細分建模
關注創建者：蝰蛇設計 創建時間：2021-02-11
細分建模的視頻教程
Creo7.0-8.0自由式建模造型研習
PTC將多邊形建模技術（細分建模），引入了Creo，并做成了一個自由式的模塊，這或許也是讓用戶在最短時間內跨越曲面造型這道檻的最佳工具，特別是對于工業設計、玩具、雕塑、家居、鐵藝、衛浴等行業更是具有天然的優勢。而在參數化環境下的集成更是讓這個自由構面方式發揮到了最大。 理清多邊形建模（細分建模）的基本操作和設計套路。
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細分建模的實例教程
在上周發送的《3D建模技能干貨：Polygon建模原理&萬能建模流程》一文中，Seven以Alias Subdivision細分曲面建模為例，為大家簡單介紹了在Alias中適用于絕大部分數模人員建模思路的“點--線--面”細分曲面建模流程。這篇文章目的重點在于描述思路，所以有些細節并未作詳細說明，鑒于這個原因，文章發送后，在后臺和技術交流群內引發了廣大三維建模愛好者的熱烈討論，其中討論最多的問題主要有以下幾個：
1、如何在兩組曲線之間橋接曲面？
2、除文中所提傳統多邊形建面方法外，Alias Subdivision是否有其它構面方式？
3、Alias Subdivision是否有適合NURBS建模人員的更高效的細分曲面建模方法和修改方法？
以上的這些問題，雖然對于建模“老法師”沒有一點問題，但是對于初學Subdivison細分曲面建模或軟件應用不算特別深的小伙伴來說，可能會成為一種困擾，常常出現在其“嬸嬸”的腦海中~~。為了不讓這些小伙伴為以上問題抓耳撓腮，有效拯救咱們數模人員頭發數量的保有量，所以Seven專門在本期文章中針對以上問題為大家解惑，希望能在為各位答疑的同時，起到拋磚引玉的作用（PS：快拿玉石來砸我呀）~~
那么，在正式回答以上問題之前，先讓我們一起來梳理一下Alias 中原生Subdivision細分曲面建模的相關工具，本人所用Alias版本為Alias 2022.2，各位如果所使用的Alias為其它版本，Subdivison工具或許會有細微差別，請知悉。
在Alias2022.2中，Palette內專用于細分建模相關的工具組總共有兩類，一類為選取工具，被整合在Pick工具箱內，這里不做敘述。
展開 半鋒利的折痕
半銳利折痕可以是用于硬表面建模的非常強大的工具。
可以使用清晰度值標記邊緣和頂點。
折痕清晰度值的范圍是0（平滑）到10（無限大）
通常，只要有可能就使用折痕，而不是添加額外的邊緣/邊緣環，會比較便宜。然而...
折痕會產生與銳度值成比例的額外計算成本。所以...
