第5章Chapter 5 样条线建 模 本章内容简介 本章学习样条线建模,通过对样条线的类型及应用、样条线的转换方法及各个功能的学 习,掌握样条线制作二维图形的效果;还可以通过样条线配合车削、样条线配合挤出等建模 方法,制作三维模型的效果。最后通过综合案例———别墅建模,整合所学样条线的知识,进 行拓展练习与应用。 本章学习要点 .熟练掌握样条线的创建方法。 .熟练掌握样条线的转换方法。 .熟练掌握样条线子集的各个功能。 .熟练掌握车削建模的原理及应用。 .熟练掌握挤出建模的原理及应用。 能力拓展 通过本章的学习,可以运用样条线建模、挤出建模、车削建模制作出日常生活中的模型, 如吊灯模型、铁艺茶几、花窗、花盆、沙漏、别墅等模型。发挥观察力与想象力,还可以制作出 更多不同类型的模型。 优秀作品 本章优秀作品如图5. 0所示。 图5. 0 优秀作品 57 5.1 认识样条线 5.1 什么是样条线 1. 样条线是二维图形,默认状态下是一条没有厚度的线,由若干个顶点和线段组成。可以 是开放的,也可以是闭合的。创建样条线可以通过其他命令及修改器转成三维模型。所以 说,样条线在建模过程中是非常重要的。 5.2 样条线的类型 1. 在3dsMax软件中,二维图形分为5种类型,分别是样条线、NURBS 曲线、扩展样条 线、CFD 、MaxCreationGraph。在命令面板中单击“创建”→“图形”命令,可以看到5种 图形。 样条线是默认的图形类型,包含12 种样条线类型,最常用的类型有线、矩形、圆、多线 形、文本、螺旋线等。通过这些类型的样条线,可以创建生活中弯曲的线、笔直的线、平滑的 线、拐角的线、文本等图形。 线:可以创建闭合的、开放的样条线模型。在创建过程中,按Esc键,完成线的创建操 作,此时创建的线就是开放的模型;在创建过程中,单击第一个点,会弹出提示面板,选择“闭 合样条线”选项,此时创建的线就是闭合的模型。创建线的过程:多次单击鼠标左键创建新 的点,依次操作,这样就创建出一条线的模型。 矩形:创建矩形或者方形图案模型。创建矩形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标到满 意的矩形大小,松开左键,这样就创建出一个矩形的模型。 圆:创建圆形图案模型。创建圆形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标到满意的圆形大 小,松开左键,这样就创建出一个圆形的模型。 椭圆:创建椭圆图案模型。创建椭圆形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标到满意的椭 圆形大小,松开左键,这样就创建出一个椭圆的模型。 弧:创建弧形图案模型。创建弧形的过程:按住鼠标左键、移动鼠标创建一条直线,松 开左键,移动鼠标,直到满意弧的程度为止,单击鼠标左键结束,这样就创建出一个弧形的 模型。 圆环:创建两个同心圆嵌套到一起的图案模型。创建圆环的过程:按住鼠标左键,移 动鼠标创建一个圆形,松开左键,移动鼠标,出现一个新的圆形,直到新圆大小满意为止,单 击鼠标左键,这样就创建出一个圆环的模型。 多边形:创建多边形图案模型。创建多边形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标到多边 形大小满意后,松开左键,这样就创建出一个多边形的模型。 星形:创建星形图案模型。创建星形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标创建一个星形, 松开左键,移动鼠标,出现一个新的星形,直到新星形大小满意为止,单击鼠标左键,这样就 创建出一个星形的模型。 文本:创建文本图案模型。创建文本的过程:在视图中单击,这样就创建出一个文本 的模型。 58 螺旋线:创建螺旋线图案模型。创建螺旋线的过程:按住鼠标左键,创建底圆半径;松 开左键,移动鼠标,单击左键创建螺旋线的高度;移动鼠标,单击左键,这样就创建出一个螺 旋线的模型。 卵形:创建类似于鸡蛋的图案模型。创建卵形的过程:按住鼠标左键,移动鼠标创建 一个卵形,松开左键,移动鼠标,出现一个新的卵形,直到新的卵形大小满意为止,单击鼠标 左键,这样就创建出一个卵形的模型。 截面:它是一种特殊的样条线模型。通过三维物体的横切面生成轮廓线图案模型。