xsbf 发表于 2007-9-28 10:10

三维实体最简单入门法[第53集]

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这个是一个系列,本集是第53集,其他集的讲解请看这个帖子(目录):http://www.askcad.com/bbs/thread-9157-1-1.html

[说明:这次废话连篇,共计有一万七千多字,自己都吃了一惊,看来就不作什么示例了,分成两集来说。]

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   这集来换个口味,说说CAD2006三维建模中的“曲面建模”。小弟这个系列中主要是交流CAD三维中的实体建模,虽然有朋友要求讨论一下“曲面”,但没甚时间来说它,这集补上。下面小弟根据自己的一点肤浅体会,以“自问自答”的形式来说说曲面建模,仅供新上手的朋友参考,欢迎批评指正。关于曲面的还有些话题,以后再说了。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:11

1、CAD有几种建模方式,曲面建模与实体建模有什么不同?

答:CAD的三维操作有3种建模形式“线框、曲面、实体”。其中“实体”已经说得不少了;“线框建模”即用一些线条表示三维物体,这是一种原始的示意图形式,不能渲染,所以严格点说不能称为“三维”建模。“曲面建模”就是用“面”来表达三维结构,它虽然只是一个外壳,但从外观看和真的三维实体一样。
   形象点说,“曲面建模”如同一个鸡蛋壳,它没有中间的蛋清的,而实体建模则是一个完整的鸡蛋。至于“线框建模”则如同在纸上画个圈,告诉你“我画的这个是鸡蛋……”。虽然曲面建模是一个壳,但看上去,仍然是圆满。


2、曲面建模有多大意义,特点如何?
答:对画过三维实体的朋友来说,常感觉不规则的面非常难画,甚至是不可完成的。对于这些情况,用曲面建模就方便多了。“曲面建模”
是一种作用广泛的建模形式,无奈CAD中“曲面建模”却非常简陋,基本上没有“编辑”功能可言,所以相当受限制,运用起来比较困难。关于用曲面来画图,不少朋友是很在行的。
   CAD中的曲面没有厚度,曲面是由“三角形”或“四边形”的小平面[有的扭曲]构成的,即CAD曲面并不“曲”,都是由“平面”拼成,因为这样的平面数量比较多、形状比较小时,按一定规律排列出来,就是弯曲的面了。
   


3、CAD曲面建模“不能编辑”是指什么?
答:在其它一些软件中,“曲面”建模是一个强大的工具,具有多种编辑功能,但在CAD2006中及以下版本,曲面建模则是相当简陋的,最大的问题是,基本上无“编辑”工具可言。
    比如一个最简单的例子,在一个长方体中间扣出一个圆柱形的洞,对于用实体来表达则是小菜一碟,画个长方体用布尔运算减去圆柱形就可以了。但用曲面建模时,这样简单的情况也不能用“减”这种思想去构思,而用直接创建的方法来完成。 简单地说,用“曲面”建模基本上是属于完完整整地把物体表面给画出来,而不用编辑来完成,比如在实体工具中布尔运算、圆角、压印、拉伸面……等等,都不能用。这样一来,就显得相当功能受限了。
   当然其它通用的编辑工具,如“移动、复制、分解、比例、夹点、上颜色……”,这此是可以用的。

4、在实践中用曲面建模还是用实体建模好?
答:这个要根据具体情况来说,要根据各人建模爱好来定。通常而言,对于复杂弯曲的“表面”,则可以考虑曲面建模,除此之外,小弟仍推荐用实体建模好。在通常的机械、建筑等建模上更多的地是用实体建模,用曲面则显得比较费劲。


5、曲面建模和实体建模的模型可以凑合在一起吗?
答:可以的。比如说,一个场景中可以既有“实体”做的模型,也可以有“曲面”做的模型,它们可以“同台献艺”,比如说在一个实体做的屋子中,可以加一个“曲面”做的挂毯,又如一个实体做的亭子,可以用曲面去做亭子的顶盖。
   但要注意的是,曲面与实体虽然“联袂出场”,但它们属于不同类型,比如说想给它们之间的边线“圆角”,或者布尔运算一下……,这些是不成功的。
   这两种模型虽然可以“生拉硬拽”地把它凑合在一起,但毕竟捆绑不成夫妻,在实践中容易出现一些要注意的地方。比如说有这样的例子,画一个亭子,柱子、栏杆、石桌是“实体”,但加上曲面做的顶盖,经常容易做成平滑的一薄层,越看越象铁皮,看着感觉上边太轻,下边下重,不协调。如何做出拱有瓦呢?如何让曲面呈三角形呢?如何实现圆角呢?如何让人感觉顶盖不是这样薄得吓人呢?……这里面就有许多问题要解决,需要有相当的经验了。


6、在同一物体上,遇到实体建模难道表达的非规则曲面中,可以适当用点“曲面”吗 ?   
   答:这个是完全可以的,比如说物体大部分是规则的,而有的地方不是用实体容易画出理,可以用曲面来画这个不规则地带。需要说明的是,注意这时曲面与实体两种模型的衔接地带,这个地方是不能“圆角”的,如何做到“自然过渡”,需要有一定的实践经验了。



