3dsmax7.0案例教程 第7章 面片与NURBS建模.ppt

第7章面片与NURBS建模 NURBS建模是一种曲面建模方式 并且被其他三维软件所支持 NURBS模型的内部空间用数学表达方式构建的曲线和曲面来表现模型的结构 所以NURBS曲面建模方式能够创建更为光滑 逼真生动的模型 面片建模是一种介于网格建模与NURBS建模之间的建模方法 相对于网格对象来说 面片只要比较少的面就可以创建逼真的光滑效果 用户只要比较少的控制点 就可以控制整个模型 相对于NURBS模型来说 使用面片建模可以节省系统资源 加快电脑运行速度 在3dsmax7 0中 以上这两种建模都属于高级建模 本章将介绍这两种建模方式 但由于这两种建模比较复杂 所以本章中只进行比较简单的介绍 7 1 1学习目标在本例中 将介绍有关面片的基本知识 面片的创建方法 面片的子对象以及子对象的编辑等 本例完成后的效果如图7 1 1所示 7 1 2操作过程 7 1制作 草莓 模型 图7 1 1 草莓 效果图 面片建模是一种创建光滑曲面的理想方式 当为其添加EditPatch编辑修改器后 可以向编辑网格对象那样 随意地对其子对象进行编辑 创建复杂的模型 7 1 3相关知识 除了直接创建面片对象建模以外 还可以用二维型对象创建出要建模对象的拓扑线 然后利用Surface修改器将其转化为面 再将其转化为面片对象 最后对其进行编辑 这是一种较为常用的建模方法 在3dsmax7 0中有多种方法创建面片 下面介绍几种方法 1 塌陷为可编辑面片对象 在对象上右击 在弹出的快捷菜单中单击ConvertTo 转换为 ConverttoEditablePoly 转换为可编辑面片 菜单命令 如图7 1 21所示 就可以将对象转换成面片对象 1 创建可编辑面片对象 图7 1 21对象塌陷成面片 任何对象都可以通过修改命令面板塌陷为面片对象 单击 创建 几何体 面板中的PatchGrids选项后 显示出它的面板 如图7 1 22所示 单击QuadPatch 方形面片 和TriPatch 三角面片 按钮创建对象以后 可以选择面片的类型 这是在3dsmax中的两种面片网格 在使用面片网格进行建模时 三角面片更适合创建有褶皱的模型 方形面片更适合于创建表面光滑的模型 所以在创建面片对象前 应根据需要选择合适的面片 图7 1 22创建面片的命令板 单击 PatchGrids 面片网格 按钮 然后单击QuadPatch或TriPatch按钮 即可创建面片 图7 1 23所示为创建的方形面片和三角面片 图7 1 23两种面片 面片网格以平面对象开始 但通过编辑面片修改器或将栅格的修改器堆栈塌陷到修改面板的 可编辑面片 中 可以在任意3D曲面中修改 2 为对象添加编辑修改器 在视图中选中任意对象以后 进入修改命令面板 单击 ModifierList EditPatch修改器 就可以将对象转化为可编辑面片对象 以上两种方法所得到的可编辑面片的基本功能相同 但使用编辑修改器时需要的处理和内存较多 所以应尽可能将对象塌陷为可编辑面片对象 而不要使用EditPatch修改器 3 在应用Extrude 挤出 和Lathe 旋转 修改器时输出为面片对象 利用这两个修改器输出面片对象的具体操作方法如下所述 在视图中创建一个二维型对象 如创建一个矩形 单击 ModifierList Extrude修改器 这时它的Parameters卷展栏如图7 1 24所示 图7 1 24Parameters卷展栏 在Amount 数量 数值框中输入挤出的数量 在Output 输出 栏中选中Patch 面片 单选钮 在修改器堆栈上右击 在调出的快捷菜单中单击Collapseall 塌陷全部 菜单命令 弹出提示对话框 询问是否继续进行 单击Yes按钮后 就可以完成塌陷操作 塌陷以后就可以将该对象转化为可编辑面片 使用Lathe修改器输出面片的方法与上面所介绍的操作方法类似 当然 如果在Output栏中选中NURBS单选钮 还可以将对象转换为NURBS对象 创建可编辑面片对象以后 进入它的修改命令面板 根据面片对象的不同创建方法 面片对象的子对象数目有些不同 最多的是五种子对象 顶点 控制柄 边 面片 和 元素 如图7 1 25所示 如果由三维型对象转换成的面片对象的子对象中只有四种 那么没有其中的 控制柄 子对象 2 可编辑面片对象的子对象 图7 1 25可编辑面片的五种子对象 1 Vertices 顶点 和Vectors 向量 的选择 单击 