7.1 NURBS-моделирование: введение
Использование NURBS моделирования для создания трехмерных объектов в 3D Studio Max.
Цель работы: Знакомство c принципами NURBS моделирования в программе 3D Studio Max.
Общие сведения
NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) переводится как «неоднородный рациональный В-сплайн». Это особая технология, предназначенная для создания плавных органических форм и моделей, основанная на сложном математическом аппарате. Всего существует около 1500 уравнений для описания всех геометрических элементов, от простейших кривых до сложных поверхностей.
Из-за особенности строения NURBS поверхности всегда гладкие (у них нет острых краев, присущих полигонам), поэтому они широко используются в органическом моделировании (подобном созданию растительных форм), для создания моделей животных, людей, машин и т. д. NURBS поверхности не состоят из сетки прямоугольников, разбиение поверхностей на многоугольники происходит лишь на этапе рендеринга и предполагает использование оптимального алгоритма для сохранения гладкости. Поэтому при любом приближении соблюдается гладкость поверхности.
Существует два типа NURBS кривых и поверхностей: Point (рис. 1), и CV (Control Vertex) (рис. 2). Разница между ними заключается лишь в способе управления. Объект Point управляется точками, лежащими непосредственно на самом объекте, другими словами, объект проходит через эти точки. Объект CV управляется вершинами, которые располагаются вне объекта и связаны между собой линиями. Это напоминает управляющие вершины Безье, которые применяются в технологии моделирования на основе лоскутов. Однако существует важное отличие: управляющие очки Безье влияют сразу на всю поверхность, тогда как управляющие вершины NURBS воздействуют на локальную область, размером которой можно управлять, используя вес.
Рисунок 1. Поверхность типа Point.
Рисунок 2. Поверхность типа CV.
Чем больше вес вершины, тем сильнее влияние этой вершины на поверхность или кривую.
Иначе говоря, чем больше вес, тем сильнее меняется форма. На рисунке 3 показано, как две точки с разными весами, перемещенные на одинаковые расстояния, по-разному влияют на поверхность.
Рисунок 3. Вес вершины влияет на силу ее воздействия. Одна поверхность или кривая не могут одновременно управляться как точками, так и вершинами, но внутри одного объекта NURBS могут содержаться как подобъекты Point, так и CV (рис. 4). Рисунок 4. Кривые Point и CV. Итак, мы познакомились с NURBS моделирования в программе 3D Studio Max. В следующих уроках более подробно будут рассмотрены создание объектов NURBS.
Понравилась публикация? Сохраните ее, чтобы вернуться к изучению материала!
Автор: admin
Опубликовано: в 2008 году
7.2 Создание объектов NURBS в 3D Studio Max
Использование NURBS-моделирования для создания трехмерных объектов в 3D Studio Max.
Цель работы: Знакомство c принципами NURBS-моделирования в программе 3D Studio Max.
Создание объектов NURBS
Сознание объектов NURBS начинается с создания «контейнера», т. е. кривой, точки или плоскости. В дальнейшем все созданные в пределах данного контейнера объекты будут рассматриваться как один NURBS-объект.
На рисунке 1 показано, что ряд кривых и поверхностей представляют один объект, который можно перемещать, вращать, масштабировать и т. д.
Рисунок 1. «Контейнер» NURBS.
На рисунке 2 изображены способы доступа к данным инструментам командной панели:
Рисунок 2. Доступ к инструментам создания NURBS.
NURBS-кривые первоначально создаются во вкладке Create (Создать) –> Shapes (Формы) –> NURBS Curves (NURBS-кривые) (рис. 2). Можно выбрать два типа кривых: Point или CV. В группе Rendering (Рендеринг) можно указать, будет ли видна кривая при рендеринге. Для этого нужно установить флажок Renderable (Визуализируемый), и установить толщину кривой Thickness (Толщина).
NURBS-поверхности создаются во вкладке Create (Создать) –> Geometry (Геометрия) –> NURBS Surfaces (NURBS-поверхности). Можно создавать либо кривую, либо поверхность. Обычно работа начинается с кривых, на основе которых в дальнейшем строится поверхность. В свитке Create Parameters (Параметры создания) выбирается длина (Length) и ширина (Width) создаваемой поверхности, а также число управляющих вершин или точек по длине (Length Points/CVs) и по ширине (Width Points/CVs). Все NURBS-объекты делятся на зависимые и независимые (исходные). Во вкладках типа Create (Создать) можно создать 5 независимых объектов: точка, кривая CV, кривая Point, поверхность CV, поверхность Point. Все другие (зависимые) объекты собраны в группах типа Dependent (Зависимые).
