Nurbs моделирование 3d max: NURBS моделирование в 3d max

Уроки 3D Max. 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

Редактирование осуществляется при нажатии кнопки Sub-Object (Подобъекты). В 3D Studio Max существует ряд основных видов подобъектов:

• 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.

В зависимости от того, какой объект выбран, кроме стандартных свитков появляется еще и свиток управления параметрами этого объекта, расположенный ниже всех остальных свитков. Данный тип свитков дублирует с незначительными дополнениями свитки, появляющиеся при выборе операции создания зависимого объекта. Иногда положение объектов или настройки изначально не позволяют создать подобъект. В этом случае на невозможность создать подобъект указывают оранжевые линии, появляющиеся вместо результата. Попытайтесь изменить положение объектов или изменить настройки.

Привязка

NURBS использует свою систему привязок (рис. 5).

• 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.
  
  

Кнопка Clear All (Очистить все) сбрасывает все флажки. При нажатии клавиши совместно с правой кнопкой мыши включается временная привязка (рис. 5). Тип временной привязки появляется на желтом поле вместо надписи «Override OFF». Рисунок 5. Окно 3D Studio Max: привязка NURBS.

Автор: admin

Опубликовано: в 2008 году

Последние изменения: 21 июня 2017

Комментарии: 0

Уроки 3D Max. NURBS-моделирование: введение

• Главная❯
• Уроки❯
• 3D Max❯
• 2. Курс моделирования в 3D Max❯
• 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

Последние изменения: 21 июня 2017

Комментарии: 0

❮

6. 1 3D-моделирование с помощью лофтинга: общие сведения

❯

7.2 Создание объектов NURBS в 3D Studio Max

Нет доступа к просмотру комментариев.

Rhino — Что такое NURBS?

Что такое NURBS?

NURBS , неоднородные рациональные B-сплайны, представляют собой математические представления трехмерной геометрии, которые могут точно описать любую форму от простой двумерной линии, окружности, дуги или кривой до самой сложной трехмерной органической поверхности произвольной формы или твердого тела. . Благодаря своей гибкости и точности модели NURBS можно использовать в любом процессе, от иллюстрации и анимации до производства.

Геометрия NURBS обладает пятью важными качествами, которые делают ее идеальным выбором для компьютерного моделирования.

• Для обмена NURBS-геометрией используется несколько стандартных методов. Следовательно, клиенты могут перемещать свои ценные геометрические модели между различными программами моделирования, рендеринга, анимации и инженерного анализа.
• NURBS имеют точное и общеизвестное определение. В большинстве крупных университетов преподают математику и информатику геометрии NURBS. Это означает, что поставщики специализированного программного обеспечения, инженерные группы, фирмы по промышленному дизайну и студии анимации, которым необходимо создавать собственные программные приложения, могут найти обученных программистов, способных работать с геометрией NURBS.
• NURBS может точно представлять как стандартные геометрические объекты, такие как линии, окружности, эллипсы, сферы, торы, так и геометрию произвольной формы, такую ​​как кузова автомобилей и человеческие тела.
• Количество информации, необходимое для NURBS-представления части геометрии, намного меньше, чем количество информации, требуемое для обычных фасетных аппроксимаций.
• Правило оценки NURBS, обсуждаемое ниже, может быть эффективно и точно реализовано на компьютере.

Кривые и поверхности NURBS ведут себя одинаково и используют общую терминологию. Поскольку кривые описывать проще всего, мы рассмотрим их подробно. Четыре вещи определяют NURBS-кривую: степень, контрольные точки, узлы и правило оценки.

Градус

Градус — целое положительное число.

Обычно это число 1, 2, 3 или 5, но может быть и любым положительным целым числом. Линии и полилинии NURBS обычно имеют степень 1, круги NURBS имеют степень 2, а большинство кривых произвольной формы имеют степень 3 или 5. Иногда используются термины линейный, квадратичный, кубический и пятый. Линейное число означает степень 1, квадратичное число означает степень 2, кубическое число означает степень 3, а пятая степень означает степень 5.

Вы можете увидеть ссылки на порядок кривой NURBS. Порядок кривой NURBS представляет собой положительное целое число, равное (степень+1). Следовательно, степень равна (порядок‑1).

Можно увеличить степень кривой NURBS без изменения ее формы. Как правило, невозможно уменьшить степень NURBS-кривой без изменения ее формы.

Контрольные точки

Контрольные точки представляют собой список точек не ниже степени+1.

Одним из самых простых способов изменить форму NURBS-кривой является перемещение ее контрольных точек.