节点 按钮 即可对面片对象上的节点进行编辑 在Selection 选择 的Filter 圆角 栏中有两个选项 Vertices 顶点 和Vectors 向量 如图7 1 26所示 3 节点子对象的编辑 图7 1 26两种向量 当只选中Vertices复选框时 只能选择节点 而不能选择控制柄 当只选中Vectors复选框时 只能编辑当前选择的节点和它的柄 无法选择其他节点 只有这两个复选框全部被选中时 才能对节点和控制柄都可以操作 2 Corner 角点 和Coplanar 共面 型顶点 顶点共有两种形式 在选择的顶点上右击 在弹出的快捷菜单中 就可以看到Corner和Coplanar这两个选项 单击不同的选项 可以在这两种模式下进行切换 Corner型 如果将面片控制点的属性设置为角点 将会取消对传出向量的锁定 以便可以在面片曲面中创建不连续的间断点 Coplanar型 如果将面片控制点的属性设置为共面 效果就像对该点的传出向量的控制柄执行锁定一样 移动附加到共面顶点的控制柄时 会使相对的向量调整自身的位置 以便保持共面曲面 该选项是默认选项 可以在面片之间提供平滑变换 3 删除和焊接顶点 删除和焊接顶点是比较常用的有关顶点的操作 具体操作步骤如下所述 删除顶点 选中面片的顶点子对象 选中要删除的顶点 按Delect键将其删除 这时该顶点和与它相连的面都会被删除 如图7 1 27所示 图7 1 27删除顶点 焊接顶点 进入顶点子对象 选择两个已经结合在一起的面片的两个点 如图7 1 28所示 对焊接阈值进行设置 使其至少等于选定顶点之间的距离 单击Selected 选定内容 按钮 就可以完成顶点的焊接 如图7 1 29所示 图7 1 28选择不同面片中的两个点 图7 1 29两个点焊接为一个点 可编辑面片 中的 控制柄 子对象层级提供对顶点控制柄或向量的直接访问 而无须通过顶点子对象层级 仍然可以在 顶点 子对象层级访问控制柄 但是控制柄级别提供了增强的功能 如下所示 4 控制柄子对象的编辑 1 为操作的变换和应用选择多个控制柄的能力 如为它们选择 面片平滑 2 操纵控制柄时使用变换Gizmo 3 消除可能不利的变换顶点 4 支持控制柄的命名选择集 5 复制和粘贴控制柄 6 使用对齐工具来对齐控制柄 面是面片对象的一个区域 由三或四个围绕的边和顶点定义 选择 面 子对象后 可以像对EditMesh对象一样 在Geometry卷展栏中对对象进行Attach 附加 Weld 焊接 Detach 分离 Create 建立 Delete 删除 和Extrude 挤出 等操作 下面仅介绍其中的两种操作 5 面子对象的编辑 1 Extrude面片 进入面片子对象的编辑以后 选中要挤出的面片 然后单击Geometry卷展栏中的Extrude按钮 在其下方的Extrusion 挤出值 中输入挤压的值 如图7 1 30所示 然后单击Extrude按钮 效果如图7 1 31所示 图7 1 30Extrude Bevel栏 图7 1 31挤压的效果 挤出面片是为面片沿边界增加了若干侧面 如果同时选中了多个面片 还可通过选择Group 群组 或Local 自身 单选钮 控制如何挤出面片 如果选中Group单选钮 表示沿多个面片的平均法线挤出 如图7 1 17所示 如果选中Local单选钮 表示沿各自的法线进行挤出 如图7 1 18所示 2 Bevel 倒角 面片 可在Geometry卷展栏中单击Bevel按钮 然后单击面片并拖曳 还可利用BevelSmoothing 光滑倒角 下方的各单选钮 设置新建斜面与临近面片之间的形状 或在Surface 曲面 区域中设置面片在视图及渲染时的分辨率 以及是否显示内部边 1 在 边 编辑状态下 可选择一个或多个边 并使用变换工具移动 旋转与缩放它们 如果在拖曳时按下Shift键 则可在移动边时创建新面片 在拉伸边时按下Shift键 则可创建新元素 6 边与元素子对象的编辑 2 在 元素 编辑状态下 也可对元素执行细分 拉伸和斜面等操作 其使用方法与编辑 面 子对象完全相同 Surface 曲面 建模是使用Surface修改器 将二维型对象转换为面片对象的建模方法 在操作过程中 大部分工作 也是最难的工作 是在处理二维型对象 但最终创建完成的对象是面片对象 所以在这节中介绍这种建模方法 7 曲面建模 Surface建模就是先绘制好对象的拓扑线 然后为其添加Surface命令使之成为面片对象 最后再使用EditPatch命令进一步修改加工 