آموزش طراحی پارامتریک با گرسهوپر

آموزش طراحی پارامتریک با گرسهوپر (grasshopper) در نرم‌افزار راینو (Rhinoceros) که توسط منا تراشی تهیه شده است، در این مطلب آورده شده و در ادامه می‌توانید مشاهده کنید.

پیچیدگی و عدم قطعیت شرایط طراحی باعث شده است تا برنامه‌ریزی‌های قطعی در زمینه معماری و شهرسازی با استفاده از روش سنتی طراحی در بسیاری موارد با اشکالاتی مواجه گردد.

ساختار اطلاعات محیطی به گونه‌ای است که قابلیت تبدیل شدن به پارامترهای طراحی را دارا است. به‌کارگیری روش طراحی شهری پارامتریک امکان تغییر اطلاعات محیطی را به سهولت برقرار می‌سازد و نتیجه آن تغییر و انطباق طرح در هر مرحله با داده‌های جدید خواهد بود. به عنوان مثال میزان محصوریت مسیرها می‌تواند به عنوان یک پارامتر در فرایند طراحی شهری محسوب شود. یا جهت خورشید در ساعات مختلف روز، می‌تواند به عنوان یک پارامتر موثر در طراحی کرکره‌های متحرک پنجره‌های ساختمان به کار رود.

در مورد طراحی پارامتریک چه می‌دانید؟

طراحی پارامتریک از جمله جنبش‌های نوظهور در زمینه معماری و طراحی شهری است. این جنبش در حوزه معماری دارای سابقه بیشتری است و ریشه در تکنیک‌های انیمیشن‌سازی در دهه 1990 دارد. فرایند طراحی شهری پارامتریک تفکر محاسباتی را در زمینه فرایند طراحی مورد استفاده قرار می‌دهد. بنابراین امکان آنالیز و طراحی‌های پیچیده را فراهم می‌کند.

این شیوه طراحی بر مبنای مجموعه دینامیکی از قوانین عمل می‌کند در حالی که سایر عناصر را تحت تاثیر قرار می‌دهد، با تغییر زیرسیستم‌ها و پارامترها، کل سیستم تغییر می‌نماید و به‌روزرسانی می‌شود. بنابراین استفاده از این شیوه در حیطه طراحی معماری و شهری بسیار سودمند است.

اولین گام در فرایند طراحی پارامتریک تعیین پارامترهای طراحی است. این پارامترها می‌تواند از هر چیزی استخراج شود. به عنوان مثال از هندسه موجودات زنده و یا گیاهان، یا هندسه ارگانیگ موجود در بافت‌های سنتی و …

پس از این مرحله، پارامترها در مجموعه‌ای از روابط الگوریتمی با یکدیگر پیوند یافته‌اند و طرح کلی حاصل می‌شود. در نهایت طرح می‌تواند بر مبنای برخی از پارامترها بهینه‌سازی شود. تا برای اجرا در زمینه معماری و شهری مناسب‌سازی شده باشد.

الگوریتم چیست؟

متاسفانه با وجود پژوهش‌هایی که گاه و بی‌گاه در زمینه طراحی پارامتریک صورت می‌گیرد، تب تند استفاده از نرم‌افزار های طراحی مانند راینو و گرسهوپر باعث شده است تا توجه به جنبه‌های مفهومی طراحی پارامتریک کم‌رنگ و تنها جنبه‌های فرمال آن مورد توجه قرار گیرد. در این راستا احتمالا مطالعه این مطلب برای شما سودمند خواهد بود.

طراحی الگوریتمی صرفا استفاده از کامپیوتر برای طراحی احجام نیست. الگوریتم‌ها به طراحان اجازه می‌دهند تا بر محدودیت‌های روش‌های سنتی طراحی غلبه کرده و به درجه‌ای از پیچیدگی و کنترل دست پیدا کنند. الگوریتم یک فرایند است که یک عمل خاص را از طریق ترکیبی از مراحل ساده انجام می‌دهد. مثلا الگوریتم پختن یک کیک که شامل مراحل زیر است:

• مخلوط کردن مواد
• گذاشتن سینی در فر
• درآوردن سینی در فر
• گذاشتن کیک در یخچال برای خنک شدن

یا الگوریتم دم کردن چای. که شامل چندین مرحله است و در نهایت خروجی آن یک فنجان چای است!

الگوریتم در طراحی پارامتریک

بنابراین در فرایند طراحی الگوریتمی نیاز به مجموعه‌ای از ورودی‌ها یا پارامترها می‌باشد. الگوریتم مشخص شده مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها را بر روی داده‌های مورد نظر اعمال کرده و در نهایت خروجی‌های مشخصی را به کاربر ارائه می‌کند. پارامتر در معنای لغوی به فاکتور عددی یا قابل اندازه‌گیری اطلاق می‌شود که بخشی از یک مجموعه تعریف‌کننده یک سیستم را تشکیل می‌دهد. پارامتر می‌تواند در ریاضی، منطق و علوم محیطی و سایر نظام‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

طراحی پارامتریک در واقع سیستمی از پارامترها را شامل می‌شود که توسط روابط مبتنی بر الگوریتم‌ها به یکدیگر پیوند می‌یابند. رابطه بین شاخصه‌ها به مدل کلی اجازه می‌دهد که با تغییر ارزش هر پارامتر فرم نهایی تغییر می‌نماید. پذیرش مدام اطلاعات در حین طراحی از خصوصیات دیاگرام‌های پارامتریک است و این فرایندی است که بی‌وقفه پیش می‌رود.

مانند تصویر زیر، الگوریتم ذکر شده مجموعه‌ای از ورودی‌ها را کسب کرده، یک دستورالعمل را روی آن پیاده می‌کند و در نهایت خروجی مورد نظر را ارائه می‌کند.

این عملیات را می‌توان در ادیتورهایی مانند سی و پایتون انجام داد. بسیاری از معماران با این ادیتورها آشنایی ندارند. چون روال معماری تا حدی متفاوت از فضای محاسباتی و برنامه‌نویسی است.

طراحی پارامتریک با گرسهوپر

گرسهوپر در واقع یک ادیتور گرافیکی است. که از طریق ارائه دستورات به صورت گرافیکی، کار را برای معماران آسان‌تر نموده است. فرم‌های بسیار پیچیده می‌توانند از طریق این پلاگین خلق شوند. که در پشت هندسه به ظاهر پیچیده آنها قوانینی نهفته است. این قوانین و محاسبات ریاضی می‌توانند از عوامل متعددی ناشی شده باشند. مثلا هندسه سایت، جهت‌گیری خورشید و … 

به عنوان مثال برای ترسیم چنین شکلی باید:

• چهار دایره ترسیم کنیم
• دایره‌ها را تقسیم‌بندی کنیم
• در نهایت آنها را به هم متصل کنیم

پس از ترسیم این دایره با استفاده از گرسهوپر قادر خواهید بود که با تغییر شاخصه‌های هر دایره به عنوان مثال شعاع دایره، فرم‌های نهایی متنوعی را ایجاد کنید.

بنابراین یکی از شاخصه‌های گرسهوپر که می‌توان آن را مزیت استفاده از این پلاگین نامید، انعطاف و تغییرپذیری است که در طول فرایند طراحی در اختیار طراح قرار می‌گیرد. همچنین ایجاد فرم‌های پیچیده‌ای که در اختیار کاربر قرار می‌دهد صرفا به وسیله ذهن طراح و روی کاغذ بسیار مشکل خواهد بود. بنابراین یک تفاوت اساسی بین روش طراحی با گرسهوپر و روش‌های سنتی طراحی وجود دارد.

زمانی که با سایر نرم‌افزارهای مدلسازی طراحی می‌کنید، خروجی را که در ذهن خود شکل داده‌اید توسط نرم‌افزار به صورت گرافیکی ارائه می‌کنید. در حالی‌که روش‌های طراحی محاسباتی و در این مثال پلاگین گرسهوپر، به عنوان یک همکار طراح و ذهن هوشمند، در طراحی به کمک شما می‌آید. و فرم‌های پیچیده‌ای را بر مبنای تغییر پارامترهای ورودی در اختیار شما قرار می‌دهد.

نحوه نصب و راه‌اندازی پلاگین گرسهوپر

گرسهوپر یک نرم‌افزار مجزا نیست، بلکه یک پلاگین است که بر روی نرم‌افزار مدلسازی راینو نصب می‌شود. راینو به تنهایی ابزاری برای مدلسازی سه بعدی است که بیشتر توسط طراحان صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما گرسهوپر دنیای متفاوتی را در راینو ایجاد کرده است. گرسهوپر به معنای ملخ و راینوسرس به معنای کرگدن است.

نرم‌افزار راینو را می‌توانید در بیشتر سایت‌های فارسی دانلود نرم‌افزار پیدا و به آسانی نصب کنید. پلاگین گرسهوپر را از طریق وبسایت grasshopper3d.com یه یک وبسایت مرجع در زمینه آموزش‌های گرسهوپر است دانلود و پس از نصب راینو نصب کنید.

در نرم افزار راینو و در قسمت command تایپ کنید: Grasshopper

پلاگین گرسهوپر با صفحه‌ای مشابه تصویر زیر را مشاهده خواهید کرد:

منو: در قسمت منو، دستورات کاربردی مانند فایل، ذخیره‌سازی و … قرار دارد. گرسهوپر اجازه لود شدن همزمان چند فایل را می‌دهد.

تب اجزا: اجزا به صورت دکمه کار نمی‌کنند، برای فعالسازی آنها باید دستورات را به درون صفحه بکشید.

تولبار: تولبار گزینه‌هایی مربوط به تنظیمات تصویری پلاگین را ارائه می‌کند.

ناحیه طراحی: در این ناحیه می‌توانید الگوریتم مورد نظر خود را ایجاد کنید.

هر دستور از پلاگین دارای سه بخش برای دریافت ورودی، اسم و خروجی می‌باشد.

سه راه برای ایجاد ورودی برای دستورات وجود دارد:

• تنظیمات محلی (کلیک راست روی قسمت ورودی و ارائه عدد به عنوان ورودی)
• اتصالات سیمی (استفاده از یک دکمه به عنوان ورودی و اتصال آن از طریق سیم)
• تنظیمات از طریق نرم‌افزار راینو

بررسی اخطارها و ارورها:

شناسایی اخطارها و اشتباهات موجود در الگوریتم‌ها برای حل آنها ضروری است. زمانی که هر دکمه به رنگ خاکستری وجود دارد، یعنی ورودی‌های دستورها کامل و هیچ اخطاری وجود ندارد. نارنجی بودن دستور به این معناست که ورودی‌های دستور کامل نیست و یک یا چند ورودی ارائه نشده است. قرمز بودن دستور به معنای دادن ورودی‌های اشتباه به الگوریتم است.

در نهایت یکی از مهمترین مراحل، ذخیره‌سازی دستورات است. در گرسهوپر می‌توانید با دو فرمت فایل ایجاد شده را ذخیره کنید:

• Gh
• Ghx : فرمتی است که در نرم‌افزارهای اطلاعاتی دیگر قابل تغییر است. به همین دلیل حجم آن بالاتر است.

نحوه back کردن دستورات

دستوراتی که در محیط گرسهوپر ایجاد می‌شود در محیط نرم‌افزار راینو غیرقابل تغییر است. بنابراین شما تنها می‌توانید از طریق تغییر دستور در محیط گرسهوپر شکل نهایی را در محیط راینو تغییر دهید. برای آنکه فرم نهایی در محیط راینو قابل تغییر باشد و در نهایت بتوانید از آن رندر مناسبی تهیه نمایید، لازم است دستور را bake کنید یا بپزید. برای این منظور روی دکمه کلیک راست کرده و گزینه bake با تصویر شاخص نیمرو را انتخاب کنید.

ادامه مطلب