Rhino8　RhinoがSketchUpに追いついた!?

Rhino8 が発売された。「PushPull プッシュプル」という建築デザイナーには便利なコマンドがついた。ぶっちゃけて言えば、RhinoがSketchUpのように使えるようになったのである。SketchUpは、建築設計の実務で重宝されている3Dソフト。軽くてシンプルで、いろいろコマンドを使わずとも、マウス操作で直感的に操作できる。鉛筆で線を描いて四角に閉じると壁が簡単に立ち上がり、その壁面上に四角を描くと、壁の中に窓穴が開く。また面を「押し出したりたり引いたり」、まさに「PushPull プッシュプル」してスムーズに立体をつくる。

【00】SketchUpの画面。とても簡単で直感的な建築3Dソフト

一方Rhino様はというと、曲面のモデリングにとても優れており、家具やプロダクトデザインの領域などで広く使われているが、建築の世界では、ザハ様のようなスペシャルなフォルムのデザインでは有効なツールであるが、水平面と垂直面で構成される一般的な建築では、正直なところ、Rhinoの機能はオーバースペックである。というかSketchUpでは即座にできる単純な水平面と垂直面で構成される建築のモデリングが、Rhinoでは少々面倒であったりする。まずは8以前のRhinoの面倒さをデモしたいと思います。

Rhino7で三角屋根の家をモデリング

まず地面に6M角の四角を描き、そのポリラインを6M立ち上げ「ExtrudeCrv」、6x6x6の箱をつくる。上下がオープンな状態なので、
　
【01】地面に四角を描く　【02】四角を建ち上げる「ExtrudeCrv」

つぎに「Cap」で屋根と床をつける。（ちなみに「ExtrudeCrv」のオプションで最初から床と屋根をつけることができる。）フラットルーフに三角勾配をつけるため、フラットルーフの中央に補助線を描き、「SplitFace」で左と右で２つに分け、中央にエッジ(潜在的な稜線)を生成する。
　
【03】上下をふさぐ「Cap」【04】水平屋根の中央にエッジをつくる「SplitFace」

そのエッジを選択しGumballでグイーっと持ち上げ、Ｚ方向に立ち上げ山を作る。
　
【05】＆【06】中央のエッジを持ち上げる

正面に窓を開けたいので、壁・床・屋根のエッジをオフセットした枠線を壁の面上に描く。その閉じた枠線で「SplitFace」で分割し、枠内の面を選択削除し、開口をつくる。
　
【07】正面壁に枠線を描き　【08】中をくり抜く「SplitFace」

反対の壁も同様に切り抜く。これで形はほぼ見えてきたので、この状態から「Cap」してみると、“せっかく”ここまで努力してくり抜いた壁がふさがってしまう。
　
【09】反対の壁もくり抜き　【10】「Cap」するがうまくいかない

結局モデルを全部分解「Explode」して正面の家形の枠だけを取り出し、この枠を6Mプッシュ「SrfExtrude」するとようやくフォルムが完成する。このように少々面倒なのである。（最初から立面で押し出せよと突っ込まないでね。）
　
【11】分解して正面の枠だけ取り出し　【12】押し出し直してようやく完成

Rhino8で三角屋根の家をモデリング

それではお待たせのRhino8の出番。Rhino7と同じ手順で6Mの四角の線を押し出すと、自動的に6Mのキューブが生成される。同様に屋根の中央線で「SplitFace」でエッジを描き、押し出す。ここまでは7と同じ手順。8ではシェーディングモードでの面の中の補助線が表示されなくなったので見た目がきれい。これももっと早くそうして欲しかった。
　
【13】四角を押し出すとキューブができ　【14】中央の稜線を押し出す

Inset 　インセット

ここからが、Rhino8の改良である。「Inset」というコマンドで面に簡単にエッジのオフセットラインを描くことができるようになった。またAutoCplaneという新しいモードを有効にすると、面を選択するとその面に自動的に作業面/Cplaneが合わさる。これも便利。
★Tips　Rhinoは直方体などオブジェクトを選択するとオブジェクトのまとまり全体が選択される。面やエッジや頂点などのサブ要素を選択する時は、「Ctl+Shift」で選択する。Rhino7以前でも同じ。

