Kas ir NURBS līknes 3D modelēšanā?

Ja esat izmantojis Blender, Maya vai jebkuru citu 3D programmu, kas ir līdzīga kādai no tām, iespējams, starp pārējām iespējām, ģenerējot 3D primitīvu, esat pamanījis vienu ļoti dīvainu vārdu: NURBS līknes. Kas ir NURBS, un kāpēc tos vajadzētu izmantot savos projektos?

NURBS līknes var izmantot, lai izveidotu perfektu pamatu vairākiem priekšmetiem, uzdevumiem un vajadzībām. Tā vietā, lai delikāti staigātu pa cietām malām un asiem punktiem, jums tiek piedāvātas maigas nogāzes un organiski jūtami gradācijas, pateicoties matemātikas spēkam.

Ko nozīmē NURBS?

NURBS apzīmē nevienmērīgu racionālu B-splīnu — B apzīmē bāzi. Kas tieši ir splains?

"Spline" ir tikai izdomāts termins, ko izmanto, lai apzīmētu abstrakciju starp operatoriem. Piemēram, lineāru 90 grādu leņķi var abstrahēt līdzīgā līknē, izmantojot trīs punktus, no kuriem tas sastāv kā matemātisko atsauci.

Tā vietā, lai definētu līkni manuāli, pa bezgalīgi maziem punktiem, B-splains to attēlo, izmantojot pāris kontrolpunktus; pēc iespējas mazāk "mezglu" vai "elkoņu", kas radīs jūsu izvēlēto līkni.

Novērtējumu, kas notiek starp šiem kontroles punktiem, sauc par interpolāciju. Būtībā katra roktura pozīcija un rotācija atbilst nākamajam, izmantojot vidējo noteikšanas protokolu, kā rezultātā veidojas viena vienmērīga un nepārtraukta līkne, kuras interpretācijai datoram ir vajadzīgs maz un rekonstruēt.

Katrs aptuvenais punkts starp jūsu “īstajiem” punktiem sakrīt tieši vienā līnijā. Pielāgojot jebkuru rokturi, mainās šo starppunktu raksturs, radot jaunu līkni ar katru kustību.

Kā ir ar "Neviendabīgo racionālo" daļu?

“Neviendabīga” ir līknes parametrizācijas jautājums, tas ir, attiecība starp jūsu ievades parametru kopu un izejas NURBS vērtību, kas atrodama natūrā. Nevienmērīgā horda garuma splainā vistālāk sasniedzamā kontrolpunkta parametra vērtībai nav obligāti jābūt vienādai ar laidumu skaitu, kas veido līkni kopumā.

Nevienmērīgā līknē dažus kontinuuma posmus var ietekmēt ekstremālās vērtības citur. Šīs būtiskās atšķirības var saspiest vai pievilkt citas līknes daļas.

Katras nevienmērīgās parametra vērtības atribūtiem ir mazs sakars ar tā attēlotā diapazona faktisko garumu; šādā veidā izliekums tiek sadalīts reālistiskāk, nekā tas būtu stingri vienādas pieejas gadījumā.

Praktiskā nozīmē šie raksturlielumi ir piemēroti izliektai virsmai, kas daudz mazāk izkropļo vai izkropļo tai uzklāto tekstūru. Tās ir sarežģītākas nekā līknes, kurās tiek izmantota vienota parametrizācija, taču šī sarežģītība parasti labvēlīgi izpaudīsies jūsu galaproduktā.

"Racionāls" apraksta veidu, kā NURBS līkne neviendabīgi nosaka katra kontroles punkta ietekmes "svaru" pār līknes raksturu. Vienkāršas B-splainas, gluži pretēji, lepojas ar pilnīgi viendabīgu ietekmes sadalījumu starp katru secīgo kontroles punktu. Šādā gadījumā parabolisku formu izveide kļūst neiespējama.

Saistīts: Kā Blenderī izmantot proporcionālo rediģēšanu

Kam tiek izmantotas NURBS līknes?

NURBS 3D modelēšanā tiek izmantoti, lai izveidotu līknes un izliektas virsmas.

Ikreiz, kad nepieciešams ātri izveidot unikālu vai neparastu izliektu formu, neuztraucoties par tās rūpīgu izgriešanu, izmantojot tikai tīru daudzstūra ģeometriju, NURBS izliekas atvieglojiet jebkura piemēra ievērošanu. Ikviens, kad modelējat kaut ko gludu vai smalku graduālu, ir ideāls laiks, lai uzņemtu NURBS līkni vai divas.

