有关曲面连续的介绍.doc

有关曲面连续的介绍(ZT)对这方面知识很缺乏,最近又因为需要用上,所以加紧补上,发现这一块还是挺难的,虽然我们目前的项目还不需要要到A级曲面,但是还是很有必要把一块的概念理清,发现要理清这些概念也不是一件容易的事,什么A级,B级,什么G0-G1-G2连续,有时被整得都晕了,还是踏踏实实先把这些概念理清楚了,再计划学习关于A级曲面的定义A级面介绍： 1.轮廓曲面通常都是A级曲面，这样的曲面通常都要求曲率连续，沿着曲面和相邻的曲面有几乎相同的曲率半径（相差0.05或更小，位置偏差0.001mm或角度相差0.016度。） 2、A级曲面用高光等高线检测时显亮的曲线这些曲线应该有一个共同的曲率特征，等高线连续且过度均匀、逐渐的发散或收缩，而不是一下子汇集消失到一点 3、A级曲面上的控制点也应该按一定的规律分布，一行控制点与另一行相邻的控制点的角度变化应该有一定的规律可循，这是画高质量的曲线所必需的 4、A级曲面模型的曲面的边界线又该可以被编辑、移动以生成另外一个曲线，同时这个新生成的曲线可以重新加入曲面来控制区面。 6、贝塞尔曲面的阶次和控制点数目一般应该是六，有时候可能会更高 7、是说关于拔模角度、对称性、间歇以及同相关曲面德关系等都要考虑。这个要求我们在造型是对相关的工程问题也要予以足够的重视。 8、这是专门就曲率的变化来说的，光是曲率连续是不足以做出class a的曲面的。还要求曲率的变化本身也是光顺的，实际上就是引出了G3的概念。当然并不是说class a要求G3，但是比较接近G3的品质对曲面的品质肯定是有好处的。 /listCLASS A 曲面没有十分严格的数学描述也没有十分严格的概念定义有个等于没有解释的解释：VERY SIMPLE AND VERY BUEATIFUL SURFACE。 1、一般CLASS A的阶次与控制点数目都不多，UV方向大概在68个控制点2、单独一个CLASS A曲面在UV方向都保证曲率的连续性及变化趋势的一致3、CLASS A曲面之间的连接至少满足切向连续4、使用多种数学检验方法来检验CLASS A曲面，不应该出现视觉上的瑕疵。（如使用高光等高线来检验时，等高线连续且过度均匀间隙均匀。一般不太可能在一个视觉方向上出现多个高光点等） Gx连续定义:G0-位置连续，G1-切线连续，G2-曲率连续，G3-曲率变化率连续，G4-曲率变化率的变化率连续 这些术语用来描述曲面的连续性。曲面连续性可以理解为相互连接的曲面之间过渡的光滑程度。提高连续性级别可以使表面看起来更加光滑、流畅。G0-位置连续 图中所示的两组线都是位置连续，他们只是端点重合，而连接处的切线方向和曲率均不一致。这种连续性的表面看起来会有一个很尖锐的接缝，属于连续性中级别最低的一种。 G1-切线连续 图中所示的两组曲线属于切线连续，他们不仅在连接处端点重合，而且切线方向一致(可以看到相连的两条线段梳子图的刺在接触点位置是在一条直线上的)。用过其他PC插图软件的用户，比如CorelDraw，实际上通常得到的都是这种连续性的曲线。这种连续性的表面不会有尖锐的连接接缝，但是由于两种表面在连接处曲率突变，所以在视觉效果上仍然会有很明显的差异。会有一种表面中断的感觉。通常用倒角工具生成的过渡面都属于这种连续级别。因为这些工具通常使用圆周与两个表面切点间的一部分作为倒角面的轮廓线，圆的曲率是固定的，所以结果会产生一个G1连续的表面。如果想生成更高质量的过渡面，还是要自己动手。 G2-曲率连续 图中的两组曲线属于曲率线续。顾名思义，他们不但符和上述两种连续性的特征，而且在接点处的曲率也是相同的。如图中所示，两条曲线相交处的梳子图的刺常度和方向都是一致的（可以为0）。这种连续性的曲面没有尖锐接缝，也没有曲率的突变，视觉效果光滑流畅，没有突然中断的感觉（可以用斑马线测试）。这通常是制作光滑表面的最低要求。也是制作A级面的最低标准。 G3-曲率变化率连续 图中的两组曲线的连续性属于曲率变化率连续。这种连续级别不仅具有上述连续级别的特征之外，在接点处曲率的变化率也是连续的，这使得曲率的变化更加平滑。曲率的变化率可以用一个一次方程表示为一条直线。这种连续级别的表面有比G2更流畅的视觉效果。但是由于需要用到高阶曲线或需要更多的曲线片断所以通常只用于汽车设计。 G4-曲率变化率的变化率连续 图中的两组曲线的连续级别属于曲率变化率的变化率连续。“变化率的变化率”似乎听起来比较深奥，实际上可以这样理解，它使曲率的变化率开始缓慢，然后加快，然后再慢慢的结束。