Какво представляват NURBS кривите в 3D моделирането?

Ако сте използвали Blender, Maya или друга 3D програма, подобна на двете, вероятно сте забелязали една много странна дума сред останалите опции, когато генерирате 3D примитив: NURBS криви. Какво представляват NURBS и защо трябва да ги използвате във вашите проекти?

Кривите на NURBS могат да се използват за създаване на перфектната основа за редица теми, задачи и нужди. Вместо да обикаляте деликатно на пръсти около твърди ръбове и остри точки, вие получавате леки наклони и градуиране с органично усещане, всичко това благодарение на силата на математиката.

Какво означава NURBS?

NURBS означава неравномерен рационален B-сплайн — B означава основа. Какво точно е сплайн?

"Spline" е просто фантастичен термин, използван за означаване на абстракция между оператори. Линеен, 90-градусов ъгъл, например, може да се абстрахира в аналогична крива, като се използват трите точки, от които е съставен като математическа справка.

Вместо да дефинират крива ръчно, точка по безкрайно малка точка, B-сплайните я изобразяват, използвайки вместо това няколко контролни точки; възможно най-малко "възли" или "лакти", които ще доведат до кривата по ваш избор.

Оценката, която се извършва между тези контролни точки, се нарича интерполация. По същество позицията и въртенето на всяка дръжка се срещат със следващата чрез протокол за усредняване, което води до една гладка и непрекъсната крива, която отнема малко за компютър за интерпретиране и реконструират.

Всяка приблизителна точка между вашите "реални" точки попада точно в линия. Регулирането на всяка дръжка променя характера на тези междинни точки, създавайки нова крива с всяко движение.

Какво ще кажете за частта "Неуниформено рационално"?

„Неравномерно“ е въпрос на параметризация на кривата – тоест връзката между вашия набор от входни параметри и изходната NURBS стойност, намерена в натура. При неравномерен сплайн с дължина на хордата, стойността на параметъра на най-отдалечената контролна точка не е задължително да е равна на броя на участъците, съставляващи общо кривата.

При неравномерна крива някои участъци от континуума могат да бъдат засегнати от екстремни стойности другаде. Тези значителни разлики могат да компресират или привличат други части на кривата.

Атрибутите на всяка неравномерна стойност на параметъра имат малко общо с действителната дължина на интервала, който представлява; по този начин кривината се разпределя с повече реализъм, отколкото би било при строго еднакъв подход.

В практически смисъл тези характеристики се поддават на извита повърхност, която е много по-малко вероятно да изкриви или изкриви всяка текстура, приложена към нея. Те са по-сложни от кривите, използващи еднородна параметризация, но тази сложност обикновено ще блесне благоприятно във вашия краен продукт.

"Rational" описва начина, по който NURBS кривата дава приоритет на "тежестта" на влияние, която всяка контролна точка има върху характера на кривата нехомогенно. Обратно, обикновените B-сплайни могат да се похвалят с напълно хомогенно разпределение на влиянието между всяка последователна контролна точка. Когато това е така, създаването на параболични форми става невъзможно.

Свързани: Как да използвате пропорционално редактиране в Blender

За какво се използват NURBS кривите?

NURBS в 3D моделирането се използват за създаване на криви и извити повърхности.

Всеки път, когато трябва бързо да създадете уникална или необичайна извита форма, без да се притеснявате, че старателно я издълбавате само чрез чиста полигонална геометрия, NURBS криви улеснете следването на всеки пример. Всеки път, когато моделирате нещо гладко или фино градуирано, е идеалният момент да вземете NURBS крива или две.

Понякога ще бъде по-добре да започнете от квадрат с една NURBS крива. Друг път повърхностите NURBS могат да се използват за по-бързо покриване на повече земя. Каква е разликата? Всичко зависи от това как планирате да подходите към вашия 3D модел.

NURBS криви в 3D моделиране

Използването на NURBS крива ви дава много контрол върху формата на повърхността на вашия 3D модел. Те могат да бъдат модифицирани по същите начини полигонални примитиви може, с допълнителния бонус от много по-прощаваща функция за изглаждане между всяка контролна точка.

Кривите на NURBS са перфектният 3D примитив, който можете да изберете, когато създавате нещо като ваза или друг симетрично завъртян обект. Много програми за 3D моделиране ви позволяват да запълните празнината между множество NURBS криви, за да намерите NURBS повърхността, която би паднала естествено между двете извити тела.

В Autodesk Maya това действие се нарича Lofting. В Blender можете да постигнете това с помощта на командата Fill.

NURBS Повърхности в 3D моделиране

NURBS повърхностите се създават, когато се екструдира NURBS крива или когато две или повече се съединяват една с друга през интервенционното 3D пространство между тях. Тези NURBS „кръпки“ могат да се използват за изграждане на вашия 3D модел на парче. Те могат да се използват и за допълване на полигонални елементи в обикновен 3D модел.

Как се намира и изчислява NURBS повърхност? Линейното разстояние в скоби между всяка контролна точка се нарича изопарма, разбита на две векторни дължини с постоянна стойност по протежение на оста X или Y.

Всяка изопарма служи като основна опора за NURBS повърхността, получена в нея – стойността, установена, когато и компонентът X, и компонентът Y се отчитат един с друг, се нарича "обхват" между тях тях. Колкото повече участъци изисква вашата NURBS повърхност, толкова повече детайли ще включва вашата извита повърхност.

Свързани: Как да използвате мазния молив в блендер

Кога не трябва да използвате NURBS криви и повърхности

Тъй като те са малко по-сложни от строго прави линии и многоъгълници, NURBS кривите обикновено са запазени за всеки контекст, в който 3D моделът ще бъде предварително изобразен за консумация — изобразените CGI изображения и 3D анимацията са две области на дигиталното изкуство, където NURBS може да се използва с изоставете.

Модели на индустриален дизайн, научно и друго образователно съдържание и други приложения в това общо близостта са чудесни възможности да използвате NURBS криви, ако имате възможност да изпечете всичко преди това разпределение. В противен случай може да се наложи да използвате нещо малко по-малко взискателно към вашата система (и системата на вашата аудитория също).

С неща като видеоигри, NURBS криви и повърхности може да представляват нещо като техническо предизвикателство. За щастие, обикновено е доста лесно да се преведе всяка NURBS крива или повърхност в аналогично подреждане на геометрията на полигоните. Когато сте уловени между детайлността на NURBS крива и лесната за изобразяване простота на полигоналните примитиви, това е един от начините да се впрегне най-доброто от това, което и двете могат да предложат.

Свързани: The Essential Blender 3.0 Keyboard Shortcuts Cheat Sheet

NURBS в 3D моделиране: бързо, плавно и функционално

Те може да не са перфектни, но NURBS кривите са невероятно полезни по редица причини. Следващия път, когато имате план за модел и няма начин да стигнете до него, препоръчваме да опитате на NURBS от стария колеж.

Работа с UVs в Blender: ръководство за начинаещи

UV карти ви позволяват да текстурирате точно вашите 3D обекти. Ще ви покажем как да работите с UVs в Blender.

Прочетете Следващото

За автора