【景观参数化2】地形

zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 09:51:09

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-5-6 10:01 编辑 原先发过一个景观数字化的帖子，也没写什么有用的，现在继续接上。景观之难，我觉得难在隐秩序，设计并没有太多严格的逻辑，园路地形，有些不是很好看，但也没什么错。所以从工业设计建筑到景观，约束越来越弱，也导致了参数化出现的时间越来越晚。另外，景观的利润率没前两者那么高，也是很大的原因。短暂地看，参数化的方法缺乏优势，也缺乏利润，能否出现这样的大趋向暂且不明，是否景观参数化会仅停留在学术的温床？两年的时间，一直在尝试景观参数化的东西，事实上网上的资料也比较少，国外貌似也没有兴起这样的热潮，很少看到系统的研究，火候未到，还是底蕴不足？景观参数化区别于建筑参数化的几个方面我觉得至少有2，一是地形，二是种植。今天讨论下地形。师法自然，先观景而后景观，地形归根结底可以到自然地貌。我们通常设计的地形，也只是自然地形的极小一块，就是那种看起来G2顺滑，视觉起伏有致的地形，比如新疆伊犁和新西兰的草原，这也似乎是高夫球场的原型，都是疏林草地，走到了传统地形设计的极致。

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zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 10:18:02

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-8-15 00:43 编辑

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-5-6 10:36 编辑

但隐隐觉得，很多事物背后还是有其道理的，否则也不会呈现吸引人之处。隐秩序在隐，而非无，我们通常意义上的混乱并非绝对混乱。自然地貌就是很好的例子，地貌归根结低是简单的矛盾：地力上升，重力下降，是个巨大的物理过程，无论地貌如何复杂，往往逃不出这个看似简单的矛盾。巨大的尺度给予了地貌巨大的复杂性，竟然成了今天的样子，具有种种复杂的特点：空间上起伏不定，时间上沧海桑田。沙漠在风的作用下，就像水的涟漪（可以上Google看下），形成了一座座沙丘（sand dunes），水在重力的作用下，切出了山谷，形成了河流网络（river basin），并在局部的离心力作用下（这个是惯性力，回忆高中课本..）形成了蛇曲，蛇曲往往存在于我们看得到的尺度，九曲十八弯，只是人尺度的微观特征情况了。

当然讨论这些意义或许不大，只是认识论能有所改观，如此而已。也许有一天，计算机可以牛逼到在每个人的pc上可以用物理学的方法去模拟自然，但现在还是初级阶段，需要考虑内存低廉的计算方法。比如说分形山，<a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Fractal_landscape" target="_blank">http://en.wikipedia.org/wiki/Fractal_landscape</a>一种在游戏建模里通常使用的山体生成算法就取得了巨大的成功，因为在景观设计里涌出不大，不累述了。但分形山似乎没考虑“脉向”，你打开google earth，山是有脉向的，无数河流切割了山脉，形成一条条枝桠状的低谷，那就是山谷，看起来，分形山是局部类似自然山体的，形似而不神似，但对于我们的分辨能力，这样是否早已足够了呢？正好昨天在杂志里看到另一个物理模拟，乔纳泰.凯伦在上个世纪末的时候，用一块不规则的板上堆积摇动粘合粉，竟然得出了一座座山体，看起来和雪山像极了，作者也觉得用粉尘理解大山，形似而不神似，但对于设计，应该就够了。

zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 10:25:55

地形作为地球表面三度空间的起伏变化，排除断崖绝壁、裂缝等特殊情况，可抽象为连续的曲面。所以通常，可以把地形理解为2元函数F（z ）= f ( x , y )，这也是为啥等高线一般假定永不相交，其实这是不对的，比如为啥你不能在地面下开个山洞，或者很多和道路呈现锐角的险恶山壁。当然，除了函数，曲面还可以理解为参数方程（Parametric equations）、流形（manifold）、等势面（Equipotential surface）等等也不一定有简单的解析表达式。曲面在计算机里的表示方法也很多，通常分为polygon（Mesh）、Nurbs、Tsplines等，这些都是景观地形设计的潜在思路

zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 10:42:10

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-5-6 10:43 编辑 用函数模拟地形，那是最直接了当的方式。自然界的地形几乎都不是周期性的，但在有限的区域内，却相似地波动。以山脉和沙漠为例，每个山峰或沙丘的尺度通常在同一个数量级上，某一峰与周围的峰相似而不同。类比下f(x)=sin(x),三角函数，又像波，前一峰与后一峰完全相同。搞的复杂点， f(x)=sin(x)+sin（1.5*x），波峰具有更多的高度，但依然是周期性的。多加几个不同周期的三角函数，就变得复杂和牛逼了，事实上，各种波都可以表示为一些不同周期三角函数的和（傅里叶级数），那么，地形的切面理论上都可以展开为单元三角函数。可以在犀牛里用一排曲线loft一下，就可以模拟一些山了，这是以前玩过的一个...

