파라메트릭 설계

Parametric design
샤란 아키텍처+설계

파라메트릭 설계는 직접 설계되는 것과는 대조적으로 알고리즘 프로세스에 따라 피쳐(빌딩 요소 및 엔지니어링 구성요소 등)가 성형되는 설계 방법입니다.이 방법에서는 모수와 규칙이 설계 의도와 설계 [1][2]반응 사이의 관계를 결정합니다.파라미터라는 용어는 알고리즘에 [1][2][3][4][5][6][7]입력되는 파라미터를 나타냅니다.

오늘날 이 용어는 설계에서 컴퓨터 알고리즘을 사용하는 것을 의미하지만, 건축가의 작업에는 전례가 있습니다.안토니 가우디는 건축 디자인을 위해 기계 모델을 사용했다.그는 [3]아치와 같은 건물 지형의 모양을 결정하기 위해 끈 시스템에 추를 달았다.

파라미터 모델링은 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

  • 전파 기반 시스템. 알고리즘이 데이터 흐름 모델을 통해 초기 파라미터 입력에 따라 알 수 없는 최종 형상을 생성합니다.
  • 최종 구속조건을 설정하고 알고리즘을 사용하여 이러한 [4]구속조건을 충족하는 기초(구조, 재료 사용 등)를 정의합니다.

이른바 '폼 검색' 프로세스는 전파 기반 시스템을 통해 구현됩니다.폼 검색은 일련의 설계 제약에 대해 특정 설계 목표를 최적화합니다. 즉, 설계 객체의 최종 형태는 이러한 [4]제약을 기반으로 "검색"됩니다.

이력(초기 예)

아날로그 파라메트릭 설계

사그라다 파밀리아 박물관 사그라다 파밀리아의 거꾸로 된 힘 모형

파라메트릭 디자인의 초기 사례 중 하나는 안토니오 가우디의 거꾸로 된 교회 모형이다.Col gnia Güell 교회를 위한 그의 디자인에서 그는 복잡한 아치형 천장과 아치를 만들기 위해 새총으로 무게를 주는 현의 모델을 만들었습니다.추의 위치나 현의 길이를 조절함으로써 그는 각 아치의 모양을 바꿀 수 있었고 또한 이 변화가 아치에 연결된 아치에 어떻게 영향을 미치는지 볼 수 있었다.그는 모델의 바닥에 거울을 놓아 한 번 오른쪽 위로 만들면 어떻게 보일지 보았다.

가우디의 방법 특징

가우디의 아날로그 방법에는 파라메트릭 모델(입력 파라미터, 방정식, 출력)의 연산의 주요 특징이 포함된다.

  • 문자열 길이, 버드샷 무게 및 앵커 포인트 위치는 모두 독립적인 입력 매개 변수를 형성합니다.
  • 모형의 결과가 되는 문자열의 점의 정점 위치
  • 결과는 명시적 함수(이 경우 중력 또는 뉴턴 운동 법칙)에 의해 도출된다.

이 모델들의 개별 매개변수를 수정함으로써 가우디는 결과적인 구조가 순수한 압축 상태에 있을 것이라는 것을 확신하면서 그의 모델의 다른 버전을 생성할 수 있었다.파라메트릭 방정식의 결과를 수동으로 계산하는 대신 현에 [5]작용하는 중력을 통해 현수 곡선의 형태를 자동으로 도출할 수 있었다.

1972년 뮌헨 하계 올림픽을 위해 설계된 Frei Otto의 텐세그리티 구조는 비디지털 파라메트릭 프로세스의 한 예입니다.

독일 건축가 Frei Otto는 1972년 [8]뮌헨 올림픽을 위해 설계된 뮌헨 올림픽 스타디움과 같은 최적의 형태의 긴장 구조를 찾기 위해 비누 방울을 사용하여 비디지털 파라메트릭 과정을 실험했습니다.

아키텍처

자연은 종종 건축가나 [8]디자이너에게 영감을 주는 역할을 해왔습니다.컴퓨터 테크놀로지는 설계자와 건축가에게 자연에서 관찰된 복잡성을 분석 및 시뮬레이션하고 이를 구조적인 건물 형태와 도시 조직 패턴에 적용할 수 있는 도구를 제공해 왔습니다.1980년대에 건축가와 디자이너들은 "애니메이션 형태"[6]를 만들기 위해 항공우주 및 영화 산업을 위해 개발된 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터를 사용하기 시작했습니다.

