Ce sunt curbele NURBS în modelarea 3D?

Dacă ați folosit Blender, Maya sau orice alt program 3D similar cu oricare, probabil ați observat un cuvânt foarte ciudat printre restul opțiunilor dvs. atunci când generați o primitivă 3D: curbele NURBS. Ce sunt NURBS și de ce ar trebui să le folosești în proiectele tale?

Curbele NURBS pot fi folosite pentru a crea fundația perfectă pentru o serie de subiecte, sarcini și nevoi. În loc să vă plimbați delicat în vârful picioarelor în jurul marginilor dure și a punctelor ascuțite, vi se oferă pante blânde și gradări cu senzație organică, totul datorită puterii matematicii.

Ce înseamnă NURBS?

NURBS înseamnă B-spline rațional neuniform - B înseamnă bază. Ce este o spline, mai exact?

„Spline” este doar un termen fantezist folosit pentru a semnifica abstracția dintre operatori. Un unghi liniar de 90 de grade, de exemplu, poate fi extras într-o curbă analogă utilizând cele trei puncte din care este compus ca referință matematică.

În loc să definească o curbă manual, punct cu punct infinitezimal, B-splines o trasează folosind în schimb câteva puncte de control; cele mai puține „noduri” sau „coate” posibile care vor avea ca rezultat curba pe care o alegeți.

Estimarea care are loc între aceste puncte de control se numește interpolare. În esență, poziția și rotația fiecărui mâner se întâlnesc cu următoarea printr-un protocol de mediere, rezultând o curbă netedă și continuă care durează puțin pentru ca un computer să interpreteze și reconstrui.

Fiecare punct estimat dintre punctele tale „reale” se încadrează direct în linie. Ajustarea oricărui mâner schimbă caracterul acestor puncte intermediare, creând o nouă curbă cu fiecare mișcare.

Dar partea „rațională neuniformă”?

„Neuniformă” este o chestiune de parametrizare a curbei, adică relația dintre setul dvs. de parametri de intrare și valoarea NURBS de ieșire găsită în natură. Într-o spline neuniformă, cu lungimea coardei, valoarea parametrului punctului de control cel mai îndepărtat nu trebuie să fie neapărat egală cu numărul de intervale care formează curba în total.

Într-o curbă neuniformă, unele secțiuni ale continuumului pot fi afectate de valori extreme în altă parte. Aceste diferențe semnificative pot comprima sau trage alte părți ale curbei.

Atributele fiecărei valori de parametru neuniform au puțin de-a face cu lungimea reală a intervalului pe care îl reprezintă; în acest fel, curbura este distribuită cu mai mult realism decât ar fi într-o abordare strict uniformă.

Într-un sens practic, aceste caracteristici se pretează la o suprafață curbată care va fi mult mai puțin probabil să deformeze sau să distorsioneze orice textura aplicată acesteia. Sunt mai complexe decât curbele care utilizează parametrizare uniformă, dar această complexitate va străluci de obicei favorabil în produsul final.

„Rațional” descrie modul în care o curbă NURBS prioritizează „ponderea” influenței pe care fiecare punct de control o are asupra caracterului curbei în mod neomogen. B-spline simple, dimpotrivă, se laudă cu o distribuție complet omogenă a influenței între fiecare punct de control secvenţial. Atunci când este cazul, crearea formelor parabolice devine imposibilă.

Legate de: Cum să utilizați editarea proporțională în Blender

Pentru ce sunt folosite curbele NURBS?

NURBS în modelarea 3D sunt folosite pentru a crea curbe și suprafețe curbate.

Ori de câte ori trebuie să creați rapid o formă curbată unică sau neobișnuită, fără să vă faceți griji că o sculptați cu grijă numai prin geometrie poligonală pură, curbele NURBS ușurează urmărirea oricărui exemplu. De fiecare dată când modelezi ceva neted sau gradat subtil este momentul perfect pentru a ridica o curbă NURBS sau două.

