Τι είναι οι καμπύλες NURBS στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση;

Εάν έχετε χρησιμοποιήσει το Blender, το Maya ή οποιοδήποτε άλλο πρόγραμμα 3D παρόμοιο με αυτά, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει μια πολύ περίεργη λέξη ανάμεσα στις υπόλοιπες επιλογές σας όταν δημιουργείτε ένα τρισδιάστατο πρωτόγονο: καμπύλες NURBS. Τι είναι τα NURBS και γιατί πρέπει να τα χρησιμοποιείτε στα έργα σας;

Οι καμπύλες NURBS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία της τέλειας βάσης για μια σειρά από θέματα, εργασίες και ανάγκες. Αντί να σκύβετε απαλά στις μύτες των ποδιών σας γύρω από σκληρές άκρες και αιχμηρά σημεία, έχετε απαλές κλίσεις και διαβαθμίσεις με οργανική αίσθηση, όλα χάρη στη δύναμη των μαθηματικών.

Τι σημαίνει NURBS;

Το NURBS σημαίνει μη ομοιόμορφη ορθολογική B-spline—το B σημαίνει βάση. Τι είναι ακριβώς το spline;

Το "Spline" είναι απλώς ένας φανταχτερός όρος που χρησιμοποιείται για να υποδηλώσει την αφαίρεση μεταξύ των χειριστών. Μια γραμμική γωνία 90 μοιρών, για παράδειγμα, μπορεί να αφαιρεθεί σε μια ανάλογη καμπύλη χρησιμοποιώντας τα τρία σημεία από τα οποία αποτελείται ως μαθηματική αναφορά.

Αντί να ορίζουν μια καμπύλη χειροκίνητα, σημείο προς απειροελάχιστο σημείο, οι γραμμές B την σχεδιάζουν χρησιμοποιώντας μερικά σημεία ελέγχου. τους λιγότερους δυνατούς «κόμπους» ή «αγκώνες» που θα έχουν ως αποτέλεσμα την καμπύλη της επιλογής σας.

Η εκτίμηση που πραγματοποιείται μεταξύ αυτών των σημείων ελέγχου ονομάζεται παρεμβολή. Ουσιαστικά, η θέση και η περιστροφή κάθε λαβής συναντά την επόμενη μέσω ενός πρωτοκόλλου μέσης τιμής, με αποτέλεσμα μια ομαλή και συνεχή καμπύλη που χρειάζεται λίγα για να ερμηνεύσει ένας υπολογιστής και επανακτίζω.

Κάθε εκτιμώμενο σημείο μεταξύ των «πραγματικών» σημείων σας ευθυγραμμίζεται. Η ρύθμιση οποιασδήποτε λαβής αλλάζει τον χαρακτήρα αυτών των ενδιάμεσων σημείων, δημιουργώντας μια νέα καμπύλη με κάθε κίνηση.

Τι γίνεται με το τμήμα "Μη Ομοιόμορφο Ορθολογικό";

Το "μη ομοιόμορφο" είναι θέμα παραμετροποίησης καμπύλης—δηλαδή, η σχέση μεταξύ του συνόλου των παραμέτρων εισόδου και της τιμής NURBS εξόδου που βρίσκεται σε είδος. Σε ένα μη ομοιόμορφο spline μήκους χορδής, η τιμή της παραμέτρου του πιο απομακρυσμένου σημείου ελέγχου δεν χρειάζεται απαραίτητα να είναι ίση με τον αριθμό των ανοιγμάτων που συνθέτουν την καμπύλη συνολικά.

Σε μια ανομοιόμορφη καμπύλη, ορισμένα τμήματα του συνεχούς μπορεί να επηρεαστούν από ακραίες τιμές αλλού. Αυτές οι σημαντικές διαφορές μπορεί να συμπιέσουν ή να τραβήξουν άλλα μέρη της καμπύλης.

Τα χαρακτηριστικά κάθε μη ομοιόμορφης τιμής παραμέτρου έχουν μικρή σχέση με το πραγματικό μήκος του εύρους που αντιπροσωπεύει. Με αυτόν τον τρόπο, η καμπυλότητα κατανέμεται με περισσότερο ρεαλισμό από ό, τι θα ήταν με μια αυστηρά ομοιόμορφη προσέγγιση.

