內容簡介

本書是一本講解參數化建模軟件Grasshopper的技術專著，參考國內外最新研究成果，對Grasshopper做了深入淺出的講解，同時配有大量獨具特色的案例，使讀者能在較短的時間內掌握該軟件的主要理念和重要的制作技法，從而能較快地運用該軟件解決工作、設計中遇到的各種建模問題。

本書分為上下兩篇，上篇為基礎篇，包括第1～7章，主要講解Grasshopper的基本操作和常用運算器。下篇為案例篇，包括第8～11章，詳細講解了一個綜合性案例——摩天大樓的建模。

本書適合從事建筑設計、機械設計、藝術設計、工業(yè)設計的人士和CG愛好者參閱，也可以作為高職類院校相關課程的教材和教參使用。

 

前    言

　　自從有了計算機以來，設計師們就夢想著實現設計的自動化。到了20世紀60—70年代，計算機開始協(xié)助設計師完成復雜的計算，或者繪制規(guī)則的工程圖紙。但是通過計算機將產品的設計要求和工程師的設計思想，直接變成可用的工程圖紙或者數控加工指令，在當時是不可能辦到的。

　　20世紀80年代初，AutoCAD軟件問世，標志著計算機輔助設計大眾化時代的到來，到了20世紀90年代中期，隨著個人計算機的普及，特別是Windows操作系統(tǒng)的出現，大量原來只能在工作站上運行的計算機輔助設計軟件紛紛向PC上移植。1997年，CAD歷史上一個重要的版本AutoCAD R14推出，所見即所得的操作方式，可以使沒有多少計算機基礎的人士快速掌握計算機繪圖技術，使計算機輔助設計很快成為行業(yè)標準，徹底替代了傳統(tǒng)的手工繪圖，引領了一次設計方法上的革命。

　　進入21世紀，計算機輔助設計繼續(xù)向智能化、多元化的方向發(fā)展。機械和建筑設計的復雜性、多樣性和靈活性要求設計自動化必須走參數化的路子。自從以Pro／Engineer(機械)和Revit Building(建筑)等為代表的基于特征造型的參數化設計系統(tǒng)問世以來，在此基礎上實現設計的自動化已經變得切實可行。參數化設計技術是計算機輔助設計技術的又一次巨大的飛躍，目前先進的計算機輔助設計軟件大部分實現了參數化。

　　本書講解的是參數化設計軟件的一枝奇葩——Grasshopper。Grasshopper并非一個獨立的軟件，而是一款在Rhino環(huán)境下運行的采用參數化方式生成模型的插件。不同于Rhino Script，Grasshopper不需要太多任何的程序語言知識，就可以通過一些簡單的流程方法達到設計師所想要的模型。

　　不同于Pro／Engineer和Revit Building這樣用途鮮明的參數化軟件，Grasshopper更加全能！無論機械設計、藝術設計還是建筑設計，Grasshopper都游刃有余、運用自如。Grasshopper強大的邏輯建模功能可以在短時間內生產大量結果，并以此進行對比分析，優(yōu)化設計結果。

　　Grasshopper的學習也應當秉承由淺入深、循序漸進的原則，掌握基礎操作的同時建立起Grasshopper的基本思維模式。根據筆者多年研究和自身用戶的總結，要學好Grasshopper必須把握好以下3個關鍵環(huán)節(jié)。

