Rhino &Grasshopper 入门手册

Size: px

Start display at page:

Download "Rhino &Grasshopper 入门手册"

茶伏戎
4 years ago
Views:

1 Rhino &Grasshopper 入门手册刘中远 2017/11/1

2 第二章 Grasshopper Grasshopper 学习目标 : 1. 掌握 gh 操作与底层的数据结构电池 / 程序的执行优先级使用 gh 出视频动画 2.C# 路线 : 初步掌握 C# 的语法 ( 参考 C++), 参考文档, 在 gh 内利用 C# 调用任意 Rhino 或 gh 函数 Python 路线 : 习惯使用 python 的同学也可以使用 python 3. 使用 gh 内置的 C# python 电池调用 NativeC++DLL 4. 了解托管与非托管代码最后可以利用 gh 调用任意以前自己写好的库或其它开源算法

3 第二章 Grasshopper 2.1 什么是 Grasshopper? For designers who are exploring new shapes using generative algorithms, Grasshopper is a graphical algorithm editor tightly integrated with Rhino s 3-D modeling tools. Unlike RhinoScript, Grasshopper requires no knowledge of programming or scripting, but still allows designers to build form generators from the simple to the awe-inspiring. 官网类似节点编程软件 : Cycling 74 Max ( 互动音乐制作平台 ),unreal 的 blueprint( 游戏开发平台 ),houdini ( 特效制作软件 ),3dmax 与 maya 的材质编辑器,Revit 中 Dynamo( 建筑信息化模型平台 ) 等

4 Grasshopper 出图案例四面体剖分着色显示 (gh 演示 )

8 Grasshopper 优化案例 Karamba 插件 ( 有限元优化 )

9 2.2GH 面板介绍 GH 面板大体上分 3 个区域, 文件夹选项默认电池拖拽区域 gh 存放操作电池的 gh 画布, 详见 gh1.jpg

10 2.3 gh 电池操作 Always:( 始终 ) RMB+Drag = Pan left/right/up/down 上下左右移动窗口 RMB+Ctrl+Drag = Zoom in/out 缩放窗口 Scroll Wheel = Zoom in/out ( 注 : 缩放中心与鼠标位置有关, 借此可快速远距离移动视窗及电池 ) MMB+Click = Wheel menu 中键菜单 Spacebar = Wheel menu 中键菜单 LMB+Alt+Drag = Split objects (aka 'The Moses Tool') 在当前位置横向增加画布面积 While over an empty canvas spot: ( 当鼠标在空白画布上 ) LMB+Drag = selection rectangle 矩形选择 LMB+Shift+Drag = addition selection rectangle 矩形选择加选 LMB+Ctrl+Drag = removal selection rectangle 矩形选择减选 RMB+Click = Canvas menu 画布菜单 ( 功能同中键菜单 )

11 2.3 gh 电池操作 While over an object:( 当在一个电池上 ) LMB+Drag = Drag selected objects 拖动选择的电池 LMB+Shift+Drag = Drag selected objects along 45-degree guides 垂直移动电池 LMB+Drag+Alt = Copy all dragging objects 复制拖动物体 ( 注 : 先拖动再按 Alt) LMB+Click = Either select one object or do nothing if object is already selected 选择 LMB+Shift+Click = Add an object to the selection 加选 LMB+Ctrl+Click = Remove an object from the selection 减选 LMB+Ctrl+Shift+Click = Toggle the selection state 切换选择状态 LMB+Ctrl+Alt = Info mode 显示电池在菜单的位置 LMB+Ctrl+Shift+Alt = Save info mode as image 保存位置信息图片 RMB+Click = Object context menu 电池详细菜单

12 2.3 gh 电池操作 While over an input/output grip: ( 当鼠标在一个输入 / 输出端上 ) LMB+Drag = Create a new wire 创建一根新的线, 替换原来的所有连线 LMB+Shift+Drag = Create a new wire without erasing old wires 链接一根新的线, 不影响已经链接上的 LMB+Ctrl+Drag = Erase an existing wire by tracing over it 擦掉已经链接的线 LMB+Ctrl+Shift+Drag = Move all existing wires to some other grip 把所有链接的线移到其它电池上, 不会影响其它电池已有的连线 LMB+Drag+RMB = Create a new wire without exiting the wire tool 连续创建新的链接状态替换 LMB+Drag+RMB+Shift = Add a wire without exiting the wire tool 连续创建新的链接状态增加 LMB+Drag+RMB+Control = Remove a wire without exiting the wire tool 连续创建新的链接状态删除 While over a component icon on the toolpanels:( 当电池在工具面板里 ) LMB+Shift+Click = Create a component aggregate 一次抓取多个电池

