工具分享 | 参数化软件 Grasshopper的高效插件整理（第一期）
Grasshopper（GH）是一款可视化编程软件，它基于Rhino平台运行，是数据化设计方向的主流软件之一，同时与交互设计也有重叠的区域。与传统设计方法相比，GH的最大的特点有两个：一是可以通过输入指令，使计算机根据拟定的算法自动生成结果，算法结果不限于模型，视频流媒体以及可视化方案。二是通过编写算法程序，机械性的重复操作及大量具有逻辑的演化过程可被计算机的循环运算取代，方案调整也可通过参数的修改直接得到修改结果，这些方式可以有效的提升设计人员的工作效率。
随着Rhino6的内嵌，GH也成为了真正意义上的参数化设计师家用必备良药。而原生的GH自带的指令大都是基础的图形和数学运算，实现复杂任务的时候，还需要设计师通过组合各种指令进而达到最终效果。对于几乎不懂编程的设计师们，想弄清楚GH中的奥妙，通过原生GH一步一步写成自己的脚本，还是非常有难度的。
因此，许多设计师联合程序员，对GH进行二次开发，将一些较为复杂但又常用的功能写成了GH插件，以便后续的反复使用。正确使用GH插件，能事半功倍，不需要弄懂其中的编程逻辑，也能快速实现复杂的效果。
小编在这里给大家总结了下常用的6类GH插件和作用，将会在之后三期的软件推文中与大家一起分享 (每一期两大类)，希望同学们的设计效率都能大大提升起来！
1.设计生成类
2.数据处理类
3.机械控制类
4.方案表达类
5.程序编写类
6.人工智能类
文章全长5000字，阅读时间10分钟
设计生成类
1. Kangaroo&Kangaroo2
Plug-in Brief | 插件简述
Kangaroo是一个用于互动模拟，表单查找，优化和约束求解的实时物理引擎。它可以模拟大部分力学和运动环境，比如重力，吸引排斥力，风力，张拉力等等。图形在力的作用下发生变形，形成各种复杂形态。常用于建筑找形，比如壳体和拉索结构生成，曲面生成等等。其中还包含一些实用功能，比如删除图形中重复的线和点。
几何形态的找形生成过程
Kangaroo2是基于Kangaroo开发的第二代物理模拟引擎。相比第一代，在功能上大同小异，但对指令的梳理要比较系统，教程开发的比较完善。同时，Kangaroo2使用了更接近现实的模拟公式。
电池中文教程下载链接：
http://bbs.rhino3d.us/thread-35946-1-1.html
基础入门教程：
https://www.bilibili.com/video/BV1rb411E7zr/?spm_id_from=333.788.videocard.2
相关自学教程：
案例一：折叠结构：
https://www.bilibili.com/video/BV1nE411C7iSfrom=search&seid=12511435433189020521
教程中可以达成的效果
案例二：穹顶生成结构：
https://www.bilibili.com/video/BV1iE411t7eYfrom=search&seid=12511435433189020521
教程中可以达成的效果
案例三：异性拱结构生成：
https://www.bilibili.com/video/BV1D741117uU/spm_id_from=333.788.videocard.4
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
FlexHopper在Grasshopper中，也是类似Kangaroo分析式生成插件。FlexHopper基于粒子，提供快速的物理模拟。除了在一个场景中模拟无行为限制的粒子、流体、柔体、纺织物、弹簧系统、充气物或所有这些材质的组合，用户也可以在运行时添加粒子的个数或添加自定义的相应约束条件。
相关自学教程：
案例一：自由落体模拟：
https://www.youtube.com/watch?v=fQ69agaAg60
教程中可以达成的效果
案例二：有边界限制且定向移动的粒子模拟
https://www.youtube.com/watch?v=DZk0_vd-H60
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Weaverbird是一种基于mesh的拓扑建模器，其中包含许多已知的细分和转换运算符，设计人员可以轻松使用它们进行曲面细分工作。常用的功能还有各种mesh的一系列操作，比如提取mesh外部轮廓线和内部图形，平滑曲面等等。官网链接：http://www.giuliopiacentino.com/weaverbird/有weaverbird应用的项目与电池的具体介绍，大家可以查看。
电池中文教程下载链接：
http://www.rhino3d.us/thread-35947-1-1.html
相关自学教程：
案例1.表皮设计：
https://www.bilibili.com/video/BV1A741157Xn/spm_id_from=333.788.videocard.0
教程中可以达成的效果
案例2. 表皮体量设计（Weavebird+Starling 插件）
https://www.bilibili.com/video/BV1Lt4y1m7o7spm_id_from=333.905.b_72656c61746564.1
教程中可以达成的效果
案例3. 表皮体量设计
https://www.bilibili.com/video/av77173596/
教程中可以达成的效果
其他Youtube自学教程：
1) https://www.youtube.com/watch?v=hxauz2XO2Uk
2) https://www.youtube.com/watch?v=kiKG-vkTzfE
3) https://www.youtube.com/watch?v=tqcdAxPJMZM
教程中可以达成的效果（1，2，3 — 左中右）
Plug-in Brief | 插件简述
