NURBS曲面結構及生成原理、修改方法


NURBS全稱是Non-Uniform Rational B-Splines中文叫做非均勻有理B樣條曲線,Rhinoceros中的模型曲線便是通過NRUBS曲線進行描述,曲面則是通過U和V兩個方向的曲線集合來得到,如圖:


Rhino如何生產曲面原理

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖1

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖2

由上圖我們發現就像織布一樣,曲面由縱橫交錯的UV線編制而成,線長怎樣,面就長怎樣,那么畫好線就是最基礎工作,可以理解線的基礎打好,曲面的基礎做好了。


線的質量就是面的質量

線的質量評判標準:階數,控制點,節點,如果這些概念不了解,可以肯定你還不會建模。

階數


NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖3

曲線的階越高,代表曲線的光滑程度越高,曲線的計算和儲存消耗的資源也越多。


控制點

NURBS曲線的規則當中,控制點數目的最小值等于階數+1,同時這樣的配置也是最優化的,最優的曲線階數及點數配比圖2階3點、3階4點、4階5點、5階6點、6階7點、7階8點......但這里不建議大家畫太高階數的線,盡量控制在7階以下,由這些配置進行組合搭配我們幾乎可以畫出任何形態,很多人遇到復雜形態,習慣性用一個3階+N點完成,這樣的話就不是最簡了,原因如下:


節點的概念

線的控制點是階數+1的狀態下節點最少,相同階數下,控制的每增加1個節點也增加一個,這樣的話就導致計算機對這根線條的計算就復雜了,由多余的信息,所以盡量控制節點數,基本保證每根線條是單SPEN(2個節點)最好,也就是我們常常聽到的最簡建模的概念,所以甚用3階+N點之類的設置。


NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖4

當我們遇到一個形態沒法用一個最簡組合(點數=階數+1)時,建議分段去畫,每段都是單SPEN就行,在保證線和線連接處的連續性就可以,如圖:


NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖5


理解線的邏輯后,那么接下來面就清晰多了。


生成曲面的原則一

生成后的曲面屬性繼承UV線的階數及點數。


NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖6

生成曲面的原則二

通過邊界UV趨勢變化達成造型目的。

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖7


生成曲面原則三

支持收斂

原則上最理想的狀態是生產4邊面,但是為了造型需求允許收斂的現象。

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖8

生成曲面的原則四

先低階,在升級調形,曲面階數建議控制在7階以下足夠滿足G3連續性。

 

當我們已經生產了一些基礎面后,還是滿足不了我們的造型需求時,就要對它進行再次的編輯了,可從以下幾個方面著手:


曲面修改的方法

一、通過重建或升階改變曲面屬性

生成后的曲面不是一成不變的,不滿意我們可以對它進行重新的修改或定義對曲面屬性進行修改常用的命令:NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖9 重建曲面和NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖10更改階數用到最為頻繁。

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖11

如上面GIF圖示,我們可以用重建曲面對已經建立的曲面進行更改UV方向的階數,來改變造型,這方面更詳細操作觀看今天次條文章相關教學視頻(更改曲面結構+調整形態)

 

二、通過調點達成造型的目的

我們也可以對已經生成的曲面,打開控制點,通過調整控制點來改變造型。

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖12

 

三、通過修剪達成造型目的

對曲面修剪的話有兩種方法,第一種修剪的方式就是用UV結構線對曲面進行修剪(原生修剪),第二種就是用另一特征曲線或曲面產生交集在進行修剪(非原生修剪)


原生UV修剪

畫面時優先考慮UV趨勢去造型,然后用UV去切割出細節設計。

優點: 1、邊緣修剪后原DNA保持不變;

2、可縮回成獨立原生曲面成。

缺點:造型能力有限(規律變化造型運用)


非原生修剪

優點:造型能力強                    

缺點:1、修剪后邊緣屬逼近計算,被修剪邊界不能繼承原生面基本屬性;

2、不可縮回到原生狀態。


NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖13

UV結構切割案例應用

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖14

非原生修剪案例應用

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖15

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖16


所以,深入理解線及面的生成概念和邏輯,及修改的方法,為我們在建模時,搭建線,創建曲面,提供了軟件在背后的計算法則,這樣能讓你進一步了解Rhino并提升建設思維及方法。

本文轉自:黃山手繪工廠


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NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖17

NURBS曲面結構及生成原理、修改方法的圖18
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