Από πρακτική άποψη, αυτά τα χαρακτηριστικά προσφέρονται για μια καμπύλη επιφάνεια που θα είναι πολύ λιγότερο πιθανό να παραμορφώσει ή να παραμορφώσει οποιαδήποτε υφή εφαρμόζεται σε αυτήν. Είναι πιο περίπλοκες από τις καμπύλες που χρησιμοποιούν ομοιόμορφη παραμετροποίηση, αλλά αυτή η πολυπλοκότητα συνήθως θα λάμψει ευνοϊκά στο τελικό προϊόν σας.

Το "Rational" περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο μια καμπύλη NURBS δίνει προτεραιότητα στο "βάρος" της επιρροής που έχει κάθε σημείο ελέγχου έναντι του χαρακτήρα της καμπύλης μη ομοιογενώς. Τα απλά B-splines, αντιθέτως, διαθέτουν μια εντελώς ομοιογενή κατανομή επιρροής μεταξύ κάθε διαδοχικού σημείου ελέγχου. Όταν συμβαίνει αυτό, η δημιουργία παραβολικών σχημάτων καθίσταται αδύνατη.

Σχετίζεται με: Πώς να χρησιμοποιήσετε την αναλογική επεξεργασία στο Blender

Σε τι χρησιμεύουν οι καμπύλες NURBS;

Τα NURBS στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία καμπυλών και καμπύλων επιφανειών.

Κάθε φορά που χρειάζεται να δημιουργήσετε γρήγορα ένα μοναδικό ή ασυνήθιστο κυρτό σχήμα, χωρίς να ανησυχείτε για την επίπονη χάραξη του μόνο μέσω καθαρής πολυγωνικής γεωμετρίας, οι καμπύλες NURBS κάντε εύκολο να ακολουθήσετε οποιοδήποτε παράδειγμα. Κάθε φορά που διαμορφώνετε κάτι ομαλό ή διακριτικά διαβαθμισμένο είναι η τέλεια στιγμή για να επιλέξετε μια ή δύο καμπύλες NURBS.

Μερικές φορές, θα είναι καλύτερο να ξεκινήσετε από το τετράγωνο με μία μόνο καμπύλη NURBS. Άλλες φορές, οι επιφάνειες NURBS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καλύψουν περισσότερο έδαφος πιο γρήγορα. Ποιά είναι η διαφορά? Όλα εξαρτώνται από το πώς σχεδιάζετε να προσεγγίσετε το τρισδιάστατο μοντέλο σας.

Καμπύλες NURBS στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση

Η χρήση μιας καμπύλης NURBS σάς δίνει πολύ έλεγχο στο σχήμα της επιφάνειας του τρισδιάστατου μοντέλου σας. Μπορούν να τροποποιηθούν με όλους τους ίδιους τρόπους που πολυγωνικά πρωτόγονα μπορεί, με το πρόσθετο πλεονέκτημα μιας πολύ πιο επιεικής λειτουργίας εξομάλυνσης μεταξύ κάθε σημείου ελέγχου.

Οι καμπύλες NURBS είναι το τέλειο τρισδιάστατο πρωτόγονο για να το επιλέξετε κάθε φορά που δημιουργείτε κάτι σαν βάζο ή οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο με συμμετρική περιστροφή. Πολλά προγράμματα τρισδιάστατης μοντελοποίησης σάς επιτρέπουν να καλύψετε το κενό μεταξύ πολλαπλών καμπυλών NURBS προκειμένου να βρείτε την επιφάνεια NURBS που θα έπεφτε φυσικά ανάμεσα στα δύο καμπύλα σώματα.

Στο Autodesk Maya, αυτή η ενέργεια ονομάζεται Lofting. Στο Blender, μπορείτε να το πραγματοποιήσετε χρησιμοποιώντας την εντολή Fill.

Επιφάνειες NURBS στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση

Οι επιφάνειες NURBS δημιουργούνται όταν μια καμπύλη NURBS εξωθείται ή όταν δύο ή περισσότερες ενώνονται μεταξύ τους κατά μήκος του ενδιάμεσου τρισδιάστατου χώρου. Αυτά τα "μπαλώματα" NURBS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποσπασματική κατασκευή του τρισδιάστατου μοντέλου σας. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη συμπλήρωση πολυγωνικών στοιχείων σε ένα συνηθισμένο τρισδιάστατο μοντέλο.

