Советы и лайфхаки

Nurbs моделирование – Иллюстрированный самоучитель по Maya 6 › NURBS-моделирование › NURBS-поверхности, полигональные поверхности и поверхности с иерархическим разбиением [страница — 70] | Самоучители по 3D-графике

Содержание

Уроки 3D Max. 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.

esate.ru

Иллюстрированный самоучитель по Maya 4.5 для продвинутых › Моделирование на основе NURBS-кривых › Неоднородные рациональные В-сплайны [страница — 77] | Самоучители по 3D-графике

Неоднородные рациональные В-сплайны

В компьютерной графике существует два подхода к моделированию объектов: на основе полигональных сеток и на основе NURBS-кривых. Большинство программ для создания трехмерной анимации работает только с полигонами. В Maya кроме этого используется более сложная и мощная система моделирования, которая основана на неоднородных рациональных сплайнах Безье (

NURBS, Non-Uniform Rational Bezier Splines). Созданная таким способом поверхность похожа на трехмерный искривленный лист в пространстве. Существуют ограничения на их построение, соединение друг с другом и деление на части, но в принципе это очень гибкие объекты. Основное их преимущество состоит в том, что в Maya они остаются чистыми кривыми, то есть математическими конструкциями. Уровень детализации получаемых на их основе поверхностей можно указывать как в окне проекции, так и при визуализации. Грубую огранку объектов, возникающую при попытке создать искривленную поверхность из полигональной сетки, легко можно убрать при работе с NURBS-поверхностями. Достаточно увеличить уровень детализации.

Моделирование на основе NURBS-кривых не сводится к соединению друг с другом отдельных фрагментов. В отличие от полигонов, имеющих фиксированную форму, в NURBS-моделировании трехмерные объекты создаются из кривых и поверхностей, что предоставляет неограниченные возможности их использования. Если вам нравится проектирование архитектуры и решение различных задач, то вы определенно почувствуете вкус к NURBS-моделированию.

Попробуем дать вам представление о природе неоднородных рациональных В-сплайнов. Их можно рассматривать как разновидность сплайна, используемого для определения кривых, которые лежат в основе математической структуры, задающей вид NURBS-поверхности. В этой главе мы покажем вам основные приемы работы с объектами данного типа, не пускаясь в глубокие теоретические изыскания. Обучаться компьютерному моделированию лучше всего методом проб и ошибок, поэтому в данной главе вы получите возможность на практике исследовать природу изучаемого объекта. Чтобы облегчить вам запоминание большого количества деталей, мы будем по ходу дела упоминать все команды, клавиатурные комбинации, поля, значения и прочие необходимые подробности. По мере чтения книги такие подсказки будут требоваться вам все реже и реже, но на начальном этапе вряд ли возможно без этого обойтись.

Преимущества моделирования на основе NURBS-кривых

Каждая из методик моделирования имеет свои сильные и слабые стороны, и выбор методики, наилучшим образом соответствующей конкретной задаче, требует немалого опыта в данной области. При выборе метода создания конкретного объекта нужно учитывать несколько факторов. NURBS-кривые хорошо подходят для моделирования объектов органического происхождения, например Животных, растений, фруктов, которые можно строить путем стыковки друг с другом гладких фрагментов поверхности. Также очень удобно использовать NURBS-кривые для построения серийно выпускаемых промышленных изделий, которые одновременно характеризуются точностью исполнения и обтекаемыми формами. К ним относятся транспортные средства, прессованные детали, различные приборы и прочие объекты с искривленными поверхностями, созданные руками человека.

Если вы сомневаетесь в правильности выбора способа моделирования, имейте в виду, что можно начать построение объекта с NURBS-кривых, а затем преобразовать его в сетку полигонов. Эта возможность является одним из основных преимуществ моделирования на основе NURBS-кривых. Например, чтобы освободиться от швов в местах сочленений отдельных частей при создании человеческой фигуры, ее достаточно преобразовать в сетку полигонов и затем связать отдельные фрагменты в единый объект. Благодаря наличию истории создания объекта при редактировании лежащих в основе фигуры NURBS-кривых ее вид будет автоматически изменяться даже после вышеописанного преобразования. Впрочем, моделирование на основе NURBS-кривых имеет и отрицательные стороны. При создании объектов, которые впоследствии должны быть анимированы, можно заметить наличие швов и даже зазоров между отдельными фрагментами NURBS-поверхностей. В результате этой особенности конструирования практически никогда не удается получить монолитный объект. Чтобы избежать упомянутой выше проблемы, приходится очень тщательно сшивать отдельные фрагменты между собой.

