學習專欄
Rhino教學
2022-04-11
Rhino教學｜什麼是參數設計工具?以Grasshopper為例
本篇文章轉載自HJ PLUS.DESIGN 加號設計 徐灝 老師，老師為Rhinoceros3D Lv.1 &0 Lv.2 原廠國際認證暨授權講師，擁有多年實作與教學經驗。
原文連結→ https://hjplusdesign.weebly.com/3709633853266842599131456/waht_is_parametric_design_and_grasshopper
相信很多人有聽過”參數”一詞，可能部分人有聽過”參數建模”，但是知道參數建模背後需要什麼工具，他的優點是什麼的人可能就不在多數了，
因此本篇文章將針對Rhino環境中的參數設計及建模工具 – Grasshopper做介紹，並帶入幾個常用的情境。
先看看維基百科怎麼解釋參數設計：” Parametric design is a design method where features are shaped according to algorithmic processes, in contrast to being designed directly”
原文連結 https://en.wikipedia.org/wiki/Parametric_design
來個不負責任翻譯，參數設計是一種設計方法，其功能及造型是根據演算的過程產生，和直接設計形成鮮明對比。
聽起來有點複雜，所以我們來個情境模擬：
從一般的設計工作SOP來說，我們會把設計的”條件”，帶入設計命題，然後針對該條件做出”動作”來回應命題。那如果把這一串工作拉進來參數設計，我們可以把它理解成這樣：
條件變成參數，動作通過整合過的邏輯組成，將參數輸入制定好的邏輯產出結果，而不同的參數會產生不同的結果，
因此我們可以透過制定好的邏輯產生N種結果，甚至利用另一組邏輯進行篩選，進而產出大量且符合條件的結果，可以大幅縮短設計工作的時間。
與一般建模方式比較，參數設計建模是一種可逆且可以回塑的建模方法。
相信很多人看到這邊會覺得代誌大條，感覺好像要自己寫程式，某種程度上來說是，但其實這類的參數建模工具是一種將程式撰寫視覺化的平台，使用者不需要直接面對陌生的程式碼，通過連接一個一個已經製作好的元件（也稱為電池），定義物件及參數，一般使用者也可以進行參數設計工作。
目前市場上的參數建模工具已經百花齊放，基本上各大主流軟體都有開發各自的參數建模界面，以本篇的主軸Grasshopper來說，它是一種將程式語言視覺化的環境，可在Rhino 3D中運行。這個程式是由Robert McNeel＆Associates的David Rutten創建，操作方式為將組件拖曳到畫布上來建立邏輯，將這些組件的輸出資料連接到後續組件的輸入端。
第一版是2007年發布，在Rhino6中正式納入內建的功能，並且Grasshopper本身也有大量的外掛跟資源可供使用。
而對於Rhino來說，Grasshopper已經變成不可或缺的工具之一，因為多數的工具都可以透過Grasshopper的介面橋接資料到另一個程式，例如近幾年釋出的rhino inside，讓rhino變成其他軟體的外掛，因此可以讓Rhino跟Revit連動。
圖片取自作者論文：徐灝（2020）。
參數設計工具應用於複雜幾何木構實作之研究-以果核再生計畫協力造屋為例。
請大家回想一下我們前面提及的”參數”跟”動作”，我們可以利用整理好的條件來完成一個簡單的邏輯，因此在一開始我們可以先整理一下條件:
在了解參數建模工具的組成邏輯之後，我們可以進一步將其與Rhino中的模型連動，也就是說我們可以將導入的模型變成參數的一部分，如果模型有修改，可以通過在Grasshopper中建立好的邏輯自動生成新的模型。
(圖一) 曲面調整前
(圖二)曲面調整後
參數設計建模因為可以進行複雜的幾何運算，並且可以通過調整參數產生多種不同形式但邏輯相同的模型，因此也很適合用來探索設計中的造型方案。
例如利用Kangaroo做一個以紡錘狀為基礎的的拱型態模擬。
參數建模工具所有的依據都是來自最源頭的資料，可以是參數，變數等等，然後透過邏輯產出新的資料，最後以視覺化模型呈現，因此在建模的過程中我們也可以將資料整理成各種需要的格式來進行分析。
以建築專案來說，例如我們手邊有一個基地測量回來的高程點陣資料，他是*.dwg的格式，透過Rhino+Grasshopper將其變成設計工作中更容易用來分析建模的地形資料，除了建模之外也將每個點進行編號，並將高程數值匯出，也可以透過Grasshopper的相關外掛將資料匯出至Excel。
