教程 8：体量建模

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L 形和 U 形

教程设置

本教程展示了如何使用形状语法创建建筑物的体量模型。将创建典型的建筑体积形状，例如 L 和 U 体量。

将Tutorial_08_Mass_Modeling项目导入 CityEngine 工作区。
打开MassModeling_01.cej场景。

创建规则文件

单击文件>新建> CityEngine > CGA 规则文件。
确保容器设置正确（Tutorial_08_Mass_Modeling/rules），将文件命名为myMass_01.cga，然后单击Finish。

创建一个新的 CGA 文件，并打开 CGA 编辑器。

L型

你将从一个简单的 L 形开始。

attr height = rand(30, 60)
attr wingWidth = rand(10, 20)

Lot --> LShape

LShape -->
    shapeL(wingWidth, wingWidth) { shape : LFootprint }

LFootprint --> extrude(height) Mass

LotInner --> OpenSpace

shapeL 命令创建一个 L 形轮廓，尺寸范围在 10 到 20 之间。然后第二个 LFootprint 规则将 L 形拉伸到其高度。

LotInner 应用 OpenSpace，保持地块形状不变。

笔记：

属性可以有可选的注释，例如@Group 或@Range，它们控制属性在检查器中的显示。有关 CGA 注释的详细信息，请参阅 CGA 参考。

现在您将规则应用于批次。

在场景编辑器中选择Lots 图层。
单击形状>分配规则文件。
从规则目录中选择myMass_01.cga规则文件，然后单击确定。

生成建筑物

1. 在 3D 视口中选择一些批次。
2. 单击形状>生成或Ctrl+G以生成建筑物。

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L 形质量模型工作；然而，它们看起来不太有说服力。你需要更多的变化。

变化的L形

当前 L 形的侧翼始终位于主体的左侧。使用rotateScope，您也可以将L 形更改为位于右侧。

使用概率运算符 % 更改 LShape 规则中的红线，以改进 L 形状，使其侧翼位于左侧或右侧。

LShape -->
    50% : shapeL(wingWidth, wingWidth) { shape : LFootprint }
    else : rotateScope(0, 90, 0) 
    			shapeL(wingWidth, wingWidth) { shape : LFootprint }

使用convexify 命令，您可以将L 形拆分为其翅膀，并更改两个翅膀的高度。您将再次使用随机概率来添加变化。

LFootprint -->
    75% : extrude(height) Mass
    else : convexify comp(f) { 0 : extrude(height) Mass | 
    			all : extrude(height * 0.7) Mass }

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侧翼现在出现在左右两侧并且高度不同。现在您需要其他形状。

U形

您将添加一个 U 形。在起始批次规则中调用 UShape 而不是 LShape。

Lot --> UShape

同样，您将使用 shapeU 命令。

UShape -->
    shapeU(wingWidth, wingWidth * 0.7, wingWidth * 0.7) 
    			{ shape : UFootprint }

UFootprint --> extrude(height) Mass

也添加一些变化。

UShape -->
    80% : rotateScope(0, 180, 0) shapeU(wingWidth, wingWidth * 0.7, 
    		wingWidth * 0.7) { shape : UFootprint }
    else:  shapeU(wingWidth, wingWidth * 0.7, wingWidth * 0.7) 
    		{ shape : UFootprint }

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查看此图像时，您会发现 U 形并非适用于所有批次。您将在下一节中更正此问题。

L 形和 U 形组合

高度分布并不令人信服。为了更好地控制建筑物的高度，您将向高度属性添加一个条件。只应允许大面积地块建造高层建筑。

attr height = 
    case geometry.area < 1000: rand(20, 50)
    else: rand(50, 150)

您将添加一个新规则 LUShapes，以控制在哪些批次上创建什么形状。

U 形在宽度大于深度的地块上效果最佳。或者在 CGA 语言中，scope.sx 大于 scope.sz。在任何其他情况下，您只会触发 L 形。

Lot --> LUShapes

LUShapes -->
    case scope.sx > scope.sz : 
        60%  : UShape
        else : LShape
    else: LShape

L 形和 U 形都不适用于非矩形地块。下一个 case 语句确保 UShape 和 LShape 仅在近似矩形的批次上创建（公差为 15 度）。否则，您将调用新的封装规则。

LUShapes -->
    case geometry.isRectangular(15):
        case scope.sx > scope.sz : 
            60%  :UShape
            else : LShape
        else: LShape
    else: BasicFootprint