创 建截面的过程:创建三维物体,例如茶壶,单击“截面”,在视图中按住鼠标左键,移动鼠标到 截面矩形大小满意后,松开左键,进入“修改”面板,单击“创建图形”,在弹出的面板中修改截 面图形的名称,确定,创建出截面图形模型。 在创建完样条线模型后,可以进入“修改”面板中,修改二维图形参数,以此来更改二维 图形的形状。 1.样条线的特点 5.3 样条线默认状态下是不可能渲染的,但勾选“在视口中启用”“在渲染中启用”,就能生成 立体模型,在视图中、渲染后都可见立体模型,还可以通过参数修改样条线的尺寸。 样条线都是可以转成含有子集的对象,它们的子集包含:顶点、线段、样条线。 样条线的平滑程度是可以更改的,通过调整顶点的类型可以实现,平滑、Bezier两种点 的类型能让样条线变光滑;角点、Bezier角点能让样条线变不光滑、出现尖锐的拐角。 样条线在绘制的时候,如果超出视图区域,可以配合快捷键I,将鼠标位置放到画面的 中间,以便继续绘制。 样条线在绘制的时候,如果想绘制直线,可以配合快捷键Shift,绘制水平、垂直、斜向 45°的直线。 1.样条线的应用 5.4 应用样条线建模可以制作文字Logo模型、吊灯、布料的轮廓、墙体与窗框的框架结构 模型、乐器等模型。 5.2 可编辑样条线 2.转换可编辑样条线的方法 5.1 在创建完所有样条线,进入“修改”面板中更改参数时,会发现有些样条线模型没有子 集,例如圆、椭圆等;有些样条线模型含有子集(顶点、线段、样条线), 例如线。如果想进入二 维图形的局部区域去更改它们的形状,那么,如何将样条线转成含有子集的对象? 方法一:选择视图中的样条线,在“修改”面板中,添加“编辑样条线”修改器。 方法二:选择视图中的样条线,右击选择“转换为”→“转换为可编辑样条线”。 上述两种方法的区别:①方法一中保留原有的样条线信息,制作错误时,可以用“编辑 样条线”修改器删除,回到原有样条线级别,此方法适用于初学者。②方法二中原有的样条 59 线信息被删除,一旦做错,无法返回。但方法二中,出现“渲染”“插值”等卷展栏,便于修改样 条线的形态与功能。 方法一、方法二转换后的样条线都含有三个子集:顶点、线段、样条线。 2.顶点级别下的功能 5.2 单击“编辑样条线”修改器,进入“顶点”级别,打开“几何体”卷展栏,可以看到顶点级别 下的各个命令,读者可以有所侧重地进行学习。 1. 将若干个二维图形合并到一起的功能 附加:将另外一个二维图形合并到当前样条线中,形成一个样条线模型。附加的操作 过程:单击“附加”按钮,在视图中单击要合并进来的二维图形,单击鼠标右键结束附加 操作。 附加多个:将另外多个二维图形合并到当前样条线中,形成一个样条线模型。附加多 个的操作过程:单击“附加多个”按钮,弹出“按名称选择”窗口,单击要合并进来二维图形的 名称,完成附加多个的操作。 提示:配合Ctrl键,可以加选附加物体;配合Shift键,可以通过单击首末两个物体名 称,选择要附加的所有物体。 2. 将点打散与焊接到一起的功能 断开:将点一分为二,断成两个顶点。断开的操作过程:选择样条线的顶点,在“几何 体”卷展栏中,单击“断开”命令,将点彻底断开。 焊接:将断开的点合成一个顶点。焊接的操作过程:选择样条线断开的两个顶点,在 “几何体”卷展栏中,将“焊接”的阈值调大,单击“焊接”命令,将两个点转成一个顶点。 自动焊接:将若干组点分别焊接成一个点。自动焊接的操作过程:勾选“自动焊接”, 将阈值距离调大,在视图中将要焊接的点移动到目标点上,完成焊接。 检查是否焊接到一起的方法:框选焊接后的顶点,进入“选择”卷展览,看顶点显示的信 息,如果显示且选择了样条线X/顶点X,表示焊接正确;如果显示且选择了X个顶点,表示 焊接错误。 3. 样条线中删除点、增加点的功能 删除:将点从样条线中移除。删除的操作过程:选择要删除的顶点,单击“删除”按钮, 就可以删除点。也可以按快捷键Delete。 优化:在样条线上增加点或者边。增加点的操作过程:单击“优化”,将鼠标移动到线 段上,单击左键,增加一个点,右击结束加点操作。增加边的操作过程:勾选“优化”右侧的 连接,单击“优化”按钮,在视图样条线中单击左键确定加边的第一个点,单击左键确定加边 的第二个点,单击右键完成加边操作。 相交:在同一个样条线对象的两个子集样条线处增加一个顶点。 4. 