基于Grasshopper 的參數化設計在竹藝裝置設計中的應用

凌龍，賈彥琴

（成都工業學院，四川 成都 610000）

1 研究背景

1.1 Grasshopper 應用優勢

Grasshopper 作為一款面向非編程人員的可視化Rhino 編程插件，其電池組件具有直觀顯示性，動態參數具有顯示的可調節性，運算器和參數數據板塊是運算模塊主要組成部分，因其具有實時視覺圖像呈現性的特點，數據板塊中參數的變化可以直接作用于模型造型設計中[1]。設計者在操作設計過程中，不需要運用軟件修改工具手動修改模型主體，只需改變其中的某個參數便可以對造型進行大規模和批量化的調整。同時，Grasshopper 運算器對于模型尺寸的調整更加快捷精準，在數據的導入輸出方面具有很大的優勢，在將虛擬模型轉化為實體產品中起到關鍵作用，在滿足前期設計創新造型的同時，對后期施工操作起到理論數據指引作用。

1.2 設計過程的動態記錄

在設計建模過程中，想要快速創建復雜的模型，并且可以迅速改變調節模型的形狀，通過找型來確定模型的最佳呈現形態，Grasshopper 提供了這樣一個便捷性。設計師只需要改變前端數據參數就能讓模型整個發生線性變化，讓設計建模過程不再只是二維線性轉化為三維模型的固定路徑，設計師可以在建模過程中輕松實現再創作[2]。參數的修改可以推演模型的動態演變，精準地記錄了方案的演變過程，使設計周期變短，提高了設計效率，讓設計過程更加理性便捷。

2 竹藝裝置參數化設計的流程實例

2.1 用戶需求分析

在對竹藝裝置設計需求的調研分析中可以清楚地得出：隨著成都建設公園城市的概念提出，人們對于竹藝裝置設計的期望值和傾向值有所增長。人們對于更多的公共藝術裝置趨向于環保生態有寓意、有創意的個性化造型。此次的竹藝裝置造型的設計，擺脫了傳統川西竹藝的穿斗結構，創新竹結構造型與公園植物景觀呼應，共同構建獨具個性特征的景觀小品。方案設計對竹藝的裝置的造型有一定的要求，需同時滿足人在不同形態區域周圍觀賞的通透性，要體現出竹藝的韻律美感。這意味著此次的竹藝裝置需體現創意、個性化和人文情感等多重理念。

2.2 造型設計理念

設計前期是對竹藝裝置形態元素的分析、提取和收集，通過對概念形態和現實形態的分析分解，得出一些具有數學邏輯的抽象有機形態和幾何形態，同時也在具體自然形態中找到一些元素靈感，然后集中歸納，進行頭腦風暴，力求在創意階段找到最匹配的、能夠融入環境的形態屬性。

2.3 Grasshopper 模型調試

首先，根據提取元素，設計第一部分以線框為結構雛形，在Grasshopper 中用點來定位，再根據點構成線作為基本框架，再根據向量和位移來直觀調節線的形態和位置，找到合適的形態。其次，在Curve 下使用Divide Curve,將線段等長度分段。再使用運算器將每小段端點提取出來，進行數據形式分析。最后，改變數據類型，用Flip Matrix 將數據連接導向改變，并且用flatten 對數據拍平后再將數據列表順序相反的進行Reverse 命令，最后用Graft 進行發芽生長，得到每段點位成組后的結構，連接成線。詳情流程如圖 1 所示。

圖1 Grasshopper 設計流程圖

2.4 過程探究

在設計模型生成的整個流程中共有四個參數輸入端，分別是結構線的弧度、位置、分段點的數量和形成遠圓管的粗度和顏色。為了方便比較實驗和后期制作生產，設計初始先預設鎖定竹藝裝置造型整體的高度參數不變，而其他參數可調節，推導實驗中精確參數，實現竹藝裝置造型的整體美觀性和不同形態區域周圍觀賞的通透性。

由模型動態過程造型圖可以觀察得到，結構線的旋轉弧度和大小，以及分段點的數目和形成圓管的粗細之間的關系。當旋轉弧度過大，會導致結構相互穿插，圓管的粗細會影響透光性和整體質感，反之亦然。動態設計過程如圖 2 所示。

圖2 動態模型

2.5 數據導出和施工對接

設計后期模型確定形態后，可直接在Grasshopper 里面導出所有模型組件的長度及弧度以及對應圓管的半徑等數據信息，實現了模型和施工數據同時一體化輸出，方便設計端和施工生產端的無縫對接，同時為施工生產提供精準的數據，實現模型和實物落地的一比一還原。

3 比較和探討

3.1 前期方案

在模型成型初期，進行多種設計方案分析，最終根據竹藝造型美觀程度、現場施工工藝難度以及景觀場地適宜性等諸多因素，確定最終方案。

3.2 最終裝置意向說明

“舞動”竹藝裝置，以三條弧形線作為主引導線，作為上中下三個位置的架構線，底部完全貼合地面，作為主支撐點，中部為造型曲線，控制著整個裝置的弧度和平滑曲率，上端的長弧線一頭貼地，作為支撐點，另一頭向半空掀起，具有動態的力量美感。整體造型像是舞動的精靈，也和公園植物景觀相呼應，簡潔大方，造型獨特，具有輕盈的線條感同時又充分體現竹工藝編織的材質肌理（本裝置設計線條均由竹篾、竹片和竹竿所制）。裝置意向圖如圖 3 所示。

圖3 裝置意向圖

4 結語

對于參數化設計在竹藝裝置設計中的應用是基于參數化設計在建筑和產品生產領域應用的衍生。參數化在設計中的廣泛應用，有助于推動現有設計體系的發展，同時運用參數化設計更利于設計師從中融入更多的創新交互形式，使設計推演過程演變為人與虛擬物體之間的溝通，從而激發人更多的設計反思。人與物體的交互表達，使創造物體的基本訴求不只是具備使用功能，而是能夠在人自然使用過程中引發情感的共鳴。通過此次參數化竹藝裝置設計，明確了參數化的設計思維和設計流程，找到一種新的設計溝通方法，將會在未來的竹藝裝置設計領域開辟新的天地。