C4D三步两指令完成一个多孔“蜂窝状”纳米结构图

多孔蜂窝状纳米结构图

在科研过程中，万能的origin软件为大家提供了绝

大部分的数据成图功能。然而，在纳米材料制备领域中，

需要用到的材料制备流程图、结构示意图、机理图等等

就需要一些强大的三维作图软件，如最常见的3D・max。

今天，我跟大家分享一个对于非专业作图的科研人员更

为合适的一款作图软件CINEMA4D,简称C4D。并且用其

演示仅仅使用两个指令（细分曲面和布尔）就可以完成

“蜂窝状”纳米结构图形的绘制。下面，我跟大家介绍

一下这两个指令的具体意义。

什么是细分曲面？

细分曲面定义为一个无穷细化过程的极限。细分曲

面最开始是由德国的EdwinCatmull和JimClark,还有

DanielDoo和MalcomSabin在1978年同时提出的。但

是直到1995,UlrichReif解决了细分曲面在特殊点附

近的行为，才使得细分曲面的应用得到极大的拓展。

细分曲面最基本的概念是细化。他是指通过对初始

的多边形网格进行反复细化，从而可以产生一系列网格

趋向于最终的细分曲面。每个新的子分步骤产生一个新

的有更多多边形元素并且更光滑的网格。

什么是布尔运算？

布尔运算(Boolean)是指两个以上的物体进行并集、

差集、交集的运算，从而得到新的物体形态。通常有4

种布尔运算方式：并集(Union)、交集(Intersection)

和差集(Subtraction)。当我们给对象进行一个布尔命

令的时候，比较复杂的模型会对于布线有非常大的更改，

所以我们在进行布尔运算之前会把需要运算的面单独分

离出来，然后再用分离出来的面进行计算，从而减少布

尔命令对我们整个模型布线的影响。布尔运算是我们想

要得到两个物体之间的相减、相加、相交等效果的快速

制作方法。例如挖洞，凸面制作等等。

示例：一个多孔“蜂窝状”纳米材料结构的绘制

图一细分曲面指令进行平滑

第一步：首先我们在C4D的界面中添加一个立方体

对象，设置XYZ尺寸分别为3000cm,300cm和3000cm,

各自对应分段为7,1,7o根据材料的自身性质或者自己

喜好给与其颜色（从内容浏览器-预设挑选）。之后，添

加细分曲面指令，并将前面的立方体对象拖至细分曲面

指令中，这样就为立方体增加了一个细分曲面的操作，

具体如图一。

图二在立方体上添加多个胶囊对象

第二步：同样在添加立方体的地方找到胶囊对象，

添加14个胶囊（熟悉的话在这里可以用到克隆指令）。

手动任意调节胶囊的大小和位置（但是不能超出第一步

中立方体的范围内）。为了方便后续操作，我们将所有

的胶囊对象打包成一个组（操作快捷键为Alt+G）o之后

将14个胶囊随意散布在立方体表面或内部。并且为胶囊

赋予一个颜色（从内容浏览器-预设挑选）。具体如图二。

图三布尔指令与灯光

第三步：添加布尔指令，之后将细分曲面指令和第

二步中的胶囊组拖入布尔指令中，需要注意的是细分曲

面指令在上，胶囊组在下。这样就实现了胶囊组对细分

曲面后的立方体的切割。之后，添加两个地面（或者天

空）放在绘制的图形上面和下面各一个，这是不可缺少

的！否则出来的图片非常暗，没有光泽。最后就可以对

绘制的图形进行渲染，出图。具体操作如图三所示。这

样我们就完成了一个多孔“蜂窝状”纳米材料结构的绘

制。（最终渲染出的效果图在文章刚开始位置展示）。

总结

多孔“蜂窝状”纳米材料结构的绘制主要利用了C4D

的布尔运算指令，通过两个对象之间的相减或者切割，

从而实现了蜂窝状的绘制。再利用细分曲面指令进行进

一步的优化平滑，最后利用C4D强大的渲染功能呈现出

漂亮的图片。

C4D很重要的渲染素材在内容浏览器选项下的预设

功能中，在这里面你可以自由选择各种渲染素材。

C4D的操作以及指令实现方式与3DMax等其他三维作

图软件非常相似，之所以推荐C4D的原因主要是C4D对

电脑的要求更低，他的处理速度要更快一些。并且C4D

自身带有大量的颜色素材和图形素材等可供选择。

比如上图中立方体的颜色和胶囊的颜色，都是一些

现成的例子我们可以直接使用，非常