由于面片对象可以用较少节点产生光滑曲面 易于编辑和控制 所以这种建模方法被广泛地应用于角色动画的建模中 由于面片分为三角形和四边形 所以Surface建模绘制的线框 要求织成由3 4个点组成的网格 在织网的过程中会大量用到样条曲线编辑命令 以及各种捕捉点的方式 还要具备一定的空间编辑能力 在为对象添加了Surface修改器后 在命令面板的参数区中有它的Parameters卷展栏 如图7 1 32所示 该栏中主要选项的作用如下所述 图7 1 32Surface修改器的Parameters卷展栏 1 Threshold 阈值 数值框 在该数值框中 确定用于焊接样条线对象顶点的总距离 所有在彼此阈值内的顶点 向量将视为一个整体 注意样条线控制的控制柄也将视为顶点 因此设置较高的 阈值 级别可以产生意想不到的结果 2 FilpNormals 翻转法线 复选框 选中该复选框 可以翻转面片曲面的法线方向 3 RemoveInterior 移除内部面片 复选框 选中该复选框 移除通常看不到的对象的内部面 这些面是在封口内创建的面 或是相同类型闭合多边形的其他内部面片 4 UseOnlySelected 仅使用选定分段 复选框 选中该复选框 Surface修改器只使用编辑样条线修改器中选定的分段来创建面片 5 PatchTopology 步数 面片拓扑栏 步数字段微调器用于确定在每个顶点间使用的步数 步数值越高 所得到的顶点之间的曲线就越平滑 7 2 1学习目标在本例中 将学习NURBS建模的基本知识 如何创建基本NURBS曲线和曲面以及对NURBS子对象的编辑等 本例中制作的 果篮和台灯 效果如图7 2 1所示 7 2 2操作过程 7 2制作 果篮和台灯 图7 2 1 果篮和台灯 效果图 在3dsmax7 0中 NURBS建模是最复杂的 最难掌握的建模方法 它的命令众多 并且要具备相当的空间转换观念才能完成 NURBS建模可以用于建造和表现比较复杂 精细 光滑的曲面造型 但它的运行速度比较慢 7 2 3相关知识 NURBS是英文Non UniformRationalB Splines的缩写 其字面的意思是 非统一有理B样条曲线 1 NURBS的基本概念和创建方法 其中 Non Uniform 非统一 是指NURBS对象中的第一个控制顶点对其自身曲线或曲面的影响范围都是可以改变的 Rational 有理 是指NURBS对象的曲线和曲面都是用数学表达式来创建的 B Splines B样条曲线 是指用路径来构建一条曲线 作为NURBS对象的内部空间曲线 NURBS曲线和NURBS曲面在传统的制图领域不存在 是为使用计算机进行3D建模而专门建立的 创建NURBS对象的方法有多种 将它们进行总结 可以分为以下三种 1 单击 按钮 在命令面板的下拉列表框中选择NURBSSurfaces选项 这时的修改命令面板如图7 2 24所示 然后再在该命令面板中单击PointSurfaces或CVSurfaces按钮 就可以在视图中创建NURBS对象 图7 2 24NURBS曲面的命令面板 2 单击 按钮 在命令面板的下拉列表框中选择NURBSCurves选项 这时的修改命令面板如图7 2 25所示 然后再在该命令中单击PointCurves或CVCurves按钮 就可以在视图中创建NURBS对象 图7 2 25NURBS曲线的命令面板 3 将其他的二维图形或几何体转换成NRUBS对象 具体方法是 将鼠标移到要转换的对象上 右击 在调出的快捷菜单中单击ConvertTo ConverttoNURBS命令 提示如果把封闭的曲线 如用Circle命令画出来的圆 直接用这种方法转换为NURBS对象 会出现图形的失真或变形 如图7 2 26所示 图7 2 26把封闭的曲线转换为NURBS对象出现失真或变形 为解决这个问题 在图形上右击 在调出的快捷菜单中单击ConvertTo 转换为 ConverttoEditableSpline 转换为可编辑样条曲线 命令 将曲线转换成可编辑样条 然后再用上面介绍的方法将该曲线转换为NURBS曲线 但是Helix 螺旋线 二维图形不能转换为NUBERS曲线 NURBS曲线是NURBS模型的基础 包括PointCurve 点曲线 和CVCurve CV曲线 两种类型 1 创建基本NURBS曲线的方法 创建基本NURBS曲线的方法如下所述 2 创建NURBS曲线 单击 NURBSCurves NURBS曲线 选项 