Удобные инструменты для создания объектов NURBS
Для удобства работы над NURBS-объектами все команды в свитках имеют аналоги в плавающей панели NURBS. Доступ к панели (рис. 3) осуществляется при нажатии кнопки во вкладке Modify (Изменить). Данная панель удобна тем, что компактна.
Рисунок 3. Плавающая панель NURBS.
На рисунке 4 приведена схема соответствия кнопок в плавающей панели и в свитках. Для доступа к плавающей панели, можно создать какой-либо NURBS-объект, а затем перейти во вкладку Modify (Изменить) и уже там создать нужные объекты.
Рисунок 4. Схема соответствия кнопок в плавающей панели и в свитках.
Присоединение
Если в процессе работы понадобится использовать какой-либо объект, который не является NURBS-объектом, или NURBS-объект, который не входит в редактируемый объект, иными словами, находится вне контейнера, такой объект нужно присоединить, нажав кнопку Attach (Присоединить) или Attach Mul (Присоединить множество). Кнопки Import (Импорт) и Import Multiple (Импорт множества) просто включают в контейнер объекты, не меняя их структуру, и их использование, по существу, не оправдано.
Редактирование NURBS
- Point (Точка) – доступ ко всем зависимым и независимым точкам, точкам кривой Point;
- Surface (Поверхность) – работа с зависимыми и независимыми поверхностями;
- Surface CV (Поверхность CV) – доступ к управляющим вершинам поверхности CV;
- Curve (Кривая) – работа с зависимыми и независимыми кривыми;
- Curve CV (Кривая CV) – доступ к управляющим вершинам кривой CV.
Привязка
- CV – привязка к вершинам типа CV.
- Curve Center – к центру (вычисляемому программой) кривой.
- Curve Tangen – к касательной.
- Curve End – к концу кривой.
- Surf Normal – к нормали поверхности.
- Point – к вершинам типа Point.
- Curve Normal – к нормали кривой.
- Curve Edge – к кривой.
- Surf Center – к центру поверхности.
- Surf Edge – к поверхности.
NURMS & NURBS
��Все наши курсы по моделированию начинаются с основы основ — базовой теории моделирования. И как показывает практика, большинство студентов не знают, как базово устроен принцип моделирования, которым они пользуются каждый день.
⠀
Поэтому сегодня мы разберём два типа моделирования, дающих нам полную свободу формообразования:
⠀
��NURMS — Non-Uniform Rational Mesh Smooth — неоднородное рациональное каркасное сглаживание. Знакомый большинству, так как часто используется в 3ds Max.
⠀
Итак, у вас есть некоторая 3D модель. Она описывается полигонами, а полигоны создаются по вершинам (vertex), которые в свою очередь описываются программой в пространстве по x-y-z координатам. Условно говоря, эта модель сглаживается за счёт дробления модели и использования веса вершин (который изначально у всех одинаковый).
⠀
Данный способ сглаживания знаком вам через модификаторы MeshSmooth, TurboSmooth и Subdivision Iterations.
⠀
��NURBS — Non-Uniform Rational B-spline — неоднородный рациональный Безье-сплайн. В данном случае поверхности модели создаются путём «натягивания» на состоящий из кривых каркас.
Ведущие представители этого метода в нашей сфере — Rhino, Maya и, вы не поверите, Revit. Создание объектов по NURBS поверхностям применяется в сферах, которые требуют высокой точности модели. По этой же причине предпочитаем его и мы.
⠀
Что значит неоднородность и рациональность? Это означает, что вершины ваших полигонов/кривых могут находиться на разном расстоянии друг от друга (то есть сетка не регулярная) и каждая из них может обладать своим весом (с разной силой притягивать поверхность).
Зачем нужно это понимать? Зная суть того, как строится ваша модель, намного легче понять логику появления багов и ошибок в модели и, соответственно, проще их устранять.
Моделирование NURBS в 3ds max: разбираем панель Toolbox
Технология NURBS-моделирования в 3d max — это технология, альтернативная созданию объектов через сплайны или поверхности, которыми мы привыкли обычно пользоваться, предназначенная специально для создания моделей с плавными, гладкими контурами. NURBS поверхности не состоят из сетки прямоугольников и широко используются для создания моделей животных, людей, автомобилей, то есть таких сложных объектов, которые не имеют острых граней.
Как создаются модели NURBS
В 3ds max существует два типа работы с NURBS: создание моделей с помощью кривых (Curves) или поверхностей (Surface).
- Кривая (Curves) – предполагает создание контура с помощью линий. Метод похож на работу со сплайнами. Create – Shapes – NURBS Curves;
- Поверхности (Surface) — предполагают создание поверхности. Create – Geometry – NURBS Surfaces.
Также система создания объектов NURBS предполагает два метода формирования кривых и поверхностей: Point Surf и CV (Control Vertex) Surf, между которыми есть небольшая разница.