很少需要高于5的清晰度。
以下各節介紹了一些最佳利用它們的技術。
使用折痕組
復雜的硬表面模型（巨型機器人，車輛，建筑物等）可能會標記大量邊緣：將這些邊緣/邊緣循環組織成具有描述性名稱的邏輯集非常有用。折痕組中的所有邊或頂點共享相同的清晰度值。
如果使用Maya建模，則CreaseSetEditor會實現這種類型的工作流程。此外，出于調試目的，如果集的名稱包含清晰度值（例如：topDeck_2），通常會非常有幫助。
除了編寫方便之外，擁有許多邊緣環共享相同的清晰度值的好處之一是，它可以在功能自適應算法中實現非常強大的性能優化（更快的渲染和更少的內存）。
展開 方案和選擇
盡管前面的部分以更籠統的術語描述了細分曲面，但本節介紹了許多常見的變體（通常稱為細分算法的擴展）及其在OpenSubdiv中的表示方式。
這里擴展的數量和性質使原本相當簡單的細分算法變得十分復雜。歷史上，應用程序支持一個子集或具有相同功能的不同實現。OpenSubdiv致力于為該功能集提供一致且有效的實現。
考慮到其他一些功能的呈現方式各不相同，這里重點介紹OpenSubdiv選擇的命名方式。
細分方案
OpenSubdiv提供兩種眾所周知的細分曲面類型-Catmull-Clark（通常更簡稱為“ Catmark”）和Loop細分。Catmull-Clark被更廣泛地使用，并且適合于四支網格，而Loop對于（并且需要）純三角網格是首選的。
前幾節中的許多示例都說明了更流行的Catmull-Clark方案。對于循環的示例：
邊界插值規則
邊界插值規則控制與邊界邊和頂點相鄰的面的細分和極限面的行為。
展開 總覽
細分曲面是一種常見的建模原語，在過去的幾十年中已在動畫和視覺效果中獲得廣泛應用。
顧名思義，細分曲面基本上是曲面。
更具體地說，細分曲面是在任意拓撲的網格上定義的分段參數化曲面-這兩個概念將在以下各節中進行介紹。
細分既是可以應用于多邊形網格以對其進行細化的操作，又是一種數學工具，它定義了網格的重復細分收斂到的基礎光滑表面。顯式細分易于應用多次以提供更平滑的網格，并且從歷史上看，這種簡化導致許多工具可以用這種方式來表示形狀。相反，獲得最終定義形狀的光滑表面（即“極限表面”）要復雜得多，但可以提供更高的準確性和靈活性。這些差異導致某些工具如何暴露細分表面的混亂。
最終目標是使所有工具都將細分曲面用作真實的曲面圖元。因此，這里的重點是減少細分，而更多地關注細分所產生的表面性質。除了提供一致的細分實現（其中包括許多廣泛使用的功能擴展）之外，OpenSubdiv的重要價值還在于它使限制曲面更易于訪問。
自推出以來，OpenSubdiv受到了具有各種技能，興趣和背景的用戶和開發人員的興趣。本文檔旨在從有助于使用OpenSubdiv的角度介紹細分曲面。它的目的之一是為那些對細分算法或數學經驗不足的人提供高層次的概述。另一個是概述OpenSubdiv可用的功能集，并使用OpenSubdiv所使用的術語（因為其中很多已超載）來介紹這些功能。
分段參數曲面
分段參數曲面可以說是工業設計，娛樂和許多其他領域中使用最廣泛的幾何表示形式。我們每天處理的許多對象（汽車，手機，筆記本電腦）都首先被設計和可視化為分段參數化表面，然后才批準并繼續進行這些設計。
分段參數化表面最終只是稱為貼片的更簡單建模圖元的集合。斑塊構成較大表面的“塊”，與面或多邊形構成多邊形網格的塊幾乎相同。
展開 04、通過草繪區域和細分建模不受束縛地進行大膽嘗試
工程師的使命是使用創造力來解決問題，而Creo的最新版本通過草繪區域和細分建模可以讓您的創造力更強。
通過拉伸或旋轉屬于“主草繪”一部分的草繪區域，用戶可以僅用單個功能就可以快速地將其想法展示出來，而不必把設計信息分散在不同位置的多個功能中。
細分建模相當于Creo中的粘土建模技術。像其他曲面建模技術一樣，這使您超越了邊界，軌跡和截面定義明確的傳統參數化建模，從而使您的美術師可以開發出外表美觀，結構流暢的幾何體。
05、利用增強現實（AR）分享您的創意
