3DS max精品详细教程(从入门到精通)8章 使用NURBS建模

在3ds Max中认识“点”顶点和“CV控制点”顶点及NURBS的公共参数8.1.1 认识“点”顶点和“CV控制点”顶点

NURBS的所有编辑都是基于控制点的，对NURBS曲线和表面的编辑，其实也就是对顶点集合的编辑，NURBS曲线和NURBS表面有两种控制方法：“点”顶点和“CV控制点”顶点。如图8-2所示，左图为“点”顶点，右图为“CV控制点”顶点。

图8-2 点和CV控制点

“点”：该类型的顶点与曲线和表面紧密相连，并对曲线和表面的曲率作相应的调整。调整“点”顶点时，面或曲线直接被其带动，“点”顶点能够使曲线或表面穿过空间中的某一点。

“CV控制点”：该顶点和CV曲线或表面保持一定距离，根据CV权重值，来影响曲线和表面，使其朝向或远离CV。“CV控制点”顶点会使曲线或表面向空间某一位置倾斜。

8.1.2 创建NURBS对象

在3ds Max中包含4种创建NURBS对象的方法，下面将分别对这4种方法进行介绍。

第1种方法是在场景中直接创建NURBS曲线或NURBS曲面。

进入“创建”主命令面板下的“几何体”次命令面板，在该面板的下拉列表中选择“NURBS曲面”选项，然后在“对象类型”卷展栏中可以看到“点曲面”和“CV曲面”两个创建命令按钮，如图8-3所示。单击任意一个按钮，可在视图中通过拖动鼠标的方式来创建“点曲面”或“CV曲面”。

图8-3 “NURBS曲面”创建命令面板

进入“创建”命令面板下的“图形”次命令面板，在“图形”次命令面板内的下拉列表中选择“NURBS

曲线”命令选项，然后在“对象类型”卷展栏中，可以看到“点曲线”和“CV曲线”两个创建命令按钮，如图8-4所示。通过单击相应的命令按钮，可在视图中依次单击创建“点曲线”或“CV曲线”。

图8-4 “NURBS曲线”创建命令面板

第2种方法是通过编辑修改器将对象转化为NURBS对象，这与转化面片对象的方法是相同的，在对二维形体应用“挤出”或“车削”编辑修改器后，在其“参数”卷展栏内的“输出”选项组中，设置输出类型为“NURBS”，如图8-5所示。然后在修改器堆栈栏中将其塌陷为NURBS对象。

图8-5 设置“输出”类型

第3种方法是直接将对象塌陷为NURBS对象。选择一个基本几何体，在“修改”命令面板中的修改器堆栈栏中右击，在弹出的菜单中选择“NURBS”选项，该基本几何体将被塌陷成NURBS对象，如图8-6所示。

图8-6 塌陷对象

第4种方法是在创建NURBS对象后，进入“修改”命令面板，在“常规”卷展栏内单击“NURBS创建工具箱”按钮，打开NURBS创建工具箱，如图8-7所示，通过该工具箱可以创建NURBS对象。

图8-7 NURBS创建工具箱

设置3ds Max中的NURBS的公共参数

8.2.1 附加并导入3ds Max中的对象

在3ds Max中提供了两种将其他对象引入到NURBS对象的方法，分别为“附加”和“导入”。其中“附加”命令与网格和样条线中的“附加”命令功能相同，将附加对象转化为NURBS对象。一旦对象成为附加型，就可以作为NURBS曲面或曲线对其进行编辑，但是附加对象的历史记录会丢失。对于NURBS曲面，可以附加其他的NURBS对象、标准基本体、四边形面片和三角形面片等。

导入命令相似于布尔运算操作，导入的NURBS对象的附加型不会丢失历史记录，可以选择将导入对象作为次对象，如图8-9所示。

图8-9 将导入作为次对象

8.2.2 设置NURBS对象的显示

在NURBS曲线或曲面的“常规”卷展栏中，“显示”选项组中的复选框控制着对象在视图中的显示方式。如果禁用所有复选框，NURBS对象将不可见，除了选定对象时，在着色视口中显示的白色边界框。

“晶格”：选择该复选框，将会以黄色线条显示控制晶格。

“曲线”和“曲面”：当选择这两个复选框，将会显示对象的曲线和曲面。

“从属对象”：该复选框决定是否显示从属子对象。

“曲面修剪”：选择该复选框，会显示曲面修剪，关闭该复选框，即使修剪过也会显示整个曲面。

“变换降级”：选择该复选框后，变换NURBS曲面时在着色视口中降级显示来节省时间。

“曲面显示”：该选项组只对曲面有效，用于选择在视口中曲面的显示方式。

“细分网格”选择该单选按钮后，NURBS曲面在着色视口中显示为细分非常精确的网格。在线框视口中，他们显示为等参曲线或线框网格，这取决于在显示线参数卷展栏中所选择的设置。