Πώς βρίσκεται και υπολογίζεται μια επιφάνεια NURBS; Η γραμμική απόσταση μεταξύ κάθε σημείου ελέγχου ονομάζεται ισοδιάσπαση, που αναλύεται σε δύο διανυσματικά μήκη σταθερής τιμής κατά μήκος είτε του άξονα Χ είτε του άξονα Υ.

Κάθε ισόπαρμο χρησιμεύει ως το υποκείμενο στήριγμα για την επιφάνεια NURBS που προέρχεται από αυτήν—η τιμή που βρέθηκε όταν Τόσο η συνιστώσα Χ όσο και η συνιστώσα Υ συνυπολογίζονται το ένα με το άλλο ονομάζεται "διάστημα" μεταξύ τους. Όσο περισσότερα ανοίγματα απαιτεί η επιφάνειά σας NURBS, τόσο περισσότερες λεπτομέρειες θα περιλαμβάνει η καμπύλη επιφάνεια σας.

Σχετίζεται με: Πώς να χρησιμοποιήσετε το μολύβι γράσου στο μπλέντερ

Πότε δεν πρέπει να χρησιμοποιείτε καμπύλες και επιφάνειες NURBS

Επειδή είναι λίγο πιο περίπλοκες από τις αυστηρά ευθείες γραμμές και τα πολύγωνα, οι καμπύλες NURBS συνήθως προορίζονται για οποιοδήποτε πλαίσιο στο οποίο Το τρισδιάστατο μοντέλο θα εκ των προτέρων αποδοθεί για κατανάλωση—οι αποδιδόμενες εικόνες CGI και τα τρισδιάστατα κινούμενα σχέδια είναι δύο τομείς της ψηφιακής τέχνης όπου το NURBS μπορεί να χρησιμοποιηθεί με εγκαταλείπω.

Μοντέλα βιομηχανικού σχεδιασμού, επιστημονικό και άλλο εκπαιδευτικό περιεχόμενο και άλλες εφαρμογές σε αυτό το γενικό Η γειτονιά είναι εξαιρετικές ευκαιρίες για να χρησιμοποιήσετε τις καμπύλες NURBS, εάν έχετε την ευκαιρία να ψήσετε τα πάντα πριν κατανομή. Διαφορετικά, ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε κάτι λιγότερο απαιτητικό για το σύστημά σας (και το σύστημα του κοινού σας επίσης).

Με πράγματα όπως τα βιντεοπαιχνίδια, οι καμπύλες και οι επιφάνειες NURBS μπορεί να αποτελούν μια τεχνική πρόκληση. Ευτυχώς, είναι συνήθως πολύ εύκολο να μεταφραστεί οποιαδήποτε καμπύλη ή επιφάνεια NURBS σε μια ανάλογη διάταξη γεωμετρίας πολυγώνου. Όταν βρισκόμαστε ανάμεσα στην ευαισθησία μιας καμπύλης NURBS και στην εύκολη απόδοση της απλότητας των πολυγωνικών πρωτόγονων, αυτός είναι ένας τρόπος για να αξιοποιήσετε το καλύτερο από αυτά που προσφέρουν και τα δύο.

Σχετίζεται με: Το φύλλο εξαπάτησης των συντομεύσεων πληκτρολογίου Essential Blender 3.0

NURBS στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση: Γρήγορο, ομαλό και λειτουργικό

Μπορεί να μην είναι τέλειες, αλλά οι καμπύλες NURBS είναι απίστευτα χρήσιμες για διάφορους λόγους. Την επόμενη φορά που θα έχετε ένα σχέδιο για ένα μοντέλο και δεν υπάρχει τρόπος να φτάσετε εκεί, σας συνιστούμε να δοκιμάσετε το NURBS στο παλιό κολέγιο.

Εργασία με UV στο μπλέντερ: Μια πορεία για αρχάριους

Οι χάρτες UV σάς επιτρέπουν να δημιουργείτε με ακρίβεια την υφή των τρισδιάστατων αντικειμένων σας. Θα σας δείξουμε πώς να εργάζεστε με UV στο Blender.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα