گرس هاپر و قدرت طراحی پارامتریک در نرم افزار راینو

شاید شنیدن اسم گرس هاپر (Grasshopper3D) برای اولین بار توسط طراحان و مهندسان نامی نا آشنا و نا مفهوم باشد. اگر با راینو (Rhino3D) و نسخه های این نرم افزار آشنایی داشته باشید در ابتدا گرس هاپر بعنوان یک افزونه (پلاگین) بر روی راینو تا قبل از انتشار نسخه 6 این نرم افزار قابل نصب بوده است. اما در سال 2018 میلادی و با بروزرسانی راینو به نسخه جدید (Rhino 6) این افزونه (گرس هاپر) به بخشی از خود نرم افزار راینو تبدیل شده است. در معرفی گرس هاپر بصورت کلی می توان آن را برنامه نویسی از نوع بصری (تصویری) دانست که توسط دیوید راتن در شرکت مکنیل و شرکا (توسعه دهندگان راینو) در سپتامبر 2007 ظهور پیدا کرد و در راستای خلق الگوریتم های مولد بکار گرفته می شود.

الگوریتم های مولد در گرس هاپر :

الگوریتم در واقع روابطی تعریف شده هستند که با استفاده از ابزارهای گرس هاپر در راستای تولید هندسه دو بعدی ، سه بعدی ، عددی ، متنی و… بکار گرفته می شوند. در واقع با گرس هاپر می توان طراحی پارامتریک و… را در محیطی بدون نیاز به کد نویسی تجربه کرد. علیرغم تصور اشتباه خیلی از طراحان مبنی بر اینکه گرس هاپر یک سیستم برنامه نویسی پیچیده است باید گفت حتی بدون نیاز به دانش برنامه نویسی و با شیوه ای جذاب و کار آمد در دنیای طراحی عمل می کند. گرس هاپر در قیاس با با سایر نرم افزارهای مشابه (Rhino Script ، Generative Components و…) بدلیل رابط کاربری جذاب و سهولت در امر یادگیری از موفقیت بالاتری برخوردار بوده و در زمینه طراحی پارامتریک نظر بسیاری از طراحان را به خود جلب کرده است.

جایگاه گرس هاپر در طراحی پارامتریک :

امروزه حضور پر رنگ گرس هاپر بعنوان یک نرم افزار طراحی و ساخت ایده بصورت طراحی پارامتریک (الگوریتمیک) در رشته معماری ، طراحی صنعتی ، طلا و جواهر سازی و… غیر قابل انکار است. گرس هاپر را می توان بخاطر وسعت و قدرتش یکه تاز نرم افزار های طراحی پارامتریک دانست که این علم را متحول کرده است. علاوه بر قابلیت های منحصر به فرد این نرم افزار قدرت آن بواسطه افزونه های متعددی که در گرایش های مختلفی همچون مدلسازی داینامیکی ، آنالیز انرژی ، آنالیز سازه ، معماری ، طراحی شهری و… در بازه زمانی که از ظهور آن تا به امروز تولید شده و همچنان در حال افزایش و گسترش است غیر قابل تصور است.

در گرس هاپر ما با پارامتر سروکار داریم. پارامترهایی که در طراحی هر فرم آزادی شامل اجزای جز آن فرم می باشند. با تغییر در این پارامترها فرم کلی را متحول کرده و بصورت آنلاین این تغییر و دگرگونی قابل مشاهده است. این قابلیت علیرغم افزایش سرعت و سهولت طراحی امکان رسیدن به طرح هدف را بصورت دقیق برای طراح مهیا می کند. در کنار قدرت فوق العاده در این نرم افزار توجه به ارتباط با سایر نرم افزارها جهت تحلیل انرژی مانند Diva ، Ecotect و یا پلاگین هایی همچون Honey Bee ، Ladybug و… غیر قابل گذشت است.

ریاضی و فهم گرس هاپر در معماری:

رابطه معماری با ریاضی یک اصل غیر قابل انکار است. اصلی که طی سالیان از ابتدا در مسئله طراحی به شیوه های متفاوت وجود داشته است. از طراحی نماهای معماری حال حاضر گرفته تا طراحی در معماری اسلامی ایرانی و… همه و همه با ریاضیات درگیر بوده اند. با پیچیدگی طرح ها و همچنین روابط ریاضی سخت آن ها تمایل به این گونه طرح ها در برهه ای از زمان کاهش یافت. اما در قرن ۲۱ با ورود علوم کامپیوتر به مبحث مهندسی معماری و طراحی ساختمان با خلق آثار منحصر به فرد مسیر طراحی مجددا متحول شده است.

با ورود این صنعت (کامپیوتر و نرم افزار) در معماری طرح های خلاقانه و پیچیده با دقت فوق العاده بالا ظهور کردند. اتفاقی که به مرور زمان عمق مباحث مرتبط با کامپیوتر را در معماری پیاده کرد و با ادغام هندسه و برنامه نویسی ، سیستم های جدیدی تحت عنوان الگوریتم های مولد هندسه (Generative Algorithm) در معماری رشد کردند و جای پای کامپیوتر را در طراحی ساختمان محکم تر از قبل کردند.

الگوریتم مولد :

الگوریتم مولد اولین سیستمی است که مبحث پارامتر را در طراحی معماری و… وارد کرده است. طراحی فرم های آزاد بواسطه بررسی اشکال اقلیدوسی در دستور کار طراحان و معماران با ایده های جدید قرار گرفت. طراحی فرم هایی که علیرغم پیچیدگی از اجزای جز در کنار یکدیگر شکل گرفته و براحتی بواسطه روش های گذشته و سبک های سنتی قابل درک و پیاده سازی نبود. در این برهه مبحث الگوریتم نویسی یکه تاز علم معماری در خلق طرح های پارامتریک است. در عصر حاضر پیاده سازی و شبیه سازی طرح ها و فرم هایی پیچیده که در ذهن هر طراح وجود دارد بواسطه ابزارهای هوشمند و قدرتمند که بتوان حالت های متنوع از آن را بررسی و آنالیز کرد امری ضروری است.

بی شک به کمک ابزارهایی همچون الگوریتم مولد ، هندسه فراکتال ، ورونوئی و… در دنیای طراحی پارامتریک طراح براحتی و با ایده های هوشمندانه قادر به خلق احجام متنوع و غیر معمول خواهد بود. در الگوریتم مولد با اعداد ، هندسه و ریاضیات کار می کنیم و از جزء پارامترهای یک حجم را تعریف و به هم مرتبط می کنیم. در انتهای کار پس از دریافت فرم و یا هدف مورد نظر با تغییر در پارامترهای اصلی مسیر رابطه جدیدی را تعریف می کنیم و هندسه جدیدی بصورت زنده تولید و ویرایش می شود.

ریاضی و طراحی پارامتریک :

بوجود آمدن ریاضی و رابطه دقیق در طراحی اختلاف بین معماری و رشته های مختلف اعم از سازه ، تاسیسات ، عمران و… را بصورت گسترده کاهش داده است. دانش کامپیوتر بواسطه ابزارها و نرم افزارهای ساخته شده همیشه در تلاش برای کاهش فاصله در طراحی معماری پیچیده و دنیای ساخت است. نرم افزارهای پاراتری دی در مکس ، داینامو در رویت و… از این دست ابزارها هستند که توانسته اند حضور موفقی در این عرصه داشته باشند. اما علیرغم تمام قابلیت های نرم افزارهای دیگر ، نرم افزاری که فراتر از حد تصور عمل کرده است و یکه تاز این عرصه در طراحی پارامتریک عمل می کند گرس هاپر است.

رابط کاربری و گرافیکی در گرس هاپر :

گرس هاپر با رابط کاربری و محیط گرافیکی جذاب و البته کمی پیچیده و پیشرفته دارای عملکردی منحصر به فرد است و جزو برترین ها از لحاظ جذب کاربر می باشد. در این نرم افزار در محیط کاربری که در یک پنجره بر روی محیط راینو باز می شود و در اختیار طراح می گذارد عملیات بصری برنامه نویسی صورت می گیرد. ابزارها در گرس هاپر (کامپوننت) به شکل باکس هایی هستند که از یک سری ورودی و خروجی تشکیل شده اند و روند الگوریتم نویسی بدین شکل هست که از خروجی ها به ورودی ها توسط سیم ارتباط بر قرار می شود. از بهم پیوستن منطقی کامپوننت ها جهت تولید حجم با هدف خاص ، فرم نهایی بصورت آنلاین در محیط راینو شکل می گیرد و با تغییر در داده ها و… می توان ویرایش فرم را همانند قابلیت Record History راینو بصورت زنده مشاهده کرد.

عناوین طراحی الگوریتمیک در گرس هاپر :

طراحی مفهومی شبکه های تکثیر شونده و زایشی
ساخت فرم های سطح آزاد (مدلسازی هر سطح و پوسته دلخواه)
بهینه سازی مطابق با روند طراحی و با در نظر گرفتن مبحث ساخت
مفهوم دیجیتال در ساخت فرم ها
ویرایش فرم های تولید شده در گرس هاپر
انواع طراحی سطوح بر اساس مدول و قطعات جزء
و…

افزونه ها در گرس هاپر :

در واقع افزونه ها الگوریتم هایی هستند که بصورت ابزارهای آماده پک شده اند و در اختیار طراح قرار می گیرند. این فرایند منجر به افزایش سرعت و دقت در طراحی می شود. گاها الگوریتم نویسی برخی از طرح ها و اهداف توسط هر شخص مقدور نیست و یا دانش کافی جهت تکمیل آن با دقت و ظرافت بالا وجود ندارد. از همین رو پلاگین ها بهترین گزینه جهت افزایش کارایی و مهارت می باشند. پلاگین ها در گرس هاپر مجموعه ابزارهایی را در نوار بالایی و یا منوهای آن اضافه می کنند. تنوع پلاگین ها در گرس هاپر در شاخه ها و گرایش های متفاوت اعم از پنل سازی ، تحلیل سازه ، انرژی ، طراحی صنعتی ، فرم یابی و… به حدی زیاد است که به طرز شگفت انگیزی گرس هاپر را به یک نرم افزار بی رغیب در عرصه دنیای دیجیتال و طراحی پارامتریک تبدیل کرده است.

راینو و تفاوت بی نظیر آن با سایر نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی

ظهور یک نرم افزار سه بعدی با ابزارهای قدرتمند و کارا همیشه مد نظر طراحان و مدل سازها بوده است. نرم افزاری که از سرعت بالایی در مدلسازی برخوردار باشد. پلاگین های متعدد و قدرتمندی را با جامعه آماری بالا پذیرا باشد. دقت فوق العاده ای داشته باشد و ده ها مزیت دیگر که در این متن به آن خواهیم پرداخت. راینو (Rhino3d) تنها یک نرم افزار مدلساز نیست. آنالیز سازه ، انرژی ، طراحی سازه های مختلف و… در کنار مبحث مدل سازی،قدرت این نرم افزار را غیر قابل تصور کرده است. می توان یکی از دلایل معروفیت راینو را در ارتباط با پلاگین استثنایی گرس هاپر (Grasshopper) دانست.پلاگینی که مدلسازی پارامتریک را در راینو محقق می کند تا بتوان بازهم به قدرت این نرم افزار غبطه خورد.

بنر معرفی نرم افزار راینو در وبسایت هرمیس3D

معرفی نرم افزار راینو:

نام نرم افزار راینو (Rhino) یا بهتر است بگوییم Rhinoceros از یک کلمه یونانی است. معنی آن همان گونه که از تصویر لوگوی آن قابل حدس است کرگدن می باشد. راینو یک نرم افزار تجاری است که با ترکیب و ادغام گرافیک در رایانه (CG) و طراحی در رایانه (CAD) تولید محتوا می کند. این نرم افزار در سال 1980 توسط شرکت Robert Mcneel & Associates در سیاتل کشور آمریکا ظهور کرد. احجامی که ما در راینو با آن ها سر و کار داریم در واقع بر پایه مدل ریاضی NURBS می باشد. این ساختار مدلسازی پوسته های فرم آزاد را در اختیار ما می گذارد.

مدلسازی پوسته ها با ماهیت نربز بر خلاف نرم افزارهایی که بر پایه مش بصورت چند ضلعی تولید محتوا می کنند (تری دی مکس ، رویت ، اتوکد ، اسکچاپ ، آرچیکد و…) از روابط دقیق ریاضی برخوردار هستند که از دقت فوق العاده بالا در مدلسازی و ساخت پوسته بهره می برند.

مدلسازی در راینو و تفاوت آن با مش

آشنایی با مفهوم نربز:

عبارت NURBS (نربز) مخفف کلمه Non Uniform B-Spline می باشد که سیستم پوسته سازی غیر یکنواخت را برای ما مهیا می کند. در این سیستم منحنی بواسطه نقاط کنترل (Control Point) مدیریت و ساخته می شود. نقاطی که با یکدیگر از رابطه ی ثابتی برخوردار هستند و با تغییر مکان آن ها و یا تغییر فرم منحنی ، رابطه همچنان ثابت باقی خواهد ماند. به همین دلیل منحنی های نربز به بهینه ترین شکل ممکن در راینو ترسیم خواهند شد.

کاربرد نقاط کنترلی در راینو در شکل گیری سطوح

ساختار شکل گیری سطوح در راینو:

ابتدا با عنوان منحنی های ایزو آشنا خواهیم شد. منحنی های ایزو در واقع اسکلت سطوح نربز هستند. این منحنی ها در سیستم سطح سازی نربز در دو راستای U و V تعریف می شوند. این راستاها را می توان بصورت فرضی راستاهای موازی با اضلاع سطح ساخته شده دانست که با یکدیگر عمود هم هستند. جهت تغییر حالت سطوح فرم آزاد ، برش سطح و… با مفهوم نربز و تاثییر آن در شکل گیری سطوح ، پنل سازی و… در دوره های آموزشی راینو بیشتر آشنا خواهیم شد.در سیستم مدلسازی مش با تغییر در کنج های چند وجهی اقدام به ویرایش سطوح می کنیم اما در سیستم مدلسازی نربز با ویرایش و تغییر حالت منحنی های ایزو تغییر حالت در سطح اصلی حاصل خواهد شد.

منحنی ایزو کرو در سطوح تولیدی راینو

انواع پسوند فایل در راینو:

راینو با پسوند 3DM احجام مدلسازی شده را ذخیره می کند. این سیستم که تحت عنوان Open NURBS شناخته می شود امکان ارسال و دریافت احجام مدل شده را در نرم افزارهای مشابه و مرتبط مهیا می کند. راینو با بیش از 30 نرم افزار تبادل اطلاعات می کند.

برخی از پسوندهایی که راینو در ارتباط با نرم افزار های مرتبط بی رغیب و بی نظیر کرده است:
– Sketchup برای انتقال مستقیم فایل به نرم افزار اسکچاپ
– SLDRRT و SLDASM جهت برقراری ارتباط با سالید ورک (Solid Works)
– 3DS و OBJ جهت انتقال و دریافت فایل های مرتبط با با نرم افزار تری دی مکس و مایا
– STL جهت انتقال فایل های مش برای استفاده در ابزارهای صنعتی مانند دستگاه چاپ و…
– DXF و DWG جهت ارتباط و تبادل اطلاعات با اتوکد و رویت
– PDF جهت خروجی گرفتن اطلاعات و نقشه های ترسیم شده
– TIF برای ذخیره بحالت تصویر با حجم کم و کیفیت بالا
– jpg ، BMP ، PNG سایر پسوندها جهت خروجی گرفتن بحالت تصویر