“明暗处理晶格”：选择该单选按钮后，NURBS曲面在着色视口中显示为着色晶格。线框视口在不进行着色的情况下显示曲面晶格。着色晶格对NURBS曲面的CV控制晶格进行染色。这种显示模式比细分网格快。如图8-10所示为不同显示方式的NURBS模型。

图8-10 不同显示方式的NURBS模型

8.2.3 设置曲线步数

“曲线近似”卷展栏中的设置参数是针对Curve曲线的，可设置曲线的平滑度。如图8-11所示为“曲线近似”卷展栏。

图8-11 “曲线近似”卷展栏

“步数”：用于设置每两个点曲线上的步数值，值越高，插补的点越多，曲线也越平滑。

“优化”：启用该复选框后，将以固定的步数值进行优化适配。

“自适应”：启用该复选框后，将自动进行平滑适配，以一个相对平滑的插补值设置曲线。

对3ds Max中的“曲线”次对象编辑

8.3.1 编辑“曲线”次对象

“曲线”次对象包括NURBS对象中所有类型的曲线，每创建一条“点曲线”或“CV曲线”就等于同时创建了一个“曲线”次对象。“曲线”次对象可以视为点曲线或CV曲线除顶点外的次对象。“曲线”次对象也可以由“NURBS创建工具箱”内的“曲线”功能区中的各种命令直接创建。如果一个NURBS对象中包含“曲线”次对象，就可出现在“NURBS曲面”编辑修改器堆栈栏中，通过单击“曲线”次对象名称栏，进入该次对象的编辑层级。进入“曲线”次对象层级后，在“修改”命令面板下就会出现“曲线公用”卷展栏，该卷展栏内有编辑“曲线”次对象的各种命令，如图8-13所示。

图8-13 进入“曲线”次对象层级

1.转化“曲线”次对象

“进行拟合”：可以将属于CV曲线的“曲线”次对象转化为属于点曲线的“曲线”次对象。

选择“NURBS曲线”的“曲线”次对象，单击“进行拟合”命令按钮，会弹出“创建点曲线”对话框，如图8-14所示。该对话框中的“点数”参数值用于设置转化后点曲线上的点数。设置完毕后单击“确定”按钮，该CV曲线将被转化为点曲线。

图8-14 “创建点曲线”对话框

“转化曲线”：该命令按钮也可以将选择的任意“曲线”次对象转化为CV或点曲线，并且可改变顶点的数量。

选择一个“曲线”次对象后，单击“转化曲线”按钮，将打开“转化曲线”对话框，如图8-15所示。

图8-15 “转化曲线”对话框

“点曲线、CV曲线”：选择是转化为“点曲线”还是“CV曲线”。如果该曲线已经是选中的类型，则此对话框中的设置不能对其进行转化，但可以更改其属性。默认设置为CV曲线。如图8-16所示为点曲线和CV曲线的形态。

图8-16 点曲线和CV曲线

“数量”：选择该单选按钮后，可设置CV曲线中的CV数量或点曲线中的点数。

“容差”：选择该单选按钮后，软件将对CV数量或点数进行计算。此选项按照精确性重建曲线。“公差”值越低，重建的精确性越高。增加“容差”可以使曲线使用较少的CV或点进行重建。

“重新参数化”：该选项组中参数可以重新参数化CV曲线，然后启用自动重新参数化。

“弦长”：应用弦长度运算法则，即按照每个曲线片段长度的平方根在曲线上分配控制点的位置。通常弦长是最理想的选择方案。

“一致”：按一致的原则分配控制点。这种方式的优点在于进行编辑时曲线或曲面只在局部进行变动，而弦长方式进行编辑时会影响到整个次对象。

“保持参数化”：启用该复选框后，可以采用当前活动的重新参数化方法在编辑曲线时对其自动进行重新参数化。

“预览”：启用该复选框后，可以在视口中预览转化的效果。

2.反转曲线中CV或点的顺序

“反转”：反转曲线中CV或点的顺序，使首顶点成为最后一个顶点，而使最后一个顶点成为首顶点。

3.断开和连接

“断开”：该命令可将一条曲线分成两条曲线。激活该按钮后，将鼠标指针移动至“曲线”次对象，当鼠标指针变成形状时单击鼠标，“曲线”次对象从单击处被断开。

“连接”：将两个曲线子对象连接在一起。激活该按钮后，单击一个“曲线”次对象，然后拖动鼠标至另一个“曲线”次对象，然后单击鼠标，两个“曲线”次对象被焊接。在视口中连接完曲线之后，将会显示“连接曲线”对话框，如图8-17所示。使用该对话框，可以选择连接两条曲线的方法。