【15】「Inset」で面のエッジのオフセット枠線が自動生成

PushPull 　プッシュプル

いよいよお待ちかねの「PushPull」。プッシュ＆プルしたい面上に、枠線を描くとその閉じた領域を即座に認識してくれるので、後はドラッグして押し出したり引き出したり簡単にできるのである。逆に言えば、このシンプルなモデリング操作が、NURBSモデリングのRhinoでは長年実現できていなかった。
　
【16】面をPush押し出したり　【17】Pull引き出したり

「Inset」と「PushPull」を使えば、壁に穴を開けたり、窓枠を作成したりなど建築モデルに必携の作業が、格段に容易になった。しつこく繰り返すが、PushPullというシンプルなコマンドが、Rhinoでは革命的なのでしょう。ということで、1%のスペシャルな建築造形のツールから、99%の標準的な建築の造形を包含した建築モデリングソフトにようやくなったのだ！（大袈裟）

【18】【19】「PushPull」と「Inset」で標準的な建築モデリングがだいぶ楽に

ちなみに3年ごとのアップデート時のディスカウント期間は2月末までなので、アップデートしたいデザイナーは急ごう。今回のキャンペーン価格は、以前より1万円割高となっていたが、「PushPull」もついたし、Windows/Macのコンバーチブル版になったので、いろいろ改良点が多いのでお得！？。いやいや、Rhinoさんはいつも庶民デザイナーの味方です（ありがとう）！　駆け込み購入後の建築デザイナーの取り急ぎの感想でした。まだまだいろいろあるはずよ。

HN 240216

参考チュートリアル(Rhino3dオフィシャルYoutube)↓

Rhino/Grasshopperで日影図を

日影図といえばJw_cad ！　ですが…

久しぶりに日影の検討が必要になった。せっかくBIMを使っているのだから、BIMのプラグイン/エクステンションソフトを購入すれば便利であるのは十分承知なのだが、経費削減の為、日影の検討が必要な際は毎度「Jw_cad」にお世話になっている。Jw_cadは、メードインジャパンのシンプルで非常に優れた建築CAD。日影図だけでなく天空図まで作成でき、確認機関でもJw_cadで作成した日影図/天空図を受け付けてくれる公認のソフトである<図1>。

<図1>Jw_cadで作成した日影図

Jw_cadを使えば正確な日影図や天空図が作成できるのだが、建物の高さの設定が少々面倒である。特に筆者は普段Jw_cadを使ってないので、日影や天空の検討が必要になると、Jw_cadの操作を思い出しながらの作業になるのでさらに面倒となる。日影とJw_cadは忘れた頃にやってくる。またJwは2DCADであり、他のソフトで作成した3Dモデルは（確認してないが）読み込めない（はず）。そもそもJwの日影/天空の3Dは建物の頂点に高さ情報が入った準3Dモデルに過ぎない。

そこでRhinoでつくった3DモデルからGrasshopper(以下GH)を介して日影図が作成できなかと思い立つ。手軽に3Dを作れるRhinoならボリュームスタディなど設計の初期の段階では非常に役に立つだろう。ということでRhino/GHで日影図の生成に挑戦してみたので以下紹介したい。太陽の位置情報はJw_cadの壁倍率表から得ることが出来る<図2>。このパラメーターを利用し、Jw_Cadと比較すれば、Rhino/GHで生成した日影の正誤が検証できる。

<図2>Jw_cadによる壁倍率表

太陽の方向、方位角と高度

ファーストステップは、太陽の方向、すなわち方位角と高度のベクトルへの変換。まずは、冬至9:00の太陽(時刻,高度,方位角)(9.0, 17°09′,-42°46′)のベクトルを作る。上記Jw_cadの表の数値は小数点以下が60進法なので10進法(9.0, 17.15°,-42.77°)にしておく。ノースアップなので+Y方向が北、+X方向が東<図3>。

<図3>Yベクトル0°（北向き）

我々の日本の太陽は南側にいらっしゃるので180度回転し、ベクトルの向きを確認する<図4>。

<図4>Yベクトル180°（南向き）

9：00の太陽方位角「-42.77°」

これを9：00の方位角「-42.77°」に回転する<図5>。これだと西日になっているので、

<図5>「-42.77°」入力すると夕日（西日）

マイナス数値をプラスに変え、反転させる。これで9:00の方位角「-42.77°」のベクトルの設定完了<図6>。
<図6>「+42.77°」で朝日

9:00の太陽高度「17.15°」

まだ太陽はべったっと地面に張り付いている。次にいよいよ9:00の高度「17.15°」を設定し、太陽を天空に上昇させる。回転の基準となる面の作成は「Plane Normal」で法面を抽出するやり方。そして「17.15°」回転し、9:00の太陽(9.0, 17.15°,-42.77°)のベクトルが作成する<図7>。

