自在之境——Grasshopper参数化深度建模

Grasshopper是Rhino的一个参数化建模插件，《自在之境——Grasshopper参数化深度建模》主要讲解该软件在设计领域的应用，主要包括珠宝首饰设计、家具设计、工艺品设计、工业产品设计等领域。《自在之境——Grasshopper参数化深度建模》分门别类地讲解二十个左右的具体设计案例。通过这些案例的讲解，帮助读者全面掌握Grasshopper的应用技巧，设计思维方式，并能够举一反三，迅速应用到自己的工作中，为读者创造价值。

《自在之境——Grasshopper参数化深度建模》为《Grasshopper参数化建模技术》的全新升级版，分五个大类详细讲解了20个精彩案例：珠宝首饰设计、建筑设计、时尚家具设计、工艺品设计和产品外观设计。 《自在之境——Grasshopper参数化深度建模》涉及的运算器更多，案例的讲解注重思路、流程和技巧。书中很多运算器的组合甚至可以作为“定式”来使用，使本书具有一定的工具书价值。学习完书中的案例，可以掌握参数化建模的很多高级技法。本书配套的资源包，附有和每个小节同步的案例源文件，为读者提供同步的技术支持，使读者绝无半途而废之忧。 《自在之境——Grasshopper参数化深度建模》适合高校设计类专业学生、三维建模从业人士和设计类行业从业人士参阅，也可以作为高校相关课程的教材和教参使用。

程罡，毕业于电子科技大学，高级工程师。从事计算机数字图形、图像、3D动画、3D打印技术、青少年STEAM教育近二十年。
南京机电学院校级特聘专家、全国职业资格认证中心特聘讲师、南京多家高校客座讲师（南京信息职业技术学院、南广学院、南师大中北学院、南京理工大学、南京晓庄学院、正德学院等）、江苏省科协STEAM云教育中心高级讲师。十余年来，与国内知名出版机构合作，出版专业著作多部。

第1 章 准备工作
1.1 关于软件版本     2
1.2 关于插件    2
1.2.1 Kangaroo   2
1.2.2 LunchBox     3
1.2.3 Shortest Walk  3
1.2.4 Weaverbird    4
1.3 插件的安装    5
1.4 资源包的使用     6
第2 章 珠宝首饰设计
2.1 花环戒指    8
2.1.1 阵列网格面    8
2.1.2 等分极坐标角度  9
2.1.3 阵列多边形   11
2.1.4 创建比例截面   13
2.1.5 放样生成模型   16
2.2 镂空手镯   17
2.2.1 创建圆弧模型   18
2.2.2 创建展开平面   19
2.2.3 生成多边形   20
2.2.4 比例收缩多边形    22
2.2.5 挤出多边形   23
2.2.6 变形网格模型   25
2.3 坦克链     26
2.3.1 绘制路径曲线   26
2.3.2 创建GH 曲线   28
2.3.3 扫掠生成实体   30
2.3.4 创建边界盒   31
2.3.5 切割模型     33
2.3.6 封闭空洞     34
2.3.7 布尔运算     35
2.3.8 阵列链条节   36
2.4 百变挂坠   38
2.4.1 创建球体     38
2.4.2 Populate 2D 运算器的设置    40
2.4.3 生成多边形面   41
2.4.4 创建缩小多边形    42
2.4.5 生成镂空多面体    43
第3 章 建筑设计
3.1 外星气泡屋   46
3.1.1 生成随机分布圆形  46
3.1.2 创建底座     48
3.1.3 生成底座周围圆管  50
3.1.4 解算球面     51
3.1.5 创建蜂巢结构   53
3.2 安联球场   54
3.2.1 创建外表面模型    56
3.2.2 创建GH 网格面    58
3.2.3 提取网格线   60
3.2.4 生成凹凸面   63
3.2.5 表面的细分处理    67
3.3 张拉膜结构   70
3.3.1 创建矩形点阵   71
3.3.2 支柱基座点的创建  72
3.3.3 创建基座椭圆   75
3.3.4 创建支柱截面   79
3.3.5 开孔高度的设置    81
3.3.6 生成张拉曲面   84
3.3.7 创建立柱模型   86
3.4 余弦波长廊   88
3.4.1 创建路径曲线   88
3.4.2 创建放样曲面   92
3.4.3 创建余弦曲线   94
3.4.4 生成镂空模型   98
3.4.5 变形镂空模型  102
第4 章 时尚家具设计
4.1 切片长凳    106
4.1.1 创建截面线框  106
4.1.2 设置截面    108
4.1.3 生成扫出面    110
4.1.4 编辑曲面形状  113
4.1.5 生成截面曲线  114
4.1.6 生成切片模型  115
4.1.7 设置材质    118
4.2 根雕茶几    119
4.2.1 创建桌面    120
4.2.2 创建镂空结构  122
4.2.3 生成树根连线  124
4.2.4 生成树根曲线  126
4.2.5 生成树根厚度  128
4.2.6 生成玻璃板厚度   130
4.3 华夫结构书架   131
4.3.1 制作波浪盒子  131
4.3.2 转换为GH 对象   134
4.3.3 生成纵向剖面线   135
4.3.4 生成横向剖面线   137
4.3.5 剖面线的优化  138
4.3.6 生成纵向剖面厚度    140
4.3.7 生成横向剖面厚度    141
4.4 嘉年华椅子     143
4.4.1 导入和设置背景板    143
4.4.2 绘制段路径曲线  144
4.4.3 绘制完整路径曲线    148
4.4.4 路径曲线的优化   151
4.4.5 路径曲线的后期处理  152
4.4.6 创建扫出截面  154
4.4.7 扫掠曲面    156
4.4.8 补面形成实体  159
4.4.9 生成绳索锚点  160
4.4.10 生成参照线   162
4.4.11 生成连线   164
第5 章 工艺品设计
5.1 繁花杯垫    168
5.1.1 放射线的创建  168
5.1.2 创建螺旋线    171
5.1.3 等分曲线    174
5.1.4 生成连接线    175
5.1.5 转换为实体模型   177
5.2 泰森多边形拼图    178
5.2.1 创建泰森多边形   179
5.2.2 标记线段的中点   180
5.2.3 线段长度的筛选   182
5.2.4 创建卡扣轮廓  184
5.2.5 优化卡扣轮廓  189
5.2.6 烘焙拼图    192
5.3 双曲面摆件     193
5.3.1 圆弧的创建    194
5.3.2 生成双曲面    196
5.3.3 镜像和复制曲面   198
5.3.4 偏移曲面    200
5.3.5 封闭曲面    201
5.4 鸟巢盒子    203
5.4.1 创建立方体    203
5.4.2 创建随机连线  204
5.4.3 分解数据    205
5.4.4 标记连线中点  207
5.4.5 生成随机线条  209
5.4.6 生成线条厚度  211
第6 章 产品外观设计
6.1 蜂巢吊灯    214
6.1.1 多面体球面的创建    215
6.1.2 多边形的优化  217
6.1.3 创建等比例曲线   219
6.1.4 创建核心球面曲线    220
6.1.5 放样生成实体  222
6.2 数字花瓶    224
6.2.1 创建阵列圆    225
6.2.2 阵列圆的形态设置    227
6.2.3 圆周等分点的创建    229
6.2.4 等分点的编织  230
6.2.5 生成波浪曲面  231
6.3 蓝牙音箱    234
6.3.1 创建壳体截面  235
6.3.2 编辑截面曲线  236
6.3.3 生成端面    238
6.3.4 生成螺旋分布点   240
6.3.5 生成螺旋分布圆   242
6.3.6 生成镂空端面  244
6.3.7 生成侧面和底面   247
6.3.8 生成壳体厚度  248
6.4 水波纹手机壳   250
6.4.1 创建手机壳轮廓线    251
6.4.2 生成同心圆阵列   254
6.4.3 创建波浪线    257
6.4.4 创建水波纹曲面   261
6.4.5 修剪曲面    262
6.4.6 创建侧面轮廓  265
6.4.7 创建内部轮廓  267

