第六讲 曲面建模—面片、NURBS建模
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NURBS曲面的简介NURBS曲面与以往的实体建模方式有所不同,特别适用于创建复杂的曲面造型,NURBS 是Non-Uniform Rational B-Splires的缩写,使用它可以使以前实体建模难以达到的圆滑曲面的构建,变得简单、方便。
我们可通过在视窗中交互地调整构成曲面的点来完成复杂曲面造型的构建。
NURBS曲面大大扩展了MAX的建模功能。
在过去的版本中只能用增加面数、段数的方法使构建对象的表面看起来尽量平滑。
它们的缺点是难于创建复杂的曲面对象。
另外由于对象是由一些小的平面为基础而构建的,在渲染时可以看到面的边界;要得到平滑的曲线边缘则需增加面数,这样就会影响计算速度。
而NURBS曲面是解析生成的,计算速度相对快一些,并且渲染结果也是令你绝对满意的平滑曲面。
NURBS曲面的简介NURBS曲面与Shape项目栏中的NURBS曲线一样,都通过多个曲面的组合形成最终要创建的造型。
NURBS曲线与曲面上的调节点有两种:Points编辑点和CV控制点,这两种点的形式有所不同。
在对曲线或曲面进行编辑时你可发现由Points Vertex构成的曲线或曲面,这些点是在曲线或曲面上的;而CV点则是分布在曲线或曲面之外的,点与点之间不是曲线,而是控制曲线的控制线。
创建NURBS曲面在Create(创建)命令面板Geometry项目标中选择NURBS Surfaces菜单项。
这时可在Object Type物体类型卷展栏中看到Point Surf与CV Surf的命令按钮。
按下命令按钮后用鼠标在视窗中拖动创建曲面。
可以在曲面创建前在参数卷展栏中设定参数,也可以在曲面创建完成后在Modify(修改)命令面板中修改参数。
参数说明:Length长度Width宽度Length Points长度点数Width Points宽度点数可以对已创建好的曲面进行任意的修改。
进入Modify(修改)命令面板,如图2-57所示NURBS曲面的修改面板。
Maya Nurbs曲面建模模实例教程尽管 MAYA的Nurbs建模在制作生物模型的时候显得有些复杂,但它却是工业建模的利器,下面我就举个例子用 MAYA的Nurbs制作一个咖啡罐来具体说明一下它的使用技巧。
1.选择 MAYA菜单的Create -> CV Curve Tool,在顶视图绘制一条曲线,作为罐子的右上角;确保曲线是方行的,同时在 Status 状态栏打开 Snap To Grids。
(从左至右)拐角曲线;duplicate 复制曲线,Scale X=-1;attache 联接曲线,继续复制 Scale Z=-1。
2.切换到 Surfaces 菜单模式。
选中曲线,选择 Edit -> Duplicate Special ->?,设置 Scale X=-1,点击 Duplicate Special 按钮;同时选中新旧两条曲线,选择 Edit Curves -> Attach Curves ->?,设置 Attach Method=Connect,取消 Keep Originals,点击 Attach 按钮。
3.选中合并好的曲线,选择 Edit -> Duplicate Special -> ?,Scale X=1,Scale Z=–1,点击 Duplicate Special 按钮;同时选中新旧两条曲线,选择 Surfaces -> Loft,生成罐底的模型。
选择并删除曲线。
4.Shift 选择新建曲面上下两边的 Isoparm 结构线(也就是箭头终点的边)。
你也可以右键点击曲面,在弹出菜单中选择 Isoparm 模式,然后再开始选择。
选择 Edit Curves -> Duplicate Surface Curves,隐藏曲面以便于观察新建曲线;选中新建曲线,先后选择 Edit -> Delete By Type -> History 和 Edit Curves -> Reverse Curve Direction;选中这两条曲线,选择 Edit Curves -> Attach Curves如果没有使用 Reverse Curve Direction 反转曲线方向工具,合并的曲线就会在中心扭曲,这是因为 duplicate 复制出来的曲线在U方向与原曲线的方向是相反的。
