參數(shù)化設(shè)計簡介

Grasshopper 是由Rhino原廠（McNeel 公司）于2009年在Rhino3D上推出的一個革命性的插件模塊：一種全新的參數(shù)化輔助設(shè)計流程。短短幾年間 Grasshopper 以其革新的設(shè)計理念和出眾的設(shè)計成效，迅速地被諸多設(shè)計行業(yè)的前沿領(lǐng)域接受，至今 Grasshopper 也幾乎成為了參數(shù)化設(shè)計的代名詞：最初在建筑設(shè)計業(yè)的高端領(lǐng)域得到快速運(yùn)用，而后幾年延伸到其他設(shè)計和制造業(yè)的高端領(lǐng)域，諸如產(chǎn)品設(shè)計、汽車設(shè)計、鞋業(yè)設(shè)計、珠寶設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計及3D打印等行業(yè)。如今談到參數(shù)化設(shè)計已經(jīng)并非單指一種設(shè)計工具，而是設(shè)計業(yè)最“現(xiàn)代化”的設(shè)計思想和方法。參數(shù)化設(shè)計的出現(xiàn)是過去二十年來設(shè)計業(yè)最大的技術(shù)進(jìn)步。

參數(shù)化設(shè)計的特點(diǎn)

相比較而言， 傳統(tǒng)的設(shè)計軟件主要作用于設(shè)計表達(dá)層面的功能。就像一只“筆”，幫助設(shè)計師“畫”出頭腦中想象的設(shè)計造型和空間關(guān)系。而在設(shè)計輸入、數(shù)據(jù)分析、邏輯推敲、結(jié)構(gòu)關(guān)系、可行性驗(yàn)證等等涉及到設(shè)計思考的部分幾乎無法發(fā)揮作用，幾乎完全由設(shè)計師獨(dú)自在頭腦中進(jìn)行，因此作為輔助設(shè)計來講作用是很有限的。

而參數(shù)化設(shè)計工具配合參數(shù)化設(shè)計方法則在很大程度上拓展了輔助設(shè)計的范圍：首先可以靈活處理和分析大量設(shè)計前期數(shù)據(jù)并且可視化，讓設(shè)計師從海量的數(shù)據(jù)中有效的提取關(guān)鍵的設(shè)計信息，精確的把握分析數(shù)據(jù)和找準(zhǔn)設(shè)計方向。而后在設(shè)計推敲過程中可以深度的輔助，整個設(shè)計過程更加清晰和直觀，讓設(shè)計思想貫徹的更加深入和徹底，同時還可以做到傳統(tǒng)方法難以想象的多樣化設(shè)計效果。

除了常規(guī)意義上的設(shè)計輔助作用，參數(shù)化設(shè)計方法還能進(jìn)一步突破設(shè)計師設(shè)計思維的局限，觸動設(shè)計師很多新的想法和靈感，拓展設(shè)計師的設(shè)計空間：可以依據(jù)設(shè)計師提出的邏輯自主衍生出各種豐富變化超乎預(yù)期的設(shè)計方案和可能性。所以在參數(shù)化設(shè)計工具及設(shè)計方法出現(xiàn)后催生了一大批新穎和超前的設(shè)計成果。參數(shù)化設(shè)計工具和思想極大釋放并拓展了設(shè)計師的設(shè)計想象力。

總結(jié):參數(shù)化設(shè)計方法就像一個更加聰明能干的設(shè)計助手。可以在設(shè)計全程輔助設(shè)計師做深入的設(shè)計“思考”和“探索”，從而創(chuàng)造出更高質(zhì)量的設(shè)計成果。

Grasshopper 的特點(diǎn)

Grasshopper 是目前參數(shù)化設(shè)計領(lǐng)域最主要的軟件工具。為什么是 Grasshopper？每個用戶都會有不同的看法，例如：它是最早在設(shè)計業(yè)出現(xiàn)的參數(shù)化設(shè)計軟件、設(shè)計的實(shí)時交互性非常好、用戶界面的設(shè)計美觀和友好、使用的過程中會有“高級”的設(shè)計感受，還有很多其他的說法。但這些都是表面的感受，真正讓Grasshopper 成為參數(shù)化設(shè)計方向的主要軟件的原因我們認(rèn)為有兩方面：