<図7>「Plane Normal」で法面を抽出

ここまで出来ればゴールは近い。後は9:00から15:00までリストでまとめてベクトルを取得すれば良い。リストは(9.0,17.15,-42.77),(9.5,21.05,-36.75)—-(15.0,17.15,42.77)というように点座標の形式にすると、時間毎の高度と方位角が抽出しやすい。(9:00,17.15,-42.77),(9:30,21.05,-36.75)—-(15:00,17.15,42.77)とするとX座標がエラーが出てしまうので時刻を小数点表示している。リストを使った抽出法は他にあると思うが筆者の苦肉の策。このリストを先のコンポーネントに接続すると、<図8>のように9:00から15:00までの30分毎の太陽ベクトルが取得できる。
<図8>9:00から15:00までの冬至の太陽の軌跡
ここではどういうわけか9:00から15:00で検討していますが、日影規制はほぼ8:00-16:00ですのでご注意ください。念のため。追記220224

影の投影、Project Along!

いよいよ影を地面に落とす。RhinoにはProject というコマンドがあって、オブジェクトを面に投射（Project ）することができる。Project Alongというコマンド(正確にはGHではコンポーネント)で投射のベクトルを太陽のベクトルにつなげると、9:00から15:00までの影がXY平面に投射できる！<図9>　２次平面だけでなく、球などの曲面にも投射できる。なので天空図などもRhinoを使えば描くことができる訳であるが、GHでの天空図は別の機会に検討することにしよう。天空が使用可能かどうかはだいたい直観的に分かるケースが多いので必要ないかしら？

<図9>Project Along

これだと地面に影が落ちてしまっている。日影図は測定面と言われる1.5m, 4m, 6.5ｍの面に落とす影なので、地面を4mの高さに上げる。すると南側にしっぽが出てしまう<図10>。測定面より下のモデルを切り取る必要がある<図11>。

<図10>測定面を設定すると南側にも影が落ちる

<図11>「Split Brep」で測定面より下をカットする。カットする面は「Plane Through Shape」で一回り大きいカット面を作ると便利。スプリットなのでBrepが２つできるので、上のBrepを選択することを忘れずに。

トップビューで確認<図12>。最初にJw_cadで作成した時間日影図<図1>と無事に一致。

<図12>Rhino/GHで作成した時間日影図、Jw_cadで作成した<図1>と一致

等時間日影図

時間日影図を作成すると、2.0h、2.5h、3.0h、4.0h、5.0hの等時間日影図は時間日影図の交点をコツコツと抽出すれば良い。下は2.0h等時間の作成の為の9:00と11:00の影が重なる範囲<図13>。

<図13>9:00と1:00の影が重なる範囲

後は「9:00＆11:00」「9:30＆11:30」—「13:00＆15:00」と重なる範囲をまとめて取り出す<図13>。等時間図としては影の先端を曲線で結ぶ（＝微分する）必要があるが、先端が5ｍラインや10mラインに収まっているか否かを確認すれば良いのでこれで十分。正直言うと、試みたが早々とあきらめる。

<図14>2時間の等時間日影

2.0hを作れば、それをコピーして2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hのセットに修正は簡単<図15>。もっとスマートなコードはあると思いますが。。

<図15>2.0hから2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hの等時間を作成

検証

それではこのスクリプトでどんな計算結果がでるか検証してみよう。丹下健三のフジテレビばりのゲート型の形状や、ロフトによるスパイラルタワーなどの時間日影図と2.0h等時間日影図は問題なく生成<図16>。形状が複雑になればなるほど計算に時間がかかるので、出力されるまで我慢。「フリーズしたかな？」と思ったが3分も待てば生成。2.0h、2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hのすべての等時間のコンポーネントセットがあるので、使用しないものは「enabled」を「off」にしておくとよろしいかと。

<図16>ライノで作成したボリュームをGHで影を生成

スパイラルタワーは抽出できたのだが<図17>、

<図17>スパイラルタワー（OK)

コーンや球体の影が落ちない<図18>。なぜか？上記の方法ではエッジ(Edge)が無いと外形が抽出できない為である。

<図18>コーンの影が落ちない（NG)

