生成式艺术和算法创作06-形状语法

形状语法/形状文法（Shape grammars）是生成特定类别几何形状的生产系统。

1971年，George Stiny和James Gips在一篇开创性的文章中定义了形状语法的基础。形状语法是一种计算机辅助设计方法，是研究二维和三维语言的一种方式，它可以按照人们的设计思想和要求，按照一定的规则自动产生新形态。

具体来说，形状语法由形状规则（shape rules）和选择、处理规则的生成引擎（generation engine）组成。形状语法执行计算的两个主要步骤是：识别特定形状，用可能的形状替代。

形状规则定义如何转换现有形状，由两个部分组成，两个部分由从左到右指向的箭头分隔：

• 箭头左侧的部分称为左侧（LHS），描绘形状和标记的条件。

• 箭头右侧的部分称为右侧（RHS），描述如何转换 LHS 形状以及标记的位置，标记有助于定位和定向新形状。

形状语法最少由三个形状规则组成：起始规则，至少一个转换规则和终止规则。形状语法中的生产规则可以连续应用，类似L-Systems 中的productions。

形状语法通常是一个四元组，SG＝（S, L, R, I）。其中 S 是形状的有限集合，L 是符号的有限集合，R 是规则的有限集合，I 是初始形状。形状文法产生的形状，都应通过形状规则由初始形状派生出来。

形状语法在一个小规模的、定义明确的生成问题（如住房布局和结构细化）时最有用。由于形状规则通常是在小形状上定义的，因此形状语法可以包含许多规则。

Mitchell 提出的 Palladian 别墅形状语法包含 69 个规则，这些规则适用于整个八个实施步骤。

Rules of Mughal garden：

借助 CAD，形状语法可以节省人力、缩短设计周期、产生系列化方案，能很好地传承文脉，使设计内涵在新环境下得以保存和发展，受到了设计界尤其是建筑设计的高度重视。

近几十年来，形状语法在计算机图形学中越来越重要。

除了用于建筑物或城市的程序建模（例如电影或视频游戏），Shape Grammars 是许多开发系统的基础，它们使用生产规则来生成各种不同的 3D 模型。 使用 Shape Grammars 可以创建具有逼真外观的街道平面图，以及建筑物的外墙或内部空间。

运用形状语法生成的建筑模型和建筑设计：

Ref

- [Shape grammar - Wikiwand](https://www.wikiwand.com/en/Shape_grammar)

- [Shape Grammars](http://www.shapegrammar.org/)

- [The complex geometry of Islamic design - Eric Broug - YouTube](https://www.youtube.com/watch?v=pg1NpMmPv48)

- [Stiny-Mitchell.pdf](http://users.metu.edu.tr/baykan/arch467/Readings/Stiny-Mitchell.pdf)

- [Design Computation | School of Architecture | Georgia Institute of Technology | Atlanta, GA](https://arch.gatech.edu/design-computation-1)

- [What is computation? What is a shape grammar? How are shape grammars used in design? How is a shape grammar developed? - ppt download](https://slideplayer.com/slide/9522024/)

- [Procedural Building Generation with Grammars - YouTube](https://www.youtube.com/watch?v=t-VUpX-xVo4)

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