图8-17 “连接曲线”对话框

“连接/ZIP”：用于选择“连接”和“压缩”算法。

“容差”：选择“连接”算法时，所连接曲线之间的间距如果大于该值，则通过首先创建混合曲线，然后连接三个部分来创建连接。如果间距小于该值，或如果曲线重叠，则该软件不会创建混合；选择“压缩”算法时，两条原始曲线的两端如果接近这个距离，则压缩将删除一个点或CV，以避免在新压缩的曲线中创建重叠的点或CV。

“张力1/张力2”：调整所拾取的第一条曲线和第二条曲线一端上新曲线的张力。

编辑3ds Max中的“点”次对象

8.3.2 编辑“点”次对象

“点”次对象包括由点控制的曲线和表面，“点”曲线与“点”表面用点来控制曲线和面的形态。“点”与曲线紧密相连，移动“点”时，曲线的形态直接受到影响。如果一个NURBS对象包含“点”曲线，就可以从“NURBS曲面”的编辑修改器堆栈栏中，通过单击“点”次对象的名称栏，进入该次对象层级编辑状态。进入“点”次对象层级后，在“修改”命令面板中会出现“点”卷展栏，该卷展栏内提供了编辑“点”次对象的各种命令，如图8-18所示。

图8-18 进入“点”次对象层级

1.选择“点”次对象

“选择”：该选项组用于设置“点”次对象的选择方式。

“单个点”：通过单击选择单个点，或者通过拖动区域，来选择一组点。

“点行”：单击点会选中点所在的整个行。拖动会选中区域内的所有行。

“点列”：单击点会选中点所在的整个列。拖动会选中区域内的所有列。

“点行和列”：单击点会选中点所在的行和列。拖动会选中区域内的所有行和列。

“所有点”：单击或拖动会选中曲线或曲面上的所有点。

如图8-19所示为“选择”选项组中的5种选择方式。

图8-19 “点”次对象的5种选择方式

2.“熔合”命令

“熔合”：该命令可将一个点熔合到另一个点上。这是连接两条曲线或曲面的一种方法，也是改变曲线和曲面形状的一种方法。

提示：熔合点并不会把两个点子对象组合到一起。它们被连接在一起，但是保留截然不同的子对象，可以随后取消熔合。

当激活“熔合”按钮后，在NURBS曲面上的一个点上单击，然后移动鼠标至另一个点上并单击，或者直接在一点上拖动鼠标至另一个点上，两个点被熔合，熔合后的点呈紫色显示，如图8-20所示。

图8-20 熔合顶点

“取消熔合”：选择熔合的顶点，然后单击该按钮，可将熔合的顶点取消熔合。

3.“延伸”命令

“延伸”：该命令可对点曲线进行延伸。激活“延伸”按钮后，将鼠标指针移动到点曲线的一个端点，当端点呈矩形显示时，单击并拖动鼠标，即可将曲线延长，如图8-21所示。

图8-21 延伸曲线

4.删除点

在“删除”选项组中可对一个点或一组点进行删除操作。

“点”：删除（曲线上的）单个点，或（曲面上的）一行或一列点。“行”：从曲面中删除一行。

“列”：从曲面中删除一列。

如图8-22所示为删除点、行、列的曲面效果。

图8-22 删除点

5.增加点

在“优化”选项组中可通过向点曲线或曲面上添加点，对其进行细化。“曲线”：向点曲线添加点。

“曲面行”：向点曲面添加一行点。

“曲面列”：向点曲面添加一列点。

“曲面行列”：向点曲面同时添加一行和一列；会添加到单击曲面的位置。如图8-23所示为添加不同点的效果。

图8-23 添加点

编辑3ds Max中的“曲线CV”、“曲面”和“曲面CV”次对象

8.3.3 编辑“曲线CV”次对象

“曲线CV”次对象即CV曲线上的控制顶点，CV曲线以“控制”顶点来控制曲线的形态。“控制”顶点与曲线并不直接接触，而是与曲线保持一定的距离，用调节CV权重值的方法来调整曲线的形态。如果一个NURBS对象中包含CV曲线，就可以从“修改”命令面板下“NURBS曲面”编辑修改器的堆栈栏中，通过单击“曲线CV”次对象名称栏，进入该次对象的编辑状态。进入“曲线CV”次对象层后，在“修改”命令面板下会出现“CV”卷展栏。该卷展栏内提供了编辑“曲线CV”次对象层级的各种命令，如图8-24所示。由于“曲线CV”次对象的编辑命令与“点”次对象中的编辑命令非常接近，所以在此只讲述“曲线CV”次对象层级独有的编辑命令。

