CityEngine规则创建与应用

# 1. 介绍CityEngine规则创建与应用

## 1.1 什么是CityEngine

CityEngine是一款专业的三维城市建模软件，它主要用于快速创建大规模的城市环境和建筑模型。CityEngine的核心功能之一就是规则创建与应用，通过编写规则来自动生成城市中的各种元素，包括建筑、街道、植被等，从而加快城市设计和建模的过程。

## 1.2 规则创建的概念与作用

规则创建是CityEngine的核心特性之一，它基于基于Procedural Modeling（过程建模）的理念，通过编写规则脚本来描述建筑、道路、植被等元素的生成方式和特征。这种基于规则的建模方式具有很强的灵活性和可扩展性，可以快速生成大量具有复杂结构和多样性的城市景观。

## 1.3 规则创建与应用的意义

规则创建与应用能够极大地提升城市设计与规划的效率，同时也增加了城市模型的真实感和多样性。通过规则创建，设计师可以快速生成不同风格的建筑、街道与植被，实现快速布局和形态生成，为城市设计和规划提供更多可能性，同时也可以应用在游戏开发、影视特效等领域，为数字场景的创建提供有力支持。

# 2. 基础概念与工具

在本章中，我们将介绍CityEngine的基础概念和工具，帮助您快速入门使用CityEngine进行规则创建。

### 2.1 CityEngine的基础操作与界面介绍

CityEngine是一款用于城市建模和规则创建的软件，它具有强大的建筑生成和景观设计能力。下面我们将介绍一些基本操作和界面元素，以帮助您熟悉CityEngine的使用。

首先，启动CityEngine并打开一个新场景。您将看到主界面由多个面板组成，包括视图窗口、规则编辑器、属性编辑器等。

- 视图窗口：用于展示三维场景，您可以在此窗口中查看和编辑建筑物、景观等。
- 规则编辑器：用于创建和编辑规则，您可以在此窗口中编写代码来定义建筑物的生成规则。
- 属性编辑器：用于调整和修改建筑物、景观的属性和参数，例如尺寸、颜色等。

此外，CityEngine还提供了一系列工具和菜单栏，用于进行基本操作和高级功能的调用。您可以使用这些工具和菜单栏上的按钮来选择、移动、旋转、缩放建筑物等。

### 2.2 规则创建基础：语法与规则库

在CityEngine中，规则创建是通过编写代码来定义建筑物的生成规则。您可以使用CityEngine提供的规则语法和规则库来快速创建建筑物。

规则语法是一种特定的语言结构，用于描述建筑物的形状、属性和规则等。例如，您可以使用规则语法来定义建筑物的楼层数、立面样式、窗户的位置等。规则语法在CityEngine中被称为CGA语法。

规则库是一组预定义的规则模板和函数，用于帮助您快速创建建筑物。CityEngine提供了丰富的规则库，涵盖了不同建筑风格和类型。您可以通过导入规则库来使用其中的规则模板和函数。

### 2.3 使用规则编辑器：创建简单的规则示例

现在让我们使用规则编辑器来创建一个简单的建筑物规则示例。请按照以下步骤操作：

1. 在规则编辑器中输入以下代码：

   Lot -->
   extrude(1)

这段代码的意思是创建一个简单的地块，然后将其拉伸成一个单位高度的建筑物。
2. 在属性编辑器中，您可以调整建筑物的尺寸、颜色等属性。修改属性并观察视图窗口中建筑物的变化。

示例代码中，我们只是创建了一个简单的建筑物，您可以根据自己的需求自定义更复杂的规则。

通过这个简单的示例，您已经初步了解了CityEngine的规则创建基础。接下来，我们将深入探讨如何创建复杂的建筑规则。

# 3. 规则创建进阶

在这一部分，我们将深入探讨CityEngine规则创建的高级技术和方法。通过学习本章内容，您将掌握如何创建复杂的建筑规则，运用操作符和表达式，设计参数化和随机化的规则，以及使用嵌套规则等进阶技术。

#### 3.1 创建复杂的建筑规则

在CityEngine中，您可以通过组合基本形状、应用变化操作符和控制几何体的属性来创建复杂的建筑规则。例如，您可以定义建筑的楼层高度、立面样式、屋顶形状等。以下是一个简单的建筑规则示例：

Lot --> 
    extrude(10)
    comp(f) { side : Facade | top : Roof }
Facade -->
    setupProjection(0.2, scope.xy) 
    split(y) { ~1: Bay | ~1: Bay | ~1: Bay }

Bay -->
    extrude(3)

Roof -->
    rooftopHips(20)

通过以上规则，您可以定义建筑的基础地块（Lot），并在地块上进行挤压操作，然后分别生成立面（Facade）和屋顶（Roof）的几何体。在立面中，通过投影和分割操作生成不同的窗户（Bay）。这样的规则可以大大简化建筑的创建过程，并实