Использование NURBS-кривых также приводит к усложнению модели. Наличие большого числа кривых, определяющих поверхность, может заметно усложнить ее редактирование. Кроме того, иногда такие модели оказываются настолько массивными, что с ними невозможно работать в интерактивном режиме. Конечно, в данном случае все зависит от мощности SD-ускорителя компьютера! Другим недостатком использования NURBS-кривых является увеличение времени визуализации. Идеальная математическая кривая, определяющая форму поверхности, должна быть конкретизирована с помощью полигонов, наличие большого количества которых замедляет визуализацию.

В этой главе будет рассмотрен процесс моделирования домика на основе NURBS-кривых. Дом является первым объектом сцены, которую вам предстоит создать в процессе работы над упражнениями нашей книги.

samoychiteli.ru

Иллюстрированный самоучитель по Maya 6 › NURBS-моделирование › Различные способы создания NURBS-поверхностей [страница — 73] | Самоучители по 3D-графике

Различные способы создания NURBS-поверхностей

Модели, созданные на основе неоднородных рациональных сплайнов Безье, могут состоять как из единой поверхности, так и из набора кусков (patches), соединяющихся друг с другом подобно лоскутному одеялу. Но в любом случае вы получаете гарантированно гладкую поверхность.

Поверхности в NURBS-моделировании создаются на основе кривых. В то время как соединение друг с другом управляющих вершин приводит к формированию кривых, соединение друг с другом кривых приводит к формированию поверхности. Соответственно, типичный процесс NURBS-моделирования начинается с создания кривой, определяющей ребра, контуры и границы поверхности.

Форма созданной поверхности определяется и контролируется изопараметрическими кривыми, форму которых, в свою очередь, определяют управляющие вершины. Таким образом, форма поверхности редактируется посредством манипуляции управляющими вершинами.


Получить NURBS-поверхность можно различными способами. Проще всего создать NURBS-примитив Plane (Плоскость). Затем можно поменять ее форму перемещением управляющих точек и даже разрезать поверхность на несколько кусков. Примитив вовсе не обязательно должен сохранять исходную форму. Специальные инструменты позволяют отрезать от него куски и присоединять другие, моделируя нужный объект.

Впрочем, существуют и другие методы получения NURBS-поверхностей. В их основе лежит использование кривых, определяющих часть или части поверхности. Поговорим о них подробнее.

Метод лофтинга

Чаще всего поверхности создаются методом лофтинга, для которого требуется по меньшей мере две кривые. Поверхность формируется между этими кривыми, причем ее направление зависит от порядка их выделения. Пример полученной таким способом поверхности показан на рис. 4.7.


Рис. 4.7. Простая поверхность, полученная методом лофтинга из двух кривых

Применим этот метод на практике:

  1. Нарисуйте две кривые.
  2. Выделите кривые в произвольном порядке.
  3. Убедитесь, что вы находитесь в режиме Modelling (Моделирование). Если это не так, нажмите клавишу F3. Выберите в меню Surfaces (Поверхности) команду Loft (Лофтинг). Альтернативным способом вызова данной команды является щелчок на кнопке Loft (Лофтинг) вкладки Shelf (Полка) с названием Surfaces (Поверхности).

Задействовав в процессе несколько кривых, можно получить более сложную поверхность. Чем большее количество управляющих вершин содержит каждая кривая, тем больше изопараметрических кривых будет на поверхности и, соответственно, более детальной она станет. На рис. 4.8 показана поверхность, полученная методом лофтинга на основе четырех кривых.


Рис. 4.8. Поверхность, созданная методом лофтинга на основе четырех кривых, которые выделялись по порядку слева направо

Метод лофтинга работает лучше всего, когда кривые представляют собой сечения моделируемого объекта. Он используется для создания самых разных поверхностей, от самых простых, например поверхности стола, до сложных, таких, как человеческое лицо.

samoychiteli.ru

NURBs-моделирование | KV.by

Создание трехмерной модели предполагает использование геометрии двух типов: на базе многоугольников и на базе сплайнов. Что же выбрать? Это зависит от цели, для которой предназначена сама модель.

Обычно трехмерная модель строится из многоугольников и представляет собой упорядоченную совокупность плоских граней треугольной формы. В противоположность им NURBs-объекты генерируются аналитическим путем, строятся из чисто математических кривых и, следовательно, вообще не имеют граней.