另一個範例是道路工程建模，我們可以利用Grasshopper讀取紀錄道路中心，邊坡路緣等資料的EXCEL檔案，通過建置好的邏輯來自動產生道路模型。
或者是建立一個專門用來做拆件的邏輯，透過該邏輯自動將物件的加工圖攤平並標上編號，以利後續的CNC或切割，這類的應用非常適合使用Grasshopper來輔助。
Grasshopper Player是Rhino7的新功能，這個功能主要是在Rhino介面下可以直接執行建立好的grasshopper檔案，並且以指令互動的方式呈現在rhino的指令提示列，這意味著可以自行開發需要的功能給不會使用grasshopper的使用者使用。
前面我們提到參數建模工具可以把大量的資料整合之後進行分析，因此Grasshopper上面也有很多外掛例如做物理環境分析的ladybug honeybee，物理行為分析的kangaroo等等，在 food4rhino 上也有相當多的資源可供下載。
參數設計與建模工具已經讓建模這件事不再只是單純的建模，他可以是一種邏輯推演，可以是一種自定義的功能開發工具，可以是分析工具更可以是一種加工產製上的輔助工具，而近期也收到GH2.0開放公測的消息，相信參數建模工具這塊還將繼續發展。
延伸閱讀：Rhino教學｜Rhino中的幾何物件跟SubD的初步介紹
想了解更多關於Rhino如何應用在建築與室裝的業務上，或者NURBS建模軟體可以用來做什麼，都歡迎與HJ PLUS.DESIGN 加號設計的 徐灝 老師聊聊。
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#Rhino教學#Rhino資訊#Rhino幾何物件#Rhino#Rhino7#NURBS#曲面#逆向工程#CAM#製圖#Rhino建築
徐灝，建築背景，McNeel Asia授權Rhino3D講師，持有Autodesk Revit專業認證。
目前除了網站打廢文、Rhino工具書、設計及技術業務外，常帶著釣竿跟鍋子在台灣西岸海濱出沒，不然就是躲在殺肉場拆老車的零件。
原文連結→ https://hjplusdesign.weebly.com/3709633853266842599131456/waht_is_parametric_design_and_grasshopper
｜參數設計與建模工具
相信很多人有聽過”參數”一詞，可能部分人有聽過”參數建模”，但是知道參數建模背後需要什麼工具，他的優點是什麼的人可能就不在多數了，
因此本篇文章將針對Rhino環境中的參數設計及建模工具 – Grasshopper做介紹，並帶入幾個常用的情境。
｜先從參數設計開始
先看看維基百科怎麼解釋參數設計：” Parametric design is a design method where features are shaped according to algorithmic processes, in contrast to being designed directly”
原文連結 https://en.wikipedia.org/wiki/Parametric_design
來個不負責任翻譯，參數設計是一種設計方法，其功能及造型是根據演算的過程產生，和直接設計形成鮮明對比。
聽起來有點複雜，所以我們來個情境模擬：
從一般的設計工作SOP來說，我們會把設計的”條件”，帶入設計命題，然後針對該條件做出”動作”來回應命題。那如果把這一串工作拉進來參數設計，我們可以把它理解成這樣：
條件變成參數，動作通過整合過的邏輯組成，將參數輸入制定好的邏輯產出結果，而不同的參數會產生不同的結果，
因此我們可以透過制定好的邏輯產生N種結果，甚至利用另一組邏輯進行篩選，進而產出大量且符合條件的結果，可以大幅縮短設計工作的時間。
與一般建模方式比較，參數設計建模是一種可逆且可以回塑的建模方法。
｜參數建模工具
相信很多人看到這邊會覺得代誌大條，感覺好像要自己寫程式，某種程度上來說是，但其實這類的參數建模工具是一種將程式撰寫視覺化的平台，使用者不需要直接面對陌生的程式碼，通過連接一個一個已經製作好的元件（也稱為電池），定義物件及參數，一般使用者也可以進行參數設計工作。
目前市場上的參數建模工具已經百花齊放，基本上各大主流軟體都有開發各自的參數建模界面，以本篇的主軸Grasshopper來說，它是一種將程式語言視覺化的環境，可在Rhino 3D中運行。這個程式是由Robert McNeel＆Associates的David Rutten創建，操作方式為將組件拖曳到畫布上來建立邏輯，將這些組件的輸出資料連接到後續組件的輸入端。