راینو در چه صنعتی کاربرد دارد؟

نرم افزار راینو در رشته ها و گرایش های مختلف اعم از طراحی رایانه ای (CAD) ، ساخت رایانه ای (CAM) ، ساخت سریع فرم بحالت اتود زنی اولیه ، چاپ سه بعدی و خصوصا در مهندسی معکوس در رشته ها و گرایش های متفاوتی همچون معماری ، طراحی خودرو ، صنعت دریا (کشتی سازی و…) ، طراحی کفش ، جواهر سازی و… کاربرد دارد. راینو برای سیستم عامل ویندوز و مک انتشار داده شده است. قدرت راینو در صنایع مختلف در حقیقت به واسطه پلاگین های متعددی است که روز به روز بشمار آنها افزوده می شود. پلاگین هایی که بدلیل محیط گرافیکی جذاب ، رابط کاربری بالا ، همچنین داشتن بستر آماده جهت افزودن قابلیت ،پل ارتباطی گسترده با سایر نرم افزارها و… برای این نرم افزار تعریف می شود.

بنر طراحی فول و صنعتی در راینو

مزیت راینو چیست؟

– مدل سازی فرم آزاد با دقت بالا
– امکان ویرایش و تغییر فرم ساخته شده با ابزارهای قدرتمند
– سرعت فوق العاده بالا در مدلسازی
– رابط کاربری جذاب و کاربر پسند
– قابلیت ترسیمات دو بعدی در کنار مبحث مدلسازی سه بعدی
– کاربرد در تمام گرایش ها و رشته های دانشگاهی و کاری
– افزونه های بسیار متنوع با قابلیت های بالا جهت افزایش کارایی و قدرت مدلسازی
– پسوندهای ذخیره سازی زیاد جهت ارتباط قوی و پایدار با سایر نرم افزارهای مرتبط و…

بنر مدل فرم آزاد در راینو در وبسایت hermis3d

افزونه های راینو:

پلاگین ها ابزارهایی را به نرم افزار اصلی (مادر) اضافه می کنند و امکان مدلسازی و فاز تحقیقاتی مرتبط با زمینه های مختلفی چون رندر ، طراحی خودرو ، جواهر سازی و… را مهیا می کنند. یکی از پلاگین های معروف که در واقع می توان آن را یکی از عوامل جذب طراحان و مدلسازها به راینو دانست گرس هاپر (Grasshopper) است. در این پلاگین که یک محیط توسعه پایدار است بصورت بصری قابلیت برنامه نویسی به راینو اضافه می شود. گرس هاپر امکان طراحی پارامتریک را بصورت فوق العاده قدرتمند در اختیار طراح می گذارد. با ادغام راینو و گرس هاپر به طراحی فرم های آزاد متنوع ، احجام پیچیده معماری ، مدلسازی پارامتریک و … دست خواهید یافت.

بنر پلاگین های راینو در وبسایت هرمیس3D

مزیت گرس هاپر در راینو به اختصار:

– قدرت فوق العاده بالا در قیاس با سایر پلاگین های پارامتریک
– سهولت در یادگیری بواسطه رابط کاربری جذاب
– افزونه های متعدد و بی رغیب جهت استفاده در هر گرایش و رشته ای
– ارتباط قوی با سایر نرم افزارهای مرتبط و مکمل
– درک مبحث برنامه نویسی بصورت کامپوننت نویسی و نمایش حالت بصری و…

ابزارهای گرس هاپر در راینو

طراحی پنل های پارامتریک در دکوراسیون داخلی و نماسازی در گرس هاپر یکی از قابلیت های این افزونه است که معماران و طراحان ساختمانی را بیش از پیش بسوی خود جذب کرده است.

بنر طراحی پارامتریک در راینو

جهت آشنایی کامل با پلاگین پارامتریک گرس هاپر اینجا کلیک کنید.

در پک آموزش جامع راینو بصورت قدم به قدم تمامی مباحث راینو و پلاگین های آن در قالب پروژه های اجرایی آموزش داده خواهد شد.