Моделирование nurbs: полигональное, сплайновое и NURBS моделирование.

Содержание

Полезные статьи и примеры 3D-сканирования

Партнерам

Неоднородный рациональный B-сплайн, NURBS (англ. Non-uniform rational B-spline) — математическая форма, применяемая в компьютерной графике для создания 3D моделей органических кривых и поверхностей.

Разработка NURBS началась в 50-х годах прошлого века инженерами, которые хотели получить математически точное представление произвольных поверхностей (таких, как корпуса кораблей, самолетов, космических аппаратов и автомобилей) с возможностью копирования при необходимости. До появления NURBS инженер рисовал модель от руки на бумаге в единичном экземпляре — эталон.

Источник.

NURBS не состоят из сетки прямоугольников в отличие от полигонов, разбиение этих поверхностей на многоугольники происходит лишь на этапе рендеринга и предполагает использование оптимального алгоритма для сохранения гладкости. Поэтому при любом приближении соблюдается гладкость поверхности.

Источник.

Из-за того, что NURBS поверхности всегда гладкие и не имеют острых углов, они широко используются в органическом моделировании для создания моделей животных, людей, машин и других объектов. Поначалу NURBS возможно было использовать только в коммерческих CAD-системах для автомобильных предприятий. Теперь же эти поверхности — неотъемлемая часть программных пакетов СATIA, Maya, 3Ds Max, Cinema 4D, Fusion 360, Kompas 3D, Rhinoceros (Rhino), Moment of Inspiration, Alias, SolidWorks и других.

Методом проектирования NURBS целесообразнее выполнять реверс инжиниринг объектов сложной формы с большим количеством поверхностей, изменяющих свою кривизну по математическим законам. Такой подход обеспечивает большую точность результата и снижает трудоемкость.

RangeVision решили узнать, можно ли ускорить процесс NURBS проектирования, используя импорт данных с 3D сканера Spectrum. В качестве органической поверхности инженеры использовали подошву спортивной обуви.

Перед RangeVision стояло несколько задач. Во-первых — произвести высоко детализированную оцифровку геометрии подошвы кроссовка. Во-вторых — на основе данных сканирования построить максимально точную 3D модель с использованием метода NURBS проектирования.

Оцифровка производилась в офисе RangeVision при обычном дневном освещении. Специалисты поместили кроссовок на поворотный стол и настроили 3D сканер Spectrum на вторую зону сканирования, подходящую для оцифровки объектов от 30 см до 1 м.

Кроссовок сканировали в двух положениях и получили 16 сканов (2 группы по 8 сканов). Оцифровка объекта заняла 25 минут, еще 35 минут ушло на постобработку и получение финальной 3D модели в формате .stl в программе RangeVision ScanCenter.

После этого специалист RangeVision Дмитрий Телегин приступил к выполнению построения 3D модели подошвы кроссовка с использованием технологии NURBS.

В начале файл в формате .stl был импортирован в программу Geomagic Studio, а также была выставлена система координат.

Далее была отрисована линия обрезки скана и удалил полученную часть.

Граничная кромка была сглажена, а имеющиеся мелкие пустоты — заполнены.

Во время подготовки к NURBS-проектированию были устранены дефекты поверхности подошвы, которые присутствовали на эталоне, и удален цифровой шум.

Построение и редактирование сетки позволило спроектировать органическую поверхность с использованием технологии NURBS.

После того, как были заданы параметры анализа точности построений, он произвел контроль качества 3D модели и сохранил отчет.

Построенная 3D модель может быть сохранена в формат . igs или .stp и экспортирована в любую другую программу (в зависимости от поставленных перед проектировщиком целей) для выполнения дальнейшей работы. Всего на реверс инжиниринг данного объекта с использованием технологии NURBS ушло 4 часа.

Задача была полностью решена в течение одного рабочего дня. Для сравнения, на построение такой же поверхности “с нуля” без использования 3D сканирования потребовалось бы около 4 рабочих дней. Данные, полученные с 3D сканера Spectrum, обладали высокой детализацией, что позволило выполнить реверс инжиниринг органической поверхности с использованием технологии NURBS в 8 раз быстрее.

↑

Благодарим за оставленный вопрос!

Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время

Благодарим за оставленную заявку!

Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время

На этом сайте используются файлы cookie. Нажимая ПРИНЯТЬ или продолжая просмотр сайта, вы разрешаете их использование. Подробнее.

Новинки IT-индустрии, обзоры и тесты компьютеров и комплектующих

ПК и комплектующие
- Настольные ПК и моноблоки
- Портативные ПК
- Серверы
- Материнские платы
- Корпуса
- Блоки питания
- Оперативная память
- Процессоры
- Графические адаптеры
- Жесткие диски и SSD
- Оптические приводы и носители
- Звуковые карты
- ТВ-тюнеры
- Контроллеры
- Системы охлаждения ПК
- Моддинг
- Аксессуары для ноутбуков
Периферия
- Принтеры, сканеры, МФУ
- Мониторы и проекторы
- Устройства ввода
- Внешние накопители
- Акустические системы, гарнитуры, наушники
- ИБП
- Веб-камеры
- KVM-оборудование
Цифровой дом
- Сетевые медиаплееры
- HTPC и мини-компьютеры
- ТВ и системы домашнего кинотеатра
- Технология DLNA
- Средства управления домашней техникой
Гаджеты
- Планшеты
- Смартфоны
- Портативные накопители
- Электронные ридеры
- Портативные медиаплееры
- GPS-навигаторы и трекеры
- Носимые гаджеты
- Автомобильные информационно-развлекательные системы
- Зарядные устройства
- Аксессуары для мобильных устройств
Фото и видео
- Цифровые фотоаппараты и оптика
- Видеокамеры
- Фотоаксессуары
- Обработка фотографий
- Монтаж видео
Программы и утилиты
- Операционные системы
- Средства разработки
- Офисные программы
- Средства тестирования, мониторинга и диагностики
- Полезные утилиты
- Графические редакторы
- Средства 3D-моделирования
Мир интернет
- Веб-браузеры
- Поисковые системы
- Социальные сети
- «Облачные» сервисы
- Сервисы для обмена сообщениями и конференц-связи
- Разработка веб-сайтов
- Мобильный интернет
- Полезные инструменты
Безопасность
- Средства защиты от вредоносного ПО
- Средства управления доступом
- Защита данных
Сети и телекоммуникации
- Проводные сети
- Беспроводные сети
- Сетевая инфраструктура
- Сотовая связь
- IP-телефония
- NAS-накопители
- Средства управления сетями
- Средства удаленного доступа
Корпоративные решения
- Системная интеграция
- Проекты в области образования
- Электронный документооборот
- «Облачные» сервисы для бизнеса
- Технологии виртуализации

Наш канал на Youtube

Архив изданий

1999	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2000	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2001	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2002	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2003	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2004	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2005	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2006	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2007	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2008	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2009	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2010	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2011	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2012	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2013	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

О нас
Размещение рекламы
Контакты

Что такое NURBS-кривые в 3D-моделировании?

Если вы использовали Blender, Maya или любую другую 3D-программу, похожую на любую из них, вы, вероятно, заметили одно очень странное слово среди остальных ваших опций при создании 3D-примитива: NURBS-кривые. Что такое NURBS и почему вы должны использовать их в своих проектах?

Кривые NURBS можно использовать для создания идеальной основы для ряда предметов, задач и потребностей. Вместо того, чтобы осторожно ходить на цыпочках вокруг острых краев и острых точек, вам доступны плавные наклоны и органичные градации, и все это благодаря силе математики.

Что означает NURBS?

NURBS означает неравномерный рациональный B-сплайн, где B означает базис. Что такое сплайн?

«Сплайн» — это просто причудливый термин, используемый для обозначения абстракции между операторами. Линейный угол в 90 градусов, например, можно преобразовать в аналогичную кривую, используя три точки, из которых он состоит, в качестве математической точки отсчета.

Вместо того, чтобы задавать кривую вручную, точка за бесконечно малой точкой, B-сплайны строят ее, используя вместо этого пару контрольных точек; наименьшее количество возможных «узлов» или «локтей», которые приведут к кривой по вашему выбору.

Оценка, происходящая между этими контрольными точками, называется интерполяцией. По сути, положение и вращение каждой ручки соответствуют следующей через протокол усреднения, в результате чего получается одна гладкая и непрерывная кривая, интерпретация и реконструкция которой компьютеру требует совсем немного.

Каждое оценочное очко между вашими «реальными» очками попадает прямо в линию. Регулировка любой ручки изменяет характер этих промежуточных точек, создавая новую кривую при каждом движении.

Как насчет «неоднородной рациональной» части?

«Неравномерность» — это вопрос параметризации кривой, т. е. отношения между вашим набором входных параметров и выходным значением NURBS, найденным в натуре. В неоднородном сплайне с длиной хорды значение параметра самой дальней контрольной точки не обязательно должно быть равно общему количеству отрезков, составляющих кривую.

В неравномерной кривой на некоторые участки континуума могут повлиять экстремальные значения в другом месте. Эти существенные различия могут сжимать или стягивать другие части кривой.

Атрибуты каждого неравномерного значения параметра имеют мало общего с фактической длиной представляемого им диапазона; таким образом кривизна распределяется с большей реалистичностью, чем это было бы при строго единообразном подходе.

В практическом смысле эти характеристики подходят для изогнутой поверхности, которая с меньшей вероятностью деформирует или искажает нанесенную на нее текстуру. Они более сложны, чем кривые, использующие единую параметризацию, но эта сложность, как правило, выгодно проявляется в конечном продукте.

«Рациональный» описывает способ, которым кривая NURBS неравномерно отдает приоритет «весу» влияния, которое каждая контрольная точка имеет на характер кривой. Простые B-сплайны, наоборот, могут похвастаться полностью однородным распределением влияния между каждой последовательной контрольной точкой. В этом случае создание параболических форм становится невозможным.

Связано: Как использовать пропорциональное редактирование в Blender

Для чего используются кривые NURBS?

NURBS в 3D-моделировании используются для создания кривых и искривленных поверхностей.

Всякий раз, когда вам нужно быстро создать уникальную или необычную изогнутую форму, не беспокоясь о кропотливом вырезании ее с помощью одной только полигональной геометрии, кривые NURBS упрощают следование любому примеру. Каждый раз, когда вы моделируете что-то гладкое или слегка градуированное, это идеальное время, чтобы выбрать кривую NURBS или две.

Иногда лучше начать с нуля с одной NURBS-кривой. В других случаях можно использовать NURBS-поверхности, чтобы быстрее покрыть большую площадь. Какая разница? Все зависит от того, как вы планируете работать с 3D-моделью.

NURBS-кривые в 3D-моделировании

Использование NURBS-кривой дает вам большой контроль над формой поверхности вашей 3D-модели. Их можно изменять теми же способами, что и полигональные примитивы, с дополнительным бонусом в виде гораздо более щадящей функции сглаживания между каждой контрольной точкой.

Кривые NURBS — это идеальный 3D-примитив, который можно использовать, когда вы создаете что-то вроде вазы или любого другого объекта с симметричным вращением. Многие программы 3D-моделирования позволяют заполнить промежуток между несколькими кривыми NURBS, чтобы найти поверхность NURBS, которая естественным образом располагалась бы между двумя изогнутыми телами.

В Autodesk Maya это действие называется Lofting. В Blender вы можете сделать это с помощью команды Fill.

NURBS-поверхности в 3D-моделировании

NURBS-поверхности создаются при вытягивании NURBS-кривой или при соединении двух или более кривых друг с другом через промежуточное 3D-пространство между ними. Эти «заплатки» NURBS можно использовать для построения вашей 3D-модели по частям. Их также можно использовать для дополнения полигональных элементов в обычной 3D-модели.

Как найти и вычислить поверхность NURBS? Линейное расстояние, заключенное в квадратные скобки между каждой контрольной точкой, называется изопармой, разбитой на две длины вектора постоянного значения вдоль вашей оси X или Y.

Каждая изопара служит базовой опорой для получаемой из нее поверхности NURBS — значение, полученное, когда оба компонента X и Y учитываются друг с другом, называется «промежутком» между ними. Чем больше пролетов требуется вашей NURBS-поверхности, тем больше деталей будет включать ваша криволинейная поверхность.