건축을 만들기 위해 컴퓨터를 사용한 최초의 건축가이자 이론가 중 한 명은 Greg Lynn이었습니다.그의 blob and fold 아키텍처는 컴퓨터 생성 아키텍처의 초기 사례 중 일부입니다.2013년에 완공된 선전 바오안 국제 공항의 새로운 터미널 3은 이탈리아 건축가 마시밀리아노 푸카스가 설계하고 엔지니어링 회사인 Knippers Helbig가 파라메트릭 설계를 지원하며 대규모 빌딩에서 [9]파라메트릭 설계 및 생산 기술을 사용하는 사례입니다.

도시 디자인

파라메트릭 도시주의는 정착 패턴의 연구와 예측과 관련이 있다.건축가 Frei Otto는 점유와 연결을 모든 [7]도시화와 관련된 두 가지 기본 프로세스로 구분합니다.파라메트릭 프로세스는 보행자 또는 차량 순환, 블록 및 전면 방향을 최적화하고 여러 도시 설계 [10]옵션의 다양한 성능을 즉시 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다.

소프트웨어

파워 서페이스

Power Surfacing은 산업 디자인/자유형 유기 표면/솔리드 모델링을 위한 SolidWorks 응용 프로그램입니다.SolidWorks와 긴밀하게 통합되어 모든 SolidWorks 명령어와 연동됩니다.스캔한 메시는 Power Surfacing RE를 사용하여 리버스 엔지니어링할 수 있습니다.

카티아

CATIA(Computer-aided 3D Interactive Application)는 건축가 Frank Gehry가 수상 경력이 있는 구겐하임 박물관 [11]빌바오와 같은 곡선 빌딩을 설계하기 위해 사용했습니다.이후 Gehry Technologies는 CATIA에 대한 경험을 바탕으로 자체 파라메트릭 설계 소프트웨어인 Digital Project를 개발했습니다.

오토데스크 3DS Max

Autodesk 3ds Max는 게임, 필름 및 모션 그래픽을 위한 모델링, 애니메이션, 시뮬레이션 및 렌더링 기능을 제공하는 파라메트릭 3D 모델링 소프트웨어입니다.3ds Max는 수식자 및 유선 파라미터 개념을 사용하여 지오메트리를 제어하고 사용자가 기능을 스크립팅할 수 있도록 합니다.Max Creation Graph는 Graethpper, Dynamo와 유사한 3ds Max 2016의 비주얼 프로그래밍 노드 기반 툴 생성 환경입니다.

오토데스크 마야

Autodesk Maya는 원래 Alias Systems Corporation(이전의 Alias Wavefront)이 개발하고 현재 오토데스크, Inc.가 소유하고 개발한 3D 컴퓨터 그래픽 소프트웨어입니다.비디오 게임, 애니메이션 영화, TV 시리즈 또는 시각 효과를 포함한 대화형 3D 응용 프로그램을 만드는 데 사용됩니다.Maya는 노드 그래프 아키텍처를 공개합니다.장면 요소는 노드 기반이며, 각 노드는 고유한 속성과 사용자 정의를 가집니다.그 결과, 씬의 시각적인 표현은, 상호 접속 노드의 네트워크에 근거해, 서로의 정보에 의존합니다.Maya는 Maya Embedded Language라고 하는 크로스 플랫폼 스크립팅 언어를 갖추고 있습니다.MEL은 스크립팅 및 소프트웨어의 핵심 기능을 커스터마이즈하기 위한 수단을 제공합니다.사용되는 많은 툴과 명령어가 이 소프트웨어에 작성되어 있기 때문입니다.MEL 또는 Python을 사용하여 수정, 플러그인 또는 런타임에 주입할 수 있습니다.사용자 상호 작용은 MEL에 기록되므로 초보 사용자는 서브루틴을 구현할 수 있습니다.

베짱이 3D

노드가 몇 개 있는 Grasspper 캔버스

Gratspper 3d(원래 명시적 히스토리)는 사용자에게 [12]지오메트리를 작성 및 편집하기 위한 비주얼 프로그래밍 언어 인터페이스를 제공하는 Rhinoceros 3D용 플러그인입니다.

컴포넌트 또는 노드를 캔버스로 드래그하여 베짱이 정의를 작성합니다.Grauthpper는 파라미터에서 사용자 정의 함수(노드)로 관계 흐름을 매핑하는 그래프(그래프(이산수학) 참조)를 기반으로 하여 지오메트리를 생성합니다.매개변수 또는 지오메트리를 변경하면 변경 내용이 모든 함수에 전파되고 지오메트리가 [5]다시 그려집니다.