NURBS建模1.NURBS的简单介绍NURBS是Non-Uniform Rational B-Spline的简称,是一组用来创建光滑的有机体形状和表面模型的工具,也可以用来创建弯曲路径,用来放样或作为相机的动画路径的同一类型的路径,是目前3D模型中相当重要的一种建模方式,对于一些高级动画建模几乎都是采用此方式进行建模。
2.创建NURBS曲线创建NURBS曲线有两种方法。
A) Point Curve(点曲线):用控制点来定义曲线。
在这种类型的曲线中,曲线必须通过这个控制点。
B) CV Curve(CV曲线):类似于点曲线,但是曲线不通过这个CV点,而是离这点非常近。
控制顶点可以影响曲线的弯曲程度,而不需要曲线通过这点。
3.NURBS的建造面板从NURBS的建造面板看,我们可以将其分为三部分,分别为:Point(点式)、Curves(曲线)、Surfaces(曲面);其中点式指令提供了可依据情况的不同自由加入所需要的作业点;曲线式指令可以加入独立属性的点于NURBS物件中;而曲面式指令则是锁定在物件曲面的用途上。
利用这些NURBS指令,可以使操作者在作业需要时,随时加入额外的作业曲线进行辅助。
Create Points(点建构)在NURBS Creation Box中,关于点的建构方面,总共提供了六种不同形式的作业工具。
如下:——Create Point(建立独立点):建立三度空间独立属性的点物件,像辅助物件中的Point。
——Create offset Point(建立偏移点):在视图中的独立点上建立一个附属于独立点的附属点物件。
与独立点的偏离值可以通过调节参数面板中的参数来实现。
——Create Curve Point(建立曲度点):可以在曲线上的任意位置上建立一个附属于曲线的附属点,该点对曲线有剪切作用,可在参数面板中进行调节。
——Create Curve-Curve Point(建立交集点):在与曲线与曲线之间加入点。
NURBSNURBS曲线基础1.曲线的组成元素:CV【控制点】·Edit Point【编辑点】,简称EP点,Hull【壳线】,cv点之间的连线,在曲线编辑中可以选择壳线来完成曲面的一组控制点2.曲线元素的选择和编辑:可以通过F8在物体与元素之间切换选择,也可以通过状态栏上的按钮进行选择,或者通过右键快速标记菜单对一个或者一组cv控制点或者编辑点进行移动·旋转·缩放3.曲线元素的删除:选择一个或一组点,Delete和Backspace删除,在绘制曲线,可以使用这两个键来删除前一次的点,如使用Pencil Curve【铅笔工具】,则要在绘制后进行选择删除NURBS曲面基础1.曲面的组成元素:CV点·Isoparm【等参线】·曲面点·曲面面片·壳线,跟曲线一样,也可以通过F8在物体与元素之间切换选择,也可以通过状态栏上的按钮进行选择,或者通过右键快速标记菜单2.选择一个或者一组cv控制点或者编辑点`进行移动·旋转·缩放。
为了提高工作效率,选择Edit NURBS>selection>Grow CV selection[延伸CV选区]`Shrink CV selection[收缩CV选区]`Select CV Selection Boundary[选择CV区域边界]`Select Suface border[选择曲面边界]四个辅助工具,快捷键是选择NURBS物体的CV点,按下Ctrl+右键3.NURBS曲面精度控制:快捷键1 2 3 ,或者在Display>NURBS中选择Rough[粗] Medium【中】Fine【精】NURBS建模流程:“由线成面”—绘制曲线—编辑曲线---曲线成面---编辑曲面Create【创建】建立曲线,Edit Curves【编辑曲线】,Surfaces【曲面】将曲线生成曲面,Edit NURBS【编辑曲面】创建NURBS几何体:sphere球cube立方体cylinder柱体cone椎体plane平面circle圆形square方形在创建柱体和椎体时,创建后ctrl+z,可开口创建NURBS曲线1. CV曲线在Creat【创建】菜单下的CV Curve Tool,由于经常使用,可以将其放入工具架中,ctrl+shift+左击2.