Контрольные точки имеют связанный номер, называемый весом. За некоторыми исключениями, веса являются положительными числами. Когда все контрольные точки кривой имеют одинаковый вес (обычно 1), кривая называется нерациональной. В противном случае кривая называется рациональной. R в NURBS означает рациональный и указывает на то, что кривая NURBS может быть рациональной. На практике большинство NURBS-кривых нерациональны. Несколько NURBS-кривых, окружностей и эллипсов, являющихся яркими примерами, всегда рациональны.

Узлы

Узлы представляют собой список (степень+N-1) чисел, где N — количество контрольных точек. Иногда этот список чисел называют вектором узла. В этом термине слово вектор не означает трехмерное направление.

Этот список номеров узлов должен удовлетворять нескольким техническим условиям. Стандартный способ обеспечить выполнение технических условий — потребовать, чтобы числа оставались неизменными или увеличивались по мере продвижения вниз по списку, а количество повторяющихся значений ограничивалось не более чем степенью. Например, для кривой NURBS степени 3 с 11 контрольными точками список чисел 0,0,0,1,2,2,2,3,7,7,9,9,9 — удовлетворительный список узлов. Список 0,0,0,1,2,2,2,2,7,7,9,9,9 неприемлем, потому что в нем четыре двойки, а четыре больше степени.

Количество дублирований значения узла называется кратностью узла. В предыдущем примере удовлетворительного списка узлов узел со значением 0 имеет кратность три, узел со значением 1 имеет кратность один, узел со значением 2 имеет кратность три, узел со значением 3 имеет кратность один, узел со значением 7 имеет кратность два. , а значение узла 9имеет кратность три. Значение узла является полнократным узлом, если его степень многократно дублируется. В примере значения узлов 0, 2 и 9 имеют полную кратность. Значение узла, которое появляется только один раз, называется простым узлом. В примере значения узлов 1 и 3 являются простыми узлами.

Если список узлов начинается с узла полной кратности, за ним следуют простые узлы, заканчивается узлом полной кратности, а значения расположены на равном расстоянии друг от друга, то такие узлы называются равномерными. Например, если кривая NURBS степени 3 с 7 контрольными точками имеет узлы 0,0,0,1,2,3,4,4,4, то кривая имеет равномерные узлы. Сучки 0,0,0,1,2,5,6,6,6 неоднородны. Неравномерные узлы называются неоднородными. N и U в NURBS означают неравномерность и указывают на то, что узлы на кривой NURBS могут быть неоднородными.

Повторяющиеся значения узлов в середине списка узлов делают кривую NURBS менее гладкой. В крайнем случае узел с полной множественностью в середине списка узлов означает, что место на NURBS-кривой может быть изогнуто в виде крутого излома. По этой причине некоторые дизайнеры любят добавлять и удалять узлы, а затем корректировать контрольные точки, чтобы сделать кривые более плавными или изогнутыми. Поскольку количество узлов равно (N+степень-1), где N — количество контрольных точек, добавление узлов также добавляет контрольные точки, а удаление узлов удаляет контрольные точки. Узлы можно добавлять без изменения формы NURBS-кривой. В общем, удаление узлов изменит форму кривой.

Узлы и контрольные точки

Распространенное заблуждение состоит в том, что каждый узел связан с контрольной точкой, но это верно только для NURBS степени 1 (полилинии). Для NURBS более высокой степени существуют группы узлов 2 x степени, которые соответствуют группам (степень+1) контрольных точек. Например, у нас есть NURBS 3 степени с 7 контрольными точками и узлами 0,0,0,1,2,5,8,8,8. Первые четыре контрольные точки группируются с первыми шестью узлами. Контрольные точки со второй по пятую сгруппированы узлами 0,0,1,2,5,8. Контрольные точки с третьей по шестую группируются узлами 0,1,2,5,8,8. Последние четыре контрольные точки группируются с последними шестью узлами.

Некоторым разработчикам моделей, которые используют старые алгоритмы для оценки NURBS, требуется два дополнительных значения узла для общего количества узлов (степень+N+1). Когда Rhino экспортирует и импортирует геометрию NURBS, он автоматически добавляет и удаляет эти два лишних узла в зависимости от ситуации.

Правило оценки

Правило оценки кривой представляет собой математическую формулу, которая принимает число и присваивает точку.

Правило оценки NURBS представляет собой формулу, включающую степень, контрольные точки и узлы. В формуле есть некоторые вещи, называемые базисными функциями B-сплайна. B и S в NURBS означают базовый сплайн . Число, с которого начинается правило оценки, называется параметром. Вы можете думать о правиле оценки как о черном ящике, который поглощает параметр и выдает местоположение точки. Степень, узлы и контрольные точки определяют, как работает черный ящик.

