SketchUp輔助風(fēng)景園林設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)

周丁丁

（博興縣公用事業(yè)服務(wù)中心，濱州 256500）

0 引言

當(dāng)今，在風(fēng)景園林學(xué)科中，不管以圖片的方式還是其他多媒體（如虛擬現(xiàn)實(shí)）的方式展示設(shè)計(jì)方案，三維模型的制作一般都是必不可少的環(huán)節(jié)。在三維模型的制作中，Trimble SketchUp（文中簡(jiǎn)稱SketchUp）彌補(bǔ)了項(xiàng)目可視化的不足，以“人人可操作的3D軟件”的優(yōu)勢(shì)得到了從業(yè)者廣泛的應(yīng)用。

園林植物是風(fēng)景園林的重要組成部分，對(duì)于三維模型中園林植物的制作，在SketchUp中通常是運(yùn)用以下兩種方法：

（1）將樹制作成SketchUp中的組件，再將這個(gè)組件通過復(fù)制或者類似復(fù)制的陣列操作來實(shí)現(xiàn)。

（2）通過SketchUp與其他軟件的文件交換，通常是在AutoCAD中將樹制作成一個(gè)塊，并將這個(gè)塊通過復(fù)制或者陣列再導(dǎo)入SketchUp中，將這個(gè)塊（SketchUp跟AutoCAD的文件交換中，將AutoCAD中的塊轉(zhuǎn)化為SketchUp中的組件）通過SketchUp中的組件替換功能實(shí)現(xiàn)。

這兩種方法中，其他的樹其底層都是通過對(duì)同一棵樹的復(fù)制來繪制的，所以形成的結(jié)果就是同一種樹的大小和角度都是相同的（見圖1），這顯然是不符合自然規(guī)律的。

圖1 所有的樹都同樣大小

如果保持這樣的結(jié)果，將使三維模型和后期以三維模型為基礎(chǔ)生成的其他文件看起來很不自然。為了讓三維模型看起來更自然，就需要挨個(gè)調(diào)整每一棵樹的大小，由于園林中的樹通常很多（尤其是綠化占主要內(nèi)容的項(xiàng)目），而且SketchUp本身自帶的縮放或旋轉(zhuǎn)工具效率不高，所以這就意味著較大的工作量和較低的工作效率。

1 技術(shù)手段

為了使運(yùn)用SketchUp制作的三維模型更加自然，提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，本文開發(fā)了一款SketchUp插件，其可以一次性地按照用戶設(shè)定的縮放和旋轉(zhuǎn)邊界，以組件的原點(diǎn)為基準(zhǔn)對(duì)所選組件實(shí)現(xiàn)批量隨機(jī)縮放，從而解決上述的問題，使模型看起來更自然。

插件運(yùn)用Ruby語言開發(fā)，Ruby也是SketchUp命令的底層語言。

插件通過each方法遍歷用戶選擇的每一個(gè)組件，并使其以原點(diǎn)為原點(diǎn)進(jìn)行縮放/旋轉(zhuǎn)：

2 技術(shù)人性化設(shè)計(jì)

為方便用戶的使用，插件在算法中過濾掉了用戶選擇的圖元中的其它元素，使得縮放/旋轉(zhuǎn)變換只對(duì)組件起作用：

為了在用戶填反最大值/最小值的情況下也能變換，插件采用自動(dòng)將用戶實(shí)際填入的值中大的作為最大值，小的作為最小值的處理方案（但仍會(huì)提示用戶檢查是否有其他錯(cuò)誤）：

#不管用戶如何填寫，最大值總是取大的，最小值總是取小的。

3 技術(shù)的使用方法和使用效果

3.1 插件的運(yùn)行環(huán)境

經(jīng)測(cè)試，插件適合以下操作系統(tǒng)版本和SketchUp版本的任意組合。

操作系統(tǒng)版本：Windows7、Windows10

SketchUp版本：SketchUp8、SketchUp2013-2021

在硬件方面，SketchUp8及以上版本的硬件都滿足插件的運(yùn)行需求。

3.2 插件的使用方法和效果

插件的名稱為“隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)”，通過Random_Scale_and_Rotation.rbz的rbz文件提供。

在SketchUp中，依次點(diǎn)擊菜單欄擴(kuò)展程序管理器→安裝擴(kuò)展程序→根據(jù)用戶的存儲(chǔ)位置找到程序→打開即可將插件安裝到SketchUp中（見圖2）。

圖2 插件的安裝方法

插件安裝后位于工具欄中，默認(rèn)是隱藏的，使用時(shí)依次點(diǎn)擊視圖→工具欄→找到隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)并將前面復(fù)選框中的√勾選（或者在任意工具欄的空白處右擊，在彈出的菜單中找到隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)勾選）即可顯示插件。插件的圖標(biāo)為兩棵樹。

當(dāng)用戶的選擇集中不包含組件時(shí)，圖標(biāo)是不可用狀態(tài)（grey），當(dāng)用戶的選擇集中包含組件時(shí)，插件即自動(dòng)激活（enable）。用戶點(diǎn)擊插件圖標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)所選組件的隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)。

