CityEngine

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CityEngine是一款Esri苏黎世研发中心（原Procedural公司）开发的三维建模软件应用，特别适合于三维城市环境的生成。利用程序化建模（procedural modeling）方法，CityEngine可支持细节丰富、大尺度三维城市模型的创建。

概述

  • 基于规则批量建模编辑：规则定义了一系列的几何和纹理特征决定了模型如何生成。基于规则的建模的思想是定义规则，反复优化设计，以创造更多的细节。当有大量的模型创造和设计时，基于规则建模可以节省大量的时间和成本。最初，它需要更多的时间来写规则文件，但一旦做到这一点，创造更多的模型或不同的设计方案，比传统的手工建模更快。
  • 与ArcGIS集成编辑：CityEngine提升了ArcGIS三维建模能力，充分使用GIS数据快速创建3D内容，为ArcGIS三维数据的获取提供保障，使得ArcGIS三维解决方案更加完善。

应用

  • 城市规划与城市设计：
  • 城市研究：
  • 电影制作：疯狂动物城、超能陆战队均利用CityEngine来构建大尺度的城市模型；
  • 游戏开发：

上手

用户界面

  • 主要窗口类型：导航栏、场景编辑器、CGA规则编辑器、三维视窗、平面图（顶视图的三维视窗）、监视窗口、控制台输出、消息记录

基本流程

  • 新建场景：在创建CityEngine项目之后，可创建新的场景（scene）；
  • 创建布局：城市布局（layout）由街道（street）、街坊（block）、地块（lot）构成，最简便的创建城市布局的方法，是使用Graph菜单下的“街道生成向导”（Street Creation Wizard）；也可导入由AutoCAD导出的DXF文件、由OpenStreetMap导出的OSM文件来生成街道网络；
操作 数据形式
前期数据准备 地理或控制地图，属性图层（图像）
街道网络创建与编辑 街道网络，graph图形（中线）
基本的地块/街道机和编辑及街块细分 地块与街道，shape形状（二维多义面）
用形状语法进行几何体生成 三维城市，模型（带贴图的三维体块mesh）
后续模型处理 导出标准工业格式的模型文件

常用函数

函数名 功能概述 形式与参数 示例
extrude 拉伸/挤出，把地块变成一个建筑 
extrude(height)
extrude(axisWorld, height)
  • height：拉伸高度，默认沿模型Y轴方向拉伸；
  • axisWorlvalign="top"d：设定世界坐标系的轴作为拉伸轴线（world.x/world.y/world.z） 
Lot -->
    extrude(10)
    CompModel
comp 组件拆分/炸开，把模型从整体分成不同的部分 
comp(compSelector) { selector1 : operator operations | selector2 : operator operations ... }
  • compSelector：要分割组件的类型，可选值｛f:面|e:边|v:点}
  • selector：
    • front, back, left, right, top, bottom 前后左右上下（模型轴系）
    • vertical（垂直）, horizontal（水平）, aslant（有坡度的）, nutant
    • side 除水平部件外的其它部分
    • all 所有的 
CompModel-->
    comp(f){side: ColorsSideFacade | top: ColorfTopFacade}
color 着色，给模型着色 
color(s)
color(r,g,b)
  • s (string)：文本类型的颜色值(16进制)例如："#rrggbb"
  • r,g,b (float,float,float)：浮点类型的颜色值，每个值的取值在0到1.0之间 
ColorsSideFacade-->
    color("#00ffff")  SplitModel
ColorfTopFacade-->
    color(1,0,0) TopFacade
split 分割/切片，建筑分成不同的楼层 
split(splitAxis) { size1 : operations1 | size2 : operations2 | ... | sizen-1 : operationsn-1 }
  • splitAxis：取值｛X | Y| Z｝，轴系为模型轴系
  • sizen：分割的宽度 
SplitModel-->
    split(y){4:color("#aa33bb") GroundFloor. | {~3:Floor.}*}
注：符号“ * ”代表重复执行，“ ~ ”代表一个近似值
i(insert) 插入/替换 
i(geometryPath)
  • geometryPath (string)：要插入的几何体名称， 应为内置或存放于资源搜索路径里的几何体；
 
i("example.obj")
t(Scope Translate) 移动 
t(x,y,z)
  • x，y，z：在各个轴向上移动的距离；
 
t(x,y,z)
s(Scope Translate) 缩放 
s(x,y,z)
  • x，y，z：在各个轴向上缩放的比例；
 
s(x,y,z)