極端自由的功能組合規(guī)則：在傳統(tǒng)的設(shè)計軟件中，設(shè)計師往往“受限”于軟件所提供的功能，很多時候設(shè)計師會因?yàn)檐浖鄙倌硞€具體功能而放棄一個很好的設(shè)計思路和想法，某種意義上來說是軟件功能限制了設(shè)計發(fā)揮。而任何一款軟件實(shí)際上都無法提供無窮無盡的功能給設(shè)計師。因此在 Grasshopper 中采用了一種全新的設(shè)計理念：讓設(shè)計師任意的組織和搭建設(shè)計所需的功能。具體來說：Grasshopper內(nèi)置了豐富的工具，但這些工具看起來都很“基礎(chǔ)”。同時Grasshopper提供了一套特定的規(guī)則和組織方法，這套規(guī)則方法非常的靈活且強(qiáng)大，允許設(shè)計師幾乎沒有限制的將這些基本工具深度組織到一起，實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計所需的特制化功能需求。這種方式從根本上解除了傳統(tǒng)軟件”固化”的功能模式，工具使用的靈活度得到大幅度的增強(qiáng)，設(shè)計過程受到的限制也更少。

海量的功能拓展：目前 Grasshopper 中的插件數(shù)量粗略統(tǒng)計近千種，與設(shè)計業(yè)相關(guān)的周邊的每個行業(yè)幾乎都有多種成熟的插件接入到 Grasshopper 中供設(shè)計師選擇使用。諸如計算機(jī)圖形學(xué)里各種豐富的圖形生成算法、完整的數(shù)理計算和分析工具，環(huán)境學(xué)、能量學(xué)、材料學(xué)、光學(xué)、粒子系統(tǒng)，流體力學(xué)、彈性力學(xué)，生物學(xué)以及各種有限元分析工具，且大部分都是免費(fèi)使用的。

在 Grasshopper 中可以方便的使用這些豐富的插件功能配合設(shè)計。一方面設(shè)計過程可以加入插件提供的豐富設(shè)計元素讓設(shè)計效果多樣化。另一方面在設(shè)計過程中借助這些插件功能可以同步的關(guān)注很多設(shè)計周邊因素并評估設(shè)計性能，在很大程度上消除了傳統(tǒng)設(shè)計過程中上下游之間的隔閡，提升設(shè)計質(zhì)量和效率。

Grasshopper 為什么有那么多插件？

Rhino 與 Grasshopper 是非常開放的軟件架構(gòu)。首先 Rhino原廠提供的全套開發(fā)工具都是免費(fèi)的，所有個人或公司在 Rhino 和 Grasshopper 中開發(fā)的插件都擁有完全的自主權(quán)可以自由發(fā)布或銷售，并且Rhino原廠不抽取任何銷售的利潤，同時還協(xié)助發(fā)布到?Rhino 全球的插件平臺上做推廣。

學(xué)習(xí) Grasshopper?容易進(jìn)入的誤區(qū)

要發(fā)揮參數(shù)化設(shè)計工具強(qiáng)大的作用，使用者必須運(yùn)用正確的參數(shù)化思維和理念，同時對參數(shù)化工具的運(yùn)作規(guī)則及分析方法有清楚的了解和掌握。對大多數(shù)用戶來說這需要經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)和練習(xí)才能達(dá)到。而目前在國內(nèi)很多學(xué)習(xí)者由于對參數(shù)化認(rèn)識上的錯誤或一些錯誤的引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程一波三折，同時給自己帶來很大的壓力甚至對自己產(chǎn)生懷疑，很多用戶最后并沒有很好的掌握參數(shù)化設(shè)計。我們特別提出來希望剛開始學(xué)習(xí)參數(shù)化的用戶注意。主要有兩點(diǎn)：