7、“实体”模型与“曲面”模型可以相互转换吗?
   答:理论上是可以的,因为实体本身就具有“表面”的,而“曲面”[非平面]在三维上围出一个空间,可以由空间的形状定义一个实体。事实上,许多软件也有这样的操作。但在CAD2006及以下版本中是不允许的,道不同不相为谋。


8、曲面模型可以渲染吗,如果可渲染,和实体是否一样?
    答:完全可以,和渲染实体模型的方法相当。 因为渲染在前面说过许多,这里就不重述了。

    但曲面渲染也有自己的一些特点,比如把一幅画贴在一个曲面上,经常会感觉严重变形,如哈哈镜一般。造成这种情况原因是因为曲面非常弯曲,贴图用了随对象缩放,解决办法是注意调整“贴图”的投影方式,具体的情况要在实践中总结。
   但也有些小差别,比如说实体可用FACETRES修改表面光滑程度,这个变量就不适用于曲面了,曲面的光滑主要由自身的形状所决定。另外也要注意一下,曲面通常是薄薄的一层壳,在渲染之时注意摆好造型,不要把曲面侧面棱边展现给观众。

9、曲面建模和实体建模的作品,可以仅从外观可以看出谁是实体,谁是曲面吗?
答:仅从外观是看不出来的,通常我们只能作个猜测,去分析去观摩,避免过于武断。我们可以换个方式思考就行了,比如说,想想用实体我能不能画出,如果用曲面,我当如何去画。
   虽然一些东西通常一眼就感觉是实体画的,而另外一些东西是曲面画的,但这种看法是基于自己的认识而言的,须知一山更比一山高,一切皆有可能,比如说一些不了解CAD的人士初次看到一些CAD作品时,认为是“假”的,是3DSMAX导入CAD的。
   我们通常应当以学习的态度来分析,而用不着刻意攻击别人作品的真假。


10、曲面建模工具条上和实体工具上的工具比较类似,我想画个任意形状的平面曲面,却找不到合适的工具,如何办?
   答:这个是非常简单的,就是两个字——“面域”,画个你要的形状的面域就可以了。 小弟这个系列基本上起始皆从“面域”入手,其实“面域”也说是“曲面”。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:11

11、对于上点所说“面域”是曲面,记得前面又常听说用“面域”拉伸成实体,感觉有些混乱,怎么回事?

   答:这是基本的几何知识了,比如说“点”往一个方向移动,它产生了“线”;而“线”往另个方向移动,就产生了“面”;而“面”向空间方向移动就产生了“体”。这个也就是“维数”的由来,点是0维,线是1维,面是2维,体是3维。

   在前面的几十集帖子中,就是“从画‘线’→面→体”过程。在CAD中线、面、体都可以作为建模的形式,“线”就是线框图,因为这个不能渲染,看着乏味,所以通常默认为它不是“三维”的;“体”就是实体;最后剩下的“面”,即是曲面。
   曲面与实体是存在内在的规律的,只是CAD中的实体旋转与拉伸的对象不能是“非平面”。面域来身是一个“面”,它和“曲面”是一个范畴的,所以在画平面上一定形状时,也就是创建面域的过程。
    顺便说一下,平面上的“曲面”也不是说只能由面域来制作,有多种方法可用。

12、都有面域来组成曲面,是不是太麻烦了,比如说我想画个五角星样的盒子,顶面与底面,还有5个侧面,难道要画7个面域?
   答:没有这样麻烦的,5个侧面可以直接改变线条“厚度”而得。当然还有其它方法画出来。


13、我画过了一段时间的实体模型,还没有用过“曲面”,想尝试一下,但感觉曲面上的工具也不少,不知如何下手,是否象学画实体一样,从头再来?
    答:对于有一些画实体的经验的朋友来说,不必从头开始的,可以比较一下,实体上有旋转工具[面→体],曲面上也有旋转工具[线→面],可以看出它们只是类型不同,表达的作用是相似的。这就是说,在时间有限的情况下,应当“得其意忘其形”,只要明白它们都是一种用“旋转”生成物体的方法,触类旁通即可。


    如果还未用过曲面,可以先练练“旋转曲面”找找感觉。实体旋转的对象是面域[或封闭多段线],而“旋转曲面”的对象就是一条“线”就够了,注意它们的本质区别,一个是从1维到2维[线→面],另一个是从2维到3维[面→体]。
    在练习时,注意体会这两个创建方法的区别,就能很快找到感觉的。


14、为什么我试了试“旋转曲面”,画的东西却是有棱有角的,根本不象曲面?
   答:CAD曲面是由大量细小的面片构成的,在构造模型之前需要设置好控制产生面数量的变量,即SURFTAB1、SURFTAB2,它们对应的是纵横两方向上的数量,曲面上“面”的数量就是这两个变量之积。
   系统默认的SURFTAB1、SURFTAB2均为“6”,这样旋转曲面的结果就是“六边形”样式的。通常都需要修改这两个变量,比如把它们调整到“16、32、50……”都是可以的,但也不是越大越好,当参数较大时,越显得光滑,但系统计算负荷也大大的增加了。