样条线变平滑的功能 圆角:可以将选择的点变成具有圆滑过渡的两个顶点,样条线产生圆角的效果。圆角 的操作过程:选择样条线中的顶点,单击“圆角”命令,按住鼠标左键,调整“圆角”右侧的阈 值,直到满意为止,松开左键。 60 平滑:点的类型之一,可以将选择的点两侧线段变平滑,不增加新的点。平滑的操作过 程:选择样条线中的顶点,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择“平滑”命令,使点两侧 的线段变圆滑。 Bezier:点的类型之一,通过调整点两侧的控制手柄,可以将点两侧线段变平滑,不增加 新的点。Bezier的操作过程:选择样条线中的顶点,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选 择Bezier命令,调整控制手柄(两侧的控制手柄不独立,互相影响), 使点两侧的线段变 圆滑。 5. 样条线变尖锐的功能 切角:可以将选择的点变成具有尖锐过渡的两个顶点,样条线产生切角的效果。切角 的操作过程:选择样条线中的顶点,单击“切角”命令,按住鼠标左键,调整“切角”右侧的阈 值,直到满意为止,再松开左键。 角点:点的类型之一,可以将选择的点两侧线段变尖角,不增加新的点。角点的操作过 程:选择样条线中的顶点,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择“角点”命令,使点两侧 线段变为尖锐的夹角。 Bezier角点:点的类型之一,通过调整点两侧的控制手柄,可以将点两侧线段变为尖 角,不增加新的点。Bezier角点的操作过程:选择样条线中的顶点,单击鼠标右键,在弹出 的快捷菜单中选择“Bezier角点”命令,调整控制手柄(两侧的控制手柄独立,不互相影响), 使点两侧的线段变圆滑。 5.3 线段级别下的功能 2. 单击“编辑样条线”修改器,进入“线段”级别,打开“几何体”卷展栏,可以看到线段级别 下的各个命令,读者可以有所侧重地进行学习。 拆分:可以将选择的线段拆分成若干条线段。拆分的操作过程:选择样条线中的线 段,设置“拆分”右侧的阈值4,单击“拆分”命令,选择的线段就被拆成阈值数目为4的线段。 分离:可以将选择的线段分离成新的二维图形。分离的操作过程:选择样条线中的线 段,单击“分离”命令,将选择的线段分离成新的二维图形。 5.4 样条线级别下的功能 2. 单击“编辑样条线”修改器,进入“样条线”级别,打开“样条线”卷展栏,可以看到样条线 级别下的各个命令,读者可以有所侧重地进行学习。 轮廓:可以将选择的样条线进行变大、变小、等同的复制,从而产生一个新的样条线子 集。轮廓的操作过程:选择样条线中的某一个样条线子集,单击“轮廓”命令,按住鼠标左 键,调整“轮廓”右侧的阈值,直到新的样条线满意的时候,再松开左键,完成轮廓复制的 操作。 布尔:可以将选择的两个样条线子集进行并集、差集、交集操作,从而产生一个新的样 条线子集。布尔的操作过程:选择样条线中的一个样条线子集,单击“布尔”右侧的差集,单 击“布尔”命令,在视图中单击参与运算的另一个样条线子集,完成布尔运算的操作。 镜像:可以沿水平镜像、垂直镜像或者双向镜像方向镜像样条线,实质就是改变样条线 的方向,并不产生新的样条线。 61 5.3 车削建模 3.车削的原理 5.1 Lath车削原理:将物体的轮廓线绕着某一个坐标轴旋转一定的角度从而生成三维 模型。 注意事项: (1)物体的轮廓线是不闭合的二维图形,生成的三维模型是薄片的闭合物体,例如, 苹果 ( 。 2)物体的轮廓线是闭合的,则生成的三维模型是有厚度的开放的物体,例如,高脚杯。 3.车削参数的含义 5.2 度数:轮廓线绕轴旋转的角度值。360°意味轮廓线旋转一周,形成封闭模型。 焊接内核:将轮廓线在旋转轴上方的点焊接到一起,形成一个顶点,简化车削模型的面 数,去除车削产生的黑面。 翻转法线:对车削模型的外表面进行法线翻转,面的法线朝向用户,用户就能够看到这 个面;面的法线背离用户,用户就看不到这个面。在车削过程中,可以通过F9 键渲染测试 后,再决定是否勾选该项功能。 分段:决定车削模型的光滑程度。数值越大,圆周上的面越多,模型就越光滑。 方向:决定车削旋转轴的轴向。选择哪个轴,轮廓线就绕着哪个轴旋转。 对齐:决定车削旋转轴的位置。“最小”意味旋转轴在轮廓线的左侧;“中心”意味旋转 轴在轮廓线的中间;“最大”意味旋转轴在轮廓线的右侧。 