Связано: Как использовать Grease Pencil в Blender

Когда не следует использовать кривые и поверхности NURBS

Поскольку они немного сложнее, чем строго прямые линии и многоугольники, кривые NURBS обычно зарезервированы для любого контекста, в котором вы работаете. 3D-модель будет предварительно визуализирована для использования — визуализированные изображения CGI и 3D-анимация — это две области цифрового искусства, где NURBS можно использовать без ограничений.

Модели промышленного дизайна, научный и другой образовательный контент, а также другие приложения в этом общем окружении — все это отличные возможности для использования кривых NURBS, если у вас будет возможность все испечь перед распространением. В противном случае вам может понадобиться использовать что-то менее требовательное к вашей системе (а также к системе вашей аудитории).

В таких вещах, как видеоигры, кривые и поверхности NURBS могут представлять некоторую техническую проблему. К счастью, обычно довольно легко преобразовать любую NURBS-кривую или поверхность в аналогичную компоновку полигональной геометрии. Если вы застряли между детализацией кривой NURBS и простой визуализацией полигональных примитивов, это один из способов использовать лучшее из того, что могут предложить оба.

Связано: Шпаргалка по сочетаниям клавиш Essential Blender 3.0

NURBS в 3D-моделировании: быстро, плавно и функционально

Возможно, они не идеальны, но кривые NURBS невероятно полезны по ряду причин. В следующий раз, когда у вас есть план для модели, но нет возможности его реализовать, мы рекомендуем попробовать NURBS в старом колледже.

Что такое NURBS-моделирование? — ИТС

30 Декабрь

NURBS-моделирование было изобретено с появлением программного обеспечения для 3D-моделирования. Постепенно компьютерное моделирование стало популярным среди моделистов. Есть много причин популярности 9.0077 Техника моделирования NURBS . Один популярный связан с точным представлением стандартных геометрических форм и объектов. Как правило, этот метод требует очень небольшого количества информации для представления геометрии модели по сравнению с другими фасетными приближениями. Статья поможет вам получить четкое представление о технике моделирования NURBS и ее использовании.

Что такое NURBS-моделирование?

NURBS-моделирование или Non-Uniform Rational B-Splines Modeling подходит для математического представления трехмерной геометрии объекта. Он обладает потенциалом для точного описания всех возможных цифровых форм, таких как дуги, окружности, 3D-тела, 2D-поверхности и другие поверхности произвольной формы . Модели, созданные с использованием техники NURBS-моделирования, отличаются высокой эффективностью, гибкостью и геометрической точностью. Эти аспекты дополняют широкий спектр применений метода моделирования, таких как технические иллюстрации, сложные анимации и дизайн поверхностей, чтобы сделать процессы плавными.

В Maya 3D можно подразделять поверхности, полигоны и NURBS для создания трехмерных поверхностей, кривых и нескольких геометрических фигур. Другой метод, аналогичный NURBS-моделированию, — полигональное моделирование. Одно из основных различий между двумя типами методов моделирования заключается в том, каким образом компьютер рассчитывает сетки. В NURBS-моделировании сетки называются сплайнами, а в полигональном моделировании сетки называются полигонами.

Кривые для графического представления

Кривые используются для достижения нескольких эффектов в компьютерной графике. Различные кривые используются для создания различной векторной графики в CAD , такой как анимированные последовательности, 3D-модели и другие шрифты TrueType. Кривые бывают разных форм. Кривые можно активно использовать для определения нескольких форм. Некоторые из них могут быть реализованы с ускорением с помощью графического оборудования. Эти кривые делятся на три основных типа: явные кривые, неявные кривые и параметрические кривые. Кривые обычно встречаются в виде НУРБС и Безье .

Степень кривой

Наиболее часто используемым типом кривой является кубическая кривая степени 3 s. Максимальное значение представлено степенью на кривых Безье. Обратите внимание, что кривая Безье может быть любой степени. Кривая степени 1 состоит из 2 контрольных точек и нормальной формы линии. Точно так же в кривая степени 2 имеет 3 точки кривой. Когда мы увеличиваем количество контрольных точек, степень кривой также увеличивается, поэтому форма становится более сложной. Трудно работать с кривыми более высокого порядка, так как каждая контрольная точка имеет тенденцию влиять на всю кривую.