15、是否每次都要设置SURFTAB参数,如何理解这两个变量?另外,非常不好意思,我很少输入命令来画图,这两个又是变量,如何修改参数呢?
   答:CAD曲面的特点简单地说,它就象一个用竹蔑“编织”而成背篓,竹蔑的数量与每条竹蔑的宽度,对背篓表面的精细起决定作用。SURFTAB1、SURFTAB2这两个变量,就是竹蔑在“经线和纬线”上的数量。显然竹蔑越多,背篓比较细致;而竹蔑越少,则相当粗糙了。

   当新建一个文件时,SURFTAB1、SURFTAB2默认的参数为“6”,这时可以调大。具体操作时,就是在命令输入“SURFTAB1”,然后回车,然后输入“16”,再回车,这样就修改好一个参数了,另一个变量亦如此修改。当然这两个变量的参数可以不一样,如果是“直纹曲面”修改SURFTAB1就可以了。

16、如你所说, CAD曲面可理解成“编织”的背篓,请问当编织的经纬线数量不同时,是否出现筛子里面一样的“网眼”呢?

   答:不会出现“网眼”的。参加编织的经纬线数量,其实就是SURFTAB1、SURFTAB2这两个变量参数只是说明要把边分成的“份数”,边和长短除以SURFTAB就是竹蔑的宽度了,它是一个相对之数,所以无论竹蔑多宽多狭窄,不出现网眼的,也就是说 CAD曲面是密集型的网格。

17、当已经制作出了一个曲面,看来看去,感觉不平滑,如何修改?
   答:不平滑的根本原因是未设置好SURFTAB1、SURFTAB2这两个变量参数,如果已经做出来时,虽然有些可以用修改多段线来修改,但小弟推荐的办法是“重做”!重做是不困难的,删去刚才的面,请修改SURFTAB参数,再制作曲面。
    CAD曲面属于“创建”型的工作方式,不适合于修改,有时间去修改,还不如重做来得快,更主要的是,修改的结果基本上越看越差,不如不修改。
   另外也要注意一下,SURFTAB1、SURFTAB2这两个变量参数不光对曲面中部的光滑起决定作用,而且对边缘地带也有相当影响,当变量较小时,边缘全是毛刺,参差不齐,当参差不齐时,是无法直接修改的,因为CAD曲面是由多边形的小面片构成,所以无法得到光滑的曲线边缘。

18、如前所述,何不直接说把SURFTAB参数变大就行了,多多益善,万事大吉?
答:通常都是把SURFTAB变量改大获得光滑曲面的效果,这样一来,系统计算负荷也大大的增加了,渲染更慢。另外,不可只顺着一个方向思考,有时把SURFTAB刻意变小也是有运用的。

19、我用旋转曲面画了个杯子,画完后不由自主地想进行“圆角”,但是不成功,自己已知道是怎样回事了,我当怎样尽快适合新环境呢?
   答:对于先学习“实体”后入手“曲面”的朋友,因为脑子中“实体”的创建方法影响很大,当换了个工作方式时,有点不适应新环境是正常的。
   CAD中的曲面基本上无修改工具可言,所以在创建之时,应当先考虑到“杯口”的圆角问题,正规的作法是在画线之时,把杯口圆角的地方直接给先画出来[比如一个弧形],然后才旋转。用CAD曲面来建模,基本上要靠一点一点画出来,不再后期编辑,因为工作方式与实体有相当区别,这个只能在实践习惯一下就没问题了。画杯子时,注意和实体旋转进行比较。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:12

20、恕我直言,前面说了这么多,但我感觉都是曲面建模的一些基本常识,感觉没多大新意。我是想用“曲面”画点不规则的东西,当然能用实体简单画出的,就不想再学了,能否推荐一点符合这样口味的练习方式,简单地说,如何让我“多快好省”地学习曲面?

答:本系列最初的帖子中是建议初学朋友把碍手碍脚的一些实体[长方体、圆球……]统统搁下不用,只从实体拉伸与实体旋转入手,基本上就得其“关键”了,当有了一定实践后,再回头来看这些工具,就容易多了。
    在此小弟建议学习曲面,也先不要全面出击,漫天撒网。只需要把重点放在“边界曲面”和“直纹曲面”就可以了,其它曲面工具上的啰里啰嗦的东西先搁下不管,只看最后两个工具按纽就可以了。



21、哦?请详细说说“直纹曲面”和“边界曲面”?
    答:关于它们的基础知识,比较繁多,可以先看看帮助文件,首先了解其使用方法。这里只简单扼要说一下,“直纹曲面”即是用空间两条线构成曲面的方法,电脑根据你画的两条空间曲线为边界自动拟合成一个曲面,“边界曲面”则是“直纹曲面”的升级,由4条边来构造更弯曲的曲面。
    简单地说,“直纹曲面”如同竹条凉席一样只有竖向的竹条,这个凉席上下的边缘就是“直纹曲面”的两条边,凉席竹条的数量为SURFTAB1,因为它只有一个变量,所以直纹曲面通常是许多狭长的如“栅栏”一样长方形拼成的。