第一版是2007年發布，在Rhino6中正式納入內建的功能，並且Grasshopper本身也有大量的外掛跟資源可供使用。
而對於Rhino來說，Grasshopper已經變成不可或缺的工具之一，因為多數的工具都可以透過Grasshopper的介面橋接資料到另一個程式，例如近幾年釋出的rhino inside，讓rhino變成其他軟體的外掛，因此可以讓Rhino跟Revit連動。
圖片取自作者論文：徐灝（2020）。
參數設計工具應用於複雜幾何木構實作之研究-以果核再生計畫協力造屋為例。
｜參數建模邏輯
請大家回想一下我們前面提及的”參數”跟”動作”，我們可以利用整理好的條件來完成一個簡單的邏輯，因此在一開始我們可以先整理一下條件:
- 要10個圓圈，在x方向依序排列
- 圓圈彼此相接
- 圓的直徑最小是1，每畫一個新的圓直徑就加1
｜跟著模型連動
在了解參數建模工具的組成邏輯之後，我們可以進一步將其與Rhino中的模型連動，也就是說我們可以將導入的模型變成參數的一部分，如果模型有修改，可以通過在Grasshopper中建立好的邏輯自動生成新的模型。
(圖一) 曲面調整前
(圖二)曲面調整後
｜形態生成及探索
參數設計建模因為可以進行複雜的幾何運算，並且可以通過調整參數產生多種不同形式但邏輯相同的模型，因此也很適合用來探索設計中的造型方案。
例如利用Kangaroo做一個以紡錘狀為基礎的的拱型態模擬。
｜建模自動化，資料產出
參數建模工具所有的依據都是來自最源頭的資料，可以是參數，變數等等，然後透過邏輯產出新的資料，最後以視覺化模型呈現，因此在建模的過程中我們也可以將資料整理成各種需要的格式來進行分析。
以建築專案來說，例如我們手邊有一個基地測量回來的高程點陣資料，他是*.dwg的格式，透過Rhino+Grasshopper將其變成設計工作中更容易用來分析建模的地形資料，除了建模之外也將每個點進行編號，並將高程數值匯出，也可以透過Grasshopper的相關外掛將資料匯出至Excel。
另一個範例是道路工程建模，我們可以利用Grasshopper讀取紀錄道路中心，邊坡路緣等資料的EXCEL檔案，通過建置好的邏輯來自動產生道路模型。
或者是建立一個專門用來做拆件的邏輯，透過該邏輯自動將物件的加工圖攤平並標上編號，以利後續的CNC或切割，這類的應用非常適合使用Grasshopper來輔助。
｜Grasshopper player
Grasshopper Player是Rhino7的新功能，這個功能主要是在Rhino介面下可以直接執行建立好的grasshopper檔案，並且以指令互動的方式呈現在rhino的指令提示列，這意味著可以自行開發需要的功能給不會使用grasshopper的使用者使用。
｜多到用不完的外掛
前面我們提到參數建模工具可以把大量的資料整合之後進行分析，因此Grasshopper上面也有很多外掛例如做物理環境分析的ladybug honeybee，物理行為分析的kangaroo等等，在 food4rhino 上也有相當多的資源可供下載。
｜小結
參數設計與建模工具已經讓建模這件事不再只是單純的建模，他可以是一種邏輯推演，可以是一種自定義的功能開發工具，可以是分析工具更可以是一種加工產製上的輔助工具，而近期也收到GH2.0開放公測的消息，相信參數建模工具這塊還將繼續發展。
｜延伸外掛
延伸閱讀：Rhino教學｜Rhino中的幾何物件跟SubD的初步介紹
｜想了解更多Rhino資訊?
想了解更多關於Rhino如何應用在建築與室裝的業務上，或者NURBS建模軟體可以用來做什麼，都歡迎與HJ PLUS.DESIGN 加號設計的 徐灝 老師聊聊。
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#Rhino教學#Rhino資訊#Rhino幾何物件#Rhino#Rhino7#NURBS#曲面#逆向工程#CAM#製圖#Rhino建築
｜作者
徐灝，建築背景，McNeel Asia授權Rhino3D講師，持有Autodesk Revit專業認證。目前除了網站打廢文、Rhino工具書、設計及技術業務外，常帶著釣竿跟鍋子在台灣西岸海濱出沒，不然就是躲在殺肉場拆老車的零件。
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