Если вам удобно читать математические формулы, см. ikipedia: Неоднородный рациональный b-сплайн.

Знайте разницу – 3D-Ace Studio

Цифровые проекты, такие как разработка игр, анимационный дизайн и разработка программного обеспечения, обычно идут рука об руку с 3D-моделированием. В свою очередь, 3D-модели можно создавать разными способами, чтобы добиться безупречного результата и привлечь к продукту больше пользователей.

Есть два наиболее популярных способа качественного 3D-моделирования, которые часто сравнивают — полигональное моделирование и NURBS-моделирование (сплайн). Конечный результат каждого метода очень похож, но процесс и особенности различны для каждого.

Так как же работает полигональное и сплайновое моделирование? Что лучше использовать и когда? Как найти компанию по 3D-моделированию, чей опыт идеально подходит для решения этой задачи? В этой статье вы получите ответы на все эти вопросы. Давайте начнем!

Запросить цену

Посетите наш портфолио

Что такое полигональное моделирование?

Полигональное моделирование — один из основных видов 3D-моделирования, когда специалисты используют треугольники (tris) или полигоны (poly) для построения полноценной трехмерной модели. Что такое полигоны в 3D моделировании? Это плоские геометрические фигуры как минимум с 4 углами, которые 3D-художники используют для формирования модели.

Если быть точным, эти фигуры генерируются компьютером и соединяются для создания полигональной сетки — набора вершин и граней, которые формируют отдельные элементы 3D-объекта, а в более крупном масштабе — саму форму. Вы можете изобразить это как собранную головоломку, но в 3D-графике. Чем более подробную и точную модель хотят построить специалисты, тем больше полигонов они используют. Есть несколько приемов и советов по полигональному моделированию, которые вы можете узнать по ссылке.

Преимущества и недостатки полигонального моделирования

У полигонального моделирования есть некоторые преимущества по сравнению с неполигональным моделированием, которые лучше рассмотреть перед началом процесса.

Преимущества:

• Полигональные модели и их топология выглядят более естественно, так как каждый полигон разработан индивидуально и детально.
• Многие моды собираются из сложных компонентов, поэтому некоторые из их отдельных полигонов и треугольников можно редактировать или анимировать.
• Подходит для моделирования персонажей, животных, объектов, окружающей среды в играх, мультфильмах, фильмах и т. д.
• Чаще используется в разработке игр, потому что гораздо удобнее для 3D-моделирования. Кроме того, большинство игровых движков (программное обеспечение для упрощенной разработки игр) оснащены специальной панелью инструментов для полигонального моделирования.

Недостатки:

• Полигональное моделирование может занять очень много времени в случаях, когда 3D-модели требуют индивидуального проектирования и редактирования для каждого полигона.
• Плоские поля и полигональные сетки трудно использовать для построения модели с острыми краями, подходящей для промышленного дизайна.

Что такое сплайновое (NURBS) моделирование?

Сплайн — это кривая в трехмерном пространстве, технически называемая B-сплайном (базовым сплайном), которая проходит как минимум через две точки. Полное название этого типа моделирования происходит от NURBS, расшифровывающегося как Non-Uniform Rational Basis Spline. Представьте, как вы рисуете куб: сначала нужно рассчитать правильное расстояние между гранями, расставить точки вместе с рассчитанным расстоянием и соединить эти точки линиями. Таким образом, вы получите объемную фигуру.

Итак, NURBS-моделирование — это процесс работы со сплайнами — соединение их в 3D-каркас, формирующий объемную модель определенной формы. 3D-художники используют компьютерные алгоритмы для настройки геометрии NURBS, чтобы конечная модель выглядела пропорционально и естественно.

Существует два способа работы с этим типом моделирования — с использованием NURBS-кривых и NURBS-поверхностей. Использование кривых подразумевает создание поверхностей из отдельных кривых, что лучше, когда нужно контролировать весь процесс моделирования. С другой стороны, вы можете просто создать будущую поверхность модели и отредактировать ее под требуемый результат.

Преимущества и недостатки моделирования NURBS

Давайте рассмотрим некоторые ключевые преимущества и недостатки моделирования NURBS, которые помогут определить его наилучшие варианты использования.