图8-24 进入“曲线CV”次对象层级

“显示晶格”：启用该复选框后，会在CV曲线周围显示控制晶格。禁用该复选框后，控制晶格在视口中不显示。如图8-25所示为围绕喷水池所显示的NURBS模型的控制晶格。

图8-25 显示晶格

8.3.4 编辑“曲面”次对象

“曲面”次对象即NURBS表面，如果编辑的NURBS次对象中包含CV曲面、点曲面，或未定义的NURBS 曲面，就可以“NURBS曲面”编辑修改器的堆栈栏中，通过单击“曲面”次对象的名称栏，进入“曲面”次对象层级编辑状态。进入“曲面”次对象层级后，在“修改”命令面板中会出现“曲面公用”卷展栏，该卷展栏中提供了编辑“曲面”次对象的各种命令，如图8-26所示。

图8-26 进入“曲面”次对象层级

1.转化“曲面”次对象

在“曲面”次对象层级，可以在“CV曲面”、“点曲面”、“放样曲面”之间相互转化，也可以将未定义的NURBS曲面定义为CV曲面或点曲面。

（1）“硬化”命令

选择曲面后，单击该按钮可使曲面硬化。不能移动或增删曲面上的点或CV点。硬化功能可以节省NURBS 模型对内存的占用，使曲面刚体改善性能，尤其适用于大的、复杂的模型。可以通过单击“创建点”和“使独立”，用“断开”、“连接”等编辑曲面使曲面不再硬化。

（2）“创建放样”命令

“创建放样”：能够将曲面子对象转化为U放样或UV放样曲面。也可以更改用于构建U放样曲面的维度。当选择“曲面”次对象后，单击该按钮会打开如图8-27所示的“创建放样”对话框。

图8-27 “创建放样”对话框

“从U向等参线、从V向等参线”：沿曲面U（V）轴向使用曲线来构建U（V）向放样。

“从U向和V向等参线”：使用U轴向和V轴向的等参线创建UV向放样曲面。

“U向曲线、V向曲线”：在U（V）轴向上设置曲线数量。

“使用点曲线”：启用该复选框后，用点曲线替代默认的CV曲线构建放样。

“每段附加点”：用于在每个段中增加点数。该项只在UV向放样（从U向和V向等参线）中启用。

“熔合点”该复选框只在UV向放样（从U向和V向等参线）中可用。启用该复选框后，在编辑曲面时，曲线相交上的相交熔合点可确保U向和V向曲线继续相交，并确保该曲面与其原曲线保持重叠。

“删除初始曲线”：该复选框只在曲面已是U向放样或UV向放样时才可用。当启用该复选框后，“创建放样”将在单击“确定”按钮后删除初始放样曲线。禁用此选项后，原始曲线位置保持不变。

（3）“创建点”命令

“创建点”：该命令可将任何类型的曲面转换为点曲面。如果曲面已经是一个点曲面，也可以使用“创建点”来改变列数和行数。单击该按钮后，将打开“创建点曲面”对话框，如图8-28所示。

图8-28 “创建点曲面”对话框

“U向数量、V向数量”：设置列数和行数。

（4）“转化曲面”命令

“转化曲面”：该命令可将曲面转化为不同类型曲面，可以在放样、点曲面和CV曲面之间进行转化。该命令还可以调整其他曲面参数的数目。选择曲面后，单击该按钮，打开“转化曲面”对话框，如图8-29所示。

图8-29 “转化曲面”对话框

“放样”：可将曲面转化为放样类型的曲面。

“拟合点”：将曲面转化为点曲面。

“CV曲面”：将曲面转化为CV曲面。

（5）“使独立”命令

“使独立”：选择曲面后，单击该按钮，可将曲面独立，并转化为CV可控曲面。该命令会将曲面的建造历史删除，一些创建参数消失（例如圆角曲面的半径数值），一些由曲线或点构成的曲面失去原始曲线和点的控制，原来设置在曲面上的动画设置也都将解除。

2.断开和连接

“断开行”：在行（曲面的U轴）方向，将曲面断开为两个曲面。

“断开列”：在列（曲面的V轴）方向，将曲面断开为两个曲面。

“断开行和列”：在两个方向将曲面断开为四个曲面。

如图8-30所示为曲面的几种断开形式。

图8-30 断开曲面

“连接”：该命令可将两个曲面子对象连接在一起。使用该命令，在创建对称模型时，只需创建模型的一半，然后将曲面镜像复制，使用“连接”命令就可以完成对称模型的创建，是一个较为常用的命令。

