c++生成nurbs曲面文件_产品设计中的Grasshopper应用——网格结构生成插件 Dendro（1）...
前言
最近入坑Grasshopper（以下简称GH），由于本人是产品设计师（硬的那种），所以更专注GH在产品设计上的应用，本篇简单讲讲在3D打印中用到比较多的网格结构的基本做法，面向GH初级用户（包括零基础），所以讲得比较细，高手请自动忽略。
关于GH能干嘛这里不多讲了，有机会单写。自Rhino6开始，已经在软件内集成了GH，本次案例使用的就是Rhino6中自带的GH。
如果使用Rhino5，可以从官网下载GH，链接如下：
https://www.grasshopper3d.com/page/download-1www.grasshopper3d.com安装好之后在命令栏输入Grasshopper就能进入（Rhino6也可以这样进入）
建议使用Windows系统，虽然Mac版的Rhino6也集成了GH，但很多插件还不支持OS系统，比如今天分享的插件就不支持...
这次给大家分享Dendro这个插件，其主要功能就是可以直接将线生成柱状体，比如下面这些“方便面”造型，同时也可以作为一个小案例，引出GH的一些基本操作和概念。
这种网格结构的造型主要用在3D打印产品设计中，可以起到增加强度和减少重量（用料）的目的。
当然也可以作为一种造型特征，将功能与美观结合在一起
这些造型看似复杂，其实是有规律可循的，这种结构的生成过程有点像平面纹理设计里常用的四方连续：
立体纹理就可以理解为在三维空间上的四方连续，只要在一个正方体里做好结构线，然后在空间里阵列一下就行了：
这里需要注意的就是“连续性”的问题，里面的线结构最好在六个面上都能彼此相连，不然整体阵列出来的线就连不到一起了
我这次使用的是adidas那个鞋的结构同款的网格，这个网格由32根线组成，其特点就是，所有线的长度都是相等的，这样可以保证生成出来的结构受力是均匀的，这个线结构在这里就不写是怎么做出来的了，主要没啥技术含量，操作起来还比较繁琐，就不浪费篇幅了，当然只要保持连续性的前提下，随便用什么线结构都可以，这不是重点。
现在我得到了线构成的网状结构，怎么让线加粗变成柱状的体呢？
这个问题困扰了我很久，如果直接用线生成圆管，要想用布尔运算加成一个实体，很容易出错，尤其是多个线汇聚的端点那里
后来试过用Tspline的Pipe，确实强大，能做很多变化，而且还能输出Nurbs曲面，具体操作可以参看这篇内容。
这个模型在 Rhino 中的建模思路是什么？www.zhihu.com
不过Tspline的问题是，在线比较少的情况下还行，一旦线比较多的话... 我之前用Tspline生成一个造型花了整整一天时间，后来保存文件又花了半天，结果生成的模型连转都转不动(不说了，都是泪)... 另外Tspline只有Rhino5能用...
直到遇见了Dendro（感谢Rhino原厂的工程师Dixon，是D大的推荐使我摆脱了苦海，推荐大家上原厂的GH课程），其实类似功能的插件还有很多，比如IntraLattice，但我个人觉得，还是Dendro出来的效果好一点。
Dendrowww.food4rhino.com
这个插件目前只支持Window系统，Mac上还用不了，安装方法跟其他插件一样，解压文件，然后把所有文件拷贝到GH的Spacial Folders里，具体操作如下：
安装完毕后需要退出GH和Rhino，再打开能看到Dendro出现在工具栏上，就算安装成功了，基本上所有GH的插件的安装方法都是这样的。
需要注意的是，与Tspline不同，Dendro只能生成网格（Mesh），至于网格和曲面的区别，说来话长，这里也不多讲，其影响就是带来了两个问题：第一是生成的模型想要再用Rhino针对曲面的工具进行操作，比如掏个洞之类的，就做不了了，不过这个问题还好，因为Dendro自带了一些功能，比如布尔运算、抽壳之类的，做产品基本够用了；第二就是网格模型不能用减材和等材制造的工艺（CNC、模具注塑之类）加工，但这个更不是问题，造型做成这种鬼样子，这些工艺直接就跪了，只能用增材制造（3D打印），而3D打印就是要用Mesh。
言归正传，来看看怎么用吧，其实Dendro那个文件夹里自带了说明和一些示例，解释得也十分详细，英语够好且有一定GH基础又爱钻研的朋友可以自习了，剩下的看过来：
我们先用刚才的一个单元的结构线做个简单的生成。
首先，我们先把刚才画的结构线抓取到GH中来
简单讲讲Dendro生成柱状体的原理，就是在线上做出一串球体，然后把这些球揉成一个柱体
明白了原理，就可以开始了。从工具栏中Dendro选择Curve to Volume这个电池，并拖拽到GH中
这个电池的功能就是可以将线变成柱体，它的输入端有三个接口，C就是Curve，也就是刚才抓取的线，R就是一串球的半径，也就是柱子的粗细，S就是Dendro的设置。接下来就可以把相应的数据接进去。
连完之后发现并没有什么卵用，这是因为我们还没有连接设置电池，在Dendro工具栏里拖拽Create Setting到界面中
这个电池有四个接口，S是voxel size，就是一个立体像素的大小（边长），这里需要输入一个数字，简单理解就是模型的精度或者说分辨率，这个值越小，模型精度就越高，相应的运算时间也就越长，可根据电脑的耐操程度酌情设置，但这个值不能大于上面那个半径值的2/3，不然就会报错，简单理解就是模型粗糙得有点过，程序表示就没有显示的必要了...