   “边界曲面”有点好比是两个“直纹曲面 ”纵横交错编织而成,它更具有表现力,更加丰富多彩,是学习CAD曲面的重点的难点。简单地说,CAD曲面最实用的东西就是“直纹曲面”和“边界曲面”,尤其是后者,把这个掌握了,算是切中要害了,至于其余的工具可以后回来收拾。



22、“边界曲面”当如何入手创建?
答:创建“边界曲面”就是说用4条线连接成首尾相连的一个“环”,这4条线可以是空间曲线,通过这4条线的形状,自动拟合出一个弯曲的面。创建“边界曲面”,也就归结到如何画出这4条边的问题,如何构造出这4条边呢?这才是关键所在,通常是用“样条曲线”来画线,这样可以做出弯曲的线。

23、如何用“样条曲线”来画“边界曲面”的边,愿闻其详?
答:“边界曲面”的边,具体用什么这是不一定的,直线段、多段线、圆弧都是可以的。为什么要用“样条曲线”呢,这是因为样条曲线可以通过调整其夹点,让它在空间各个方位发展,就是说一条样条曲线上的点,可以不全在一平面图内。
   当然也可以用圆弧,但是圆弧即使向空间发展,其上面所有的点全在一平面内。我们画边界曲面目的是为了得到诸多不规则的曲面,用样条曲线则有更多更丰富的变化。
   样条曲线虽然更有表现力度,但是其调整比较繁琐,通常如果不是太过复杂的曲面,用圆弧或者多段线[圆弧]比较好调整。

24、边界曲面为什么非得要4条边不可,不可多,也不可少,用2条边、3条边、5条边、16条边……不可以吗?
   答:边界曲面用4条边这里CAD规定的,没有办法,只能服从。当然对于其它数目的边,也不必担心。
   当边数为1、2、3时,最简单的办法是,用“打断于点”这个命令,把线条打断,这样就构成出4条边了。当大于等于5边时,可以用“合并”命令,把多余的边并成一条线,最后也构成4条边。
   

25、我还是不清楚为什么CAD要规定边界曲面为“4条边”,原因是什么?
   答:可看后面示意图帮助分析。
      边界曲面中的4条边,可以简单地理解成一个四边形的4条边,CAD在“编织”这个面时,“竹蔑”的组织形式是从一条边出发到对边结束,这样得到一个“有经无纬”[或反之]的面,相当于就是一个“直纹曲面”。剩下的两条对边,也是这样组织的。也就是说,边界曲面的4条边刚才构成一个架子,上面纵横布置两排竹蔑,从这里也看出,两组“竹蔑”在曲面中相互交叉,形成许多小四边形。
   细心的朋友可观察到“直纹曲面”的纹路是条状的[“直纹”由此面来],而边界曲面的纹路是若干小格子,就是这个原因。可以看出,一个边界曲面相当于2个直纹曲面纵横排列。

   说到这里,应当清楚为什么CAD要规定边界曲面只能是“4条边”了吧?因为多一少一,则无法构成“小方格子”的网格。
   从这里可以知道,如果        CAD允许其它形式的网孔,则可以有其它的构造方式。


26、边界曲面的4条边可以在同一平面内吗?
   答:当然可以,这样画出的只是平面图了,如同“面域”一般。通常用“边界曲面”主要是想去表达复杂的空间曲面,如果只用它来画平面则显得大材小用了,有时反而“画蛇添足”了。为什么呢?“边界曲面”与“直纹曲面”受SURFTAB参数影响,在平面上时,虽然几条边的中间的一个“面”,但整体的边缘则露出马脚,参差不齐,用“直纹曲面”也是这样。虽说可以增大SURFTAB参数,但随之而来的是电脑增加负担。
    相反用“面域”就简单多了,面域不存在“纹理”的,不存在边缘毛刺的现象。
    虽说用“边界曲面”画平面曲面反而“弄巧成拙”,但用它画平面图也有许多妙用的,后面讲。


27、我在画边界曲面时,经常失败,这里为什么?
   答:请检查边的数目是否为4条,多一条不行,少一条也不行,这个应当清楚了。另外重要的一点,这4条边必须是“首尾相接”,就是说每条边不允许露出“端头”。也就是说构成的这个环的线条为只能为4,环的上面不允许“节外生枝”。注意检查这两个因素,通常就可以方便画出边界曲面了。

28、边界曲面的边数要为4,这个我清楚了,但为什么非得首尾相接呢?
   答:因为边界曲面是两组对边按“竹蔑”数量进行连接编织的,前面说了,“竹蔑”的宽度为“边长”除以SURFTAB。试想一下,如果有一条线中出现残余的尾巴,这个多余的地方,编织中就无法配对了,就是说出现“非小格子”的网孔。CAD中不支持这种类型,所以硬性地规定4条边应当首尾相连。
    首尾相连的另一个意思是,不允许断开。这个也好理解,当“竹蔑”从此边向对边编织时,对边出现断开,这时“竹蔑”不知道什么时候才到尽头,没有配对,CAD拒绝这种“无限”操作。事实上,CAD的边界曲面首先是,检查可行性,如果出现任何一点错误,都拒绝执行命令。