Аббревиатура NURBs обозначает Non-Uniform Rational B-Splines, то есть неравномерные рациональные B-сплайны.

NURBs-объекты характеризуются такой гладкостью и плавностью линий, какая практически недоступна традиционным объектам, построенным на основе многоугольников. Из-за своей гибкости и точности NURBs-модели могут использоваться в любом процессе иллюстрации, анимации и промышленного дизайна. На сегодняшний день любой пакет для 3D-моделирования, в котором нет NURBs-объектов, выглядит тускло и уныло.

Постоянные законодатели моды в NURBs- моделировании для анимации — Alias|Wavefront Power Animator; для промышленного дизайна — Alias|Wavefront Surface Studio и др.

В последнее время на рынке программ для NURBs-моделирования появились два новичка, сразу завоевавшие симпатии пользователей своей ценой (до $1000) и набором инструментов. Итак…


Rhino3D, Robert McNeel & Associates, USA.

www.rhino3d.com

Преимущества: Система предназначена для максимального удовлетворения потребностей дизайнеров в моделировании. Удобный интерфейс. Большое количество привязок. Избыток средств для создания и редактирования кривых и поверхностей. Анализ геометрии. Поддержка многих форматов. Наличие плагинов для 3Dstudio MAX и Softimage. Поддержка 3D-сканера.

Недостатки: Качество визуализации.


SolidThinking, GESTEL Inc., Italy

www.gestel.com

Преимущества: К стандартному набору добавляются… Дерево построения с историей создания геометрии, что дает возможность изменять параметры задающей геометрии в любое время. Поддержка Open-GL. Визуализация высокого качества с поддержкой Blue Moon Rendering Tools (аналог RenderMan). Наличие библиотеки материалов.

Недостатки: Бета-версия частенько «падает».

Обе системы требуют небольших ресурсов: Windows 95/98/NT, Pentium 100 MHz, RAM 32 Mb, Resolution 800×600.

Программы доступны в виде бета-версий, что не помешало им незаметно для конкурентов занять довольно большую долю рынка. И еще одна новость: в этом месяце выходит новая версия Rhino3D. …Спешите!

Василий ПЕРЕГУД,
[email protected]

www.kv.by

Основы NURBS моделирования — Уроки Моделирование в 3Ds Max

Основы NURBS моделирования

NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines)  «неоднородный рациональный В-сплайн». Это технология предназначена для создания плавных органических форм и моделей. Она основана на сложном математическом аппарате. Из-за особенности строения NURBS поверхности всегда гладкие (у них нет острых краев, присущих полигонам), эта особенность позволяет использовать их при создании моделей органического происхождения (растения, животные, люди), а также в моделировании автомобилей. NURBS поверхности не состоят из сетки прямоугольников, разбиение поверхностей на многоугольники происходит лишь на этапе рендеринга. 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 таится 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 тут есть отличие: управляющие точки Безье влияют сразу на всю поверхность, тогда как управляющие вершины NURBS воздействуют на локальную область, размером которой можно управлять, используя вес.

Рисунок 1. Поверхность Point.

Рисунок 2. Поверхность CV.


Чем больше вес вершины, тем более сильное влияние эта вершина оказывает на поверхность или кривую. На рис. 3 две точки, имеющие разный вес перемещены на одинаковые расстояния, но при этом они 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). Одна поверхность или кривая не могут одновременно управляться как точками, так и вершинами, но внутри одного объекта N.

Рисунок 4. Кривые Point и CV.

Читайте также:

3dmaxus.ucoz.ru

Моделирование шторы в 3ds Max с помощью NURBS: урок для новичков

Рано или поздно, при создании трехмерной сцены интерьера, Вы столкнетесь с моделированием штор, гардин или занавесок. Можно конечно найти и скачать готовую 3d-модель шторы, но в качестве практики и изучения моделирования в 3ds Max, нам интересней создать свою собственную штору «с нуля». Рассмотрим для начала пример несложного моделирования простой шторы, используя NURBS кривые.


NURBS Curves

NURBSNon-Uniform Rational B-Splines (Нерегулярные Рациональные В-сплайны) — наиболее подходящий инструмент в 3d-редакторах, для моделирования органических форм. В 3ds макс-е существует два вида NURBS-кривых: CV-curves (Control Vertices) – кривые контрольных точек и Point curves – точечные кривые (см. скриншот ниже).