* 熟練掌握數據類型、數據結構和相關運算器。

* 熟練掌握各種建模的運算器。

* 熟練掌握內部編程語言和可以調用的函數。

　　其中的第一條是關鍵之關鍵，務必優(yōu)先掌握。

　　本書對基礎命令和運算器做了詳細的講解和運用，希望能為學習Grasshopper的讀者提供一個入門的基石。

　　本書在寫作過程中參考了國內外專家高手的一些制作方法，并使用了一些相關圖片資料，并盡量地在書中做出了標注，但是由于條件所限，不能一一告知，在此一并表示衷心感謝！

　　由于作者水平所限，本書錯漏之處在所難免，也懇請國內外專家高手不吝賜教，多多交流溝通。

　　　　                              編  者  

目    錄

上篇  基  礎  篇

第1章  Grasshopper概述 1

1.1  參數化設計和Grasshopper 2

1.1.1  什么是參數化設計 2

1.1.2  參數化建模與手工建模 2

1.1.3  什么是Grasshopper 5

1.1.4  Grasshopper的運用 6

1.2  Grasshopper的下載和安裝 10

1.2.1  Grasshopper的下載 10

1.2.2  Grasshopper的安裝 11

1.3  打開Grasshopper和Grasshopper的

界面 12

1.3.1  Grasshopper的加載 12

1.3.2  Grasshopper的界面 13

1.4  運算器詳解 17

1.4.1  運算器的構成 17

1.4.2  運算器信息 17

1.4.3  運算器和參數 18

1.4.4  運算器圖標的顯示 19

1.4.5  運算器的數據管理 20

本章小結 22

第2章  Grasshopper初步 23

2.1  從點的繪制開始 24

2.1.1  點的創(chuàng)建 24

2.1.2  創(chuàng)建滑塊運算器 25

2.1.3  滑塊運算器的復制 26

2.1.4  編輯滑塊運算器的屬性 28

2.2  曲線和樣條線的繪制 30

2.2.1  繪制另一個點 30

2.2.2  創(chuàng)建Line運算器 31

2.2.3  創(chuàng)建樣條線 31

2.3  數據匹配 32

2.3.1  如何用兩個滑塊控制一個

屬性 32

2.3.2  創(chuàng)建Panel運算器 33

2.3.3  Shortest List運算器 36

2.3.4  Longest List運算器 38

2.3.5  Cross Reference運算器 39

2.4  一個簡單的案例——水波紋的制作 41

本章小結 44

第3章  功能和控制 45

3.1  在表格中創(chuàng)建多重物體 46

3.1.1  創(chuàng)建系列圓 46

3.1.2  改變系列圓的起點 47

3.1.3  顯示系列圓的信息 48

3.1.4  動態(tài)改變系列圓的半徑 48

3.2  創(chuàng)建系列直線段 49

3.2.1  直線的創(chuàng)建 49

3.2.2  創(chuàng)建系列直線 50

3.2.3  Range運算器的功用 51

3.2.4  動態(tài)系列線的設置 53

3.2.5  Addition運算器 54

3.2.6  設置扭曲效果 56

3.3  使用數學功能繪制曲線 57

3.3.1  創(chuàng)建曲線分布頂點 57

3.3.2  創(chuàng)建正弦曲線 58

3.4  控制和表格 59

3.4.1  創(chuàng)建系列圓 59

3.4.2  圓圈的擠壓 61

3.4.3  設置擠壓高度 62

3.4.4  Item運算器 62

3.4.5  Cull運算器 65

3.5  變換操作 67

3.5.1  Box運算器 67

3.5.2  Move運算器 68

3.6  形狀圖表 69

3.6.1  Graph運算器 69

3.6.2  Scale運算器 71

3.6.3  減法運算器 72

3.6.4  控制系列Box的外輪廓 72

本章小結 74

第4章  在曲面上做造型 75

4.1  導入幾何體 76

4.1.1  打開Rhino模型 76

4.1.2  Surface運算器 76

4.1.3  顯示效果的設置 77

4.2  次表面細分 80

4.2.1  細分運算器 80

4.2.2  細分參數的設置 80

4.3  扭曲長方體 81

4.3.1  創(chuàng)建表面長方體 81

4.3.2  曲面的細分 82

4.3.3  細分長方體的厚度控制 83

4.4  變形參照幾何體 84

4.4.1  在Rhino中創(chuàng)建四棱錐 84

4.4.2  Geometry運算器 85

4.4.3  Morph運算器 86

4.5  完成多次變形操作 87

4.5.1  在Rhino中創(chuàng)建變形參照

對象 87

4.5.2  拾取多個對象 88

4.5.3  使用Longest運算器 89

本章小結 90

第5章  案例——螺旋塔的建模 91

5.1  項目簡介 92

5.1.1  旋轉中心簡介 92

5.1.2  橫截面的繪制 93

5.2  扭轉樓板的輪廓曲線 95

5.2.1  轉換GH曲線 95

5.2.2  創(chuàng)建系列輪廓線 96

5.2.3  創(chuàng)建群組 96

5.2.4  另一組運算器 98

5.2.5  加法運算器 100

5.3  創(chuàng)建核心 101

5.3.1  擠壓中心圓 101

5.3.2  加法和乘法運算器 102

5.4  扭轉樓板輪廓曲線 103

5.4.1  在Rhino中創(chuàng)建四棱錐 103

5.4.2  扭轉軸的設置 104

5.4.3  控制輪廓曲線的扭轉 105

5.4.4  除法運算器 105

5.4.5  弧度運算器 106

5.4.6  Range運算器的使用 107

5.4.7  表達式的運用 107

5.4.8  移動核心 109

5.5  設置樓板的厚度 109

5.5.1  創(chuàng)建4個運算器 109

5.5.2  運算器的連接 110

5.6  外立面的生成 111

5.6.1  放樣運算器的運用 111

5.6.2  Sub List運算器 113

5.6.3  多個局部的外立面生成 114

