Rhino & Grasshopper & D5渲染器工作流
一、设计思路
梦想花园：
鲸鱼破土而出、扶摇直上的豪迈、“动势”的诠释。
充分利用限高5M、抬高视觉中心，把鱼身拔高
之前做过一个【鲸落千里，万物生】的建筑动画后，继续延续【鲸】的主题。
鲸鱼是地球上最大的生物之一，但是鲸鱼数量稀少，终生都在海里游走，有时会来到浅滩戈壁，抑或是跃出水面。跃出水面这一形态动势，也成为了很多摄影作品的【决定性瞬间】。
终其一生游走在海洋的鲸，也有一跃而起，击水三千的时刻。向往自由的鲸，有没有【长出翅膀，破出水面，翱翔天空】的梦想呢？
在影视作品《大鱼海棠》中，鲲幻化出翅膀，变身为【鹏】，翱翔于天际。
“大鹏一日同风起，扶摇直上九万里。”——李白【上李邕】
于是“梦想花园”有了最直白和视觉化的立意——
鲸破土而出，尾部幻化成翅膀，脊背开出花朵的动态诗意空间塑造。
二、参数化表皮建模
手绘草图
手绘草图导入rhino进行进一步的建模。
过程推敲
一开始的版本是尾部向上，头部开始是可进入的空间。
后来绝对没有利用完限高，同时此种空间稍显局促，于是将头部向上重新塑造造型。
最终的造型终于敲定。重心偏高的问题通尾部的连接解决，达到结构-造型-空间三者的协调。
对于表皮思路的GH建模讲解
参考图。流线感的动态编织。
这个表皮成功的背后，是三天三夜的不断优化，从生成逻辑开始的不断调整和深化才得到的结果。
建模难点
1
如何在不规则曲面上生成样条线
2
如何控制样条线的流动形态变化
3
如何控制样条线在曲面上制作穿插偏移 、挑二压一的效果
详细步骤
1
导入基础的三条曲线
2
根据1中的三条线做等距的横断线
3
3.通过 evaluate curve 在2中的横断线生成点列表，利用Graph Mapper进行形态模拟
4
通过Dispatch命令将点分组，改变Dispatch pattern，得到【挑二压一】的效果
5
5.通过evaluate surface分析4中得到的点的法线方向，分组偏移，得到【穿插】效果
6
Series 改变evaluate curve中的参数，生成等差数列，将4中得到的偏移点重复阵列
7
weave整理数据结构，点连成线
8
将线生成面，面生成体
9
9.调整Graph Mapper，优化形态
10
10.将以上操作步骤电池通过Cluster封装，便于后续调用使用
11
11.将【 10 】中的Cluster重复使用5次，通过改变GraphMapper
三、渲染（D5渲染器）
先看渲染图~
场景的搭建详细步骤
1.Rhino导入 ——分部导入 主体构筑和地面
2.基本材质赋予 ——竹的质感调节：增加高光和金属度打出辉光
3.场景搭建 ——详细植物种植（包括立体绿化）+放小人人+打光+HDRI
4.调色 ——氛围感营造
5.镜头 ——长焦镜头掩盖场景的缺失
D5渲染器的实时渲染效果和交互易用性，能大大降低学习渲染的成本，快速完成效果展示和视觉表达。
四、GH动画展示
在2022年3月18号，我们焦急的等待着比赛的入围名单。
手指不断的往上滑，在15号作品上，是我们的海报，我们入围了。
我们从200多份作品中选入下一阶段答辩，而答辩会评委现场观看评论，我们需要制作一份表达视频，传达出作品的设计理念、详细构造、材料选取和视觉表达……
那么用Grasshopper制作一份分析动画不就正合适吗？
于是我开始了GH动画的制作。
GH动画全流程制作
1.所有电池串的展示
2.去掉运镜，通过一杆滑块控制所有动画~
3.分析部分的电池展示——各种构件的出现、排列、运动和消失。
4.运镜部分的电池展示——来自辉哥和蒯大开发的运镜电池组