Ameba是基于BESO方法的拓扑优化工具，可为2D和3D几何模型提供优化。用户可以根据设计要求，将不同的载荷和边界条件应用于初始的设计图形。在软件的计算过程中，图形将演变为各种形状，并最终得到性能较优的轻型结构。插件收费的原因，支持在线运算，可以使用官方服务器运算脚本。在插件的官方网站https://ameba.xieym.com/中，也有详细的电池组介绍与操作方法的演示。
官方网站的电池组介绍
案例1：桥结构优化
https://www.bilibili.com/video/BV1WJ411M7v4/spm_id_from=333.788.videocard.1
教程中可以达成的效果
案例二：拓扑结构优化系列
https://www.bilibili.com/video/BV1Z4411d7z2/spm_id_from=333.788.videocard.0
https://www.bilibili.com/video/BV16b411A7Akfrom=search&seid=7362424512521351223
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Pufferfish解决的问题更多的是在形态上的变化，其主要功能包括Tweens, Blends，Morphs，Average，Transformation 以及Interpolation。。与以上的Weaverbird相比，更多是在设计上的直接生成，Weaverbird在设计的基础上加入了更多在曲面细分数据上的处理。
基础入门教程：
https://www.bilibili.com/video/BV14x41197GP/?spm_id_from=333.788.videocard.0
相关自学教程：
案例一：镂空结构体1
https://www.bilibili.com/video/av57414269/
教程中可以达成的效果
案例2：镂空结构体2
https://www.bilibili.com/video/BV1Q7411B7pXfrom=search&seid=14436913581496380635
教程中可以达成的效果
案例3：墙体结构3
https://www.youtube.com/watch?v=ounOKqZ37YU
6. Wasp
Plug-in Brief | 插件简述
Wasp是一组用Python开发的Grasshopper组件，旨在用离散元素表示和生成整体性的设计。在操作中，每个单体都包括生成过程所需的基本信息（单体的几何形状，连接的位置和生长方向）。该框架的核心依赖于单体之间的聚合过程，设计连接方式的过程中也定义了单体的拓扑图，使不同模块的组合中生成特定的结构。
可达成的离散化效果
相关自学教程：
案例1: 离散化结构1
https://www.bilibili.com/video/BV1MA41187h2
教程中可以达成的效果
案例2: 离散化结构2
https://www.bilibili.com/video/av86703666/
教程中可以达成的效果
更多Youtube的自学教程：多层楼梯空间，以及单体之间的链接。
1）https://www.youtube.com/watch?v=NJCE0tFWMlQ
2）https://www.youtube.com/watch?v=AVI4uhPKrMI
教程中可以达成的效果（1,2 — 左右）
Plug-in Brief | 插件简述
Stella3D，与FlexHopper相似，也是模拟了特定环境下的粒子行为与路径。环境由不同的数值，例如空间属性、力的不同变化、噪声和密度等来控制。但比起FlexHopper不同的是，Stella3D相比于粒子或单体的模拟层面，主要为形态上的引导，即粒子的位置与移动的路径会成为形态生成的依据。
可达成的粒子形态生成效果
相关自学教程：
Youtube教程：
1）https://www.youtube.com/watch?v=biWrz1lLBqA&feature=emb_logo
2）https://www.youtube.com/watch?v=eCBwpbAQ3k&feature=emb_logo
教程中可以达成的效果（1,2 — 左右）
Plug-in Brief | 插件简述
Anemone是类似Hoopsnake的新循环器。在Hoopsnake的基础上，Anemone在操作，运算，参数选择上都有了一定的改进。如:Anemone可以更加便捷得通过双击控制运算器的开关；也可以选择性的记录循环结果；并且可以选择多个循环参数同时循环。
基础入门教程系列：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/64123989
相关自学教程：
案例1: 生长式结构
https://www.youtube.com/watch?v=Rgurti4d3DQ
教程中可以达成的效果
案例2: 镂空单体结构
https://www.youtube.com/watch?v=8ABMYfIIi8c
教程中可以达成的效果
案例3: 单体生长复制结构
https://www.youtube.com/watch?v=PpcOP_38fQc
教程中可以达成的效果
数据处理类
1. Lunchbox
Plug-in Brief | 插件简述
LunchBox用于探索数学形状，单元体，结构，和工作流程。该插件包括用于以下目的的工具：管理XML和JSON格式的数据；回归，聚类的神经网络；生成几何图形；创建参数化曲面和形状，例如Mobius，Klein或3D Supershape。也可创建细分网格，例如四边形网格，菱形或三角形；线形结构，例如斜交或空间桁架；几何实用程序，分类器，搜索树算法；读取写入Excel文件，图层管理以及自动烘焙和保存。
空间行架结构
电池中文教程下载链接：
http://www.iarch.cn/thread-31865-1-1.html
案例1：行架结构1
https://www.bilibili.com/video/BV18A411h7EUfrom=search&seid=9708522956711856055
