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研究生: 江弈辰
I-Chen Chiang
論文名稱: 結合紋理繪圖技術與參數式設計軟體應用於立體紋理創作
Combining Texture Paint Techniques and Parametric Design Software for 3D Pattern Design
指導教授: 林銘煌
Ming-Huang, Lin
口試委員: 林銘煌
Ming-Huang, Lin
李建佑
Jian-You Li
董芳武
Fang-Wu Tung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 設計系
Department of Design
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 128
中文關鍵詞: 參數式設計立體紋理工業設計紋理繪圖
外文關鍵詞: Parametric design, 3D pattern design, Industrial design, Texture painting
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參數式設計軟體在近年逐漸被引入工業設計產學界,並時常被應用在外觀整體造形設計、立體結構設計以及表面立體紋理的設計,為設計師與工程師進行產品設計與開發的效率之提升提供莫大幫助。然而對於不熟悉操作參數式設計軟體的工業設計師而言,要靈活與程式互動或修改程式以達成期望的設計相當具挑戰性。本論文主要探討如何以直覺容易理解而且高自由度的方式控制立體紋理(3D pattern)的各項參數(紋理之尺寸、形狀、深度)。

本研究以「透過設計進行研究」(RTD)方式進行,以設計三款產品展開研究(藍芽音響、簡報筆、滑鼠),過程中應用並記錄了本研究發展出的TP+IS工作流程(Workflow),結合了動畫製作軟體Blender中的Texture Paint功能以及Grasshopper中的Image Sampler功能,讓設計師可以直接於3D模型上使用筆刷塗畫,以色彩深淺和筆畫定義立體紋理的特定參數的變化。此項工作流程經研究者測試後認為具備以下幾個優點:
1.高自由度與直覺性的操作方式
2.相對於單一操作方式的2D圖面繪圖,擁有更直觀且多樣的繪圖方式
3.適合與Grasshopper Player或Shape Diver結合使用
4. 具備產品設計語彙的企業可透過事先建立的程式,大大提升立體紋理設計效率

本研究對於如何進行產品立體紋理設計提供了新的操作方式,有助於解決設計師使用參數式設計進行立體紋理設計技術門檻過高的問題,提升立體紋理設計的效率,拓展立體紋理設計的可能性與多樣性。


Parametric design software has been gradually introduced into the industry and academia in recent years, and is often used in overall appearance design, solid structure design, and surface three-dimensional texture design, providing great help for the improvement of efficiency in product design and development for designers and engineers. However, for industrial designers who are not familiar with the operation of parametric design software, it is quite challenging to interact with the program or modify the program to achieve the desired design. This thesis mainly discusses how to control the parameters (size, shape, depth) of 3D patterns in an intuitive and easy-to-understand way with high degree of freedom.

This study uses "Research Through Design" (RTD) method, designing three products (Bluetooth speakers, presentation pens, and mice) to conduct the research. During the process, it applied and recorded the TP+IS workflow developed in this research. It combined the Texture Paint function of animation software Blender and the Image Sampler function of Grasshopper, allowing designers to directly use brushes to paint on 3D models and define specific parameters of three-dimensional texture changes with color depth and brush strokes. After testing by the researcher, this workflow has the following advantages:
1. High flexibility and user-friendly operation
2. More intuitive and diverse drawing methods than 2D drawing
3. Suitable for use with Grasshopper Player or Shape Diver
4. Companies with product design vocabulary can greatly improve the efficiency of 3D texture design through pre-established programs.

This research provides a new design method for industrial designers who are not familiar with parametric design software and provides a reference for future research on the interaction between design and parametric design.