其他几个设定接口反正我没有看出对模型有什么实质的影响，用默认值就好，感兴趣的可以去看那个说明文档，这里就不多讲了。
至此，这一个单元的柱状结构的模型就生成完了，这时右键点击Curve to Volume那个电池，选择那个摊鸡蛋的图标（Bake）就能把这个模型生成在Rhino里。
不过这个模型显示看起来有点奇怪，熟悉Rhino的朋友应该能看出来，就是网格面的法线方向反了，Dendro生成的模型有时会有这种问题，不过没什么大不了的，反转一下法线方向就搞定了。
这就是Curve to Volume的基本用法，如果把结构线多阵列一些，就能得到一块“方便面”了。在GH中有立体阵列（Box Array）的功能，方法如下：
Box Array这个电池有五个输入接口：G（Geometry）就是接入要阵列的几何数据；C（Cell）就是一个阵列单元，也就是包裹几何数据的一个立方体；X、Y、Z就是三个方向上阵列的数量。做单元格有个很好用的工具，就是Bounding Box：
这个电池可以给选择的几何数据的外围生成一个紧紧包裹的立方体，其中输入端有两个接口，C（Countent）就是要接入的几何数据，P（Plane）是生成立方体的平面，默认是XY平面，通常情况下不用管；输出端有两个B（Box），上面一个就是围绕几何数据的Box，下面一个会在设定的Plane那儿生成一个Box，正常情况用不到，也不用管。
我们先把结构线接入C，结果出现这个情况：
可以看到每个线段都被一个立方体包裹起来了，但我们想要的是把所有线段都包裹起来的一个立方体，注意BoundingBox电池下面有一个Per Object，也就是给每人分了一间房，需要把它调整成Union Box，让大家住一块儿：
接下来把数据接入Box Array，然后给出阵列数量。
然后将阵列好的线连到Curve to Volume上，方便面就生成了
但摊完鸡蛋（Bake）之后发现，这些柱体并没有连成一个整体，而是一组一组的“火腿肠”
这里涉及到数据结构的概念，数据结构是GH最最核心的概念没有之一，核心到什么程度？不夸张的说，能控制GH的数据结构，你就能控制整个GH！
当然，数据结构的内容博大精深，这里只能借这个案例先抛砖引玉，简单讲讲。首先我们先来看看刚才这些数据有什么区别，这里会用到一个特别常用的电池 Panel
Panel是一个黄色的显示框，它两端都有接口，可以输入数据也可以输出数据，把它连接到电池的输出端口，就可以看到这些端口到底传输的是什么东西
我们取之前用到的三个电池，来看看他们输出的分别是什么。Curve里面是抓取的32根线（Line-like Curve）；BoundingBox里面是我们生成的包裹这些线段的1个立方体（Box）；重点是BoxArray，里面是我们阵列出来的线，但这个Panel里面的线被分成一份一份的装在好多列表里面，这种数据结构就叫做树状结构（Data Tree）。
仔细看这些电池输出的连线长得也不一样。列表中只有一个数据(Bounding Box那个)，就是用细实线表示的，有多个数据就是用粗的空心线表示的（Curve那个），而树状结构的数据就会用空心虚线表示。
之所以叫树状结构，是因为这种储存数据的结构很像树的分叉结构，我们用Parma Viewer这个电池可以看得更清楚，Parma Viewer在工具栏Params下的Util里面，图标就是一棵树。
与Panel不同，Param Viewer不显示数据内容，只显示数据结构，左边上面一行写着有32个分叉（Data with 32 branches）就是这些数据被分成了32个列表，N=8就是每个列表中数据的个数，在数据很多的时候，用Panel看结构就不是很方便，用Param Viewer就可以快速看到结构了。
Param Viewer还有另一种显示方式，右键单击电池选择Draw tree，就能看见数据树了，数据都存在树杈的顶端那个橘色的小点里，当然现在数据结构比较简单，看不出啥名堂，先了解一下就好了。
至于数据结构的意义，越往后学就越能体会了。
为什么会分出好多列表呢？这就涉及到GH是怎样工作的，比如在这个例子中，BoxArray是把Curve列表里的每一根线在所有单元格（2*2*2=8个）里阵列一遍，之后程序就自动将阵列出来8根线分到了一个列表里面，然后再阵列下一根线，以此类推，最终就生成了32个列表（因为有32根线），每个列表8根线的树状结构。
而后面Curve to Volume在生成柱体的时候，就根据数据结构进行，将每个列表的线分别生成成了8根火腿肠，也就是之前看到的样子，因此，要想让所有线变成一体，就要让他们都在一个列表里，这时就要用到Flatten tree，直译就是砍树，在工具栏Set下的Tree里，把阵列的树状数据接进去，出来的就是把所有数据都装在一个列表里了。
把“砍”过的数据再接到Curve to Volume里面，就没问题了。
至此我们就初步完成这个立方体“方便面”的建模工作。
有了这个工具，很多创作就可以开始了，只要把线搞出来就都不是问题（当然把线搞出来也不容易）
以上是Curve To Volume的使用方法，下一篇再讲讲Dendro如何实现柱体半径的变化。
补充结构线的画法：
先画一个正方体，然后找到每个面的中心点
连接正方体的一个端点和正方体的中心点，并找出这个线段的中点，并将这个线段打断
连接中点和相邻三个面上的中心点，然后把中点到正方体中心点这一段剪掉（要想让结构更密一些也可以保留）
然后将这四根线镜像三次，就完成了