CGA规则语法

CGA（computer generated architecture）规则可在整个城市的尺度上，控制大量的几何形、比例、建筑或街道风貌肌理。规则文件由规则、属性、自定义函数以及注释等构成的集合。

  • 形状（Shape）：形状是CGA规则语法的核心要素，形状的名字被称为“模型标识”（shape symbol），由几何体构成，并具有被称“范围”（scope）的包围盒（oriented bounding box）。
  • 规则文件：由规则、属性、自定义函数以及注释等构成的集合。

规则

类型 特点 形式 示例
标准规则 与无参函数比较类似，其结果返回给模型标识 
PredecessorShape --> Successor
 
Lot --> extrude(10) CompModel
带参规则 与有参函数比较类似，根据需要传递改变后继模型外观的信息 
PredecessorShape(Parameters) --> Successor
 
Lot --> color(1,0,0) Footprint(20)
Footprint(height) --> extrude(height) Envelope
随机规则 用以随机生成不同外观的模型 
PredecessorShape --> 
    percentage%: Successor1 
    percentage%: Successor2
    ...
    else: SuccessorN
 
Lot -->
    60%:color(1,0,0) Footprint(20)
    30%:color(0,1,0) Footprint(30)
    else:color(0,0,1) Footprint(50)
Footprint(height) --> extrude(height) Envelope
条件规则 与函数中的条件语句比较类似，条件规则的关键字是case、else，根据不同的条件生成不同外观的模型 
PredecessorShape --> 
    case condition1: Successor1 
    case condition2: Successor2
    ...
    else: SuccessorN
 
Lot -->
    case geometry.area<400:color(1,0,0) Footprint(20)
    case geometry.area>1000:color(0,1,0) Footprint(30)
    else:color(0,0,1) Footprint(50)
Footprint(height) --> extrude(height) Envelope
递归规则 与函数中的循环语句比较类似，适用于满足一定条件时重复执行相同的操作 
PredecessorShape --> 
    case condition1: Operations PredecessorShape 
    case condition2: Successor2
    ...
    else: SuccessorN
 
Lot -->
    extrude(10)
    color(1,0,0)
    comp(f){side:SideFacade | top:Recursive}	
Recursive -->
    case geometry.area > 100:
        X s('0.8,'0.8,'1)
        extrude(3) center(xz)
        comp(f){side:SideFacade|top:Recursive}
    else: X

属性

属性是一组静态的全局变量，每个属性被初始化一个特定的值。

  • attr（变量）：可在inspector面板里调整，与对象的属性字段做关联；当定义的属性名字与字段名一致时会自动关联（值类型一致）
  • Const（常量）：参数值不能在inspector面板里调整，也不能在规则中利用set函数调整其值。
const height=20 
Lot -->
    color(1,0,0)
    extrude(height)

自定义函数

在CityEngnie中的自定义函数与属性比较类似，前面无关键字。自定义函数可以被参数化、随机化和条件化。 

attr Floor=0 
height=
    case Floor < 2 : 5
    case Floor < 6 : 4 + 3.2 * ( Floor - 1 )
    else : 3.8 + 3 * ( Floor - 1 ) 
Lot -->
    color(1,0,0)
    extrude(height)

注释

注释是为了提高规则的易读性，为团队合作与后续修改提供参考；

注释类型 形式 示例
行注释 利用字符“//”或“#”注释一行 
// a comment
# another comment
块注释 利用“/*……*/”可以实现块注释 
/* block comments
 can be used to write
 multi-line comments
*/
行内注释 行内注释也是通过“/*……*/”来实现的 
Lot -->
    Garden House /*Garage*/ Fence

参考链接

取自“http://wiki.citydatum.com/index.php?title=CityEngine&oldid=776”