古建筑营造法式生成插件插件-CTA ConstructionTools 推荐

SketchUp《营造法式》系列插件作者为 国内开发者Zhu Yanlei(朱彦雷)

粗糙我在微博上看到了老师的插件视频,觉得挺值得推荐的,所以做了一个收录,希望对古建筑和古建建模有兴趣的小伙伴有用。

营造法式系列插件的功能演示

原作者B站视频演示
插件按照《营造法式》材份制度中的最小单位“份”作为输入单位;
目前该该系列插件包括“柱额”以及“斗拱”两个插件;
本系列插件在功能上已经具备了“地盘布局”、“升起柱框”、“梭柱”、“阑额”、“斗拱构件”、“昂及耍头”、“月梁”以及“飞檐”(普通飞檐和转角翘飞)等主要模块和功能,基本上涵盖了宋《营造法式》大木作的主要内容。
并且模块全部采用参数化进行控制,能够方便的进行自定义的设置,以便于设计人员进行不同风格式样的古建筑设计,并且在最新版本中,还设置有历史风格选择下拉菜单(主要包括唐式风格、宋式风格以及自定义风格等,当然如果数据充足的话,其他式样风格也可以写入)。

营造法式系列插件的下载及使用

该插件目前可在坯子库下载,建筑曲奇仅做收录,老师象征性地收3个泥巴的费用。
营造法式插件下载链接 

营造法式系列插件开发历程(来自作者公众号原文

以上工作自二零一八年九月开始,断断续续进行了两年多了。一开始只是为了本人业余爱好建模的方便,笔者进行了飞檐的简单脚本编写(没有用户界面,不能参数控制,无法实现翘飞椽及其头部卷杀等细节处理),该脚本只能通过手动复制到SketchUp的Ruby控制台操作执行,非常的不便利。

当头脑中闪现出一个想法:

即“应当利用参数化进行控制,并且应符合SketchUp软件的设计理念(所见即所得)以及人的应用习惯和对事物的认知方式”时,一种开发创作的冲动就已经不可遏制了……

首先进行的仍然是“飞檐插件”完整带界面和操作方法的实现,由于自己知识储备和编程能力的限制(编程小白一个,除了以前对Catia应用接口有过了解之外,并未实际进行过二次开发),笔者对SketchUp的RubyAPI进行了针对性的学习,但毕竟所知有限,难以从整体上进行把控,“飞檐”的开发使用了从头开始的笨方法,结构框架和实现方式反复修改和尝试了多次,才得以最终定型,并能够实现基础功能,很多想法都是写着写着就变了,程序又重新开始编写,折腾了了很久,但也奠定了之后插件开发的基础(之后的插件在复杂程度上远远小于“飞檐”,并且使用的方法也都是“飞檐”方法的变体)。

程序功能的实现和调试的过程是异常苦闷的,一个标符号的错误,或者一个不起眼的数字计算的溢出异常,就会耗费很长的时间Debug,有的内部错误甚至是几个月后才发现,然后又开始重新调试(编程小白,边学边想,大牛勿怪!)。

在“飞檐”插件基本完成后,笔者进行了“唐式亭子”、“唐式歇山大殿”以及“仿佛光寺庑殿建筑”的业余设计……

营造法式插件-飞檐插件应用—唐式亭子

营造法式插件-飞檐插件应用—唐式亭子

营造法式古建筑斗拱建模SU插件-飞檐插件应用—亭子

营造法式古建筑斗拱建模SU插件-飞檐插件应用—亭子

营造法式古建筑斗拱建模插件-飞檐插件应用—四阿殿

檐插件应用—四阿殿

营造法式古建筑斗拱建模插件-飞檐插件应用—歇山殿.

飞檐插件应用—歇山殿.

之后沉寂了一段时间……,直到有一天发现了程序的重大Bug,才重新开始调试。时间隔得太久,以至于自己再进行功能的修改时,已经基本上看不懂以前所写的代码了,呵呵呵。

在实际建模的过程中,也遇到了很多问题,因为有了“飞檐”的体验,所以头脑首先反应的是:“这些问题能否采用参数化控制或者更快捷的程序控制以最小代价便捷地进行解决?”有了这样的想法,于是乎遇到的问题越多,留给问题的空间就越小了,插件数量也就来越多了。

在这个问题的出现和解决的过程中,笔者两款基础版本的插件“柱额”和“斗栱”在“坯子库”网站上进行了发布,虽然具体用户的使用情况不是很明晰,但是浏览量还是非常大的。当然这两款基础版本在应用上还有很多不方便,比如不能直接生成完整的拱件,不能直接进行栱件的定位,沿轴向捕捉功能上也不完备,这些都需要进一步改进。还好,目前最新款的版本已经将这些问题都基本解决了。

利用插件,笔者进行了“唐风单檐覆钵塔”的设计以及“唐兴庆宫勤政务本楼”的复原,并在微博、B站以及微信公众号上进行了视频发布,复原效果反响非常不错,也因此结识了很多志同道合的朋友,有国内的,也有国外的,那个时候真真感受到:山川虽殊异,万里共月明……