CAD一直以來都是使用2D圖形和通過3D展示2D計算機屏幕上的對象來表達我們要制作的內容。增強現實將您的設計概念疊加到現實世界中，使您能夠用比2D或3D更好的方式來表達您的想法。俗語說一圖勝千言，那么就不難想象如果能在現實世界中看到您的產品以及其工作方式的價值有多大了。
AR還可以對流程產生影響，有了它，制作，集成，操作以及執行維護，維修和大修 (MRO) 步驟的操作說明都會發生變化。而這些是制造工程的主要組成部分。
來源于：PTC官網
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細分建模的最新內容
在將創意轉化為產品的過程中，汽車造型數模工程師能夠直觀地參考設計師的三維草繪，采用CATIA細分建模技術（SUBD）快速將三維草繪轉換為三維模型。與其他CG類多邊形建模軟件（如3ds Max、Maya、Blender）不同，CATIA細分建模生成的是工程可用的NURBS曲面，能夠在其上添加工程或造型細節（如圓角和分縫），使設計模型能夠被工程部門有效利用。
融合了順序、快速、細分多種智能參數建模技術，涵蓋零件設計、裝配、工程圖、鈑金、動畫等29種設計環境，設計福音啊！
Discovery中的細分幾何結構建模提供了一種創建和編輯復雜部件的新方法，使用戶幾乎能夠立即查看許多常用計算機輔助設計（CAD）模型的“假設”更改結果，包括拓撲優化結果。至今，Discovery 已從2019版的4項功能發展到2023 R2新版本的50項功能，包括湍流模型、電磁和基于制造約束的拓撲優化。
RFLP框架即分為Requirement、Function、Logical和Physical四個層面，導入需求管理中的需求條目和架構后，在功能和邏輯層進行細分架構和建模，物理層面是三維模型，配合仿真可以直觀地觀察其動態行為。特點是統一數據源、保證數據連續性，同時在設計研發過程中可以不斷迭代，提高研發效率。
在上周發送的《3D建模技能干貨：Polygon建模原理&萬能建模流程》一文中，Seven以Alias Subdivision細分曲面建模為例，為大家簡單介紹了在Alias中適用于絕大部分數模人員建模思路的“點--線--面”細分曲面建模流程。
這與曲面細分建模工作流程中生成的幾何形狀相同。可以使用標準參數特征或直接建模工具（例如柔性建模擴展包）修改此幾何形狀。
創成式設計工作流程
可以在幾分鐘內建立一項使用創成式設計優化模型的研究。一般流程如下：
設置您的設計空間。這涉及到您的起始幾何體，它是代表模型體積限制的主體。
在細分建模中，我們從球體、立方體或圓柱體等原始形狀開始，然后像在粘土中建模一樣推拉該形狀。
使用3D線束將電池連接到它們驅動的組件。我們可以使用Creo Schematics等應用程序在2D中使用框圖、電路圖和接線圖來繪制我們的網絡。然后我們可以使用這些邏輯參考來輔助完成我們的線束在我們的3D裝配模型中的布線。
遷移您的車輛總成。
同樣，通過這種參數化方法，螺旋彈簧建模被細分為橫向曲面（主體）建模和曲線（[多重]展開）建模。對于C型或S形螺旋彈簧，則要求設計人員在使用可控參數的同時開發出可多可少復雜的彈簧體和彈簧線圈。之所以選擇NURBS的數學構造（非均勻有理樣條)作為B樣條曲線的擴展來描述彈簧體和線圈，是因為NURBS能夠完美地映射圓弧曲線。
彈簧體由封閉NURBS曲面定義，該曲面由控制點組成。
近年來直接建模、混合建模、細分曲面建模等細分技術也作為補充性的建模技術應用到不同的三維CAD設計系統中。目前CAD集成化系統普遍采用實體模型作為產品造型系統，成為從微機到工作站上各種圖形系統的核心。
Sub-D（細分曲面）建模在生成和修改具有光滑表面的復雜自由/有機形狀方面具有很大的優勢；而 NURBS 建模則擅長組合形狀，通過布爾操作和特征操作細化模型比如倒圓角、融合和面編輯等操作優化模型。Power Surfacing 則是兼具這兩種建模技術，在建模過程中可以同時使用這兩種建模技術，大大提高了設計和修改的效率。