弹出它的命令面板 如图7 2 24所示 单击PointCurve按钮或CVCurve按钮 将鼠标指针移到Front视图中 单击创建第一个点 然后拖曳鼠标 在需要的位置再次单击 如此重复 直至形成所需要的曲线 最后右击结束创建 在绘制点曲线时按下键盘上的Backspace键 可删除最后创建的轴点 用上面的方法创建的点曲线和CV曲线如图7 2 27所示 其中 点曲线中的点被约束在曲线上 而CV曲线中的CV指控制顶点 CV不位于曲线上 图7 2 27点曲线和CV曲线 2 创建时的参数设置 在创建面板中单击PointCurve按钮或CVCurve按钮后 其参数面板中有三个卷展栏 其中 KeyboardEntry 键盘输入 卷展栏与其他建模时的同名卷展栏意义相同 这里不再赘述 Rendering 渲染 卷展栏如图7 2 28所示 CreatePoinCurve 创建点曲线 卷展栏如图7 2 29所示 CreateCVCurve 创建CV曲线 卷展栏如图7 2 30所示 图7 2 28Rendering卷展栏 图7 2 29CreatePoinCurve卷展栏 图7 2 30CreateCVCurve卷展栏 与绘制样条曲线完全相同 NURBS曲线也是不可渲染的 如果要对其进行渲染 可以在Rendering卷展栏中进行 下面对CreatCVCurve卷展栏中的主要选项进行介绍 Interpolation 插值 栏 使用此栏中的控件更改精度 通常用来生成和显示曲线的近似种类 DrawInAll 在所有视图中绘制 复选框 选中该复选框以后 可以在绘制曲线时在任何视图中使用 这是创建3D曲线的一种方法 禁用此选项后 在开始绘制曲线的视图中完成绘制曲线 默认设置为启用 AutomaticReparamering 自动重新参数化 栏 该栏中有三个单选钮 用于指定自动重新参数化 NURBS曲面包括PointSurface 点曲面 和CVSurface CV曲面 两种类型 创建基本NURBS曲线的方法如下所述 3 创建NURBS曲面 1 单击 NURBSSurfaces NURBS曲面 选项 这时的命令面板如图7 2 25所示 2 单击PointSurface按钮或CVSurface按钮 在视图中单击拖曳 即可创建出原始NURBS曲面 如图7 2 31所示 其中点曲面中的点被约束在曲面上 而CV曲面由控制顶点控制 CV CV不位于曲面上 它们定义一个控制晶格包住整个曲面 每个CV均有相应的权重 可以调整权重从而更改曲面形状 图7 2 31点曲面和CV曲面 在初步创建曲线或曲面以后 可通过修改面板或打开的NURBS工具窗口进行修改 NURBS曲面修改面板和曲线修改面板有所区别 主要是因为曲面的控制更复杂一些 下面我们以NURBS曲面为例 介绍NURBS修改面板中部分卷展栏的作用 4 NURBS对象的参数 1 General 通用 卷展栏 创建NURBS曲线或曲面以后 单击按钮 进入修改命令面板 这时命令面板参数区中的General 通用 卷展栏如图7 2 32所示 该卷展栏中各按钮和设置项的含义如下所述 图7 2 32General卷展栏 Reorient 重定位 复选框 选中此复选框 可以使合并或导入的对象自动定位在NURBS曲面的中心位置 Display 显示 设置区 该设置区共有6个控制显示的复选框 选中Lattice 晶格 复选框 表示以黄色线显示CV曲线与曲面的控制栅格 此外 利用其他复选框可分别控制是否显示曲线 曲面 依赖子对象 曲面裁剪效果 在变换NURBS曲面时是否在正交视图降低显示效果 以节约时间 SurfaceDisplay 曲面显示 设置区 该设置区用于设置曲面在视图中的显示方式 NURBS创建工具箱 按钮 单击该按钮 可以调出NURBS工具箱 如图7 2 33所示 图7 2 33NURBS工具箱 2 CreatePoints 创建点 卷展栏 该卷展栏中一共有6个按钮 如图7 2 34所示 这6个按钮与NURBS创建工具箱中Points 点 栏是一一对应的 利用该卷展栏可创建独立点和关联点 然后可利用这些点创建曲线或曲面 创建的这些点与原对象为一个整体 图7 2 34CreatePoints卷展栏 Point 点 按钮 单击该按钮 再在视图中任何位置单击 就可以创建点 OffsetPoint 偏移点 按钮 单击该按钮 可以创建一个点 这个点在原点的基础上偏移一定的初始值 例如 选中图7 2 35所示的NURBS曲面 单击该按钮 在场景中的曲面上