29、我很好奇,你对“边界曲面”原理的分析出自什么资料,我怎样未听过说?
   答:这个全是个人臆测,这样可以帮助我分析和理解。小弟最初制作边界曲面,失败多次,反复思索,想到这个“编织”的理念来分析,通过分析,感觉遇到的问题都可用它作出合理的解释。
   顺便说一下,对于有一段时间练习的朋友,对于经验教训也要有一定“理论提炼”能力,多总结多分析,可以作个“假想”,构造一个合理的解释模型。很显然,这样的总结基于个人的水平而定,很可能完全是错误的,但是要敢于想象,“成见”就是这样被突破的,不妨有点冒险精神,不要害怕错误。就好象眼前有条路,你看都不看,如何断定它一定是死路呢?

xsbf 发表于 2007-9-28 10:12

30、画边界曲面时,当边数不够4条就“打断于点”凑成4条,当多出4条就“合并”线条来减小至4条吗?
   答:正确。这两个命令用得比较多,有时刚刚把这条线打断后,在另一个边界曲面上又多出来一条边,这时又需要合并起来。当然这样的操作,也可以借用“原位复制”,把线条复制些备用,但这样经常搞得眼花缭乱,一团乱麻,不太适宜新上手的朋友。
注意一下,“打断于点”不能打断一个整环,比如不能打断“圆”,当出现“无法仅在一点打断闭合的周期性曲线”时,不要担心,最简单办法是原位复制一条,然后“打断”命令来打断,这两个命令差不多,然后去掉多余的部分,最后相当于是由此两条线构成。
当然还可以,打断后,移动夹点来调整,这样适用于不严格场合。
“合并”这个命令好象是从CAD2006才有了新命令,对于老版本CAD,好象可以在“修改”中调整。


   
31、构成边界曲面的这个上的4条边,只要构成独立的“环”就可以了,难道4条边的长短对结果没有影响吗?
   答:是有相当大的影响的,这4条边构成一张“席子”的四个边,如果4边长度相等,但编织的结果比较均匀,如果长短不一,则编辑中的纹路形状就会有较大变化。可看后面示意图,如果想对边界曲面有更深入的了解,就要注意总结这个了。


32、我想知道构造边界曲面的4条边呈什么形状,和所构造出的曲面的内在本质关系。
    答:这个是相当困难的,没多大必要,这已经脱离的“画图”的范畴了。这个是数学上的问题,相当于是给你一个函数表达式,让你描述一下它的方程形状一样,通常是比较难,分析出其大体形状需要一定时间的。
    作为数学研究,可以作这样的探索。但作为CAD画图,我们不需要了解其创建的数学原理,我们只是需要有一般的感性认识就行了,可以通过多次练习,估计出一个大概形状即可。因为我们只是想通过画线去模拟一些不易画的曲面,而非精确地制作数学意义上的曲面。



33、可以看着构造边界曲面之前的4条边,来估计制作后边界曲面的形状吗?
    答:作数学分析就免谈了。如果仅仅是有个直观印象是可以的,因为各个形状不同,所以无法统一而言。简单地说,可以这样分析,想象一条边正在向对边缓慢地“移动”,自己逐步在变形对面的线,如同一船正驶向对岸;而左右两边的线,如同大风一样,把船吹得有些左摇右晃,航线歪歪扭扭了。最后体会一下这个变化过程。
   需要特别说明的是,这个分析未必正确和合适的,因为曲线形状非常多,此法仅只是一个凌空想象,仅供参考。最好的办法是多画一些图来找找感觉,试多了,则自己的感觉就越“准确”了。比如说,小弟后面列举了一些边界曲面的平面情况,多看几下,就有了感性认识。


34、你前面说“边界曲面”相当于两个“直纹曲面”,是否是说,画边界曲面的4边,改成制作两个“直纹曲面”。它们结果一样吗?
   答:不一样。不一样的原因是纹理不同,“直纹曲面”的结果是纹理是“直的”,两个“直纹曲面”重合在一起,纹路是直线相交。而“边界曲面”的纹理是4第边共同拟合的结果,通常比较弯曲。当在空间变化时,则直接影响曲面的凹凸起伏的不同。
   

35、我在进行“直纹曲面”操作时,出现交错扭曲的现象,这是为什么?
    答:这里因为直纹曲面由2条边构成,在操作两条边是从相反方向进行编织的,这样就出现扭曲了。就是说,“直纹曲面”正常的编辑法应该是每条经线[或纬线]近似平行的,当反方向编织时,经线[或纬线]则出现交叉,通常不要这样编织。当然出现扭曲也不要紧,说明方向相反了,重新编织就可以了。



36、说了这么多关于“边界曲面”的事情,听得有些晕车,有必要分析这样多吗?
    答:这个是必要的,只要把“边界曲面”[主帅],和“直纹曲面”[副帅]这两个搞定,不混淆,不出错,基本上就非常受用了。小弟认为,CAD2006曲面工具,说来说去,最实用只此二人,其余可谓“相公”而己,以后收拾他们。