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zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 10:54:56

周知，二元函数的图像是曲面，可以模拟下地形，那也可以用复合三角函数去搞，大家可以在犀牛或者mathematica里模拟下，比如y=Sin（x+y^2）+Sin（1.5*x），当然，也没啥意思，权当游戏吧。初等函数真是搞死人，还要费劲心思去想表达式，有点蛋疼，隆重推出perlin函数。perlin函数是一种随机函数，但是，牛逼的是，这种随机函数是连续的，至于原理，大家可以去网上搜下，挺多的，是对很多随机数做了插值。perlin函数有不同的周期，你可以把他叠起来，就形成了相当复杂的图形。perlin函数也为很多搞脚本艺术的人所用，用的好，效果相当震撼，如：http://www.flickr.com/photos/ma77os/4035575267/ 而自然界的地形基本是有许多层次上的变化。从尺度很大的山峰，中等的丘陵，岩石，碎石，甚至沙砾、尘土......地形可以看做这些不同的分离的层次上的波动的叠加，层次越多，则越接近自然形态，这也可以理解成把许多不同尺度的perlin函数叠起来

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zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 10:58:56

那么我就用2个尺度的perlin函数叠起来，在gh里加在一张grid上，还真和自然地形有点形似，上图是我模拟的地形，下图是贵州兴义的山区地形

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zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 11:01:25

当然，想象还是可以无限发挥的，比如，假设这些山被水淹了，就和千岛湖一样，变成了岛屿，是否可以省去景观设计中画岛屿的时间呢？这个是perlin函数模拟的岛屿，黄色是比较高的区域

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zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 11:11:12

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-8-10 11:11 编辑

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-5-6 11:29 编辑 海子的《喜马拉雅》，开头是这样的：高原悬在天空
天空向我滚来
我丢失了一切
面前只有大海
站在山口鸟瞰群山，群山确实像海浪，比如喜马拉雅山，因为印度洋的水汽难渡极高的山峦，喜马拉雅北麓显得很干旱，也造成了山峦土黄的色彩（和海一样，色彩统一）和肥胖的山形（像水波）。刚才我们讨论了perlin函数、三角函数这样的函数，事实上，这些函数也是我们曾经在简陋的物理学里去描述波的，波具有叠加性，函数也具有叠加性，这个意义上，是不是有一种本质上小小的相似呢？

当然函数法我也没尝试太多，还是估计有很多有趣的东西可挖的。今天到此为止下次再继续，预告下，用场去模拟地形


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ccocean · 发表于 2012-5-6 11:14:27

关于山脉的走向，我想起园林里堆山的三点四点论，有过用矢量表达途径的想法

zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 11:23:01

？说下详细不过我觉得堆山的理论，更多的是心理层面的东西而山脉这样是物理层面的东西，他们的关系有分有合

关于山脉的走向，我想起园林里堆山的三点四点论，有过用矢量表达途径的想法 ccocean 发表于 2012-5-6 11:14

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panhao1 · 发表于 2012-5-6 11:32:56

地形最常考虑的还是怎么推平方便~ 土方量少

zhouningyi1 · 发表于 2012-5-6 11:43:05

本帖最后由 zhouningyi1 于 2012-5-6 12:05 编辑 对的所以这些都很粗糙，之后会深入些

地形最常考虑的还是怎么推平方便~ 土方量少 panhao1 发表于 2012-5-6 11:32

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活建鬼 · 发表于 2012-5-6 14:18:57

看过周大哥这篇帖子发现自己还有很多课要补啊~~~

guihuashizyl · 发表于 2012-5-6 17:57:32

不错，下去研究一下

模鬼 · 发表于 2012-5-6 21:57:22

挺好，参数化前景无限，但不可过于拘泥。。。。。。

模鬼 · 发表于 2012-5-6 21:57:51

挺好，参数化前景无限，但不可过于拘泥。。。。。。

zhiaixu2010 · 发表于 2012-5-6 22:57:29

需要学习的东西还有很多啊~

阿朱 · 发表于 2012-5-7 10:22:29

神马啊这是

pqwpqw12345 · 发表于 2012-5-7 10:44:40

精品文章虽然很多专用名词看不懂特别是那些函数的

无解 · 发表于 2012-5-7 15:59:21

景观也参数化？牛逼！

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