教程中可以达成的效果
案例2：行架结构2
https://www.bilibili.com/video/BV1NJ411o7iKfrom=search&seid=12638101017809428225
教程中可以达成的效果
案例3：参数化细分建模
https://www.bilibili.com/video/av44473251
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Ivy使用图论中的概念和算法，并将其应用于网格几何搜索。为了能够使用图论特定的算法，Ivy创建了一个新的自定义数据类型——MeshGraph。通过对MeshGraph的拓扑学运算，曲面可以被细分为片状结构，然后展开成为可被激光切割制造的平面图形。将图形导入激光切割机中切割纸片或木片等柔性片状材料，再将他们组合起来，曲面可以被表达为实体拼装模型。
Mesh面的分析
案例1：Mesh面细分
https://vimeo.com/154015548
教程中可以达成的效果
案例2：Pattern结构细分
https://www.youtube.com/watch?v=KGKW21TsXuo
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Mesh +是一组用户对象，可在Grasshopper中进行广泛的网格编辑，创建，交互和拓扑修改，一般会与weaverbird一起使用。功能包括：读取，显示，修改，创建拓扑几何和网格信息；使用重心贴图将几何形状变形为网格；曲面的加权平滑算法；根据边缘一致性进行曲面细分；将一系列更复杂的网格配置应用于现有网格面；迭代产生曲面数据。官方链接：http://www.neoarchaic.net/uncategorized/mesh-changelog/，其中也包含了很多可学习的素材与案例。
案例1：立面设计
https://www.youtube.com/watch?v=I8GFYlP_qnU
案例2：立面设计
https://vimeo.com/136385640
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Karamba3D是一个交互式的参数化受力情况分析的程序。它允许用户能够实时分析三维梁和壳结构在任意荷载下的响应，并引导用户根据分析结果对形态做调整，从而在实现结构合理性的同时达到对材料的最高效利用。官方教程链接：https://www.karamba3d.com/tutorials/，其中包含了许多学习的素材与案例供大家下载与学习。
官方教程中的Examples和Tutorials
使用Karamba 3D的设计项目
如以下的Shell Cross Section Optimizaton项目，官网将附有完成分析的难度级别，以及详细的电池组可以下载。
电池下载链接与详细的电池组
Plug-in Brief | 插件简述
Elk是使用OpenStreetMap.org和USGS的开源数据生成地图和地形表面的一组工具。其中的位置组件主要用于预处理OSM导出的所有节点或点数据，OSMData组件是用来从OSM文件中收集数据的组件，地形组件可用于从各种数字高程模型（DEM）文件中生成点，曲线和曲面。
Elk 3D open street map data
基础入门教程系列：
https://www.bilibili.com/video/BV1ab411u74ifrom=search&seid=17580470199150888874
案例1：地形数据的读取与可视化1
https://www.bilibili.com/video/BV1YE411h7zAfrom=search&seid=17580470199150888874
教程中可以达成的效果
案例2：地形数据的读取与可视化2
https://www.bilibili.com/video/BV1YE411h7zA?p=2
教程中可以达成的效果
Plug-in Brief | 插件简述
Ladybug允许用户导入和分析Grasshopper中的标准天气数据；绘制图表，如太阳路径，风玫瑰，辐射玫瑰等；通过几种方式自定义图表；进行辐射分析，阴影研究和视图分析。类似的，Honeybee将Grasshopper连接到经过验证的仿真引擎，例如EnergyPlus，Radiance，Daysim和OpenStudio，以进行建筑能耗，舒适性，采光和照明仿真。
案例合集：日照分析、温度分析、风分析、晗湿图
https://www.bilibili.com/video/BV1XJ411K7sNfrom=search&seid=250279315523324188
教程中可以达成的模拟效果
Plug-in Brief | 插件简述
VisualARQ 是 Rhino的一套专业的模型信息化（BIM）提取工具。通过提供模块化、参数化的标准建筑构件库，计算机能快速地将具有具有参数特征的墙体、门、窗、楼梯、楼板、钢结构等建筑构件，自动完成建筑空间中平、立、剖面的制作。其中尺寸自动标注的功能，也大大简化了设计师的工作量，实现了模型信息化的平台。
电池组的英文教程链接与基本操作：
https://www.visualarq.com/learn/grasshopper-styles/get-started/
官方网站详细的电池组解释
基础入门教程系列：
https://www.bilibili.com/video/BV127411G7jt?from=search&seid=4891293660489480006
官方网站详细的教程
官方案例：Villa Savoye的模型信息提取
（其中附有每一步操作的详细解释）
https://www.visualarq.com/zh-hans/learn/
关于更多Grasshopper插件的内容，欢迎在文章最后联系TechArt学术顾问，一起交流。
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