コーンはエッジを作るため多面体で作成すれば無事に影が落ちる<図18>。32面体で確認。

<図19>多面体にすると影が作れる

これで某プロジェクトの設計準備完了！

これから元気にコーンやスパイラルタワーを提案するというわけではございませんので、あしからず。

2021.10.10 HN

Rhino Inside Revit, Revit上でRhino/Grasshopperを走らす

最近Rhinoが6から7にバージョンアップされた。Rhino7に標準装備された評判(?)の「Rhino Inside Revit」を使ってみたので紹介する。

そもそもRhinoとは？動物の「サイ」と名付けられた「Rhinoceros 3D」（以下Rhino またはライノ）は、学生からプロまで世界中のデザイナーに愛用されている3D CADソフトである。特に曲面のデザインに優れている。さらにGrasshopperを始めとしてさまざまなプラグインが公開されており、コンピューテーショナルデザイン、パラメトリックデザインの世界共通のツール / 言語となっている。20年ほど前、アメリカ留学中の友人に、ロンドンAAスクール出身でFOAのデザインアーキテクトの一人だった優秀なキプロスの建築家がいた。彼は当時からRhinoを使っており、FOA時代には横浜大さん橋のコンペにデザインチームの一人として参加した。当時（さらに5年程遡るので25年ほど前）は、Rhinoも普及されておらず（日本ではほぼゼロであったろう）、FOAが発表した客船ターミナルの地形のようなサーフェスデザインはまさに衝撃であった。さて本題から脱線し過ぎないうちに、デモを始めよう。

Rhino Inside Revit

「Rhino Inside Revit」はRevitのプラグインである。Rhinoceros 3Dの公式サイトからダウンロードできる。https://www.rhino3d.com/inside/revit/beta/getting-started

ダウンロードするとRevitのアドインリボンにRhinoのお馴染みのサイのアイコンが追加される<図01>。インストールしてから最初にRevitを起動する際に、アドインを追加して良いか聞かれるので、もちろんOKする。（いったんOKすると次回の起動からは常にインストールされる。）またRevitのショートカットとしてRを「Rhino Inside Revit」に勝手に割り当てる。

<図01>Rhino Inside Revitアドイン

Rhino Inside Revitアドインを開けると、以下のようなリボンとなる<図02>。ここからRhinoに入る、Rhino Inside Revitというわけである。Rhino Inside Revitは、単独でRhinoを操作しているのではないので、Revit無しでRhino＋Grasshopperを立ちあげてもGrasshopper(以下GH)のRevitのコンポーネントは使用できない※。

※Rhino Inside RevitのGHで作成したドキュメントを、Revitを介さず開くとRevitコンポーネントが読み込めないと警告が出る。警告は無視しドキュメントを開くことは出来るが、Revitコンポーネントは全て真っ白となり、GH単独でRevitコンポーネントは使用できない<図03>。

<図02>Rhino Inside Revitのリボン

<図03>Rhino Inside RevitのGHで作成したRevitコンポーネントはGH単独では機能しない。

それではRhino Inside Revitを開いてみよう。まずRhinoボタンを押してRhinoを立ち上げる<図04>。するとRhinoの画面がポップアップする。繰り返すが、これはRhinoではなくRevitの中のRhinoである。（まるで禅問答。。。）

つぎにGrasshopper(以下GH)ボタンからGHを立ち上げる<図05>。Rhinoを介さず直接GHだけ使用することもできる。これで準備完了。

<図04>Rhino Inside RevitのRhinoの画面(右)

<図05>Rhino Inside RevitのGHの画面(中央)

Grasshopperによるスパイラルタワーのデザイン

GHでシンプルなスパイラルタワーをデザインしてみよう。今やこの造形は世界中の都市で出現しているが、まさにRhino + Grasshopperの産物と言ってよい。GHの操作はネットや書籍でさまざまなチュートリアルや動画があるので、おさらい程度に。（筆者も思い出しながら。）

ステップ1, 楕円のフロア

まずXY平面(1階)に楕円フロアを生成し、それを最上階に移動する<図06>。Ellipse, Move, Unit Z

<図06>Ellipse, Move, Unit Z

ステップ2, 最上階回転

最上階の楕円を回転する<図07>。Rotate　※

※1階と最上階の2平面の場合、回転角度は60度くらいまでが限度、それ以上回すと次のステップでサーフェスが破綻する。さらに回転させたい時は中間階が必要。

<図07>Rotate

ステップ3, Loft

そして1階と回転した最上階の楕円をつなげる/スィープする。ここでRhinoのもっともポピュラーで強力なコマンドLoftの出番<図08>。このようにねじれた楕円のシームレスな押し出しサーフェスをインスタントに生成できるのである。このコマンドは世界中の建物のデザインを変えてしまった。