用戶點(diǎn)擊圖標(biāo)，即彈出輸入縮放/旋轉(zhuǎn)邊界輸入框，讓用戶輸入縮放/旋轉(zhuǎn)的邊界，縮放比例以百分比為單位，旋轉(zhuǎn)角度以角度為單位，默認(rèn)縮放比例為80%～120%，旋轉(zhuǎn)角度為0°～360°（見圖3）。

圖3 用戶可在輸入框中輸入縮放/旋轉(zhuǎn)上下界

用戶輸入數(shù)值后點(diǎn)擊確定按鈕，即按照輸入的數(shù)值隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)用戶選擇的組件（見圖4）。

圖4 樹隨機(jī)批量縮放/旋轉(zhuǎn)效果

插件的第1個(gè)易用性在于插件在進(jìn)行隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)的過程中過濾掉了用戶選擇集中的其他圖元，只對(duì)組件起作用，由于SketchUp的選擇工具本身比較難用，這樣就避免了用戶誤將其它圖元選擇入選擇集時(shí)產(chǎn)生誤操作的情況。如在圖中，若用戶的選擇集中還包含了后邊的建筑、花池、草地、路，它們分別是SketchUp中的組、面、線圖元——但都不是組件圖元，插件并不對(duì)它們起作用，而只對(duì)組件圖元樹進(jìn)行如圖4所示的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)或/和縮放。

需要注意的是，插件是忽略角度的周期性的，即插件認(rèn)為10°跟370°是不同的角度，所以用戶的旋轉(zhuǎn)角度界限輸入為0°～10°和0°～370°時(shí)的效果是不同的，前者只能讓組件在0°～10°之間產(chǎn)生一個(gè)微小的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)，后者則能產(chǎn)生超過一個(gè)圓周的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)。

另外，根據(jù)SketchUp的算法，旋轉(zhuǎn)只對(duì)沒有勾選“總是朝向相機(jī)”選項(xiàng)的組件起作用，對(duì)于勾選了“總是朝向相機(jī)”的組件，不管怎么旋轉(zhuǎn)，總是紅原點(diǎn)藍(lán)這個(gè)平面面向用戶（見圖5）。這不是插件的缺陷，而是SketchUp默認(rèn)的算法，這也是符合日常行為邏輯的，如一個(gè)圖片制成的面片樹組件，我們總是希望這個(gè)圖片面向著我們，這樣看起來才像棵樹，如果這個(gè)面轉(zhuǎn)了，它就是一條線了（轉(zhuǎn)90°的時(shí)候就只剩下一條線），這是我們所不希望的結(jié)果。

圖5 旋轉(zhuǎn)命令對(duì)勾選了“總是朝向相機(jī)”的組件不起作用

圖4中的樹就是一種總是朝向相機(jī)的組件，所以隨機(jī)旋轉(zhuǎn)在圖4中并不起作用，圖6中的樹并不總是朝向相機(jī)，所以隨機(jī)旋轉(zhuǎn)對(duì)圖6是起作用的。

圖6 旋轉(zhuǎn)命令對(duì)沒有勾選“總是朝向相機(jī)”的組件起作用

若用戶錯(cuò)誤地將縮放/旋轉(zhuǎn)的最小值和最大值寫反了——即用戶將最大值（最小值）填寫成了最小值（最大值），插件會(huì)向用戶提示并根據(jù)用戶的選擇執(zhí)行忽略或者修改錯(cuò)誤，這是插件的第2個(gè)易用性。

當(dāng)用戶將最大值和最小值填反時(shí)，插件會(huì)彈出消息框，提示用戶填反了，并詢問用戶是否忽略錯(cuò)誤，將用戶填寫的實(shí)際數(shù)值中的最大值和最小值作為最大值和最小值進(jìn)行隨機(jī)縮放/旋轉(zhuǎn)，若用戶選擇是，插件將忽略用戶的錯(cuò)誤，自動(dòng)按照用戶實(shí)際填寫數(shù)值中的最大值（最小值）作為縮放/旋轉(zhuǎn)邊界進(jìn)行運(yùn)算。若用戶選擇否，則返回輸入框界面，讓用戶修改數(shù)值后提交。

插件的退出：插件可以在輸入框界面點(diǎn)擊關(guān)閉或者取消退出。

4 結(jié)語

插件可幫助實(shí)現(xiàn)園林三維模型的自然開發(fā)，但顯而易見，其是針對(duì)SketchUp組件圖元的一項(xiàng)操作，所以，它適合有組件此類變換需求的任何行業(yè)，如舞臺(tái)場(chǎng)景、游戲設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等。另外，對(duì)于當(dāng)前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者編程語言，是不能產(chǎn)生真正意義的隨機(jī)序列的，所以同樣，插件對(duì)樹的隨機(jī)調(diào)整并不是真正意義上的隨機(jī)——這并不是插件的缺陷，而是當(dāng)前信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展水平。但顯然，即使如此，對(duì)于我們關(guān)注視覺效果的三維模型來說已經(jīng)足夠了。