T-Spline 细分曲面建模

罗大富 BigRich大约 4 分钟机械建模3D 打印

T-Spline 优点:

  • 易学:一周左右即可基本掌握 T-Spline 建模方法,只需学习大约 20 个命令,即可完成复杂形态的建模;
  • 高效:无需考虑分面与连续性,关注点始终在造型塑造上,可以轻松制作调整各种复杂有机形态;

缺点:

  • 曲面质量可以满足前期渲染提案和 3D 打印模型,但无法满足生产制造的标准。
  • 自由度过高,导致不易控制。

掌握 T-Spline 建模技术的本质是掌握以下三个原理:

N 转 4 原理与极点

解决曲面光顺问题

四边面时保证细分后曲面光滑平顺的关键,如果做成三角形或者五边形,那么它细分的效果就不可预测,最终导致模型在该区域的质量一般。因此,我们需要将所有的 N 边形通过布线分拆成若干个四边形来确保细分后的曲面光顺。不同图形的分割方法如下图所示

上图中的分割点被称为是 极点。从极点发散出 N 条边就称为 N 极点,除了 4 极点之外,其他极点的曲率不够流畅,从而导致模型细分后曲面不光滑,有曲率突变的情况。

4 极点在细分曲面之后,所有的曲面大小都是均匀的,但是对于其他类型的曲面,细分面的大小存在明显的疏密变化。在光影上看,密集的区域由于控制边界更多,曲率变化就会更急剧,从而导致该区域出现尖点。同理,稀疏的地方曲面就比较平坦。极点一般位于最密集或者最稀疏的位置,这也是极点的特点,因此,我们通过规划布线的方式,尽可能地把极点放置在曲率变化比较小的位置,这样能够最大化地减少极点对于曲面造型的影响。

极点问题是不可避免的,根据实践,我们应该把极点放置在曲率变化比较小的、平滑的面上,尽量避免出现在倒角的位置。这样,我们最好在做斑纹分析的时候,看到的面就会比较光滑。

循环边理论

解决特征线,特征高光趋势流畅问题

产品三维造型的主特征线、分件边界、造型趋势这些都需要光影的特定走向支持。而特定走向需要通过布线形成有趋势的边界以及内部相关面,按照特征线趋势流动排布,来实现效果。我们把沿着造型趋势有规律排列的面的边界称为 循环边

加减边原理

解决大面光顺需要少布线,而细节需要多布线进行刻画的需求矛盾问题。

单向加减边

整体加减边(用于细节到大面的过渡布线)

学习好加减边理论之后,我们才能够实现细节与大面之间的布线

反面案例:

我们有时候可能会看到其他人的作品使用 T-Spline 绘制的模型,但是,作者可能由于忽视了以上原理,从而出现曲率不可控的问题,尤其是当曲率变化剧烈的情况下,软件自动细分就会出现问题

斑纹分析

斑纹是一种反射,相当于把周边环境考虑进来的话,斑马纹就是一黑一白的,通过斑马线的走势来判断这个物体是凹还是凸。通过观察斑纹可以得到很多信息,最重要的一点就是我们可以通过斑纹来判断曲面的连续性

细分曲面建模的两种方式:

  1. 从局部到整体,核心使用 extrude
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贡献者: 罗大富BigRich