Mis on NURBS-i kõverad 3D-modelleerimisel?

Kui olete kasutanud Blenderit, Mayat või mõnda muud sarnast 3D-programmi, olete 3D-primitiivi loomisel ilmselt märganud ühte väga veidrat sõna: NURBS-kõverad. Mis on NURBS ja miks peaksite neid oma projektides kasutama?

NURBS-i kõveraid saab kasutada täiusliku aluse loomiseks paljudele teemadele, ülesannetele ja vajadustele. Selle asemel, et kikitada delikaatselt ümber kõvade servade ja teravate punktide, võimaldatakse teile kergeid kaldeid ja orgaanilise tundega astmeid – seda kõike tänu matemaatika jõule.

Mida NURBS tähendab?

NURBS tähistab ebaühtlast ratsionaalset B-spliini – B tähistab baasi. Mis on splain täpselt?

"Spliin" on lihtsalt väljamõeldud termin, mida kasutatakse operaatoritevahelise abstraktsiooni tähistamiseks. Näiteks lineaarse 90-kraadise nurga saab võtta analoogseks kõveraks, kasutades matemaatilise viitena kolme punkti, millest see koosneb.

Selle asemel, et kõverat käsitsi punkthaaval punkthaaval defineerida, joonistavad B-splainid selle välja, kasutades selle asemel paari kontrollpunkti; võimalikult vähe "sõlme" või "küünarnukid", mille tulemuseks on teie valitud kõver.

Nende kontrollpunktide vahel toimuvat hindamist nimetatakse interpoleerimiseks. Sisuliselt kohtuvad iga käepideme asend ja pöörlemine järgmisega keskmistamisprotokolli kaudu, mille tulemuseks on üks sujuv ja pidev kõver, mille tõlgendamiseks ja tõlgendamiseks kulub arvutil vähe aega rekonstrueerida.

Iga hinnanguline punkt teie "päris" punktide vahel langeb täpselt samale joonele. Mis tahes käepideme reguleerimine muudab nende vahepunktide iseloomu, luues iga liigutusega uue kõvera.

Kuidas on lood osaga "Ebaühtlane ratsionaalne"?

"Ebaühtlane" on kõvera parameetrite küsimus – see tähendab teie sisendparameetrite kogumi ja mitterahalise väljundi NURBS-i väärtuse vahelist seost. Ebaühtlase akordi pikkuse splaini puhul ei pea kõige kaugema kontrollpunkti parameetri väärtus tingimata võrduma kõvera moodustavate ulatuste arvuga.

Ebaühtlase kõvera korral võivad kontiinumi mõnda lõiku mõjutada äärmuslikud väärtused mujal. Need olulised erinevused võivad kõvera teisi osi kokku suruda või tõmmata.

Iga ebaühtlase parameetri väärtuse atribuutidel on vähe pistmist selle vahemiku tegeliku pikkusega, mida see esindab; nii jaotub kõverus realistlikumalt, kui see oleks rangelt ühtse lähenemise korral.

Praktilises mõttes sobivad need omadused kõverale pinnale, mis on palju vähem tõenäoline, et kõveraks või moonutaks sellele kantud tekstuuri. Need on keerukamad kui ühtset parameetrit kasutavad kõverad, kuid see keerukus paistab teie lõpptootes tavaliselt soodsalt läbi.

"Ratsionaalne" kirjeldab viisi, kuidas NURBS-kõver eelistab mittehomogeenselt iga kontrollpunkti mõju "kaalu" kõvera iseloomule. Lihtsatel B-splainidel on vastupidiselt täiesti homogeenne mõjujaotus iga järjestikuse kontrollpunkti vahel. Sel juhul muutub paraboolsete kujundite loomine võimatuks.

Seotud: Kuidas kasutada Blenderis proportsionaalset redigeerimist

Milleks NURBS-i kõveraid kasutatakse?

NURBS 3D-modelleerimisel kasutatakse kõverate ja kõverate pindade loomiseks.

Kui teil on vaja kiiresti luua kordumatu või ebatavaline kumer kuju, ilma et peaksite muretsema selle pärast, et peaksite seda vaid puhta hulknurkse geomeetria abil välja nikerdama, kõverab NURBS tehke mis tahes näite järgimine lihtsaks. Iga kord, kui modelleerite midagi sujuvat või peent gradueeritud, on ideaalne aeg ühe või kahe NURBS-kõvera ülesvõtmiseks.