这使得G4连续级别能够提供更加平滑的连续效果。但是这种连续级别将比G3计算起来更复杂，所以几乎不会在小家电一类的产品设计中出现。实际上，就算出现了，我们也未必看得出来。 总结一下这几种连续级别。 G0由于使模型产生了锐利的边缘，所以平时都极力避免，甚至想尽办法摆脱这种效果。不常用G1由于制作简单，成功率高，而且在某些地方及其实用，比如手机的两个面的相交处就用这种连续级别。比较常用G2由于视觉效果非常好，是大家追求的目标，但是这种连续级别的表面并不容易制作（VFX的这些高手们出的题目基本上就是和这种连续级别表面的制作方法拼命的），所以需要大家多多用心练习，这也是Nurbs建模中的一个难点。这种连续性的表面主要用于制作模型的主面和主要的过渡面。G3,G4这两种连续级别通常不使用，因为他们的视觉效果和G2几乎相差无几，而且消耗更多的计算资源。这两种连续级别的优点只有在制作像汽车车体这种大面积、为了得到完美的反光效果而要求表面曲率变化非常平滑的时候才会体现出来。检测工具斑马线介绍（也叫做高光测试）：斑马线实际上是模拟一组平行的光源照射到索要检测的表面上所观察到的反光效果。G0的斑马线在连接处毫不相关，各走各的，线和线之间不连续，通常是错开的。G1的斑马线虽然在相接处是相连的，但是从一个表面到另一个表面就会发生很大的变形，通常会在相接的地方产生尖锐的拐角。G2的斑马线则是相连，且在连接处也有一个过渡，通常不会产生尖锐的拐角，也不会错位。G3,G4的斑马线很难和G2的区分开。但是要注意，有时候显示的误差也会产生错位或者尖锐的拐角。注意鉴别哦。可以调整一下显示精度之后再看。A面工程常用软件简单的介绍一下我所知道的情况，由于各个大的厂家根据自己的产品特点采用了不同的面标准和上下游环境的不同，于是采用不同的软件来完成面工程。例如大众采用ALIAS做设计，用ICEMSURF做A面，这几乎可以代表欧洲各大著名汽车公司的模式，例如奔驰、宝马等等；而通用则直接用ALIAS做设计和A面，意大利的一些设计公司也采用了这种模式；也有设计部门用UG公司的IMAGEWARE做A面；CATIA的A面模块也被用来完成A面工程，在日本和韩国有些设计公司采用这一模式。以上只是我了解的比较常用的一些软件，当然我相信还有许多是我不了解的，但是应该采用的流程和方法是大致相同的。本文探讨的内容更加集中在面工程的本身，并不局限于某种软件，在平时的工作中大家肯定会有自己最熟悉的软件，那么不要因为他有一两个弱点就放弃，最熟悉的软件往往能带来最高的效率和最好的结果，要做的只是找到一个通用的数据转换平台，简单的学几招其他软件的特长，取长补短就行了，在后面章节的介绍中我会和大家讨论这些软件的优势和不足。 在UG中如何操作、检测A级表面 在UG中如何操作、检测A级表面 A级面实际上并非是曲面质量的度量而是某些特定用途的曲面的通称。 一 般来讲，A级表面构成产品可见部分 和外部形状。在汽车、日常消费品等行业，产品外形对产品销售至关重要。基于工业设计及美学的考虑，A类表面在多数情况下需要满足一些特性。这些特性简单讲就是光顺，即避免在光滑表面上出现突然的凸起、凹陷等“ 缺陷”。在两张曲面间过渡时，普通的滚球倒园所产生的过渡曲面是不能接收的，我们需要的是曲率逐渐变化的过渡曲 面，就象在UG/Free Form中的 Soft Blend 所产生的过渡表面。这种过渡曲面也被称为 C2 连 续 （ 二 阶 连 续）， 这种过渡表面使产品外形摆脱机械产品 的生硬而变得更加人性化。A级表面的另一个特性是，它们一般来讲趋向于采用大的曲率半径和一致外突的曲率变化，除了细节特征，产 品表面尽量向一个方向弯曲。要做成一个“椭球” 形状而不做成一个“马鞍”形状。要检生成的曲面是否符合A级表面的特性，在UG中可以采用若干功能：检查单个曲线曲面C0、C1、C2 连 续 性 Info/Analysis/Spline, Info/Analysis/B-surface检查曲线曲面间连续性 Info/Analysis/Curves AnalysisInfo/Analysis/Face Analysis检查两曲面间连接情况Info/Analysis/Deviation检查、 保证曲面的一致外突性 Info/Analysis/Face Analysis/Gaussian Radius然而，A级表面最重要的评测指标是人的感 受。所以，设计者应注意积累设计