急于求成：很大一部分用戶在剛開始學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計的初始階段就去找與自己專業(yè)相關(guān)的案例或效果酷炫的綜合案例學(xué)習(xí)，希望快速的在實(shí)際設(shè)計項目中運(yùn)用，并節(jié)省學(xué)習(xí)的時間。但往往事與愿違：由于實(shí)際案例或綜合案例中同時包含多個層面的知識理解和運(yùn)用。其中包括與參數(shù)化相關(guān)的知識點(diǎn)、以及過程中用到的其他專業(yè)知識，以及設(shè)計層面的思路分析等等。要把這么多的知識點(diǎn)在一個案例中全部講清楚首先就很難，從教學(xué)設(shè)置來講就不合理。只有用戶提前對每個知識點(diǎn)都清楚了之后再來看這種綜合案例才是可行的。而實(shí)際情況通常是由于用戶對其中一兩個知識點(diǎn)的理解不夠，就會導(dǎo)致整個案例完全無法理解。所以大部分學(xué)員往往是學(xué)到后面百思不得其解，顧此失彼，反反復(fù)復(fù)的思考還是無法掌握。最后學(xué)員必須回過頭重新把沒有理解或忽略的參數(shù)化知識點(diǎn)補(bǔ)回來，耗費(fèi)了更多的時間和精力，甚至于一部分學(xué)員最終認(rèn)為參數(shù)化設(shè)計不適合自己，因此放棄。

片面追求對工具的學(xué)習(xí)，而忽略參數(shù)化核心思維方法的理解：在學(xué)習(xí) Grasshopper 時很多用戶的關(guān)注點(diǎn)僅放在學(xué)習(xí)工具如何使用的層面。也有一部分學(xué)習(xí)者剛開始就把大量精力用于學(xué)習(xí)Grasshopper中插件工具的用法。這也是典型的學(xué)習(xí)誤區(qū)。實(shí)際上工具使用只是參數(shù)化學(xué)習(xí)過程中最淺顯和表面的部分。而必須具有參數(shù)化思維和分析能力才能駕馭和掌控這些工具建立設(shè)計功能，這才是學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計過程中的核心部分，卻很容易被學(xué)習(xí)者忽略。所以遇到很多用戶對Grasshopper的工具用法都反復(fù)學(xué)了好幾遍，但是在實(shí)際運(yùn)用中卻不知道如何組織搭配這些工具實(shí)現(xiàn)想要的效果和功能。是典型的缺少參數(shù)化思維分析能力的情況。

Grasshopper 學(xué)習(xí)重點(diǎn)

Rhino 原廠總結(jié)了學(xué)習(xí) Grasshopper 過程中應(yīng)該特別關(guān)注的幾個側(cè)重點(diǎn)，用戶在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該重視以下幾個方面：

一. 對 Grasshopper 數(shù)據(jù)規(guī)則的深入理解

Grasshopper提供了一套特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和用法規(guī)則，所有 Grasshopper 自帶的工具和插件都遵循這套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及用法規(guī)則。利用這套規(guī)則可以幾乎不受約束的把Grasshopper以及插件中的各種基本工具搭建成更加高級和特定的功能以滿足不同的設(shè)計需求。這正是參數(shù)化設(shè)計區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)計方法的主要優(yōu)勢。但由于數(shù)據(jù)規(guī)則本身并不是 Grasshopper 中的某個的工具，因此普遍被學(xué)習(xí)者忽略，導(dǎo)致在實(shí)際使用時出現(xiàn)一系列典型現(xiàn)象：例如使用者只能搭建簡單的參數(shù)化功能，如果數(shù)據(jù)量變多結(jié)果就會出錯，并且用戶無法分析和理解出錯的原因。這都是因?yàn)橛脩羧匀恢豢吹奖砻娼Y(jié)果但無法從參數(shù)化的數(shù)據(jù)層面去理解分析導(dǎo)致的問題。因此深刻的理解進(jìn)而能夠靈活變通運(yùn)用這套規(guī)則是學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計過程中重要的教學(xué)和訓(xùn)練環(huán)節(jié)，也是每個學(xué)員都必須跨過的一道門檻。

換個形象點(diǎn)的說法來解釋：工具是“有形”的而規(guī)則是“無形”的，初學(xué)者容易關(guān)注到有形的工具而忽略背后的無形的規(guī)則。好比是玩游戲：首先應(yīng)該仔細(xì)了解游戲規(guī)則之后再開始玩游戲，玩的過程就會很順利。如果還不清楚玩法就開始，一定會遇到各種各樣的問題。這時候再去解釋規(guī)則反而難以解釋清楚了，學(xué)習(xí)難度也加大了而且反而浪費(fèi)了很多時間。

二. 重視對參數(shù)化設(shè)計思維和分析能力的提高

參數(shù)化設(shè)計的過程中，首先需要運(yùn)用參數(shù)化邏輯思維及分析方法規(guī)劃整體“框架”，而后才涉及到具體制作的細(xì)節(jié)部分，當(dāng)學(xué)員還沒有建立起正確的參數(shù)化思維方法的時候，就會在面對具體設(shè)計問題時感覺沒有思路，或經(jīng)常做到一半很難繼續(xù)下去。建立和提高參數(shù)化設(shè)計思維和分析能力是學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計過程中最核心的部分。

然而對于多數(shù)建筑設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和藝術(shù)設(shè)計專業(yè)背景的學(xué)習(xí)者來說，由于這些行業(yè)的從業(yè)人士通常并非理工科背景，因此知識結(jié)構(gòu)中邏輯思維和分析能力通常也比較薄弱。因此在學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計的過程中更需要特別重視并針對性的加強(qiáng)邏輯思維和分析能力的鍛煉。

如何學(xué)習(xí)和提高參數(shù)化思維和分析能力？這更加取決于教學(xué)本身。有很多學(xué)員跟我們反應(yīng)過：在學(xué)習(xí)一些教學(xué)過程中常常感覺“難理解”或者“聽不懂”。實(shí)際上很多時候并不是學(xué)員的問題，而是一些教學(xué)課程根本就不關(guān)心如何確保學(xué)員充分理解和掌握。有一些課程為了吸引學(xué)員參加，會不加考慮的找一些效果酷炫的案例作為教學(xué)，并沒有充分考量教學(xué)的合理性和學(xué)員的接受度。

一個好的教學(xué)課程不應(yīng)該首先考慮如何“博眼球”，而更應(yīng)該關(guān)注學(xué)員應(yīng)該從課程中掌握什么、學(xué)會什么，如何做好充分的教學(xué)安排和范例準(zhǔn)備以確保學(xué)員可以最高質(zhì)量的達(dá)到教學(xué)預(yù)期？如何讓學(xué)員可以更加輕松和容易的理解教學(xué)范例中用到的思維邏輯？如何讓學(xué)員通過簡單易懂的范例引發(fā)學(xué)員正確的思考？如何把基本的思路和規(guī)則結(jié)合到一起靈活解決實(shí)際中遇到的設(shè)計問題？如果教學(xué)課程能夠從這些角度去思考并認(rèn)真規(guī)劃課程，同時在授課過程給與耐心指導(dǎo)，絕大多數(shù)的學(xué)員都可以達(dá)到足夠的參數(shù)化邏輯思維和分析能力的。

另外在這部分的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)員也應(yīng)該給自己多一些時間。舊的思維方式的轉(zhuǎn)變和新的思維觀念的建立都是需要一段時間練習(xí)去適應(yīng)的，欲速則不達(dá)。

三. 重視相關(guān)行業(yè)知識的同步學(xué)習(xí)

用戶在學(xué)習(xí) Grasshopper 過程中有一些時候遇到思路無法理解，而且常常重復(fù)聽了好幾次還是沒理解。這種情況通常是由于：對工具和思路所涉及到的相關(guān)專業(yè)知識缺乏了解導(dǎo)致的。

傳統(tǒng)的設(shè)計軟件由于使用方法和流程都比較“固定”，在使用時候按部就班的做或者稍加摸索即可學(xué)會。因此用戶通常并不需要特別的了解工具背后的相關(guān)知識和原理特性。而如果用戶把這種方式照搬到 Grasshopper 的學(xué)習(xí)過程中就會出現(xiàn)很大的問題，因?yàn)?Grasshopper 的用法非常靈活，也沒有固定的流程，很多思路和方法稍加變通就會完全變成另一種效果或功能，用戶只有對工具背后涉及到的相關(guān)知識和概念特性清楚了，才能配合建立靈活多變的思路解決問題，也才能發(fā)揮出參數(shù)化不同于別的設(shè)計軟件的強(qiáng)大之處。

Grasshopper 自帶的工具根據(jù)相關(guān)背景知識可以分為幾類：與編程邏輯相關(guān)的部分、數(shù)學(xué)計算相關(guān)的部分，空間和幾何定位部分，NURBS曲面建模部分，網(wǎng)格幾何建模部分，邏輯分析和數(shù)據(jù)處理部分，以及一些例如材料力學(xué)和力場模擬等相對獨(dú)立的部分等。學(xué)員在學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計的過程需要同步的加強(qiáng)對這些相關(guān)領(lǐng)域知識概念的了解。

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