激活“连接”按钮后，将鼠标移至一个曲面的边界，当边界呈蓝色显示时，单击并拖动鼠标至另一条边界，当另一条边界显示为蓝色时，松开鼠标，这时会弹出如图8-31所示的“连接曲面”对话框。

图8-31 “连接曲面”对话框

在“连接曲面”对话框中可设置两个曲面的连接方法，包括“连接”和“ZIP”。如图8-32所示使用“ZIP”连接方法连接的两个曲面次对象。

图8-32 连接曲面

8.3.5 编辑“曲面CV”次对象

“曲面CV”次对象是指由CV曲线组成的NURBS表面的控制点，当对NURBS表面的控制点进行调整时，曲面表面的形状也会改变，如图8-33所示。

图8-33 曲面CV

如果编辑的NURBS对象中包含CV曲面，就可在“NURBS曲面”编辑修改器的堆栈栏中，通过单击“曲面CV”次对象名称栏，进入该次对象层级的编辑状态。进入“曲面CV”次对象层级后，在“修改”命令面板下会出现CV卷展栏，在该卷展栏内提供了编辑“曲面CV”次对象的各种命令，如图8-34所示。

图8-34 进入“曲面CV”次对象层级

1.限制运动

“约束运动”：该选项组中的各项命令用于限制“控制”CV顶点的运动方向。其作用类似于调节坐标轴来限制运动。

“U”：激活该按钮后，将CV顶点限制为在曲面的U轴向移动。

“V”：激活该按钮后，将CV顶点限制为在曲面的V轴向移动。

“法线”：激活该按钮后，将CV顶点限制在原始曲面的法线移动。

2.添加与删除CV控制点

“优化”：该选项组中各项命令可通过添加CV来细化曲面。激活相应的按钮，将鼠标移动到曲面之上时，会添加CV预览，并且CV控制点的位置会以蓝色显示。

“行”：向曲面上添加横向排列的CV控制点。

“列”：向曲面上添加纵向排列的CV控制点

“二者”：以十字交叉线的形式，同时添加横向和纵向排列的CV控制点。

“插入”：使用该选项组中的命令，可将CV控制点插入到曲面上。单击以启用这些按钮之一，然后在曲面上想要插入新CV控制点的地方单击。插入CV控制点类似于使用CV细化，只是曲面中的其它CV控制点并不会移动，这就意味着当插入时，曲面的形状会更改。

“行”：向曲面上插入横向排列的CV控制点。

“列”：向曲面上插入纵向排列的CV控制点。

“二者”：同时插入横向和纵向排列的CV控制点。

“删除”：该选项组中的命令可以从曲面中删除CV控制点。如果删除曲面CV控制点之后，曲面的行数或列数小于四，那么就会无法进行这样的删除操作。

“行”：单击该按钮，可删除与所选顶点横向排列的CV控制点。

“列”：删除与所选顶点纵向排列的CV控制点。

“二者”：同时删除与所选顶点以十字交叉线排列的横向和纵向CV控制点。

学习3ds Max中“点”功能区的具体应用

8.4.1 “点”功能区

在NURBS创建工具箱中的“点”功能区中有6个用来创建点的命令按钮。除了使用“点”命令按钮创建的点之外，用其他5种方法创建的点都不能自由移动，只有在曲线或面移动时依附在上面的点才能跟随其移动，在移动或创建该点时也会受到曲线或曲面的限制。表面上看，单独创建的点好像并没有什么用处，但是可以通过连接点来创建线或者面，这在NURBS建模中是非常有用的，下面就分别对“点”功能区中的6个命令按钮进行详细介绍。

1.创建点

“创建点”：可创建独立的点。单击该按钮后，可在视口中通过单击的方式定位点。

2.创建偏移点

“创建偏移点”：可以创建与现有点重合的依附点或在现有点相对距离上创建该点。激活该按钮后，在视图中的NURBS对象上的现有点上单击，创建出偏移点。偏移点带有依附性，必须根据其他已创建点的位置和偏移量来创建自身点，如图8-36所示。

图8-36 创建偏移点

当选中偏移点子对象时，在“修改”命令面板中会出现“偏移点”卷展栏，如图8-37所示。

图8-37 “偏移点”卷展栏

“在点上”：选择该单选按钮后，依附点位于与原始点完全相同的位置。

“偏移”：选择该单选按钮后，可通过调节X、Y、Z偏移值对依附点进行偏移操作。