CV-curves — это наиболее общий и универсальный метод создания кривой, в которой каждая контрольная точка (или управляющая вершин) имеет так называемый вес (Weight), который определяет степень притяжения кривой к этой точке.Но у CV-кривых есть один недостаток, который заключается в том, что кривая не проходит через управляющие вершины.

Point-кривые задают форму сплайна непосредственным положением точек (Points), но не позволяют задавать вес каждой вершины.



Моделирование с помощью Ruled Surface

Итак, давайте быстро создадим простую штору, состоящую всего из двух сплайнов (NURBS-кривых). В окне проекции Top создаем две NURBS-кривые (CV-curves):


Потом расположите кривые друг над другом, на нужной высоте, задавая тем самым длину будущей шторы:


Включите закладку Modify, затем нажмите кнопку NURBS Creation Toolbox, включая соответствующую панель:


На этой панели Toolbox выберите кнопку режима Ruled Surface:


Далее щелкните указателем мыши сначала по нижней кривой, затем, протягивая пунктирную линию, по верхней кривой, соединяя указываемые объекты. У Вас должна получиться примерно такая поверхность:


После этого, можно регулировать форму нашей шторы на уровне подобъектов:


  • Surface — для редактирования фрагментов поверхности
  • Curve CV — для корректировки вершин
  • Curve — для настройки кривых

Выберите уровень подобъектов Curve CV и двигая точки на кривых, корректируйте складки на шторе на свой вкус:


Вот и все, наша первая 3d-штора готова. На этом наш урок по моделированию шторы в 3ds Max можно было бы и закончить, но путем несложных действий можно немного «оживить» нашу штору, сделав ее не такой «пластмассовой». Щелкните правой кнопкой мыши на шторе-объекте и конвертируйте ее в Editable Poly, выбрав в контекстном меню Convert To – Editable Poly.
Далее в списке модификаторов примените к шторе модификатор Noise (при необходимости, добавив до этого полигонов модели модификатором Subdivide).
Регулируя параметры модификатора Noise, можно добавить неровностей и складок нашей шторе, делая ее более натуральной:


Надеюсь, этот небольшое и несложное руководство по моделированию шторы в 3ds Max будет полезно всем новичкам. Успехов в освоении!

Не забудьте почитать один из наших последних уроков, в котором разбирается моделирование спичечного коробка со спичками. Помимо собственно моделирования объектов, там подробно рассматривается создание UV-развертки и текстуры в Photoshop.

Перепечатка и использования данного материала в любом виде категорически запрещена!


уроки 3ds Max NURBS моделирование

3d-modeli.net

NURBS и 3Ds Max — Уроки Моделирование в 3Ds Max

NURBS и 3Ds Max

Сознание объектов NURBS начинается с создания «контейнера» (кривая, точка или плоскость). В дальнейшем все созданные в пределах данного контейнера объекты будут рассматриваться как один NURBS объект. рис. 1 демонстрирует, что ряд кривых и поверхностей представляют один объект, над которым можно производить определённые действия (перемещение, вращение, масштабирование).

Рисунок 1. «Контейнер» NURBS.


На рис. 2 изображены способы доступа к данным инструментам командной панели.

Рисунок 2. Доступ к инструментам создания NURBS.

NURBS-кривые 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).

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. На рис. 8 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. На рис. 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 3. Плавающая панель NURBS.

Рисунок 4. Схема соответствия кнопок в плавающей панели и в свитках.

Присоединение

Если в процессе работы вам необходимо использовать какой-либо объект, который не является NURBS объектом, или NURBS объект, который не входит в редактируемый объект, иными словами, находится вне контейнера, его нужно присоединить, нажав кнопку Attach (Присоединить) или Attach Mul. (Присоединить множество). Кнопки Import (Импорт) и Import Multiple (Импорт множества) включают в контейнер объекты, не меняя их структуру, и их использование не оправдано.

Редактирование NURBS в 3Ds Max

Редактирование осуществляется нажатием кнопки Sub-Object (Подобъекты). В 3d studio max существует несколько 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 в 3Ds Max

NURBS использует свою систему привязок (рис. 5).

CV – привязка к вершинам типа CV.
Curve Center – к центру (вычисляемому программой) кривой.
Curve Tangent – 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 <Shift> совместно с правой кнопкой мыши включается временная привязка (рис. 5). Тип временной привязки появляется на желтом поле вместо надписи «Override OFF».

Рисунок 5. Привязка NURBS.

Читайте также:

3dmaxus.ucoz.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.