3D Modeling

三维建模(3D Modeling),通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。通常情况下根据行业需求的不同可以分为:多边形建模(Polygon Modeling)、参数化建模(Parametric Modeling)、逆向建模​(Reverse Modeling)、曲面建模(NURBS Modeling)等。不同的建模方式有着不同的特点,也有着不同的作用。不能说那种建模方式好,只能说不同的建模方式对应着不同的行业需求。比如:工业类建模需求的是精确的尺寸,那参数化建模就非常的重要。娱乐业需求的视觉变现力,对精确的参数就没有那么高的要求了。针对这几种建模的方式,我们逐一介绍:

Polygon Modeling | 多边形建模 | 效率


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多边形建模(Polygon Modeling),是目前三维软件中比较流行建模方法之一。Polygon建模对象一般由Vertex(点)、Edge(边)、 Face(面)、 Element( 整体元素-体)构成。两个点构成一条边,四条边又可以构成一个面,多个面又可以构成一个体,这就是多边形建模的原理。Polygon就是指可以支持 N 条边构成的一个面,最小是三条边构成一个面(少用-三角面),四条边构成一个面(常用-四边面),大于四条边构成的一个面(N边面)。


多边形建模:通常情况下一个完整的模型是由许多规则的四边面组成,其快速可编辑的特点非常适合对精确性要求不是很高的建模需求多用于视觉表现、影视、游戏的建模方式。绝大数娱乐类三维软件都自带了多边形建模模块,如今多边形编辑系统已经非常的完善,大部分三维软件的多边形建模系统大同小异。

NURBS Modeling |  曲面建模


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曲面建模(NURBS Modeling),是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,“非统一均分有理性B样条”的意思。具体解释是:Non-Uniform (非统一)是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。简单地说,NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。是由曲线组成曲面,再有曲面组成立体模型,曲线有控制点可以控制曲线曲率、方向、长短。一般来说,创建曲面都是从曲线开始的。可以通过点创建曲线来创建曲面,也可以通过抽取或使用视图区已有的特征边缘线创建曲面。

首先创建曲线。可以用测量得到的云点创建曲线,也可以从光栅图像中勾勒出用户所需曲线。根据创建的曲线,利用过曲线、直纹、过曲线网格、扫掠等选项,创建产品的主要或者大面积的曲面。利用渲染软件添加材质以及环境背光等等,最后得出效果图。


曲面建模:NURBS Modeling 非常适合创建光滑的物体,比如:数码产品、汽车等。但是这种建模的缺点也很明显,不但难而且也很难精准参数化。NURBS建模方式并不是淘汰了,而是从效率上不及Polygon Modeling,从精确度上来说又不及Parametric Modeling(包括曲面建模方式),所以NURBS更多的会作为视觉表现使用,也就是最终以生产效果图或者视频表现为主。

Parametric Modeling | 参数化建模 | 精准


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参数化建模(Parametric Modeling),是在20世代末逐渐占据主导地位的一种计算机辅助设计方法,是参数化设计的重要过程。在参数化建模环境里,零件是由特征组成的。特征可以由正空间或负空间构成。正空间特征是指真实存在的块(例如,突出的凸台),负空间特征是指切除或减去的部分(例如,孔)。借助参数化建模,您可以使用特征和约束捕获设计意图,这让用户可以自动执行重复性更改。参数化建模技术非常适合涉及苛刻的要求和制造标准的设计任务。


参数化建模:对设计进行更改后模型会自动更新,能够轻松捕获设计意图,使用户更容易定义模型在进行某些更改后应有的行为方式,轻松定义和自动创建同一系列的零件,与制造工艺完美结合,缩短了生产时间。此类建模方式常用于工业设计领域,需要精确的尺寸来辅助设计,原型设计甚至可以直接输出到机床进行生产加工。所以此类建模方式(包含曲面建模方式)多用于如:产品设计、室内设计、建筑设计、工业设计等。当然通过此方式创建的模型可以完美的导出到三维软件中进行可视化渲染。

Reverse Modeling | 逆向建模​


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逆向建模(Reverse Modeling),是基于现实中存在的人物、物品等进行逆向建模的一种方式。逆向建模的技术发展日新月异,目前逆向建模技术逐渐的成熟。逆向建模技术中包括:点云逆向建模、照片逆向建模、三维扫描逆向建模等技术。逆向建模是一种不同的建模思路,无论采用哪种逆向建模的技术,最终都将转化为多边形或者三角面的数字模型。生成的模型可用于数字可视化、影视、游戏及其他科研使用。


逆向建模:通过扫描方式(雷达扫描、照片环拍)生成模型,目前的技术还无法提供像参数化建模一样的精准尺寸模型,但是借助实地测量结合逆向建模最后为参数化建模提供建模依据也是一个常用的方法。逆向建模生成的模型通常面数非常高,也需要多边形建模技术进行优化。目前来说是一个辅助作用,但从长远来看,总有一天计算机会突破面数的限制,这个需要多久呢?我们还不是很确定,但是值得我们提前布局。