件所限，不能一一告知，在此一并表示衷心感谢！

　　由于作者水平所限，本书错漏之处在所难免，也恳请国内外专家高手不吝赐教，多多交流沟通。

第3章功能和控制

　　内容提要： * 在表格中创建多重物体 * 使用数学功能绘制曲线 * 控制和表格 * 变换操作 * 形状图表　　

　　在Grasshopper中，对模型的编辑和控制是至关重要的一个环节，通过各种控制运算器，可以使模型产生极为丰富的变化。本章将讲解各种控制编辑模型的技法，包括对多重对象的控制、对曲线的控制、对列表的控制等。

3.1 在表格中创建多重物体

　　采用Panel列表同时控制多个对象的属性，高效率地编辑模型，这也是参数化建模相对于手工建模最大的优势所在。

3.1.1 创建系列圆

　　打开GH，在工作区创建3个运算器，分别是Curve(曲线)标签面板中的Circle(圆)，Params(参数)标签面板的Panel(面板)和Sets(设置)标签面板的Series(系列)，如图3-1所示。　　

　图3-1 创建3个运算器

　工作区中将出现3个运算器的图标，移动3个图标，将它们从左至右排列，视图中的原点位置将出现一个半径为默认值1的圆，如图3-2所示。

　在GH工作区，将Series运算器与Panel运算器相连接，将Panel运算器与Circle运算器的R(半径)端口相连接，视图中将生成10个圆，半径从0到9，如图3-3所示。图3-2 视图中出现一个圆图3-3 连接运算器产生系列圆

3.1.2 改变系列圆的起点　　目前，系列圆的起点半径是0，这个圆是没有意义的，用户可以将其更改为从半径1开始。在Series运算器图标左侧右击，在弹出的快捷菜单中选择Set Multiple Numbers命令，在弹出的对话框中，将原来的0作为起点，更改为1，最后单击对话框下方的Commit changes结束设置。Panel运算器中的系列圆半径从1.0开始，如图3-4所示。　　图3-4 更改系列圆的起点半径

3.1.3 显示系列圆的信息　　再创建一个Panel运算器，放置到Cir运算器的右侧。将Cir运算器的C端口与新建Panel相连接，Panel运算器上将显示系列圆的信息，如图3-5所示。　　括弧中的“R: 1.00 mm”的含义为“圆的半径是1毫米”。其单位由系统设置决定。图3-5 系列圆的半径

3.1.4 动态改变系列圆的半径　　在工作区创建一个Panel运算器和Slider运算器。　　将Panel运算器的数值设置为1，将其与Series运算器的S(Start)端口相连接。　　将Slider运算器与Series运算器的N(Step N)端口相连接。连接完成后，前者的名称将变更为Step，如图3-6所示。图3-6 再创建两个运算器　　接下来用户可以拖动Step运算器中的滑块，动态改变系列圆的半径。　　Panel运算器的参数将决定系列圆半径的起点，如果设置为2，则系列圆半径的起点将变更为2，如图3-7所示，其余以此类推即可。图3-7 改变系列圆的起点半径 3.2 创建系列直线段　　本节介绍采用参数化方法绘制系列直线以及编辑直线形态的方法。将讲解使用Range运算器改变系列直线排列方式，加法运算器Addition产生阶梯上升效果，和Reverse List运算器产生扭曲效果的方法。

3.2.1 直线的创建　　新建GH，在工作区创建3个运算器，分别是Curve标签面板中的Line(线)运算器(如图3-8所示)和两个Pt(Construct Point)运算器。图3-8 Line运算器　　将两个Pt运算器分别与于Line运算器的A、B端口进行连接，结果如图3-9所示。图3-9 Line运算器的连接　　创建一个Series运算器，将它的S输出端口与两个Pt运算器的X轴端口连接起来，如图3-10所示。图3-10 创建Series运算器

3.2.2 创建系列直线　　创建两个Panel运算器，数字分别设置为1和10。分别连接到两个Pt运算器的Y轴输入端口，如图3-11所示。图3-11 创建Y轴的输入　　视图中将出现10条直线，每条线的Y轴向上的坐标为(1,10)，每条线的X轴方向间距是1，如图3-12所示。图3-12 创建10条直线

3.2.3 Range运算器的功用　　在Sets标签面板的下拉菜单中，加载Range(范围)运算器到工作区。该运算器用于产生一个数字的变化范围，如图3-13所示。图3-13 Range运算器的位置　　如果将光标放置到Range运算器右侧的R(Range)字母上，将会出现一个Range(R) as list面板，显示其默认的参数范围，从0.0到1.0，如图3-14所示。图3-14 显示运算器取值范围　　将Range右侧的R端口与Pt运算器的Z轴端口相连接，如图3-15所示。　　视图中的系列直线的Z轴坐标将呈现从低到高的坡状排列，Z轴坐标从0到1排列，如图3-16所示。图3-15 Range运算器的连接图3-16 直线的Z轴坐标　　创建一个Panel运算器，将其与Range运算器的R端口建立连接，Panel面板中将显示Range运算器的取值范围，如图3-17所示。图3-17 创建一个Panel运算器

3.2.4 动态系列线的设置　　在工作区中Series运算器的左侧创建一个Slider运算器，双击左侧的运算器名称，打开Slider对话框，设置其N的取值范围为2～20，如图3-18所示。图3-18 Slider运算器的设置　　将Slider运算器分别与Range的N端口和Series的C端口连接起来，运算器的名称也变更为Count，如图3-19所示。图3-19 Slider运算器的连接　　拖动滑块可动态创建系列直线，如图3-20所示。图3-20 动态创建系列直线图3-20 动态创建系列直线(续)

3.2.5 Addition运算器　　在Maths标签面板中拖动Addition(加法)运算器到工作区，创建A+B图标。该运算器用于加法运算，如图3-21所示。图3-21 创建Addition运算器　　将Slider运算器与Addition的A端口相连接，再将Addition运算器的R端口与Series运算器的C端口相连接，原来的Slider与Series的连接将自动断开，如图3-22所示。图3-22 Addition运算器的连接　　在Maths标签面板中，将Construct Domain(构建数字域)按钮拖动到工作区，创建Dom运算器，将Dom右侧的I端口与Range的D端口相连接。再创建一个Panel运算器，参数设为1，将其与Addition运算器的B端口连接起来，如图3-23所示。图3-23 创建两个运算器　　再创建一个Slider运算器，将其取值范围设置为0～20，将其与Dom的B端口连接起来。该运算器的名称将变更为Domain end，如图3-24所示。图3-24 创建新的滑块运算器　　拖动滑块，系列直线将产生坡度大小的变化，如图3-25所示。图3-25 Dom运算器控制坡度图3-25 Dom运算器控制坡度(续)

3.2.6 设置扭曲效果　　在Sets标签面板，将Reverse List运算器拖动到工作区，创建Rev运算器图标；该运算器用于翻转列表中的数据。　　将Rev运算器的L端口与Range的R端口连接，将L端口与Pt的Z端口相连接，如图3-26所示。图3-26 加载Reverse运算器　　视图中的系列线将呈现相互翻转的扭曲效果，如图3-27所示。图3-27 系列线的扭曲效果

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