오토데스크 Revit

Autodesk Revit은 건축가 및 기타 건축 전문가들이 사용하는 BIM(빌딩 정보 모델링) 소프트웨어입니다.Revit은 지오메트리 및 비기하학적 설계와 시공 정보를 모두 포함하는 3차원 파라메트릭 모델을 만들 수 있는 소프트웨어가 필요하기 때문에 개발되었습니다.Revit에서 요소를 변경할 때마다 모든 구성요소, 뷰 및 주석이 일관되게 유지되도록 모델을 통해 자동으로 전파됩니다.이를 통해 팀 간 협업이 용이해지고 모델 변경 시 모든 정보(바닥 면적, 일람표 등)가 동적으로 업데이트됩니다.

오토데스크 다이너모

Dynamo는 설계를 위한 오픈 소스 그래픽 프로그래밍 환경입니다.Dynamo는 그래픽 알고리즘 편집기의 데이터 및 논리 환경을 사용하여 빌딩 정보 모델링을 확장합니다.

생성 컴포넌트

Generative Components는 Bentley [9]Systems가 개발한 파라메트릭 CAD 소프트웨어로서 2003년에 처음 도입되어 2005년 초까지 (특히 런던 아키텍처 커뮤니티에 의해) 실무에서 점점 더 많이 사용되고 있으며 2007년 11월에 상업적으로 출시되었습니다.Generative Components는 학계 및 기술적으로 진보된 디자인 [citation needed]회사의 강력한 사용자 기반을 보유하고 있습니다.Generative Components는 흔히 'GC'라는 별명으로 불립니다. GC는 3D 솔리드 모델링의 파라메트릭 모델링 기능을 아키텍처 설계에 도입하여 기계적인 3D 솔리드 [citation needed]모델링보다 뛰어난 유동성과 유연성을 제공하고자 하는 노력의 개요를 보여줍니다.

사용자는 기하학을 동적으로 모델링 및 직접 조작하거나, 규칙을 적용하여 모델 요소 간의 관계를 캡처하거나, 간결하게 표현된 알고리즘을 통해 복잡한 형태와 시스템을 정의함으로써 소프트웨어와 상호작용할 수 있습니다.이 소프트웨어는 Bentley Systems의 DGN, 오토데스크의 DWG, STL(Steo Lithography), Rhino 등을 비롯한 많은 업계 표준 파일 입력 및 출력을 지원합니다.소프트웨어는 빌딩 정보 모델링 시스템과 통합할 수도 있습니다.

이 소프트웨어에는 퍼블리시된 API가 있으며 간단한 스크립트 언어가 사용되며, 다양한 소프트웨어 도구와의 통합과 사용자에 의한 커스텀 프로그램 작성이 모두 가능합니다.

이 소프트웨어는 주로 건축가와 엔지니어에 의해 건물 설계에 사용되지만 자연 및 생물학적 구조와 수학적 시스템을 모델링하는 데에도 사용되어 왔습니다.

Generative Components는 Microsoft Windows 운영체제에서만 실행됩니다.

빅터

VICTOR는 엔지니어 및 기타 도메인 전문가가 Python을 사용하여 자체 온라인 애플리케이션을 신속하게 구축할 수 있도록 지원하는 애플리케이션 개발 플랫폼입니다.파라메트릭 설계 모델을 생성하는 데 사용되며 많은 소프트웨어 [13]패키지와 통합됩니다.사용자는 직관적인 사용자 인터페이스(GUI)를 만들 수 있으며, 여기에는 3D 모델, 도면, 지도 또는 위성 뷰, 대화형 그래프와 같은 다양한 형태의 시각화 결과가 포함됩니다.이것에 의해, 프로그램 어피니티 없이 애플리케이션을 이용 가능하게 할 수 있습니다.

VICTOR를 사용한 어플리케이션은 온라인입니다.즉, 데이터는 자동으로 갱신되어 모든 사람이 동일한 정보와 최신 모델을 사용하여 작업할 수 있습니다.사용자 관리 시스템을 포함하고 있어 사용자에게 다른 권한을 부여할 수 있습니다.