Преимущества:

• Подходит для создания моделей с гладкой поверхностью и точной и детальной прорисовкой внешнего вида моделей, используемых для отображения архитектуры, инженерных или других промышленных объектов.
• Поверхность модели, созданная с помощью NURBS-моделирования, при необходимости может быть преобразована в полигональный формат.
• Этот вид моделирования более доступен при редактировании моделей любой сложности, так как проще изменить положение точек на кривой с помощью алгоритма, чем корректировать настройки вершин полигональной сетки вручную.
• Нет необходимости разворачивать NURBS-модели, как это делается с полигональными моделями, поскольку структура сплайна аналогична UV-карте.

Недостатки:

• Трудно редактировать, дополнять и детализировать отдельные части модели, так как требует разрыва конструкции, что влияет на окончательный вид модели.
• Игровые движки гораздо менее адаптированы к NURBS-моделированию, чем к полигональному моделированию, поскольку редко используются для создания 3D-моделей игр.

Разница между полигональным и сплайновым моделированием

Основное отличие полигонального моделирования от NURBS заключается в материалах, которые используют 3D-художники, и в целях моделирования. Полигональное моделирование часто используется для создания 3D-моделей игр или анимации с использованием отдельных тригонометров и полигонов для разработки полисетки. В то же время NURBS-моделирование больше ориентировано на создание детализированных моделей для визуализации продуктов и природных объектов.

Например, приведенная ниже 3D-модель была создана с помощью полигонального моделирования в 3D-Ace и опубликована на ArtStation. Как видите, модель выполнена с полигональной сеткой, состоящей из равномерно распределенных полигонов. После полигонального моделирования эта модель была доработана с текстурированием, отвечающим за внешнее покрытие модели и естественный эффект. Наши 3D-художники использовали программное обеспечение ZBrush и 3Ds Max для достижения этого результата.

Ниже приведен отличный пример сплайновой модели, созданной в Maya и доступной на ArtStation. Мы можем видеть сплайновые кривые, которые пересекаются и образуют сплайновую клетку в форме модели пистолета.

Типы программного обеспечения для моделирования

Поскольку типы полигонального и NURBS-моделирования различаются используемым материалом и подходом к созданию моделей, некоторые типы программного обеспечения более адаптированы для конкретных целей. Ниже мы рассмотрим лучшие приложения для использования каждого из двух типов моделирования — полигонального и NURBS.

Лучшее программное обеспечение для полигонального 3D-моделирования

3Ds Max

Полигональное моделирование в 3Ds Max идеально подходит для игровых моделей и анимации, поскольку полигональное моделирование более распространено в игровом дизайне. Например, в программе есть несколько полезных инструментов для полигонального моделирования, таких как вершина, ребро и т. д.

Blender

Blender — это бесплатная программа для создания 3D-моделей с открытым исходным кодом, предназначенная для широкого спектра целей: создание 3D-графики, моделирование, скульптура и рендеринг. Это профессиональный ресурс, предоставляющий весь необходимый функционал и множество обучающих видео и документов по его использованию.

ZBrush

ZBrush отлично подходит для моделирования гладких фотореалистичных объектов, хотя программа может только создавать сетки и не манипулировать полигонами отдельно. Используйте инструмент Make PolyMesh4D и редактируйте свою модель с помощью других инструментов — рендеринга, освещения и т. д. Вы также можете воспользоваться документацией по полигональному моделированию.

Верхнее программное обеспечение для NURBS-моделирования

3Ds Max

3Ds max в сплайн-моделировании может быть полезным в обоих случаях — моделирование с использованием NURBS-поверхности, требующей гладкого проектирования, и NURBS-кривых, когда вам нужно проектировать модели с острыми краями. Программное обеспечение предоставляет своим пользователям документацию по моделированию NURBS для более простого использования.

Maya

Сплайн-моделирование в Maya — это возможность создавать модели с кривыми и поверхностями, а также экспортировать 3D-данные NURBS с помощью любого программного обеспечения САПР. Вы также можете использовать Maya для преобразования NURBS в многоугольники, если вам нужно покрытие типа многоугольника в некоторых образцах. Программное обеспечение также предоставляет документ для ознакомления с NURBS-моделированием.

AutoCAD

Поскольку моделирование NURBS часто используется для создания архитектурных или инженерных моделей, профессионалам проще всего использовать программное обеспечение NURBS CAD (автоматизированное проектирование), такое как AutoCAD. Принцип этой программы заключается в автоматизации проектирования, что экономит время дизайнеров и повышает точность работы.

Доверьте свой 3D-контент экспертам

продумана и выполнена модель, а также то, насколько естественно выглядят объекты. Таким образом, такую ​​работу всегда лучше доверить специалистам с высоким уровнем знаний в области 2D и 3D моделирования.

3D-Ace полностью подходит под описание высококвалифицированного провайдера, только это не один человек, а целая команда опытных профессионалов в области 3D разработки.