Mõnikord on parem alustada ruudust ühe ühe NURBS-kõveraga. Muul ajal saab NURBS-i pindu kasutada suurema maapinna kiiremaks katmiseks. Mis vahet sellel on? Kõik sõltub sellest, kuidas kavatsete oma 3D-mudelile läheneda.

NURBS-i kõverad 3D-modelleerimisel

NURBS-kõvera kasutamine annab teile suure kontrolli oma 3D-mudeli pinna kuju üle. Neid saab muuta samadel viisidel hulknurksed primitiivid saab, lisaboonusena palju andestavam silumisfunktsioon iga kontrollpunkti vahel.

NURBS-i kõverad on ideaalne 3D-primitiiv, mille saate valida, kui loote midagi, näiteks vaasi või mõnda muud sümmeetriliselt kedratud objekti. Paljud 3D-modelleerimisprogrammid võimaldavad teil täita tühimiku mitme NURBS-kõvera vahel, et leida NURBS-pind, mis jääks loomulikult kahe kõvera keha vahele.

Autodesk Mayas nimetatakse seda toimingut Lofting. Blenderis saate seda teha käsuga Täida.

NURBS pinnad 3D-modelleerimisel

NURBS-pinnad luuakse NURBS-kõvera väljapressimisel või kui kaks või enam liituvad üksteisega üle vahepealse 3D-ruumi. Neid NURBSi "plaastreid" saab kasutada oma 3D-mudeli tükkhaaval ehitamiseks. Neid saab kasutada ka hulknurksete elementide täiendamiseks tavalises 3D-mudelis.

Kuidas NURBS-pinda leitakse ja arvutatakse? Iga kontrollpunkti vahelist lineaarset kaugust nimetatakse isoparmiks, mis on jagatud kaheks konstantse väärtusega vektori pikkuseks piki teie X- või Y-telge.

Iga isoparm toimib sellest tuletatud NURBS-pinna alustoena – väärtus, mis leiti, kui nii X-komponenti kui ka Y-komponenti üksteisega arvestatakse, nimetatakse "vahemikuks". neid. Mida rohkem on teie NURBS-i pind vaja, seda rohkem detaile teie kumer pind sisaldab.

Seotud: Kuidas kasutada määrdepliiatsit blenderis

Millal mitte kasutada NURBS-i kõveraid ja pindu

Kuna need on pisut keerulisemad kui rangelt sirgjooned ja hulknurgad, on NURBS-kõverad tavaliselt reserveeritud mis tahes konteksti jaoks, milles teie 3D-mudel eelrenderdatakse tarbimiseks – renderdatud CGI-kujutised ja 3D-animatsioon on kaks digitaalkunsti valdkonda, kus NURBS-i saab kasutada hülgama.

Tööstusdisaini mudelid, teaduslik ja muu haridussisu ja muud rakendused selles üldiselt läheduses on kõik suurepärased võimalused NURBS-i kõverate kasutamiseks, kui teil on võimalus kõike enne küpsetada levitamine. Vastasel juhul peate võib-olla kasutama oma süsteemis (ja ka oma vaatajaskonna süsteemis) midagi vähem nõudlikku.

Selliste asjadega nagu videomängud võivad NURBS-i kõverad ja pinnad kujutada endast tehnilist väljakutset. Õnneks on tavaliselt üsna lihtne tõlkida mis tahes NURBS-i kõverat või pinda analoogseks hulknurga geomeetria paigutuseks. Kui jääte NURBS-kõvera detailsuse ja hulknurksete primitiivide hõlpsasti renderdatava lihtsuse vahele, on see üks viis mõlema pakutavast parimaks kasutamiseks.

Seotud: Essential Blender 3.0 klaviatuuri otseteed

NURBS 3D-modelleerimisel: kiire, sujuv ja funktsionaalne

Need ei pruugi olla täiuslikud, kuid NURBS-kõverad on mitmel põhjusel uskumatult kasulikud. Järgmine kord, kui teil on modelli plaan ja teil pole võimalust selleni jõuda, soovitame NURBS-il proovida endist kolledžit.

UV-kiirgusega töötamine Blenderis: tutvustus algajatele

UV-kaardid võimaldavad teil 3D-objekte täpselt tekstureerida. Näitame teile, kuidas Blenderis UV-kiirgusega töötada.

Loe edasi

Autori kohta