三维实体最简单入门法[第55集]

xsbf

论坛会员原创教程，未经许可，请不要私自转载。即使得到授权转载，也请注明来自CAD设计论坛(askcad.com)的xsbf会员。
这个是一个系列，本集是第55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

这集来个大杂烩。

一、渲染中灯光的工作原理
    上集中利用曲面辅助定位，这集再说说“灯光”。
    CAD上的“灯光”原理和我们现实中灯光的原理是根本不同的，CAD上的“灯光”，其实是一个数学模型，即当我们设定了一盏灯光[如点光源]时，在我们指定的位置上其实并没有灯光的，但为什么感觉物体被照射呢？它的工作原理是，CAD在计算“灯光”参数与物体关系，然后把计算的结果，通过改变物体表面的“颜色”，最后让我们感觉物体被灯光照射着，当然这样的计算是相当复杂的。比如说画了一个红色的长方体盒子，当在其上方设置了一盏灯光时，CAD通过所设的参数开始计算，最后让红色的长方体上的部分区域的颜色从纯红色改变为“粉红”色，再亮一点的地方，改变为“白色”，当然有的地方就替换成“黑色”。 这样一来，我们就看到本来红色的长方体，有的地方被照亮了（发白的区域），而有的地方没有光线（发黑区域）。

    总结起来说，我们看到的光源效果其实是一个假象，没有光源的存在。了解这个原理可以避免许多理解上的问题，比如说在CAD中，找不到“光柱”的存在，光源所在位置没有耀眼的光点。再如，有时画了一盏灯时，把光源设置在灯的位置，相反画的灯不仅不亮，甚至于发黑都是有的。
   

二、灯光的位置
  灯光的位置的设置没有固定方法可言，对于新手，可以简单些用点光源对物体进行“包围式”照射，这个较易入用。实践中，可参考如上集一样借助“曲面”来快速定位。另外提供一些小经验：

1、灯光的效果如上面所述，它是一个“反衬”效果，当需要画了一盏灯，需要强调时，可考虑用另外的灯光来照射它。同理，在表达“光柱”时，可以做个光柱的模型，然后用光去照射它。

2、在调整光源的面板中，有许多调整方法，最简单直观的办法是直接在屏幕上调整“光源的图标”，包括平行光，虽然不考虑光源具体位置，但也可直接调整图标，这样比较易操作。

3、光源图标，通常比较小，应当改大为“5~15”即可，便于查看。光源图标就表示光源所在，可以进行移动、复制等等操作。当图上的光源图标比较多时，也可关闭所在图层（系统自动生成的图层），便于观察。

4、通常要制作多个灯光时，比如4盏亮度相同的灯光，不是一个接一个创建的，而是先设置好一个，然后复制光源图标得到4盏灯，实践中就是夹点复制。用复制光源图标时，注意接下来重命名。光源名最好不用汉字，这样在图标上显示问号，可以用如“A1、A2……”来命名。

5、如果出现光线不够亮时，通常是调整光线的强度。另一种方法比较简单，就是直接复制一盏灯，这样可操作的东西更多，比如让说另一盏灯加点颜色，表达的内容就更多了。虽然CAD中用“平行光”去模拟阳光，当感觉阳光不强时，“天有二日”也是可以的。

xsbf

三、曾见有朋友反映说，第20集的沿路径复制，在使用中出现歪歪扭扭的现象，不知如何对齐，下现简单再说说。

xsbf

四、前两集专门说了说“曲面”，这集再继续说一点。
    CAD边界曲面其实质是一种“孔斯曲面”，“孔斯”是一外国人，或称“昆氏(Steve Coons)”，1964年孔斯在麻省理工学院提出用小块曲面片组合表示自由型曲面时使曲面片边界上达到任意高次连续阶的理论方法，即根据指定的边界构造出来的曲面满足条件，这种理论在计算机图形发展上具有重大的意义。
   孔斯曲面特点是“插值”，在此之前，还有些对计算机图形有重大意义的理论，如Bezier（贝兹、贝赛尔）曲面，特点是曲面逼近控制网格，直到现在，贝赛尔曲线（特点是调整节点来改变形状）是多数图形软件中必不可少的工具。不过，CAD中并未用通常的贝赛尔曲线。
   “孔斯”与“贝赛尔”并列被称为现代计算机辅助几何设计技术的奠基人。