Рациональная кривая

Затем каждой контрольной точке на кривой присваивается вес. Степень, в которой кривая связана с точкой, определяется весом. Относительный вес более значим, чем значение контрольной точки. Изменение формы и цвета связано с разницей в весе контрольной точки. Вы обнаружите, что форма кривой, все веса которой установлены на значение 100 , будет такой же, как и у кривой со всеми весами, имеющими значение 1 . Нормальная кривая Безье состоит из весов, которые равны по значению. Графические дизайнеры используют рациональные кривые, когда им приходится иметь дело со сложными алгоритмами и большими наборами данных.

B-сплайны

В B-сплайне присутствует несколько дуг Безье. Используя единую технику, описанную в B-сплайне, можно лучше определить непрерывность суставов. B-Spline работает, чтобы сохранить различные части кривой нетронутыми и связанными также с помощью определенных внешних факторов. Это помогает всегда сохранять целостность контрольной точки. Некоторые точки кривой также защищены и поддерживаются соседними кривыми. Вектор узла решает, какой тип внешних факторов может сделать кривая неявная, однородная, явная или неоднородная . Вектор узла также определяет информацию, совместно используемую соответствующими сегментами или кривыми.

Преимущества NURBS

Использование NURBS дает несколько преимуществ. Эти полезные преимущества включают в себя –

Можно создавать различные виды 3D-форм и кривых. №

Поверхность NURBS легко гладится.

Кривые можно создавать с использованием минимума инструментов и методов.

Можно легко создавать простые и сложные поверхностные структуры.

Формат файла IGES может использоваться для экспорта поверхности в программы САПР .

Данные NURBS могут быть импортированы в приложения САПР в Maya .

В Maya кривые Безье можно импортировать в тип данных NURBS.

Кривая NURBS s можно очень легко зажимать, открывать и закрывать.

Поверхности, созданные с помощью 9Методика моделирования NURBS 0077 находит свое применение в различных областях. Анимация, визуализация, игровое и отраслевое моделирование и т. д. могут быть выполнены с использованием NURBS-моделирования.

Тип данных 3D NURBS можно без особых усилий перенести в любое приложение САПР .

Кроме того, в проект моделирования можно добавить типы полигональных поверхностей. Вы можете начать с построения поверхности с помощью NURBS, а затем преобразовать их в полигоны.

Использование примитивов NURBS

Примитивы NURBS используются для создания исключительно выглядящих 3D-моделей. Обычно примитивы представляют собой трехмерные объекты, имеющие такие геометрические формы, как кубическая, сферическая, коническая и т. п. От простых до сложных 3D-моделей можно эффективно создавать с помощью NURBS-примитивов . На этом использование не заканчивается, но на самом деле вы можете изменять формы, изменяя атрибуты примитивов NURBS. Кроме того, вы также можете отрезать любые ненужные части базовой формы объектной модели, сделать края круглыми и скошенными, используя Инструменты для 3D-лепки .

Использование NURBS-поверхностей

3D-модели можно создавать с использованием NURBS-поверхности . Чтобы определить базовый контур 3D-формы, вам необходимо создать NURBS-кривые. После того, как кривые разработаны, вы можете использовать эти кривые для построения NURBS-поверхностей . Модификацию и построение кривых/поверхностей NURBS можно выполнить, выполнив следующие действия:

Точки редактирования или управляющие вершины могут быть выровнены для рисования точных кривых.

Поиск инструментов рисования для создания кривых в «Меню создания» .

Важным набором меню является «Меню моделирования» .

Вы можете использовать различные параметры редактирования для создания NURBS-поверхностей/кривых.

В разделе поверхности/кривые вариантов NURBS также присутствуют на полке.

Как ITS может помочь вам с услугой 3D-моделирования?

Служба преобразования информации (ITS) предоставляет услуги 3D-моделирования уже более года. Information Transformation Services знает все о современной индустрии и ее тенденциях в бизнесе онлайн-маркетинга. ITS недорогая модель, но тяжелая с точки зрения качества и размера. Наша очень отзывчивая и интерактивная команда специализируется на услугах по 3D-моделированию продуктов и активов и запишет все существенные детали, предоставленные вами, и, в свою очередь, превратит вашу мечту в реальную реалистичную или виртуальную реальность.