基于Grasshopper 的参数化设计在竹艺装置设计中的应用

凌龙，贾彦琴

（成都工业学院，四川 成都 610000）

1 研究背景

1.1 Grasshopper 应用优势

Grasshopper 作为一款面向非编程人员的可视化Rhino 编程插件，其电池组件具有直观显示性，动态参数具有显示的可调节性，运算器和参数数据板块是运算模块主要组成部分，因其具有实时视觉图像呈现性的特点，数据板块中参数的变化可以直接作用于模型造型设计中[1]。设计者在操作设计过程中，不需要运用软件修改工具手动修改模型主体，只需改变其中的某个参数便可以对造型进行大规模和批量化的调整。同时，Grasshopper 运算器对于模型尺寸的调整更加快捷精准，在数据的导入输出方面具有很大的优势，在将虚拟模型转化为实体产品中起到关键作用，在满足前期设计创新造型的同时，对后期施工操作起到理论数据指引作用。

1.2 设计过程的动态记录

在设计建模过程中，想要快速创建复杂的模型，并且可以迅速改变调节模型的形状，通过找型来确定模型的最佳呈现形态，Grasshopper 提供了这样一个便捷性。设计师只需要改变前端数据参数就能让模型整个发生线性变化，让设计建模过程不再只是二维线性转化为三维模型的固定路径，设计师可以在建模过程中轻松实现再创作[2]。参数的修改可以推演模型的动态演变，精准地记录了方案的演变过程，使设计周期变短，提高了设计效率，让设计过程更加理性便捷。

2 竹艺装置参数化设计的流程实例

2.1 用户需求分析

在对竹艺装置设计需求的调研分析中可以清楚地得出：随着成都建设公园城市的概念提出，人们对于竹艺装置设计的期望值和倾向值有所增长。人们对于更多的公共艺术装置趋向于环保生态有寓意、有创意的个性化造型。此次的竹艺装置造型的设计，摆脱了传统川西竹艺的穿斗结构，创新竹结构造型与公园植物景观呼应，共同构建独具个性特征的景观小品。方案设计对竹艺的装置的造型有一定的要求，需同时满足人在不同形态区域周围观赏的通透性，要体现出竹艺的韵律美感。这意味着此次的竹艺装置需体现创意、个性化和人文情感等多重理念。

2.2 造型设计理念

设计前期是对竹艺装置形态元素的分析、提取和收集，通过对概念形态和现实形态的分析分解，得出一些具有数学逻辑的抽象有机形态和几何形态，同时也在具体自然形态中找到一些元素灵感，然后集中归纳，进行头脑风暴，力求在创意阶段找到最匹配的、能够融入环境的形态属性。

2.3 Grasshopper 模型调试

首先，根据提取元素，设计第一部分以线框为结构雏形，在Grasshopper 中用点来定位，再根据点构成线作为基本框架，再根据向量和位移来直观调节线的形态和位置，找到合适的形态。其次，在Curve 下使用Divide Curve,将线段等长度分段。再使用运算器将每小段端点提取出来，进行数据形式分析。最后，改变数据类型，用Flip Matrix 将数据连接导向改变，并且用flatten 对数据拍平后再将数据列表顺序相反的进行Reverse 命令，最后用Graft 进行发芽生长，得到每段点位成组后的结构，连接成线。详情流程如图 1 所示。

图1 Grasshopper 设计流程图

2.4 过程探究

在设计模型生成的整个流程中共有四个参数输入端，分别是结构线的弧度、位置、分段点的数量和形成远圆管的粗度和颜色。为了方便比较实验和后期制作生产，设计初始先预设锁定竹艺装置造型整体的高度参数不变，而其他参数可调节，推导实验中精确参数，实现竹艺装置造型的整体美观性和不同形态区域周围观赏的通透性。

由模型动态过程造型图可以观察得到，结构线的旋转弧度和大小，以及分段点的数目和形成圆管的粗细之间的关系。当旋转弧度过大，会导致结构相互穿插，圆管的粗细会影响透光性和整体质感，反之亦然。动态设计过程如图 2 所示。

图2 动态模型

2.5 数据导出和施工对接

设计后期模型确定形态后，可直接在Grasshopper 里面导出所有模型组件的长度及弧度以及对应圆管的半径等数据信息，实现了模型和施工数据同时一体化输出，方便设计端和施工生产端的无缝对接，同时为施工生产提供精准的数据，实现模型和实物落地的一比一还原。

3 比较和探讨

3.1 前期方案

在模型成型初期，进行多种设计方案分析，最终根据竹艺造型美观程度、现场施工工艺难度以及景观场地适宜性等诸多因素，确定最终方案。

3.2 最终装置意向说明

“舞动”竹艺装置，以三条弧形线作为主引导线，作为上中下三个位置的架构线，底部完全贴合地面，作为主支撑点，中部为造型曲线，控制着整个装置的弧度和平滑曲率，上端的长弧线一头贴地，作为支撑点，另一头向半空掀起，具有动态的力量美感。整体造型像是舞动的精灵，也和公园植物景观相呼应，简洁大方，造型独特，具有轻盈的线条感同时又充分体现竹工艺编织的材质肌理（本装置设计线条均由竹篾、竹片和竹竿所制）。装置意向图如图 3 所示。

图3 装置意向图

4 结语

对于参数化设计在竹艺装置设计中的应用是基于参数化设计在建筑和产品生产领域应用的衍生。参数化在设计中的广泛应用，有助于推动现有设计体系的发展，同时运用参数化设计更利于设计师从中融入更多的创新交互形式，使设计推演过程演变为人与虚拟物体之间的沟通，从而激发人更多的设计反思。人与物体的交互表达，使创造物体的基本诉求不只是具备使用功能，而是能够在人自然使用过程中引发情感的共鸣。通过此次参数化竹艺装置设计，明确了参数化的设计思维和设计流程，找到一种新的设计沟通方法，将会在未来的竹艺装置设计领域开辟新的天地。