在创建过程中编辑曲线:·在落点后不要松开鼠标左键,拖动·松开的话,Insert键对最后一个点进行移动编辑·可以按键盘上的向左向右键进行控制点间的切换·最后按下Insert键可继续画线·落点后已经松开鼠标左键,直接拖动鼠标中间也可以编辑最后一个点3.在NURBS曲面上绘制曲线:modify>make live,创建的曲线为曲面曲线,不能单独存在4.CV曲线工具绘制技巧:在绘制曲线时,选择不同的曲线度数会画出不同效果的线,1就僵硬,但一般的物体都会有倒角,在拐角处连续单击三次就能绘制出一个硬角绘制自己的名字5.EP Curve Tool[编辑点曲线工具]与CV相同6.Pencil Curve Tool[铅笔曲线工具]画出来的曲线有很多EP点和CV点,要用EditCurves>Smooth Curves[平滑曲线]或Rebuild Curves[重建曲线]使曲线光滑或精减曲线点7.Arc Tool[圆弧工具]:three point circular arc[三点圆弧工具] two point circular arc[两点圆弧工具],可任意单击并移动3个控制点,按回车键确定,通道栏可对画好的弧进行编辑8.创建Text[文本]:NURBS曲线.NURBS曲面.多边形曲面编辑NURBS曲线【Edit Curves】Duplicate Surface Curves【复制曲面曲线】Attach Curves【合并曲线】Detach Curves【分离曲线】Align Curves【对齐曲线】Open/CloseCurves【开放/封闭曲线】Move seam [移动接缝]Cut Curve[剪切曲线]Intersect Curves[交叉曲线]Curve Fillet[曲线倒角]对两条曲线创建圆形倒角或自由倒角Insert Knot[插入节点]Extend[延伸]:Extend Curve[延伸曲线]` Extend Curve on Surface[延伸曲面曲线]`Offset[偏移]:Offset Curve[偏移曲线]` Offset Curve on Surface[偏移曲面曲线]Reverse Curve Direction[反转曲线方向]Rebuild Curve[重建曲线]Fit B—Spline[匹配曲线]Smooth Curve[光滑曲线]CV Hardness[硬化CV点]Add Points Tool[加点工具]`沿曲线末端添加CV ,EP点Curve Editing Tool[曲线编辑工具]Project Tangent[投射切线]Modify Curves[修改曲线]`Lock length[锁定长度]` Unlock length[解除长度锁定]`Straighten[拉直]`Smooth[平滑]`Curl[卷曲]`Bend[弯曲]Scale Curvature[曲率比例]Selection[选择]:CV点`起点`末点`创建NURBS曲面【Surfaces】Revolve[旋转]绕预定轴旋转成面Loft[[放样]将所选曲线放样成面Planar[平面]将所选曲线剪切成面Extrude[挤出]将轮廓线沿路径挤出成面Birail[围栏工具]单轨围栏`双轨围栏`多轨围栏Boundary[边界工具]根据所选的边界曲线创建边界曲面]Square[方形成面]根据四条或者三条两两相交边界曲线创建曲面Bevel[倒角]Bevel Plus[倒角插件]编辑NURBS曲面【Edit NURBS】Duplicate NURBS Patches[复制NURBS曲面]复制NURBS曲面上的一个或多个面片Project Curve On Surface[投射曲线到曲面]将一条或多条曲线投射到曲面,创建表面曲面Intersect Surfaces[相交曲面]求出两个或更多曲面的交线Trim Tool[剪切工具]根据曲面上表面曲线,剪切曲面Untrim Surfaces[还原剪切曲面]对于Trim过的曲面撤消Trim,如果在剪切时勾选Shrink