Dažreiz labāk ir sākt no pirmā kvadrāta ar vienu NURBS līkni. Citreiz NURBS virsmas var izmantot, lai ātrāk segtu vairāk zemes. Kāda atšķirība? Tas viss ir atkarīgs no tā, kā jūs plānojat tuvoties savam 3D modelim.

NURBS līknes 3D modelēšanā

Izmantojot NURBS līkni, jūs varat daudz kontrolēt sava 3D modeļa virsmas formu. Tos var modificēt visos tādos pašos veidos daudzstūru primitīvi var, pievienojot daudz piedodošāku izlīdzināšanas funkciju starp katru kontrolpunktu.

NURBS līknes ir ideāls 3D primitīvs, ko izvēlēties ikreiz, kad veidojat kaut ko līdzīgu vāzei vai jebkuram citam simetriski vērptam objektam. Daudzas 3D modelēšanas programmas ļauj aizpildīt plaisu starp vairākām NURBS līknēm, lai atrastu NURBS virsmu, kas dabiski atrastos starp diviem izliektajiem ķermeņiem.

Programmā Autodesk Maya šo darbību sauc par Lofting. Blenderī to var paveikt, izmantojot komandu Aizpildīt.

NURBS virsmas 3D modelēšanā

NURBS virsmas tiek izveidotas, kad tiek izspiesta NURBS līkne vai kad divas vai vairākas savienojas viena ar otru pāri 3D telpai starp tām. Šos NURBS "ielāpus" var izmantot, lai pa daļām izveidotu 3D modeli. Tos var izmantot arī, lai papildinātu daudzstūra elementus parastajā 3D modelī.

Kā tiek atrasta un aprēķināta NURBS virsma? Lineāro attālumu, kas ir iekavās starp katru kontroles punktu, sauc par izoparmu, kas sadalīts divos vektora garumos ar nemainīgu vērtību pa jūsu X vai Y asi.

Katrs izoparms kalpo kā pamatbalsts tajā iegūtajai NURBS virsmai — vērtībai, kas konstatēta, kad gan X komponents, gan Y komponents ir savstarpēji saistīti, to sauc par "span" starp viņiem. Jo vairāk laidumu nepieciešams jūsu NURBS virsmai, jo detalizētāka būs jūsu izliektā virsma.

Saistīts: Kā lietot smērzīmuli blenderī

Kad neizmantot NURBS līknes un virsmas

Tā kā tās ir nedaudz sarežģītākas nekā stingri taisnas līnijas un daudzstūri, NURBS līknes parasti ir rezervētas jebkuram kontekstam, kurā 3D modelis tiks iepriekš renderēts patēriņam — renderētie CGI attēli un 3D animācija ir divas digitālās mākslas jomas, kurās var izmantot NURBS pamest.

Rūpnieciskā dizaina modeļi, zinātnisks un cits izglītības saturs un citi lietojumi šajā vispārīgajā jomā tuvumā ir lieliskas iespējas izmantot NURBS līknes, ja jums būs iespēja visu iepriekš izcept izplatīšana. Pretējā gadījumā, iespējams, savā sistēmā (un arī auditorijas sistēmā) būs jāizmanto kaut kas mazāk prasīgs.

Izmantojot tādas lietas kā videospēles, NURBS līknes un virsmas var radīt zināmu tehnisku izaicinājumu. Par laimi, parasti ir diezgan viegli pārvērst jebkuru NURBS līkni vai virsmu līdzīgā daudzstūru ģeometrijas izkārtojumā. Atrodoties starp NURBS līknes precizitāti un viegli atveidojamo daudzstūru primitīvu vienkāršību, tas ir viens no veidiem, kā izmantot labāko no abu piedāvātā.

Saistīts: Essential Blender 3.0 tastatūras īsinājumtaustiņi

NURBS 3D modelēšanā: ātrs, vienmērīgs un funkcionāls

Tās var nebūt ideālas, taču NURBS līknes ir neticami noderīgas vairāku iemeslu dēļ. Nākamreiz, kad jums ir izveidots modeļa plāns un jums nav iespējas tur nokļūt, iesakām izmēģināt NURBS vecās koledžas laikā.

Darbs ar UV stariem blenderī: pamācība iesācējiem

UV kartes ļauj precīzi teksturēt 3D objektus. Mēs jums parādīsim, kā Blenderī strādāt ar UV stariem.

Lasiet Tālāk

Par autoru