     “边界曲面”其实是很高级的东西，学习比较难，不过我们没必要作数学探索，多练习多总结是好的，经验丰富时，可以比较快地想到一些合适的线条来构造边界曲面。
  
   下面作些无聊的练习，希望对“曲面建模”有兴趣有朋友可以看看。

xsbf

继续……………………

xsbf

继续……………………

xsbf

五、第52集中画了条盘山公路，“老农”朋友指出公路应当是平行的，在此谢谢指教。要让公路既随不规则的山势进行起伏，但公路表面又显得平整，这个也可以容易实现，因为这几集主要是说“曲面”，下面就继续上集所述的综合建模方法来解决，仅供新手朋友们参考，注意一下综合建模的运用。

xsbf

六、关于综合建模，新上手的朋友们不妨大胆一点，虽然曲面与实体分属两种建模体系，但要大胆地多联想，一切都以实践为准。
    最后还是画个小例，上集略嫌太繁琐，这里画个简单的，一个“纸风车”，相信许多朋友小时候都自己做过这样的玩具，估计现在的儿童都不玩它了。

xsbf

继续……………………

xsbf

下面就此“纸风车”补充说明一下：
1、仅看这个纸风车的画法过程是比较麻烦的。整个过程的构思是模拟把一张正方形的纸进行“折纸”的过程,所以用LIST测量曲线长度，再因果倒置，构造这张正方形的纸。

2、最前面几步用“直纹曲面”或“平移曲面”皆可，之所以舍简就繁用“边界曲面”目的是为了给三维多段线提供足够的捕捉点。当然用“平移曲面”，然后矩形阵列也可以的。

3、可以看出这条“螺旋线”不同于普通螺纹一样的圆柱螺旋线，它是任意的，这个就比较难了。在CAD2006中画“螺旋”是比较困难的，而一般的非圆柱型螺旋则更难了，这个小例也就是一种简单的近似方法。

4、曲面建模不能对两面分别着不同颜色，所以比实体渲染就麻烦多了，这样贴图的结果容易是背面与前面融为一体，为此，这里用了个最简单的土办法，合二为一，遮住下面的东西就可以了。

5、小棍的建模不用直接“实体旋转”，而用“直纹曲面”，这样可让棍棒避免太规则。最后，为了把棍子两端封口，面域就可以了。

6、此小例看似简单，用实体也可以画，不管用曲面还是实体，建模中最关键的问题是，如何体现这一段弯曲的“螺旋线”，所有的工作都是为此展开的。可能有朋友感觉这样辛辛苦苦只是为了得到一条“螺旋线”，显得比较麻烦。的确如此，如直接画一条样条曲线，调整出这样的形状，但有些不太准确，适合简单的场合。
     很多东西就是这样，如果需要精确一些的话，建模的过程就比较麻烦了。看似简单的东西，其实很有学问。

7、这个小例，重点是说明“三维多段线”结合曲面进行捕捉的运用。可以推广一下，如果将此三维多段线作为实体拉伸的路径，则可以实现在曲面上“顺势”布设管道的效果。但是三维多段线只能是直线段构成，为了体现光滑，可以以数量取胜，当三维多段线上的每一段比较短时，则感觉如曲线一样了。三维多段线另外也可以拟合成样条曲线，但通常不能作为路径使用。

vicki0910

有看到老师更新咯～！
风车，我喜欢的！我也要做一个～哈哈

truezx

出去旅游了，没有及时看到这集呢

石水

又出新货，风车做得很不错，喜欢呀，继续学习！！

[ 本帖最后由 石水 于 2007-10-9 23:53 编辑 ]

skylmfe

我正在跟老师你的教程呢！！

317370596

bu cuoa  !
yao xuexi

bingku333

辛苦了啊 老师 一路跟过了 学了不少东西  感谢之情难于言表