37、用样条曲线来构造边界曲面的4条边,感觉平面上容易调整样条曲线形状,而到了空间则很难调整了,怎样办?
   答:前面说了这么多,其实真正的难点就在于此。构造边界曲面的原理不难,但是如何搭好这4条边的骨架,则是难点所在,一句话,构造边界曲面要害就是画这个罢了。
    这个调整则是痛苦的过程了,因为每个图皆不一样,没有固定的套路可说,通常可以调整样条曲线的夹点来改变曲线形状,在调整中则是相当繁琐的,如何把线调整出自己想要的形状,这个比较难,成败的关键就在这里。
    总之,只要把这4条边画好后,创建边界曲面只是剩下的扫尾工作,调整这4条线成想要的形状则是重中之重。


38、有“样条曲线”来画边界曲面的边,有什么需要再说的吗?
    答:“边界曲面”说到底就是如何画出一个曲面形状的4条边来,当曲面相当复杂时,可以化整为零,把曲面也做成若干小曲面拼成的样子,创建之里即注意构造这4条边即可。用样条曲线来调整成一定形状时,这才是真正难点所在,这个只能慢慢地手动调整了,注意多观察。
   另外可增加了解一些“样条曲线”的性质,比如说样条曲线可以由多段线拟合而成。注意样条曲线的编辑方法,比如说增加样条曲线夹点的数量,三维多段线拟合成样条曲线等……,许多方法在平面画图中也有运用,要注意一下。


39、我试着用样条曲线来画图,在调整中,从这个视图看,样条曲线已经调整好了,但从另一个视图看,这条样条曲线居然歪歪斜斜,错开了十万八千里,这里为什么?
    答:样条曲线是空间曲线,在调整中容易捕捉到其它的点而变形,通常只一个视图察觉不到的,这样一来,这条线已经严重变形了。实践中可以打开几个视口,同时观察几个视图中的变化,注意“捕捉”的开关,经常有时要打开,有时偏要关掉。另外特别注意,对UCS的调整,看看坐标的变化,看看X-Y平面所在,避免出错。最常见的错误是,调整样条曲线是,未注意当前工作面X-Y平面的位置,结果把样条曲线向“上”调整时,实际上是向平面上一边拉伸,但感觉是向上方空间拉伸的,结果不言而喻,错开了十万八千里了。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:13

40、我试着画了一个边界曲面,但结果不满意,如何办呢?
   答:当边界曲面已经画出来了,就不要尝试对它修改了,最好的办法是先观察这个曲面的形状,看看各边凹凸形状对结果的影响,心中默想一下,然后删去这个面。虽然曲面删掉后,但构造的4条边依然是存在的,这时重新调整边的形状,再次做边界曲面。
    就是说,所谓的制作边界曲面,核心的操作就是对4条边的调整,如果制作的面不行,应重新调整“边”的形状。

41、我好象有些眉目了,是否是说画“边界曲面”,主要是在于画它的4条边,然后逐渐地调整出自己想要的形状,边画边观察,如果不合适又重来,是否是这样的呢?
   答:基本上说就是这个意思,因为我们根本不可能从数学的角度去预计构造出的形状,实践中需要逐步调整,凭手感进行,这种办法看似笨拙,实则有效。当然对曲面严格的场合,需要比较准确数学模型的情况另当别论。

42、在调整样条曲线空间形状时,感觉有时样条曲线调整出现“折角”“打结”的形状,我老是“解”不开,非常烦人,有什么好办法让它光滑呢?
   答:这个不要紧,对于这些情况,最简单的办法是用“打断”命令,把样条曲线纠结的地方去掉,最后把样条曲线夹点拉伸即可,重新拉出形状。
   “夹点拉伸”是个非常实用的方法,对于样条曲线,不要担心它的长短,短了则拉长即可,如果太长把多余的地方“打断”丢掉就可以了。有的朋友可以感觉样条曲线的起点和终点的切向不好调整,也可用此法,凡是自己调不好的地方,干脆“打断”,重新调整。
   有时“打断”后又多出一些线段数来,这时可以用“合并”命令续接起来,又成了一条完整曲线了。
   “打断于点”和“合并”在调整中运用比较频繁。顺便注意一下,“打断于点”和“打断”是两个命令,小有差别的,选择好使用。

43、“样条曲线”究竟是什么个东西呢?
   答:这个在以前的帖子中说过一些。严格点说,CAD中样条曲线本质上是一条NURBS 曲线[非一致有理B样条曲线的特殊样条曲线类型]。“ NURBS ”也是一种国际流行的高级三维建模方式,NURBS建模也相当于这样用“线条”去拟合出一个曲面了,但它的功能相当强大。可以说CAD上的“边界曲面”其实也是种高级建模形式,但是它和正规的NURBS建模却显得简陋无比,实用价值不高。



44、我发现一个问题,用曲面画的圆球有许多蓝色夹点,而实体画圆球则不是,有什么特殊含义?
答:在CAD中出现蓝色夹点的地方通常表示可以直接用鼠标调整这个点,通过调整点而改变对象的形状[即夹点拉伸],比如说多段线、直线、圆……皆如此。曲面模型的一个特点是,有大量的蓝色夹点,表示说可以调整夹点来改变形状,比如说,可以把曲面圆球调整成一个“梨”的形状,而实体画的圆球则不能这样直接编辑物体。