本书是编者2017年出版的《Grasshopper参数化建模技术》（以下简称《参数化建模技术》）的升级版。《参数化建模技术》出版后受到了读者的欢迎，不到四年的时间已经四次加印。
本书构思之初，原本考虑的是在《参数化建模技术》的基础上做一些小幅的修改。但是四年以来，Grasshopper无论是版本还是建模技法都有了不小的变化：当初的第三方插件已经成为内置模块；Rhino的版本也从5.0升级到了6.0；和Grasshopper配套的插件也增加了不少，使得其功能更加强大。经过权衡，终还是决定重新编写一本书，做一个全方位的升级换代。
《参数化建模技术》中的案例基本是针对建筑建模的，适用面相对比较窄。本书把案例的范围做了大幅度扩展，分成了五个方向：珠宝首饰设计、建筑设计、时尚家具设计、工艺品设计和产品外观设计。每个方向单独组成一个章节，每个章节四个案例，全书一共讲解了20个案例。
这样的安排既可以满足各类专业背景的读者，又可以充分展示Grasshopper的能力。由于案例的多元化，本书中使用的运算器和技法远多于《参数化建模技术》，可以让读者对该软件和参数化建模技术有一个更加全面、深入的了解。
本书属于Grasshopper的中高级教材，主要讲解的是参数化建模的思路、流程和技巧。其中很多运算器的组合甚至可以作为“定式”来使用，使本书具有一定的工具书价值。书中涉及的运算器众多，限于篇幅，基本没有对运算器的功能做讲解。读者如有不明白之处，可以参看《参数化建模技术》或者其他资料。
为了方便读者学习、使用本书，随书提供了一个资源包，其中包括了每个案例的分节模型源文件。每个小节完成后都会另存一个和该小节同名的模型文件，保证读者能获得同步的技术支持，即便在自学的情况下也不会半途而废。
本书的主题名——自在之境，原本是一个Rhino作品的名称。在21世纪之初，国内曾经掀起过一股Rhino建模的热潮，编者也热情地投身其中，期间涌现了不少大神级的作者和优秀的作品。“自在之境”是一位叫陈大钢的大神创作的一尊佛像模型作品，至今令人记忆犹新！陈先生至今仍然活跃在国内数字艺术领域。那时候还没有参数化建模技术，一切模型都要靠手工建模、手工编辑，但是乐趣一点也不少。参数化建模出现之后，三维建模才真正达到了随心所欲的“自在之境”。谨以此书致敬那一段“激情燃烧的岁月”和一起交流的同行们。
本书中的案例、流程、方法和技巧，不可避免地参考、借鉴了国内外专家、高手的作品。由于条件所限无法一一告知，在此一并致歉并表示衷心感谢。
限于笔者的水平和能力，书中不足之处在所难免，欢迎广大读者批评指正、不吝赐教。
编 者