- Объект Point Surf редактируется через точки, которые находятся на самом объекте;
- Объект CV Surf управляется точками, которые находятся вне объекта.
После создания, NURBS формы можно отредактировать, двигая точки и работая с кривыми на уровне подобъектов.
Сделать NURBS объект в 3д макс можно, если конвертировать его так же, как мы конвертируем его в Editable Poly. Для этого надо нажать на объект ПКМ и преобразовать его с помощью Convert – Convert to – Convert to NURBS.
При этом полигональная сетка теперь отсутствует, потому работа с отдельными полигонами невозможна. Дальнейший моделинг проиcходит через панель Toolbox, о которой мы поговорим далее.
NURBS объекты: панель Toolbox
Итак, NURBS моделирование проходит через специальную панель, найти которую можно во вкладке Modify. Она одинакова и для плоских Curves и для объемных Surface. Чтобы открыть панель Creation Toolbox, нажмите на зеленую кнопку в меню Modify после создания NURBS-объекта.
Панель состоит из трех разделов для управления точками (Points), кривыми (Curves) и плоскостями (Surfaces). Давайте каждый раздел.
Раздел Points
- Create Point — с помощью кнопки можно создать независимую точку;
- Create Offset Point — создание точки, смещенной от другой точки на заданное расстояние;
- Create Curve Point — создание точки непосредственно на контуре;
- Create Curve-Curve Point — создание точки в месте пересечения двух контуров;
- Create Surf Point — создание точки на плоскости Surface;
- Create Surface Curve Point — создание точки в месте пересечения кривой и плоскости.
Раздел Curves
- Create CV Curve — с помощью кнопки можно нарисовать кривую типа Control Vertex;
- Create Point Curve — с помощью кнопки можно нарисовать кривую типа Point;
- Create Fit Curve — создание кривой, которая пройдет через заданные точки;
- Create Transform Curve — создание дубликата кривой;
- Create Offset Curve — создание дубликата кривой с указанием расстояния сдвига;
- Create Blend Curve — помогает создать плавное соединение концов двух кривых;
- Create Mirror Curve — создание зеркальной копии на определенном пользователем расстоянии;
- Create Chamfer Curve — создание скоса в месте пересечения двух кривых;
- Create Fillet Curve — cоздание сглаженного перехода между пересекающимися кривыми;
- Create Surface-Surface Intersection Curve — cоздание кривой в месте пересечения двух поверхностей;
- Create U Iso Curve — cоздание среза на U-линии поверхности;
- Create V Iso Curve — cоздание среза на V-линии поверхности;
- Create Normal Projected Curve — проецирование кривой на плоскость вдоль нормали;
- Create Vector Projected Curve — проецирование кривой на плоскость вдоль вектора;
- Create CV Curve on Surface — создание кривой типа Control Vertex, лежащей на поверхности;
- Create Point Curve on Surface — создание кривой типа Point, лежащей на поверхности;
- Create Surface Offset Curve — создание кривой, смещенной на заданное расстояние от другой кривой;
- Create Surface Edge Curve — создание кривой на кромке плоскости.
Раздел Surfaces
- Create CV Surface — cоздание плоскости (Surface) типа Control Vertex;
- Create Point Surface — создание плоскости типа Point;
- Create Transform Surface — создание копии поверхности (плоскости);
- Create Blend Surface — соединение двух плоскостей третьей, сглаживающей, поверхностью;
- Create Offset Surface — создание копии Surface с заданным смещением в сторону;
- Create Mirror Surface — создание зеркальной копии поверхности относительно выделенной оси с заданным расстояние сдвига;
- Create Extrude Surface — выдавливание поверхности из кривой;
- Create Lathe Surface — создание NURBS-поверхности путем вращения кривой относительно заданной оси;
- Create Ruled Surface — создание поверхности, соединяющей края двух кривых;
- Create Capped Surface — создание «крышки» на замкнутой кривой;
- Create U Loft Surface — создание поверхности, объединяющей несколько замкнутых контуров вдоль оси U;
- Create UV Loft Surface — создание поверхности, объединяющей несколько замкнутых контуров вдоль осей U и V;
- Create 1-Rail Sweep — создание поверхности на основании кривой и поперечного сечения, созданного другой кривой;
- Create 2-Rail Sweep — создание поверхности на основании двух кривых и поперечного сечения, созданного другой кривой;
- Create a Multisided Blend Surface — создание поверхности, объединяющей несколько кривых и поверхностей;
- Create Multicurved Trimmed Surface — создание поверхности на основании нескольких кривых, формирующих петлю;
- Create Fillet Surface — создание поверхности с закругленными краями в месте их пересечения (по типу сварного шва).
Автор урока: Алиса Куб