마리오네트

Marionette는 Mac 및 Windows 버전의 Vectorworks 소프트웨어에 내장된 아키텍처, 엔지니어링, 건설, 조경 및 엔터테인먼트 디자인 업계를 위한 오픈 소스[citation needed] 그래픽 스크립트 도구(또는 비주얼 프로그래밍 환경)입니다.이 툴은 Vectorworks 2016 소프트웨어 제품 라인에서 처음 제공되었습니다.Marionette는 디자이너가 Vectorworks 소프트웨어 내에서 자동 2D 도면, 3D 모델링 및 BIM 워크플로우를 구축하는 동시에 대화형 파라메트릭 개체를 구축하고 복잡한 워크플로우를 간소화하는 맞춤형 애플리케이션 알고리즘을 만들 수 있도록 지원합니다.

Python 프로그래밍 언어로 작성된 Marionette의 모든 것은 흐름도 배열로 서로 연결된 노드로 구성됩니다.각 노드에는 내장된 편집기로 액세스 및 수정할 수 있는 미리 정의된 입력 및 출력이 포함된 Python 스크립트가 포함되어 있습니다.노드는 Vectorworks 문서에 직접 배치되어 복잡한 알고리즘을 작성하기 위해 연결됩니다.Marionette는 Vectorworks 소프트웨어에 완전히 통합되어 있기 때문에 새로운 설계와 기존 설계에 삽입할 수 있는 완전히 독립된 파라메트릭 객체를 만드는 데도 사용할 수 있습니다.

모델러

Modelur는 Agilicity d.o.o. (LLC)에 의해 개발된 Trimble SketchUp용 파라메트릭 도시 설계 소프트웨어 플러그인입니다.그것의 주된 목표는 사용자들이 개념적인 도시 매스를 만들 수 있도록 돕는 것이다.사용자가 너비, 깊이, 높이와 같은 통상적인 치수로 건물을 설계하는 일반적인 CAD 애플리케이션과 달리 Modelur는 건물의 층수 및 총 바닥 면적과 같은 주요 도시 매개변수를 통해 건축 환경의 설계를 제공합니다.

Modelur는 주요 도시 제어 매개변수(예: 용적률 또는 필요한 주차장 수)를 즉시 계산하여 개발이 계속 진행 중인 동안 도시 설계 정보를 제공합니다.이렇게 하면 설계 결정이 가장 큰 영향을 미치는 초기 단계에서 충분한 정보를 바탕으로 의사결정을 내리는 데 도움이 됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Jabi, Wassim (2013). Parametric Design for Architecture. London: Laurence King. ISBN 9781780673141.
  2. ^ a b Woodbury, Robert (2010). Elements of Parametric Design. Routledge. ISBN 978-0415779876.
  3. ^ a b Frazer, John (2016). "Parametric Computation: History and Future". Architectural Design. 86 (March/April): 18–23. doi:10.1002/ad.2019. S2CID 63435340.
  4. ^ a b c Woodbury, Robert; Williamson, Shane; Beesley, Philip (2006). "Parametric Modeling as a Design Representation in Architecture: a process account". Cumulative Index of Computer Aided Architectural Design.
  5. ^ a b c Davis, Daniel. "A History of Parametric". Retrieved 5 April 2014.
  6. ^ a b "Parametric Design: a Brief History". AIACC. Retrieved 5 April 2014.
  7. ^ a b Schumacher, Patrik (2009). "Parametricism - A New Global Style for Architecture and Urban Design". AD Architectural Design. 79 (4).
  8. ^ a b Cruz, Renato Godoi da; Arcipreste, Cláudia Maria; Pinheiro, Rafael Lemieszek; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus (2021-08-02). "Generative design: information flow between genetic algorithm and parametric design in a steel structure construction". Ambiente Construído. 21: 271–289. doi:10.1590/s1678-86212021000400569. ISSN 1415-8876.
  9. ^ a b "Computational Design Software". Retrieved 25 February 2016.
  10. ^ Steinø, Nicolai and Veirum (2005). "A Parametric Approach to Urban Design". Digital Design: The Quest for New Paradigms [23nd eCAADe Conference Proceedings / ISBN 0-9541183-3-2] Lisbon (Portugal) 21-24 September 2005, pp. 679-686. CUMINCAD.
  11. ^ "The construction - Guggenheim Museum Bilbao". Guggenheim Museum Bilbao. Retrieved 2017-05-20.
  12. ^ "Grasshopper". Retrieved 25 February 2016.
  13. ^ "Platform". VIKTOR. Retrieved 2020-09-16.