Uneori, va fi mai bine să începeți de la un pătrat cu o singură curbă NURBS. Alteori, suprafețele NURBS pot fi folosite pentru a acoperi mai mult teren mai rapid. Care este diferența? Totul depinde de modul în care intenționați să vă abordați modelul 3D.

Curbe NURBS în modelarea 3D

Folosirea unei curbe NURBS vă oferă mult control asupra formei suprafeței modelului dvs. 3D. Ele pot fi modificate în toate aceleași moduri ca primitive poligonale poate, cu bonusul suplimentar al unei funcții de netezire mult mai iertătoare între fiecare punct de control.

Curbele NURBS sunt primitivul 3D perfect de ales ori de câte ori creați ceva ca o vază sau orice alt obiect filat simetric. Multe programe de modelare 3D vă permit să umpleți golul dintre mai multe curbe NURBS pentru a găsi suprafața NURBS care ar cădea în mod natural între cele două corpuri curbe.

În Autodesk Maya, această acțiune se numește Lofting. În Blender, puteți realiza acest lucru folosind comanda Fill.

Suprafețele NURBS în modelarea 3D

Suprafețele NURBS sunt create atunci când o curbă NURBS este extrudată sau când două sau mai multe se unesc între ele în spațiul 3D intermediar. Aceste „patch-uri” NURBS pot fi folosite pentru a vă construi modelul 3D fragmentat. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a completa elemente poligonale într-un model 3D obișnuit.

Cum este găsită și calculată o suprafață NURBS? Distanța liniară între fiecare punct de control se numește izoparmă, împărțită în două lungimi vectoriale de valoare constantă de-a lungul axei X sau Y.

Fiecare izoparm servește ca suport de bază pentru suprafața NURBS derivată în acesta - valoarea găsită atunci când atât componenta X, cât și componenta Y sunt luate în considerare una cu cealaltă se numește „interval” între lor. Cu cât suprafața dvs. NURBS necesită mai multe întinderi, cu atât suprafața curbată va include mai multe detalii.

Legate de: Cum se folosește creionul cu grăsime în blender

Când să nu folosiți curbele și suprafețe NURBS

Deoarece sunt puțin mai complicate decât liniile și poligoanele strict drepte, curbele NURBS sunt de obicei rezervate oricărui context în care dvs. Modelul 3D va fi pre-redat pentru consum — imaginile CGI redate și animația 3D sunt două domenii ale artei digitale în care NURBS poate fi utilizat cu abandon.

Modele de design industrial, conținut științific și alt conținut educațional și alte aplicații în acest general vecinătatea sunt toate oportunități grozave de a folosi curbele NURBS dacă veți avea șansa să coaceți totul înainte distributie. În caz contrar, ar putea fi necesar să utilizați ceva mai puțin solicitant pentru sistemul dvs. (și sistemul publicului dvs., de asemenea).

Cu lucruri precum jocurile video, curbele și suprafețele NURBS pot prezenta o problemă tehnică. Din fericire, este de obicei destul de ușor să traduci orice curbă sau suprafață NURBS într-un aranjament analog al geometriei poligonului. Atunci când este prins între granularitatea unei curbe NURBS și simplitatea ușor de redat a primitivelor poligonale, aceasta este o modalitate de a valorifica tot ce este mai bun din ceea ce ambele au de oferit.

Legate de: Cheat Sheet pentru comenzi rapide de la tastatură Essential Blender 3.0

NURBS în modelarea 3D: rapidă, netedă și funcțională

S-ar putea să nu fie perfecte, dar curbele NURBS sunt incredibil de utile din mai multe motive. Data viitoare când aveți un plan pentru un model și nu aveți cum să ajungeți acolo, vă recomandăm să încercați vechiul colegiu NURBS.

Lucrul cu UV-urile în Blender: o prezentare pentru începători

Hărțile UV vă permit să texturați cu precizie obiectele 3D. Vă vom arăta cum să lucrați cu UV-uri în Blender.

Citiți în continuare

Despre autor