与 L 形和 U 形相比，挤出的批量形状将太大。因此，您将向 BasicFootprint 添加负偏移量。这也将允许各个建筑物之间有更多空间。

BasicFootprint --> offset(-5,inside) extrude(height) Mass

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在下一节中，您将学习如何在 Shape Grammar 中使用递归进行质量建模。

使用递归进行批量建模

教程设置

本教程展示了如何使用递归 Shape Grammar 调用对重复的建筑元素进行建模。

打开 MassModeling_01.cej现场，如果它不是已经打开。

创建规则文件

单击新建> CityEngine > CGA 语法文件。
确保容器设置正确（Tutorial_08_Mass_Modeling/rules），将文件命名为myMass_02.cga，然后单击Finish。

塔形

属性 height 为建筑物高度创建一个随机值。起始规则 Lot 调用 Envelope，它将覆盖区拉伸到塔的封套。信封调用递归规则。

height = 
    case geometry.area > 1000: rand(50, 200) 
    else: rand(20, 50)

Lot --> Tower

Tower --> extrude(height) Envelope
	
Envelope --> RecursiveSetbacks

对于后续的递归规则，您需要两个额外的变量：lowHeight 和 scale。对于建筑物，后者需要保持不变，因此您将其定义为属性。

// switching between these two values creates visually appealing setbacks:
lowHeight 	= 50%: 0.4 else: 0.6	

// has to be constant:
attr scale 	= rand(0.75, 0.9)

RecursiveSetbacks 规则将质量（只要它高于两层楼）拆分为相对高度为 lowHeight 的较低部分质量。上部剩余部分生成形状 Setback。

如果 RecursiveSetbacks 形状小于两层楼，则其余部分的高度设置为楼层高度，并生成质量形状。

attr floorheight = rand(4, 5)

RecursiveSetbacks -->
    case scope.sy > 2 * floorheight  :
        split(y){ 'lowHeight : Mass | ~1: Setback }
    else: 
        s('1, floorheight, '1) Mass

Setback 规则缩放和居中形状并递归调用 RecursiveSetbacks 规则。

Setback -->
    s('scale, '1, 'scale) center(xz) RecursiveSetbacks

现在将规则应用于批次。

选择大量的在场景编辑器中很多层。
单击形状>分配规则文件。
从规则目录中选择myMass_02.cga规则文件，然后单击OK。

生成建筑物

1. 在 3D 视口中选择一些批次。
2. 单击“形状” >“生成”或按Ctrl+G以生成建筑物。

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圆形

使用外部圆柱资产，您可以创建递归塔的圆形版本。修改 Tower 规则如下：

Tower --> extrude(height) Envelope

Envelope -->
    case geometry.isRectangular(20):
        20% : i("cyl.obj") RecursiveSetbacks	
        else: RecursiveSetbacks
    else: RecursiveSetbacks

在 20% 的塔中，您将插入圆柱体资产，而不是使用隐式立方体作为基础形状。

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在下一部分中，您将修改带有挫折的地块。

适应挫折的包裹

教程设置

在本节中，您将对地块形状应用退缩。

打开MassModeling_01.cej现场，如果它不是已经打开。

创建规则文件

单击新建> CityEngine > CGA 语法文件。
确保容器设置正确（Tutorial_08_Mass_Modeling/rules），将文件命名为myMass_03.cga，然后单击Finish。

街头挫折

Parcel 规则在该地块的所有街道两侧应用后退，并将该区域转发给 OpenSpace 规则。内部部分，远离街道两侧。被转发到 Footprint，它挤压到一个随机高度。

attr height = 
    case geometry.area > 1000: rand(50, 200) 
    else: rand(20, 50)

attr distanceStreet = 
    20%: 0
    else: rand(3, 6)


Lot --> Parcel
LotInner --> OpenSpace

Parcel --> 
    setback(distanceStreet)
        { street.front: OpenSpace 
        | remainder: Footprint }

Footprint --> extrude(height)

OpenSpace --> color("#77ff77")

笔记：

street.front 选择器评估形状 streetWidth 对象属性，该属性是为从块创建的地块自动设置的，但可能不会出现在手动创建的形状上。

1. 在场景编辑器中选择批次图层。
2. 单击形状>分配规则文件。
3. 从规则目录中选择 myMass_03.cga规则文件，然后单击确定。
4. 在 3D 视口中选择很多。