Surface[收缩曲面]则无法还原Booleans[布尔运算]Union[并集]`Subtract[差集]`Intersect[交集]Attach Surfaces[合并曲面]将两个曲面连接成一个曲面Attach Without Moving[无位移连接]不改变要连接的曲面的位置和形状,连接两个曲面Detacth Surfaces[分离曲面]将曲面沿所选等参线处断开Align Surfaces[对齐曲面]将选择的两个曲面进行对齐操作Open/Close Surfaces[开放/封闭曲面]Move Seam[移动曲面接缝]Insert Isoparms[插入等参线]Extend Surfaces[延伸曲面]Offset Surfaces[偏移曲面]Reverse Surface Direction[反转曲面方向]Rebuild Surfaces[重建曲面]Round Tool[圆角工具]为两个相交的曲面倒圆角Surface Fillet[曲面衔接圆角]Circular Fillet[圆弧衔接] Freeform Fillet[自由衔接] Fillet Blend Tool[混合衔接工具]Stitch[缝合]Stitch Surface Points[缝合曲面点]Stitch Edges Tool[缝合边工具]Global Stitch[全局缝合]Sculpt Geometry Tool[雕刻几何体工具]Sufaces Editing[曲面编辑] Sufaces Editing Tool[编辑曲面工具]Break Tangent[打断切线]沿所选等参线断开表面切线Smooth Tangent[平滑切线]Selection[选择] Grow CV Selection[扩展CV选择]Shrink CV Selection[缩减CV选择] Select CV Selection Boundary[选择CV选区的边界] Select Surface Border[选择曲面边界]。
课题:第六讲NURBS建模目的要求:1、熟悉NURBS建模的相关概念;2、掌握NURBS曲面和曲线的创建和编辑;3、学会用NURBS建模的方法创建三维实体;重点、难点:1、NURBS曲面和曲线的编辑;2、NURBS建模方法的应用;教法:多媒体演示教学过程:NURBS是一种非常优秀的建模方式,在高级三维软件当中都支持这种建模方式。
NURBS能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度,从而能够创建出更逼真、生动的造型。
NURBS曲线和NURBS曲面在传统的制图领域是不存在的,是为使用计算机进行3D建模而专门建立的。
在3D建模的内部空间用曲线和曲面来表现轮廓和外形。
它们是用数学表达式构建的,NURBS数学表达式是一种复合体。
一、基础知识1.1 NURBS的定义NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,是非统一有理B样条的意思。
具体解释是:.Non-Uniform(非统一):是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。
当创建一个不规则曲面的时候这一点非常有用。
同样,统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的,对于交互的3D建模来说这是一个严重的缺陷。
.Rational(有理):是指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。
.B-Spline(B样条):是指用路线来构建一条曲线,在一个或更多的点之间以内插值替换的。
简单地说,NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。
NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。
就是因为这一特点,我们可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的皮肤,面貌或流线型的跑车等。
1.2 度数和连续性所有的曲线都有Degree(度数)。
一条曲线的度数在表现所使用的等式里面是最主要的指数。