13 2.4 gh 运行原理 GH 电池相当于一个函数, 函数输入 - 计算 - 输出的过程是实时的左侧是输入端, 右侧是输出端, 不使用插件的情况下, 输出后的结果不可以再连回输入因此不支持类似 for(){} 或者 do{}while(); 的循环计算, 但可以通过数据结构处理完成类似需求

14 2.5 电池反编译对 grasshopper.dll 进行反编译, 可以看到所有电池对 Rhino 命令的调用关系比如使用.NET Reflector 9.0 对其反编译的结果 ( 下一页 ): 其中 Grasshopper.Kernel.GH_Component 类是所有电池的父类, 它定义了所有电池的接口 ( 输入输出的类型个数 ) gh 在画布上的显示的名称以及图标等推荐免费的反编译软件 : 中文版详见课程资料

15 2.5 电池反编译所有具体电池的实现都在一些特殊的 dll 里, 这些 dll 改了名字叫.gha.gha 本身也是 dll, 比如找到我们刚才创建 NURBS 曲线的例子中使用的电池所在的 gha(dll) C:\Program Files\Common Files\McNeel\Rhinoceros\5.0\Plug-ins\Grasshopper (b45a29b e-044e8580d9cf)\ \components

16 2.5 电池反编译对 Curve.gha 进行反编译, 找到 Component_NurbsCurve 类, 这个类就是这个 Nurbs Curve 电池, 反编译可以看见内部的函数实现

17 2.6 函数调用关系注意其函数实现中有这样一句话 : NurbsCurve data = NurbsCurve.Create(false, degree, list); 这个 NurbsCurve.Create(); 就是 Rhino 自身的函数,gh 只是调用了它, 并加了一些接口与类型自动转换的函数, 并打包成了一个电池, 其中,false 就是是否闭合,degree 就是曲线的阶数,list 就是控制点的 List 而这个函数的实现在 Rhinocommon 中可以查到 :

18 2.6 函数调用关系 NurbsCurve.Create(){} 包括一些例子

19 2.6 函数调用关系 NurbsCurve.Create() 的实现可以在 Github 上查到官网链接

20 2.6 函数调用关系 NurbsCurve.Create() 的实现可以在 Github 上查到的第 137 行官网链接

21 NurbsCurve.Create() 2.6 函数调用关系

22 2.6 函数调用关系 Create() 函数内调用了一个 UnsafeNativeMethods.cs 的类, 而在这个类内部, 引入了一些外部的 C/C++ 函数 ON_NurbsCurve_CreateClampedUniformNurbs thods.cs

23 2.6 函数调用关系 CreateClampedUniformNurbs

24 2.6 函数调用关系 crv->createclampeduniformnurbs 这个在 Opennurbs5 商业版中可以查看

25 crv->createclampeduniformnurbs 2.6 函数调用关系

26 crv->create 2.6 函数调用关系

27 2.7 C# 电池编程与引用用 vs 打开 MinimalSurfaceComponentExample 可以看见在 gh 内使用 Plankon 与 mathnet 矩阵库实现的极小曲面案例注意引用的库与自定义的 gha 文件的存放位置, 存放位置查看 gh 菜单说明.jpg

28 2.8 C# 电池 Pinvoke 调用 NativeC++ 1. 查看工程案例 Pinvoketest2 练习 c# 与 C++ 间传递结构体指针 2. 查看工程 MiniMeshdll 参考对 Mesh 的转换与传递 C++ 内生开辟的内存空间可在 dll 中做一个释放内存的函数接口,gh 电池运行完之前调用进行释放, 可避免内存泄漏提示 : 通过 Pinvoke 调用 c++dll, 可以把任意外部 C++ 库在 rhino 内使用, 亲测可用 :Eigen MKL OpenMesh Libigl CGAL Qt 等, 注意调用时要配好特点依赖的 dll 到 Rhino 环境变量中, 让 Rhino 能找到, 懒的话可以粗暴的扔进 system32 内

29 2.9.1 IronPython :IronPython (gh 自带 ) 特点 :rhino 官方维护, 支持 rhino grasshopper object 与 gh 数据结构不支持外部 python 库, 如 tensorflow numpy 等帮助 :