如果要详细讲动画各个部分的详细步骤，篇幅实在是太长了。
这次先暂时只展示电池,后续看情况继续完善文章。
五、理想与现实——GH配合施工图深化
一系列困扰
答辩结束后我们成功的入围了决赛，并且开始配合施工图的绘制。
所谓概念一时爽，施工火葬场。
一开始我们认为，通过热弯工艺，是可以直接得到三维弯竹的。
但是施工方跟我们说：不可以。
现在的加工的工艺只有二维的热弯，如果要得到三维的弯竹，只能多段二维弯竹的拼接，通过预留出插口，通过钉枪连接。
施工图难点
如何在三维曲线转变成多段二维曲线时， 确保形体的大体外观保持不变 （不能变成施工和落地变成两个方案了）
如何确保在形体大致不变的情况下， 确保分段数不要过多，减轻施工的难度。
二维曲线在施工绘制时需转为多段圆弧连接的标注形式。 保证转圆弧时的误差控制。
施工图绘制要求多且大多为重复性劳动工作， 如何减轻施工图标注和修改难度。
Grasshopper建立【遗传-退火算法】的物理分析模型
如果要一个个手工调形的话，不仅费时而且误差无法控制，为了确保最好的效果，选择建立GH参数化物理分析模型。
根据实际施工对模型造型进行一轮优化
建立物理分析模型
分析原理详解
1.将三维曲线根据需要的间距等分
2.在每每相邻的三个点之间通过Plane 3pt命令创建平面
3.通过Evaluatesurface命令得到每个平面的法线方向，并求出相邻平面法线之间的角度
4.通过Dispatch和Larger than命令对角度进行误差筛选，只保留角度差别大的点，作为三维曲线上的切割点。
5.在不断调试之后发现如果分段间距过小，对于缓慢过渡的大弯曲，很容易被忽略；而分段间距过大，对于很小的急转弯，也容易被忽略。但是这两者在三维曲线中通常是同时存在的。秉持着【我全都要】的原则，就同时考虑到最小的分段和最大的分段两个参数同时输入。
6.于此参数化物理分析模型 建立完成~红色线是原始三维线，绿色线是分析后的多段二维线拼接。由【最小分段间距】-【最大分段间距】-【角度误差阈值】三个参数调控整个模型的变化。
7.但是每个参数之间的调节范围很大，不同参数之间的组合也是多种多样，如何控制这三个参数，使得模型拟合程度最接近原始的三维曲线呢？这个时候引入【Galapagos退火算法】以原始曲线和拟合后的多段二维线的长度误差值【F】作为判定适应度，最小分段间距-最大分段间距-角度误差阈值作为基因组，自动迭代求得【F】的最小值。
8.主体轮廓和羽毛结构分别解算。
9.通过遗传算法自动迭代，最终能够将误差控制在厘米级；于是在此基础上再通过【退火算法】继续优化，最终将误差控制在了毫米级。
10.而通过物理分析模型优化过后，形体形态几乎没有发生变化。
GH辅助快速出【曲线转多段圆弧】施工图纸
施工方对施工图格式有要求：自由曲线必须转化成多段圆弧的拼接形式，并且按照规定格式进行尺寸和圆弧标注如下图：
如果要一根根手动切成圆弧并且一段段标注，这重复的工作量无疑是巨大的。 因此依旧使用GH来实现自动化程序出施工图。
电池编写如下：
在优化后的模型基础上，只需要快速拾取空间中的二维曲线，就可以再xy平面一键得到切分好圆弧和标注的施工图纸，并且可以根据需要，调节圆弧的分段数。
最终得到的施工图纸和竹材清单如下：（满足大赛主办方的竹材限制要求。）
至此，在前期概念和后期施工深化的过程就完成了，全程几乎都使用到了Grashopper的介入完成，异形形体的建立中，参数化辅助设计起到了至关重要的作用。
《扶摇》作品将在7月中旬成都植物园进行实体搭建，敬请期待。
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