一个直线的等式度数是1,一个二次的等式度数是2.NURBS曲线表现是立方等式,度数是3.可以把度数设得很高,但通常不必要这样做。
⾯⽚建模⾯⽚建模是⼀种介于⽹格建模与NURBS建模之间的建模⽅法。
相对于⽹格对象来说(多了⼏个可调节轴),⾯⽚只要⽐较少的⾯就可以创建逼真的光滑效果,⽤户只要⽐较少的控制点,就可以控制整个模型;相对于NURBS模型来说,使⽤⾯⽚建模可以节省系统资源,⾯⽚建模是⼀种创建光滑曲⾯的理想⽅式,当为其添加Edit Patch编辑修改器后,可以像编辑⽹格对象那样,随意地对其⼦对象进⾏编辑,创建复杂的模型。
⾯⽚建模是将⼆维图形结合起来形成三维⼏何体的⽅法。
在⾯⽚建模中,主要使⽤两个特殊的编辑修改器,即是Cross Section和Surface,⾯⽚是根据样条线边界形成的Bezier表⾯。
⾯⽚建模有很多优点,它不但直观,⽽且可以参数化地调整⽹格的密度。
⾯⽚的构架⾯⽚的样条线⽹络被定义为⾯⽚的构架(Cage),见图7.45。
可以⽤各种⽅法来创建样条线构架,例如⼿⼯绘制样条线,或者使⽤标准的⼆维图形和Cross Section编辑修改器。
⾯⽚的构架⾯⽚的样条线⽹络被定义为⾯⽚的构架(Cage),见下图。
可以⽤各种⽅法来创建样条线构架,例如⼿⼯绘制样条线,或者使⽤标准的⼆维图形和Cross Section编辑修改器。
可以通过给样条线构架应⽤Surface编辑修改器来创建⾯⽚表⾯。
Surface编辑修改器⽤来分析样条线构架,并在满⾜样条线构架要求的所有区域创建⾯⽚表⾯。
对样条线的要求可以⽤3到4个边来创建⾯⽚。
作为边的样条线节点必须分布在每个边上,⽽且要求每个边的节点必须相交。
样条线构架类似于⼀个⽹,⽹的每个区域有3到4个边。
Cross Section编辑修改器Cross Section编辑修改器⾃动根据⼀系列样条线创建样条线构架。
该编辑修改器⾃动在样条线节点间创建交叉的样条线,从⽽形成合法的⾯⽚构架。
为了使Cross Section编辑修改器更有效地⼯作,最好使每个样条线有相同的节点数。
下图右边是⼏个多边形图形,左边是给这些多边形应⽤Cross Section编辑修改器后的对象。
实训4 面片与NURBS建模●4.1 张拉膜的制作●4.2 主题雕塑的制作面片和NURBS建模是跟网格建模相并列的一种建模方法, NURBS建模能够比传统的建模方式更好地控制造型表面的曲线度,从而能够创建出更生动、更逼真的造型。
NURBS建模大量应用于生物角色建模和工业建筑中, NURBS建模主要包括NURBS曲线和NURBS曲面的创建与修改等内容。
●4.1 张拉膜的制作张拉膜结构,是以建筑织物,即膜材料为张拉主体,与支撑构件或拉索共同组成的结构体系,它以其新颖独特的建筑造型,良好的受力特点,成为大跨度空间结构的主要形式之一。
膜结构建筑的特点是建筑形体塑造自由、建筑空间的跨度大、自洁性好、光学性能好和防火性能好。
●4.1.1创建思路多变的支撑结构和柔性膜材使建筑物造型更加多样化,新颖美观,同时体现结构之美。
而且色彩丰富,可创造更自由的建筑形体和更丰富的建筑语言。
本例介绍的张拉膜应用了NURBS建模命令,创建膜结构,拉膜最终效果如图4.1-1所示。
图4.1-1拉膜的最终效果●4.1.2制作过程下面将详细介绍张拉膜模型的制作过程。
⑴、启动3ds Max 2010应用程序,将单位设置为毫米。
⑵、单击“创建/图形/弧”按钮,在左视图中绘制一段弧,命名为“ArcA”,设置其参数ArcA半径=5600,从230到275,如图4.1-2所示。
⑶、在左视图中再绘制一段弧,命名为“ArcB”,设置其参数ArcB半径=2090,从95到160,如图4.1-3所示。
图4.1-2绘制的弧A参数图4.1-3绘制的弧B参数图4.1-2、3绿色为弧A、白色为弧B⑷、选中“弧B”,调整图形的位置,在“修改器列表”列表下,选择“FFD2×2×2”命令,在修改器堆栈中激活“控制点”子物体层级,在各个视图中调整控制点的位置,其效果如图4.1-4所示。
图4.1-4调整控制点的位置⑸、在顶视图中绘制一段弧,命名为“弧C”,设置其参数ArcC半径=750,从70到150,并调整图形的位置,如图4.1-5所示。