<図08>Loft

このロフトのモデルはRevitにも同期されている<図09>。つまりRevitの中で直接GHが使えるようになったということ！「Rhino Inside Revit」以前は、GHをRevitにプッシュさせるには特別なツールを必要としていた。ザハ事務所はそのスペシャルツールを駆使しているとのこと。

<図09>RevitとGHの同期

ステップ4, パネリング

ここから先はエンベロップの作成。まずはロフトサーフェスをUVグリッドに分割する<図10>。Isotrim(Sub Surface), Divide Domain 2

<図10>Sub Surface

さらにパネルを面(Face)、エッジ線(Edge)、頂点(Vertice)に分解する。Deconstruct Brep

ステップ4, 三角パネル

ここでは三角パネルを割り付ける。無数の四角のリストから、3点の頂点のセットを抽出するには、Cull(摘み取る)というコンポーネントCull Patternを使うと便利<図11>。

<図11>Cull Pattern

パネルのパターンを確認するためにPoly Lineを使う。ポリラインはCloseすることを忘れずに（Closeしないとせっかく3点抽出しても三角形にならない）。Patternの端子に３つのBoolean Toogleボタンを接続し、ボタンのON、OFFで摘み取りのパターンを確認する。True, True, Trueだと4点のまま<図12>。True, True, Falseだと１点が摘み取られ3点が抽出される<図13>。

<図12>Cull Pattern : True, True, True

<図13>Cull Pattern : True, True, False

筆者も含めなんだか訳が分からないが、Boolean Toogleボタンを複数付け、ON-OFFを適当に組み合わると、パターンが切り替わるので実験するべし。

ステップ5, Revit Familyの読み込み

最後に割り付けるパネルは、RevitのAdaptive Component Family で作成する<図14>。マリオンの太さは後で調整できるようにパラメーターとして設定。これをプロジェクトの中にロードする。

※アダプティブファミリーの作成は最初は少々とっつき難いので、YouTubeにアップしました。↓

<図14>三角形のパネル、Adaptive Component Family（解説動画）

次にGHでこの三角形パネルファミリーを読み込む。Model Categories Picker, Element Type Picker でプロジェクトにロードしたAdaptive Componentを読み込むことができる<図15><図16>。ちなみにRevitを使用しているので、最後はRevitのファミリをロードしてこないと、Revitを使っている意味が無いのである。

<図15>Model Categories Picker

<図16>Element Type Picker

最後にAdd Component (Adaptive)に先にCullで抽出した3点セットのリストと接続すると、パネルが割付られる<図17>。パネル数が多くなると、割り付けられるまで少し時間がかかるが、じっと我慢。計算している間に下手に触るとフリーズのもと。

<図17>Add Component (Adaptive)

もちろんRevitのモデルも更新される！<図18>

<図18>GHのコードからRevitのファミリを呼び出す

最後に、先に設定した三角パネルのマリオンの太さのパラメーター（mullion width)をGHの中で調整できるようにする。Revitのタイププロパティで変更すれば同じことだが<図19>、せっかくここまでGHで生成したので100%GHのスクリプトで実行しようということである。

<図19>Revitのファミリパラメーターの設定画面

Set Element Parameter を使う<図20>。これでマリオン太さをGHの中で調整できるようになった。GHの中でこのタワーの形状を決定するすべてのパラメーター「楕円平面の半径」「タワーの高さ」「パネリンググリッドの数（UV)」「回転角度」「マリオンの太さ」を設定調整し、直接Revitに反映できるようになっている。パネリングの計算は高負荷なので、筆者のパソコンのような「普通の」スペックのPCの場合は、いったんAdd Component (Adaptive)をDisableにしてから、ポリラインで成果を確認・検討するのが良い。繰り返すが、計算中はむやみにキーボードやマウスをいじらない。我慢しない筆者は何度フリーズしたことか。。「Revit上でRhino/Grasshopperを走らす」と銘打ったが、結局「走る」じゃなくて「歩く」って感じでした。そんなことに気をつけながら、RevitでGrasshoppingしてみてください！

<図20>Set Element Parameter

追記：上の楕円のスパイラルタワーをRevitで作成するとこうなります。↓

2021.03.13　HN