45、既然曲面可以任意通过调整夹点来改变形状,是否意味着可以用“曲面”来直接调整出一个作品吗?
答:这种想法理论上是成立的,而在其它一些三维软件中,有些建模就是这样操作的,但是提供的相当多的工具。CAD中曲面这样的编辑则相当低级,选择多个夹点操作也不行,这样一来,这种优秀的思路,在CAD中基本上没有多大的实用价值了。
    简单地说,除非有足够的耐心,一个夹点接一个夹点的调整,否则是很难实现的。再者,如何比较准确地把夹点移动到想要的位置上,这才是个难题。只能说是有这样的可能,对于整体不适宜,对于局部小范围曲面可以这样直接调整夹点以改变形状。

46、实体旋转是2维到3维[面→体],旋转曲面是从1维到2维[线→面],是否就是说实体旋转做的东西比较高级,旋转曲面属于低级东西呢?
    答;此话亦对亦错。对的方面是说,实体旋转的结果是“体”,因为是体则具有体的特征了,可以求出体积大小,可以算出质量,在CAD中有圆角、压印、布尔运算等等操作供使用。错的方面是说,不能认为旋转曲面的东西不如实体旋转的东西,通常旋转曲面的模型具有相当光滑细腻的表面,超过实体的效果。而许多曲面的模型,是用实体很难做出的。
      总之,这样的讨论不太有必要,就如同问“雕塑”作品比“绘画”作品一定更好吗?

47、如前所示,对于曲面“分解”这个运用,还当注意些什么?
   答:把曲面进行“分解”然后操作,这个操作有点“风险”!通常在CAD中是不轻用“分解”的,因为分解后的东西原有的性质就丢了,比如说一弯曲的面分解后,就是一堆密集的小面片,这时不能重新把它们结合成一个曲面了。就是说,分解这个命令是不可逆的,使用之前应当构思清楚,避免到时追悔。再者分解后,将在图上出上在量细小的面,如一般散沙,想移动都难于一一选择,总之操作非常不便。
    有时可以刻意用“分解”去完成一些事情。分解后,为了不至于散得拾不起来,应当进行“编组”,捆绑起来。


48、CAD曲面中有许多个工具,为什么你对“边界曲面”赞许有加,其它的则只字不提,难道如“平移曲面”“三维面”这些没多大意义吗?
    答:小弟这个系列说的是“实体”,今天首次说说“曲面”,并不是说其它一些东西无用。如果能把拙帖看到现在,相信对于“实体旋转”“实体拉伸”已经搞得很熟悉了,“旋转曲面”相当于“实体旋转”,“平移曲面”相当于“实体拉伸”,学东西时应当触类旁通,对于一种“风格”的东西,不必个个都看个究竟。
    另外如圆环、上球面……这些“旋转”就可搞定的东西,不必细细口味了。最后,最有特色的东西就剩下“边界曲面”这个了,夸张点说,只消细细研究这个,其它的曲面工具不看也罢。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:14

49、“曲面建模”虽说没什么编辑工具可言,但我对这样用简单的线条一下子就画出复杂的曲面的方法感兴趣,有没有专门这方面的学习呢?
    答:用曲线构造三维曲面的作法其实是一种国际通行的建模方式,即“NURBS建模”,这是一种高级建模方式,现在许多三维作品(如人脸)都可轻松画出来。
    对于这样用“线”构成复杂“曲面”的感兴趣的朋友,“情有独钟”的朋友,相见恨晚的朋友,总想这样通过“曲线”画出神奇的图形的朋友,小弟在此建议应当去学习正统的“NURBS建模”,这个是国际通行的建模方式。虽然CAD曲面有点“NURBS建模”的影子,但功能非常简陋,消极因素太多,不利于发展。

50、对于完全生手来说,应当从实体入手学习三维好呢?还是从曲面学起?或者齐头并进?
    答:这一点就要根据各人的习惯与爱好来说了,我主张先从“实体”学习,有了一定心得体会后再学“曲面”,这样效果很好。如果刚接触的就是“曲面”,几个图下来,连在物体上扣除一块的方法都不会,则不利于构思了,因为曲面的编辑功能基本上为零。
   从实体入手则不同,实体具有体的特征,生手更感觉这才是三维东西嘛,通过练习,特别是“布尔运算”的练习,在“体”的变化中,容易感受到三维的基本知识。“曲面”虽然可做出许多非规则表面,但薄薄的一层,容易让新手感觉不出这是“三维画图”。所以说,从实体入手比较稳妥,思路比较清晰。
   另外注意不要“齐头并进”。