30 2.9.1 IronPython 虽然 IronPython 不支持外部库, 但其可用大部分 rhino gh 函数, 并且支持 gh 的数据结构, 且响应迅速, 可以使用 python 通信机制与外部 python C++ 程序交互 ( 甚至利用 TCP 通信与其他电脑传输数据 ) 下图为 IronPython 与另一台服务器交互数据, 在服务器上进行强化学习训练拟合曲线

31 2.9.2 Gh_Cpython 下载地址 : 特点 : 本质上使用的是外部 Python 解释器, 电池本身只是一个 txt 编辑器 + 数据传输接口, 会把内部代码存成.py 文件并调用配置好的外部 python.exe 运行, 并把接口传入的数据送给外部 python.exe, 并且接收回返回数据所以很难使用 rhino 对象, 需要把 rhino 对象转成 pythonlist([]) 等传入处理, 并且相应速度较慢但可以使用任意外部 python 库, 如 tensorflow numpy, 与任意 pytho 版本, 等详细看 github.com 源代码实际上速度慢, 需要跑完全程, 不建议使用下图直接在 gh 中使用 Gh_Cpython 调用 tensorflow 与 numpy 训练神经网络拟合点云

32 2.10 cmd.exe 可以使用 C# 电池直接在 rhino 中调用 cmd.exe, 运行任何 exe! 代码如下 : private void RunScript(string exefullpath, string argv1, string argv2, ref object A) { string commond, output; commond = exefullpath + " " + argv1 + " " + argv1 + " " + argv2; RunCmd.run(commond, out output); A = output; } // <Custom additional code> public class RunCmd { public RunCmd() { } private static string CmdPath /// <summary> /// 执行 cmd 命令 /// 多命令请使用批处理命令连接符 : /// <![CDATA[ /// &: 同时执行两个命令 /// : 将上一个命令的输出, 作为下一个命令的输入 /// &&: 当 && 前的命令成功时, 才执行 && 后的命令 /// : 当前的命令失败时, 才执行后的命令 ]]> /// 其他请百度 /// </summary> /// <param name="cmd"></param> /// <param name="output"></param> public static void run(string cmd, out string output) { cmd = cmd.trim().trimend('&') + " &exit";// 说明 : 不管命令是否成功均执行 exit 命令, 否则当调用 ReadToEnd() 方法时, 会处于假死状态 using (Process p = new Process()) { p.startinfo.filename = CmdPath; p.startinfo.useshellexecute = false; // 是否使用操作系统 shell 启动 p.startinfo.redirectstandardinput = true; // 接受来自调用程序的输入信息 p.startinfo.redirectstandardoutput = true; // 由调用程序获取输出信息 p.startinfo.redirectstandarderror = true; // 重定向标准错误输出 p.startinfo.createnowindow = true; // 不显示程序窗口 p.start();// 启动程序 // 向 cmd 窗口写入命令 p.standardinput.writeline(cmd); p.standardinput.autoflush = true; p.standardinput.writeline("exit"); // 向标准输入写入要执行的命令这里使用 & 是批处理命令的符号, 表示前面一个命令不管是否执行成功都执行后面 (exit) 命令, 如果不执行 exit 命令, 后面调用 ReadToEnd() 方法会假死 // 同类的符号还有 && 和前者表示必须前一个命令执行成功才会执行后面的命令, 后者表示必须前一个命令执行失败才会执行后面的命令 // 获取 cmd 窗口的输出信息 output = p.standardoutput.readtoend(); //p.waitforexit();// 等待程序执行完退出进程 p.close(); } } } // </Custom additional code> }

33 3.1 查看 gh 关联模型案例动画案例等练习打开 2.gh 文件尝试理解电池逻辑并复制出一样的电池实现, 之后看 set 综合.gh»» set 综合.gh

34 练习 : 基于 C++ 的 Grasshopper 插件制作 1. 要求 : 使用 vs 的 gh 模板制作自己的电池插件, 并调用 C++dll,

epub83-1

epub83-1 C++Builder 1 C + + B u i l d e r C + + B u i l d e r C + + B u i l d e r C + + B u i l d e r 1.1 1.1.1 1-1 1. 1-1 1 2. 1-1 2 A c c e s s P a r a d o x Visual FoxPro 3. / C / S 2 C + + B u i l d e r / C