5.7  高效率地使用范圍和序列運算器 116

5.7.1  Integer運算器 116

5.7.2  整數運算器的連接 117

5.7.3  刪除單獨的Dom運算器 117

5.8  總結和反思 118

5.8.1  簡單的材質設置 118

5.8.2  遙控參數設置 121

本章小結 122

第6章  數據樹詳解 123

6.1  數據樹介紹 124

6.1.1  什么是數據樹 124

6.1.2  數據的行為 125

6.2  展平、融合與移植 127

6.2.1  展平數據樹 127

6.2.2  融合數據樹 128

6.2.3  移植數據樹 129

6.3  連接曲線上對應的點 129

6.3.1  創(chuàng)建曲線 129

6.3.2  細分曲線 130

6.3.3  查看頂點數據 131

6.3.4  Path Mapper運算器 132

6.3.5  圓圈的復制 133

6.4  桁架曲面的構建 134

6.4.1  創(chuàng)建GH曲面 134

6.4.2  曲面的細分 135

6.4.3  圖層的設置 135

6.4.4  收集頂點 136

6.4.5  分支頂點 137

6.4.6  構建立體網格模型 139

6.5  制作桁架的另一種方法 141

6.5.1  GH創(chuàng)建系列圓圈 142

6.5.2  改變系列圓圈的輪廓 143

6.5.3  頂點的連線 145

6.5.4  扭轉曲線 146

6.5.5  雙螺旋曲線的構建 148

6.5.6  構建立體網格 149

本章小結 150

第7章  使用Galapagos進行優(yōu)化

和提升 151

7.1  什么是Galapagos 152

7.1.1  Galapagos概述 152

7.1.2  關于進化求解程序 152

7.1.3  Galapagos的運行特點 153

7.2  一個簡單的案例——如何設置

Galapagos 156

7.2.1  求差值的運算器設置 156

7.2.2  加載Galapagos 157

7.2.3  Galapagos的解算 158

7.3  第二個案例——優(yōu)化參數達到目標

面積 160

7.3.1  加載GH場景 160

7.3.2  樓層面積的設定 161

7.3.3  解算 163

本章小結 165

 

下篇  案  例  篇

 

第8章  初始化設置 167

8.1  構建初始平面和等分角 168

8.1.1  搜索框的運用 168

8.1.2  初始平面的構建 169

8.1.3  等分角的設置 170

8.2  初始計算和第二個角度 172

8.2.1  等分角度的優(yōu)化 172

8.2.2  等分120°角 173

8.3  計算第三個角度 175

8.3.1  乘法運算器的運用 175

8.3.2  角度范圍的再次調整 176

8.3.3  SDL曲線運算器 177

8.4  生成驅動線 178

8.4.1  旋轉平面運算器的使用 178

8.4.2  在直線上標記頂點 180

8.4.3  完成全部放射狀直線 181

8.5  完成驅動圖解定義 185

8.5.1  繼續(xù)添加點 185

8.5.2  以點為圓心畫圓 186

8.5.3  另一個圓的繪制 187

8.5.4  二等分圓 189

8.5.5  設置任意起始角度 191

8.6  定義摩天大樓參數 192

8.6.1  樓層的設置 192

8.6.2  添加網格平面 193

8.6.3  陣列截面曲線 194

本章小結 196

第9章  弧度和扭曲 197

9.1  規(guī)劃幾何體和初始弧度 198

9.1.1  復制Project運算器 198

9.1.2  點的選擇 199

9.1.3  重命名運算器 201

9.1.4  繪制弧形 202

9.2  如何劃分數據樹 204

9.2.1  繪制另外3組圓弧 204

9.2.2  Split運算器的運用 205

9.2.3  清理數據樹 206

9.3  創(chuàng)建截面弧形 207

9.3.1  點的生成 207

9.3.2  清理預覽 209

9.3.3  創(chuàng)建圓弧 210

9.4  扭曲截面曲線 213

9.4.1  清理場景 213

9.4.2  表達式運算器的使用 215

9.4.3  扭轉輪廓曲線 217

9.5  修改輪廓曲線 219

9.5.1  準備工作 219

9.5.2  余弦運算器的使用 221

9.5.3  圓弧的關聯 224

9.5.4  另一組輪廓的漸變設置 226

本章小結 230

第10章  摩天大樓外表面的創(chuàng)建 231

10.1  分割弧度并創(chuàng)建底板輪廓 232

10.1.1  分割運算器的使用 232

10.1.2  分割另外兩組輪廓曲線 234

10.2  改變輪廓曲線的層數 235

10.2.1  改變一組輪廓的高度 235

10.2.2  表達式運算器 236

10.2.3  表達式的輸入 237

10.3  外立面格柵的創(chuàng)建 239

10.3.1  重命名運算器 239

10.3.2  格柵化處理輪廓曲線 240

10.4  獨立劃分點 242

10.4.1  清理數據 242

10.4.2  生成網格 243

10.4.3  連線的優(yōu)化 245

10.5  完成外立面格柵 247

10.5.1  表達式運算器 247

10.5.2  另外兩組直線的選擇 249

10.6  完成外立面系統(tǒng)和放樣表面 252

10.6.1  創(chuàng)建三組直線之間的點 252

10.6.2  格柵的創(chuàng)建 254

10.6.3  一組直線的放樣 256

10.6.4  完成全部外立面的放樣 258

本章小結 262

第11章  樓板的設計 263

11.1  創(chuàng)建樓板 264

11.1.1  整理文件 264

11.1.2  收縮輪廓曲線 265

11.1.3  擠壓樓板厚度 266

11.1.4  修正擠壓方向 268

11.2  完成樓塔并烘焙到Rhino 270

11.2.1  線條管狀化 270

11.2.2  保存狀態(tài) 272

11.2.3  烘焙到Rhino 274

本章小結 278