3.车削制作高脚杯模型 5.3 通过对样条线功能及车削原理的学习,制作中间镂空、边缘有厚度的高脚杯模型。 步骤1 步骤2 步骤3 使用“线”工具,在前视图中绘制高脚杯的轮廓线。 通过点的四种类型———角点、平滑、Bezier、Bezier角点调整轮廓线的形状。 在样条线子集,通过“轮廓”命令,复制出新的样条线,两个样条线之间的距离 就是高脚杯的厚度。 步骤4 步骤5 步骤6 步骤7 在线段子集,选择轮廓线左侧的线段,按Delete键删除。 通过捕捉工具,将轮廓线左侧的顶点对齐到一条垂直线上。 选择线,单击“修改”面板,添加“车削”修改器。 勾选“焊接内核”,分段数设置为32,方向选择Y轴,对齐选择“最小”。此时高 脚杯的模型就制作完成了。 3.车削制作苹果模型 5.4 通过对样条线功能及车削原理的学习,制作完全实心的苹果模型。 步骤1 使用“线” 在前视图中绘制苹果的轮廓线,1所示。 工具, 如图5. 62 图5. 1 绘制轮廓线 步骤2 在点子集,通过点的四种类型———角点、平滑、Bezier、Bezier角点调整轮廓线 的形状及平滑程度,可以先将点的类型转成平滑,再转成Bezier点进行调整,能够获取两个 长度相等的控制手柄,如图5. 2所示。 步骤 3 步骤 4 步骤 5 图5.2 调整轮廓线 在点子集,通过捕捉工具,将轮廓线左侧的顶点对齐到一条垂直线上。 选择线,单击“修改”面板,添加“车削”修改器。 勾选“焊接内核”,如图5.3所示。分段数设置32,方向选择Y轴,对齐选择 “最小” 如图5. 。此时苹果模型就制作完成了,4所示。 5.5 苹果材质简单调节 3. 经过上面的操作,能够制作出一个苹果的模型,此时的苹果是一个裸模,因为模型外面 没有外衣的遮挡,即材质贴图的元素。下面调节基本材质及贴图,让模型更加真实一些。 步骤 1 打开材质编辑器,可以用快捷键M或者单击工具栏上的“材质编辑器”按钮, 如图5. 5所示。 步骤 2 选择一个样例球,在下方“基本参数”卷展栏中找到漫反射贴图通道,它右面的 颜色是调整模型颜色的,颜色的右侧方块是添加贴图的,单击这个按钮,在弹出的“贴图与浏 览器”窗口中,找到位图,位图是将外界素材贴图导入到材质中的唯一通道。双击位图,在外 界找到苹果的贴图,确定。此时苹果贴图就贴到样例球上了。 63 图5.3 车削图5. 4 车削模型 图5. 5 材质通道 64 步骤3 将材质赋予场景中的模型。第一种方法:将样例球拖曳到模型上。第二种方 法:选择模型,再选择样例球,最后单击材质编辑器水平栏上的第三个按钮“将材质指定给 选定的对象”。两者相比较,第二种方法更安全一些。 步骤4 将贴图在视图中显示。单击材质编辑器水平栏上的倒数第四个按钮“视口中 显示明暗处理材质”, 如图5. 贴图在视图中就显示出来了,6所示。 图5. 6 材质编辑器功能按钮 步骤5 纠正材质贴图。选择模型,在“修改”面板中添加“UVW 贴图”修改器,将贴图 坐标的类型切换成“球形”, 7所示。 如图5. 图5. 7 UVW 贴图 步骤6 进入“UVW 贴图”修改器的子集Gizmo 中,通过旋转,调整Gizmo 的方向,直 到贴图方向满意为止,如图5. 8所示。 通过上面的步骤,读者对材质调节及赋予有了一定的了解,会发现材质制作的流程都 65 图5. 8 Gizmo 是 : 先调节材质,再进行材质赋予,最后进行材质贴图纠正 。 提示 : (1)材质中,贴图的优先级高于颜色,比如漫反射通道上,如果出现贴图,漫反射的颜色 就不起作用了。 (2)如果单击“视口中显示明暗处理材质”,视图中的贴图还是无法显示,可能跟显卡有 关,不妨按F9 键渲染测试一下,一般贴图都会出现。 5.6 创建沙漏模型 3. 经过上面两个案例的学习,读者对生活中的酒杯、苹果、盘子、碟子等规则物体,能够运 用车削进行模型创建了。但有些复杂的模型,在运用车削建模的时候,比例关系不准,怎样 让制作的模型跟参考图片比例关系一致呢? 通过下面沙漏模型建模的学习,就会得到相应 的答案了 步骤1。 打开软件,在菜单栏中,选择“自定义”→“单位设置”,将显示单位比例设置为 “公制”→“毫米”,单击“系统单位设置”按钮,将“系统单位比例”设置成1单位等于1毫米, 如图5.10 所示。 9和图5. 图5.9 显示单 位 图5. 10 系统单位