參數設計(多元選修課程)

參數式設計  

是藉由動態地控制影響設計的參數關聯因子,即時產生、評估、調整設計方案之幾何形式的設計方法, 運用電腦能即時處理大量重複的資料的運算以及演算法規則,使設計流程變成一種動態的回饋機制,透過變動的參數條件輸入直接轉譯為幾何形態輸出,為設計者提供複雜變化的造型設計運用。

實際應用方法是在3D設計軟體及能夠程式化的編程工具(Rhino+Grasshopper)下來進行,設計者必須把架構一個產品 的可能性與所有抽象想法轉化成數位幾何模型建構及演算的指令,最終得到一造型系統。課程設計讓學生體驗與學習新興的數位參數造形科技,融入數學概念加上程式邏輯,將3D模型解構與重整,衍生與變形,創造難以用雙手設計出來的形體,探究超越想像的形構技術,並使用數位加工設備(雷射切割機 3D印表機)製作出實體作品。

課程目標

程式架構

拼接卡榫參數設計實例

學生3D立體拼圖作品(若無法自動播放請點這裡)

Waffle拼接卡榫演算法


Waffle(鬆餅)拼接卡榫演算法是一種將3D模型透過垂直交叉或傾斜分割後,求取中間分界製作為拼接卡榫的演算法。這是一種將3D模型切片(Slice)並製作卡榫的形構技術,程式的重點是沿不同軸向分割,求出模型的斷面輪廓,擠出材料的厚度為實體模型,然後布林運算的方法求出卡榫。

Waffle 參數程式撰寫教學

Voronoi Diagram演算法


Voronoi是俄國數學家Georgy Fedoseevich Voronoi 建立的空間分割演算法。Voronoi Diagram是平面或空間上散布許多點,歸類最近的點形成了分界線,是中垂線、分界線,或者分界面組成的集合。隱含著鄰近的資訊,所以「最靠近」、「距離最短」之類的問題,多半可以透過 Voronoi Diagram 解決,創作複雜的有機造型。

Voronoi 參數程式撰寫教學

多面體Polyhetron

範例(二)

多面體與其變化的立體型體是設計常使用的方法,這裡介紹一個簡單的3D建模方法,可以迅速透過運算完成需要的模型。

這是透過數位加工設備將參數設計的3D模型實際製作出來的過程

Polyhedra 參數程式撰寫教學 

Bitmap Paneling


這是一種將黑白相片對比畫素,轉換為2D陣列的點坐標,以預先設定的兩種圖案,分別為白或黑置放拼貼,完成圖案化的網點照片。



Paneling鑲嵌演算法

是一個將物體曲面,依比例或特定規則分割 細分(Tessellation) ,將基本圖案元素或著依據對應圖片像素資訊,依據排列組合規則透過演算產生規律的鑲嵌排列,專門用來生成與控制NURBS連續曲面上的鑲嵌圖案(patterns)。

範例(一)

這是參數設計課程的基本應用方法,可以利用這個外掛程式設計製作3D模型的表面圖案(patterns),產生規律變化的立體造型,可以做為設計者強大的數位形構輔助工具

教學參考網站