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单击“形状” >“生成”或按Ctrl+G以生成建筑物。

建筑物距离

您现在将添加一个类似的挫折来控制建筑物之间的距离。添加 attr distanceBuildings，修改 Parcel 规则，并添加一个新的 SubParcel 规则，如下所示：

attr distanceBuildings =
    30%: 0
    else: rand(4, 8)

Parcel --> 
    setback(distanceStreet)
        { streetSide: OpenSpace 
        | remainder: SubParcel }

SubParcel -->
    setback(distanceBuildings / 2)
        { noStreetSide: OpenSpace 
        | remainder: Footprint }

SubParcel 将再次应用挫折，但这次是在非街道边缘。

1. 保存 .cga 文件。
2. 在 3D 视口中选择一些批次。
3. 单击“形状” >“生成”或按Ctrl+G以生成建筑物。
4. 选择生成的模型并试验 distanceBuildings 和 distanceStreet 规则参数。您可以在单个选定模型上设置值或同时选择多个模型。
5. 要将用户定义的值重置回来自规则文件的随机值，请将源从用户更改回规则。

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在下一节中，您将结合前几节中的体量模型与后退地块，并添加纹理立面。

结合质量和挫折包裹

教程设置

打开 MassModeling_01.cej现场，如果它不是已经打开。

创建规则文件

打开 massmodeling_03.cej规则文件，并将其保存为myMass_04.cga。

导入 LU 形状和塔体质量规则

1. 添加以下两个导入命令：

import lushapes : "massmodeling_01.cga"
import towers : "massmodeling_02.cga"

1. 修改 Footprint 规则如下：

Footprint -->
    case geometry.isRectangular(15):
        25% : towers.Tower
        else : lushapes.LUShape
    else:
        25%: towers.Tower
        else: offset(-5, inside) lushapes.BasicFootprint

保存规则文件。
选择大量的在场景编辑器中很多层。
单击形状>分配规则文件。
从规则目录中选择myMass_04.cga规则文件，然后单击确定。

生成建筑物：

生成建筑物

在 3D 视口中选择一些批次。
单击“形状” >“生成”或按Ctrl+G以生成建筑物。

在下一部分中，您将向体量模型添加带纹理的外墙。

添加纹理外墙

教程设置

打开 MassModeling_01.cej现场，如果它不是已经打开。

创建规则文件

打开 massmodeling_04.cej规则文件，并将其保存为 myMass_05.cej。

要将简单的纹理立面添加到体量模型中，您需要一个函数来随机选择 12 个立面纹理图块中的一个。

const randomFacadeTexture = fileRandom("*facade_textures/f*.tif")

要将纹理瓷砖正确映射到您的立面，您将定义两个函数来计算实际地板高度和瓷砖宽度。使用这些功能，您将确保不会在立面的边缘切断纹理瓷砖。

attr floorheight = rand(4,5)

actualFloorHeight =  
	case scope.sy >= floorheight : scope.sy/rint(scope.sy/floorheight)
	else : scope.sy
	
actualTileWidth = 
	case scope.sx >= 2 : scope.sx/rint(scope.sx/4)
	else : scope.sx

通过组件拆分，您将从体量模型中获得外观组件。

Mass --> 
	comp(f){ side: Facade | top: Roof. }

指示导入的规则使用此质量规则。

towers.Mass --> Mass
lushapes.Mass --> Mass

最后，在立面上设置 UV 坐标，使用randomFacadeTexture函数定义纹理文件，并投影 UV。

Facade -->
	setupProjection(0, scope.xy, 8*actualTileWidth, 8*actualFloorHeight)
	texture(randomFacadeTexture)
 projectUV(0)

保存规则文件。
选择大量的在场景编辑器中很多层。
单击形状>分配规则文件。
从规则目录中选择myMass_05.cga规则文件，然后单击确定。

并生成建筑物：

生成建筑物

在 3D 视口中选择一些批次。
单击“形状” >“生成”或按Ctrl+G以生成建筑物。

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L 形和 U 形

教程设置

创建规则文件

L型

笔记：

生成建筑物

变化的L形

U形

L 形和 U 形组合

使用递归进行批量建模

教程设置

创建规则文件

塔形

生成建筑物

圆形

适应挫折的包裹

教程设置

创建规则文件

街头挫折

笔记：

建筑物距离

结合质量和挫折包裹

教程设置

创建规则文件

导入 LU 形状和塔体质量规则

生成建筑物

添加纹理外墙

教程设置

创建规则文件

生成建筑物

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