曲面造型是每一款主流的三维设计软件都会涉及到，中望3D也不例外，今天博主给大家普及一些关于曲面造型的知识，希望能够帮助更多初学者快速了解，也欢迎各位资深设计师来拍拍砖，分享你的丰富经验！1 K$ v- s0 @8 s: w8 K: _3 w
20111020023947623 u3 }9 y+ |! u. y2 N* H$ x& S
曲面造型的诞生：工业革命的产物' ~' k: O+ o: {+ _* c) R
在开始被各种数学方程式轰炸之前，我们先来点小清新放松一下，看看曲面造型的历史。1 P2 D3 i1 i9 b1 x+ P& k( H- ]3 }
1963年美国波音飞机公司的Ferguson首先提出将曲线曲面表示为参数的矢量函数方法，并引入参数三次曲线。从此曲线曲面的参数化形式成为形状数学描述的标准形式。! c5 j' l: C7 A
1971年法国雷诺汽车公司的Bezier提出一种控制多边形设计曲线的新方法，这种方法不仅简单易用，而且漂亮的解决了整体形状控制问题，把曲线曲面的设计向前推进了一大步，为曲面造型的进一步发展奠定了坚实的基础。但Bezier的方法仍存在连接问题和局部修改问题。& Q# A( z( E5 Z
直到1975年美国Syracuse大学的Versprille首次提出有理B样条方法，终于使非均匀有理B样条（NURBS）方法成为现代曲面造型中最为广泛流行的技术。NURBS方法的提出和广泛流行时生产发展的必然结果。! Z0 x' E" B& K4 L
NURBS方法的突出优点：可以精确的表示二次规则曲线曲面，从而能用统一的数学形式表示规则曲面与自由曲面，而其他非有理方法无法做到这一点；具有可影响曲线曲面形状的权因子，使形状更易于控制和实现；NURBS方法是非有理B样条方法在思维空间的直接推广，多数非有理B样条曲线曲面的性质及其相应算法也适用于NURBS曲线曲面，便于继承和发展。0 r$ \) }& Q9 c+ M% \. R
总的来说，它的诞生是工业革命的产物——在汽车与飞机技术日渐成熟，工业设计师秉持nozuonodie的精神，持续开发让博主头昏脑胀的各种数学公式和技术，估计也折磨了一大批不少在曲面造型路上挣扎前行的中国好骚年们。那么到底这个NURBS曲线是什么，请大胆地把鼠标中间往下滑一下！
8 ?) [" m2 {+ I$ C, D& R中望3D生成的曲线和曲面都是NURBS，即非统一有理B样条。具体解释是：是用数学方式描述包含在物体表面上的曲线或样条（众读者：请说人话）。应各位要求，在此详细解释：, W0 R i. v% r- Z
1）NURBS的基本概念：
5 y8 k/ G! }. ^7 k: r Non-Uniform(非统一）：是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。当创建一个不规则曲面的时候这一点非常有用。同样，统一的曲线和曲面在透视投影下也不是无变化的，对于交互的3D建模来说这是一个严重的缺陷。
7 [- ?+ m- g/ z f& s% q. zRational(有理）：是指每个NURBS物体都可以用数学表达式来定义。# F, F* E7 T% A8 @% a$ w
B-Spline(B样条）：是指用路线来构建一条曲线，在一个或更多的点之间以内插值替换的。6 c+ o+ r) V+ j7 l, [4 Y
简单地说，NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的，所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。就是因为这一特点，我们可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果，如人的皮肤，面貌或流线型的跑车等。
. J0 n% E0 y* ]' v8 B 2）NURBS度数和连续性
# T9 t* t% p) ]! C, G) c, E2 r所有的曲线都有Degree(度数）。一条曲线的度数在表现所使用的等式里面是最主要的指数。一个直线的等式度数是1，一个二次的等式度数是2.NURBS曲线表现是立方等式，度数是3.可以把度数设得很高，但通常不必要这样做。虽然度数越高曲线越圆滑，但计算时间也越长。一般只要记住Degree(度数）值越高曲线越圆滑就可以了。
' p1 \- l) S: u! e/ x# a+ @/ G曲线也都有Continuity(连续性）。一条连续的曲线是不间断的。连续性有不同的级别，一条曲线有一个角度或尖端，它的连续是是C0。一条曲线如果没有尖端但曲率有改变，连续性是C1。如果一条曲线是连续的，曲率不改变，连续性是C2。' P% [$ q* t4 @/ g+ F
一条曲线可以有较高的连续性，但对于计算机建模来说这三个级别已经够了。通常眼睛不能区别C2连续性和更高的连续性之间的差别。4 d9 P7 k/ U" p$ m1 ]3 d+ g
连续性和度数是有关系的。一个度数为3的等式能产生C2连续性曲线。NURBS造型通常不需要这么高度数的曲线。. k) e# N! q8 R7 s y
一条不同片断的NURBS曲线可以用不同级别的连续性。具体来说，在同样的位置或非常靠近的地方放置一些可控点，会降低连续性的级别。两个重叠的可控点会使曲率变尖锐。三个重叠的可控点会在曲线里建立一个有角度的尖角。附加一个或两个可控点会在曲线的附近联合它们的影响力。从可控点中删除一个离开它们，就增加了曲线的连续性的级别。
, ]; W& T9 \+ v9 n" R/ [& Q8 t简单的了解了NURBS曲线，明天博主会在详细介绍它的分类等，为了让大家可以不用看到晕过去，博主分享一个案例：电热水壶的曲面造型教程http://www.zw3d.com.cn/service/source/list-65/article-173-1.html，大家看着案例边了解，估计消化会顺畅些！
( b- }' G0 ^5 o下期介绍：曲面造型的基础之几何元素; L; A3 |3 Y8 @, j
本文出自 中望3D官方博客，转载时请注明出处及相应链接。
) z# s5 Z( ~; ~1 _' F2 n本文永久链接: http://www.zw3d.com.cn/blog/20141111963.html |
发表于 2014-11-12 17:31