54、为什么不要“齐头并进”,这个我不是太理解?
答:今天实体,明天曲面,这样不好。为什么呢?小弟是走过弯路的,因为完全是自学,最初根本搞不清“实体”和“曲面”有何不同,以为是一回事,比如说上面说到对“曲面”圆角的事,我起初不止一次地这样进行,有时发现成功了[其实是画的是实体,自己没注意到。],但有时却总是失败[当然现在回想起才知道这是曲面],为什么有时失败有时成功呢?这个令我思索许久,最后认为“系统不稳定”所致。
    这个现在看来是笑话了,不过当初却让人百思不得其解。再说一件事,比如说“旋转”这个工具,旋转曲面对象是“线”,而且“线”可以跨越到“旋转轴”的两边;“实体旋转”的对象与面域,面域只能位于旋转轴的一侧。起初我是不清楚这个的,也是发现,有时这样成功,有时始终失败,有时用线可以旋转,有时用线无法旋转……
   走了许多弯路,最后才发现是自己把“实体”与“曲面”混淆着使用,结果洋相百出,基本的原理都搞不清楚。其间走的弯路,现在想起真的是欲哭无泪,不过当时就是始终疑惑重重,感觉CAD太难了,当然有了一定体会后,就很少犯“原则性”错误了。
   所以建议新上手的朋友,除非对三维已经很了解,建议不要“齐头并进”,避免混淆,避免张冠李戴。总之,首先要有个清晰的思路。另外也建议新手朋友,尤其要注意基本的东西,“实体与曲面”就是一个是“体和面的区别”,注意基本功的积累,许多常识,单纯地看,没人说不懂的,但综合变化一下,常常让人叫苦不迭。
   先对实体有些体会后,再学习曲面,就不混淆了。
   

55、关于CAD的建模,我听得有些左右为难了,想学习实体,但感觉许多不规则的曲面不易做出来;想学习曲面,但感觉许多编辑功能都没有。究竟“曲面建模”有多大的意义,要不要深入探索,干脆点说,CAD的建模有多大意义?

   答:关于建模,凭心而论,CAD整体上属于比较低级的,许多东西是不容易画出来的,对于有意在三维上深入的朋友,或者乐意走三维建模的朋友,最后可以过渡到其它正规的三维软件上去。
    既然如此,在CAD上耽误时间有什么价值呢?
    在下认为是有一定价值的,因为软件是为人服务的,它只是一个工具,没有生命的东西,不能代替人的思考。学习软件,很大程度是获得一种构思的理念。 CAD的三维建模的工作模式只有“实体”与“曲面”这两种,而其它三维软件光工作模式就用多种,初上手的人士,容易眼花,甚至搞不清用哪种方式来画图。
   而CAD提供的工具少,方法简单,这样容易切入主题,容易从基础的东西理解入手,对学习三维是相当有益的。也正因为功能单一,易于激发上进心“如何用简单的工具完成复杂的工作?”,这对构思是有益的。用CAD来学习三维虽然起步慢些,但有了一些体会后再学习其它三维软件则有豁然开朗的感觉,事情上许多其它三维软件的作品构思比CAD简单许多。



56、听了许多,可否总结一下?
   答:CAD曲面建模涉及的方面不少,不是上面这些就可以概括了的。对于曲面建模,论坛上讨论的比较少,对于普遍适用的方法,罕有人言之。小弟不知道别人是如何进行曲面建模,自己在实践中想到了这个普遍适用的方法,即曲面建模的核心、最实用的部分就是“边界曲面”[包括简化出来的直纹曲面],“边界曲面”的创建核心是如何构造4条边,这才是主要工作所在。对于复杂的图形把它分成小块的建模,当不合适时,重新调整曲线再次制作曲面,最后一个物体就此拼接而成。
    总结一下,这种方法形象点说,就是搭建一个露天大棚,先搭好架子,然后把棚布一块一块的连接起来,这里姑且命名为“拼凑法”。对于这种“拼凑法”优点是可以画出非常复杂的图形来,甚至可画出让不了解CAD的人士咤舌的东西出来。但是,虽说可用它画各种图形,但操作中比较难以调整,显得繁琐,不是很优化,新上手的朋友可以了解一下此方法,好歹有个法子可行,避免在画一些非常不规则的曲面时,一脸茫然,无计可施。
    另外在CAD三维建模学习中,侧重点应放在实体上,曲面建模占次要地位,能用实体简便画出的图形,不用曲面来画,这里把曲面建模坐在次席,并非有所歧视,而是CAD这个曲面工具乏善可陈,感兴趣的朋友应当走正规道路,学习NURBS建模。
   不管何种建模方式,最主要的都是构思,应当“得其意而忘其形”。

xsbf 发表于 2007-9-28 10:16

继续^^^^^^^^^^^

xsbf 发表于 2007-9-28 10:17

继续^^^^^^^^^^^

xsbf 发表于 2007-9-28 10:18

继续^^^^^^^^^^^

xsbf 发表于 2007-9-28 10:19

附:本帖实在太长,下集继续。下集的地址在:http://www.askcad.com/bbs/thread-14157-1-1.html

metalwarrior 发表于 2007-9-28 10:28

哇,洋洋洒洒这么多字,一定花了不少时间,狂顶下!
但是2007里貌似没有曲面啊 ??

xsbf 发表于 2007-9-28 10:30

回复 #12 metalwarrior 的帖子

不会吧,应该是有的,自己找找看。

metalwarrior 发表于 2007-9-28 10:42

刚仔细找了找,发现改名叫网格了……还是在建模里面,也没有现成的工具条,要自定义

truezx 发表于 2007-9-28 11:57

突然袭击啊,xsbf老师,呵呵
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查看完整版本: 三维实体最简单入门法[第53集]