目次 摘要 i 英文摘要 iv 目次 v 表目錄 vii 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1-1設計背景與動機 1 1-2設計創作目的 4 1-3設計創作架構 5 第二章 文獻探討 7 2-1參數式設計 7 2-2參數式設計應用於產品設計案例 10 第三章 立體紋理(3D pattern)型態分類 21 3-1 陣列與布林運算紋理 22 3-2 幾何分割紋理 22 3-3 波浪紋理 24 3-4 漣漪波紋紋理 25 3-5 晶格結構紋理 25 3-6 仿生物紋理 26 3-7 複合紋理 27 第四章 參數式設計軟體與紋理繪圖軟體之串聯方式 28 4-1 GH中的Image Sampler元件介紹與測試 28 4-2 UV 映射與 Texture Paint 紋理繪圖技術 47 4-3 結合Texture Paint與Image Sampler(TP+IS ) 51 第五章 設計創作 56 5-1 概念構思 56 5-2 設計創作(一):無線音響 56 5-3 設計創作(二):簡報筆 69 5-4 設計創作(三):無線滑鼠 78 第六章 設計檢討與建議 100 6-1 TP+IS應用方式 100 6-2 TP+IS 分析與建議 105 6-3結論 114 參考文獻 116 中文文獻 116 英文文獻 116 網路資源 117 設計創作使用到的 Grasshopper Plugin 117 附錄 119

中文文獻
1. 李林兼(2018)。應用合作式衍生設計方法於產品造形發展。﹝博士論文。國立交通大學﹞臺灣博碩士論文知識加值系統。 https://hdl.handle.net/11296/cd44jj。
2. 李昇祐(2013)。參數式設計應用於產品創作與探討。﹝碩士論文。國立交通大學﹞臺灣博碩士論文知識加值系統。 https://hdl.handle.net/11296/pg63d9。
3. 簡聖芬(2014)。參數式建築設計之模式語言開發與平台建置。(NSC102-2221-E006-224-MY2) [補助]。科技部。https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=8114603
4. 曾柏庭(2014)。〈參數式設計〉。《台灣建築學會會刊雜誌》,74,41-46。
5. 陳珍誠(2011)。〈建築設計的數位程序〉。《建築師》,439,66-69。
6. 方俊傑與何震寰(2018)。《DMO製造技藝01》。台北 : 迪墨國際股份有限公司。
英文文獻
1. Cui, Q., & Yue, F. (2019, July). Parametric Design of Personalized 3D Printed Sneakers. In The International Conference on Computational Design and Robotic Fabrication(pp. 82-92). Springer, Singapore.
2.Jabi, W. (2013). Parametric design for architecture. Hachette UK.
3.Mullen, T. (2011). Mastering blender. John Wiley & Sons.
4.Woodbury, R. (2010). Elements of parametric design. Taylor and Francis.
5.Hernandez, C. R. B. (2006). Thinking parametric design: introducing parametric Gaudi. Design Studies, 27(3), 309-324.
6.Harding, J. E., & Shepherd, P. (2017). Meta-parametric design. Design Studies, 52, 73-95.
7.Harding, J., & Brandt-Olsen, C. (2018). Biomorpher: Interactive evolution for parametric design. International Journal of Architectural Computing, 16(2), 144-163.
8.Monedero, J. (2000). Parametric design: a review and some experiences. Automation in construction, 9(4), 369-377.
9.Oxman, R. (2017). Thinking difference: Theories and models of parametric design thinking. Design studies, 52, 4-39.
10.Shea, K., Aish, R., & Gourtovaia, M. (2005). Towards integrated performance-driven generative design tools. Automation in Construction, 14(2), 253-264.

網路資源
1.Nacer, L. (2022, March 18). NFT 3D painting in Procreate & Nomad ( with the project files ). YouTube. Retrieved December 28, 2022, from https://youtu.be/2yg1ysGKj48
2.Cronin, J. (2020, September 22). Conceptual shoe design using Autodesk alias, Dynamo, and VRED. YouTube. Retrieved December 28, 2022, from https://www.youtube.com/watch?v=bKp7AbUC6BY&t=4s
3.June, L. (2021, January 7). How to use multiple attractors in Rhino grasshopper. YouTube. Retrieved December 28, 2022, from https://www.youtube.com/watch?v=Ps0-N7o8btw

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全文公開日期 2028/02/02 (校外網路)
全文公開日期 2028/02/02 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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