(唐兴庆宫勤政务本楼复原)

(唐单檐覆钵塔设计)

之后,笔者的兴趣转向了唐代礼仪制度,并对“唐代皇帝与皇后大朝会仪式”和“朝会群官/内命妇版位”进行了考证,对“唐代宫廷仪卫队的人数和布局”进行了分析……

之后,又是长时间的沉寂……,这段时间本人在干什么,真是一点也没有印象,也许是日常工作太忙,也许是在思考人生……

转眼就到了二零二零年底了,一天有一位插件用户向我提出了昂头和耍头的要求,他只是随口一提,我也没有太过于上心,毕竟昂头和耍头的手工实现也很容易。回到家后,仔细想了想,还是应该把插件系列弄完整,于是乎长久的沉寂打破了。就利用周末休息的时间,操刀上手,可能是由于太过投入(当时暖气尚未供应,早晨透气的窗户也忘了关闭),当我意识到自己已经很冷的时候,今冬迄今为止最为严重的一次感冒发热降临了,大意了,尤其新冠肺炎尚在肆虐。以前积累的土办法派上了用场:多喝水(滚烫的开水,喝了很舒服),多穿衣服(还是感觉冷),多盖被子(也还是感觉冷)……,目的只有一个,就是多发汗……

那个周六/日不知道出了多少身汗,土办法还是起到了效果,到了周一上班的时候,身体已经没有明显的不适了。在与感冒发热的抗争过程中,两个插件的主要功能都基本完成了(主要是利用以前编程的框架),大木构中最为复杂的结构“月梁”的参数化控制实现思路也逐渐清晰起来……

之后,又沉寂了两、三个礼拜,直到上一周才开始着手进行“月梁”的编写。思路有了,一切就得心应手了,当然目前这个版本的“月梁”还是不够完美,仍需要其它工具完成蒙皮操作,但在应用上已经非常便利了,笔者又给它增加了一个小工具,使蒙皮后所有的表面(曲面)可以瞬间转正……

至此,《营造法式》系列插件在功能上已经基本完备了,而这一周主要进行的是图标的重新设计,之前的太糊弄了,自己都看不过去。今天所有的图标都已重新设计完成,新图标看上去相对规范也美观多了(符合自己的审美)。

营造法式古建筑斗拱建模插件-最新版插件图标界面

最新版插件图标界面

笔者所开发的系列插件已经基本涵盖了古建筑大木作三维设计的整个过程(柱网层、斗拱层、屋架层),其主要功能模块主要包括:

“布局和柱框”

参数化生成古建筑地盘分槽框图,带柱子侧脚和升起的柱网参考框架,并能实现营造尺、材份制度、公制单位的直接对应切换,完全满足古代方式和现代方式进行设计不同需求。

“柱额”

参数化梭柱、直柱以及额枋等柱网结构构件的生成。

“斗拱”

参数化宋式/唐式/自定义斗拱构件(包括替木、槫、枋等)的生成。

“昂与耍头”

参数化昂及耍头的生成

“月梁框架”

参数化宋式(全部具备)/唐式(目前只有佛光寺乳栿、四椽栿数据,其他数据尚未加入,待笔者研究后可加入)以及自定义形式的月梁外形框架的生成。

“飞檐”

参数化普通外檐、转角飞檐(可以修改椽子辐射排列方式以及飞子卷杀的程度)以及平行状角檐(唐代前期的主要流行风格,在我国南方和日本尚有遗存)的生成,通过参数的调整可以进行屋面脑椽和花架椽的铺设。

“调整与辅助”

有关构件微细调整、转动、移动、卷杀、合并的辅助功能。
以上所有模块都可以利用参数化进行自定义的设置,以满足不同风格式样的设计需求,下一步的工作是完善不同的历史风格数据的输入和进一步的健壮性调试。
“美”是不受规范限制的,是突破规范的,但是对中国人传统的“美”而言,规范就意味着“味道”,不去这样做,就丧失了味道,而“规范”中的“不规范”意味着“神奇的跳跃”和“美的意动”,这是比例调整和对比的层次感,是大小和主次的安排,就像故宫的建筑群,这是东方智慧的整体美学的完整展现。
笔者开发这一系列插件的意图就是:用规范(参数化和历史风格的设置)去控制“味道”,而把大小比例以及布局主次的安排等的“神奇的跳跃”和“美的意动”充分给予设计者,让设计者从枯燥繁复的同类构件和古建筑术语中解脱出来,把主要精力放到“美”的构建上(比如,层次感、错落感、以及彩绘式样的变化、大小主次的安排等),当然仅仅凭借几款插件就想要把这些问题解决,难免有点异想天看,但这就是笔者努力的方向。
深夜金城,言至于此……
注:基础版本的“柱额”和“斗拱”,用户自己可以去“坯子库”网站搜索并下载使用。

 鸱甍子

古建筑以及传统文化的爱好者

初写于二零二零年十二月二日

修改于二零二零年十二月四日
免费资源
插件下载地址点击下载

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