精雕入門系列01第一章概述

1、第一章概述1.1簡介去料謂之雕，堆料謂之塑，在電腦三維數字化模型上實施交互式堆/去料等操作之過程謂之虛擬雕塑（Virtual Sculpting）。虛擬雕塑是圖形/圖象/曲面系統(tǒng)的有機結合，它利用圖形/圖象/曲面系統(tǒng)的操作方法，交互式創(chuàng)建，修改，修飾海量數據的三維幾何模型，非常適合構造尺寸要求不嚴，形狀復雜，二維半的藝術曲面，如圖 1-1。使用虛擬雕塑完成的作品，可經上色處理之后存為圖象，利用圖象輸出設備，如噴繪儀等輸出，這樣得到的圖象層次感非常強，呼之欲出；或者可使用快速成型設備或 CNC 電腦雕刻機單件或批量地雕刻出來，實現手工與機器的完美結合。（a）(b)(c)(d)圖 1-1 模型1.

2、2基本概念1.2.1矩形網格按照組成網格曲面的多邊形分類，網格曲面可分為如下幾類：虛擬雕塑的對象是一張?zhí)厥獾木匦尉W格-由 MN 個按順序水平放置的正方形組成。水平及垂直方向分辨率相同的圖象可以轉換為一正方形網格。普通網格可以通過藝術曲面中曲面重構功能轉化為矩形網格或正方形網格。1.2.2雕塑模型雕塑模型是虛擬雕塑的對象，是一張水平放置的正方形網格曲面。虛擬雕塑環(huán)境同時只能存在一個工作雕塑模型及零個或多個參考雕塑模型，工作雕塑模型及參考雕塑模型之間可相互轉換。初始雕塑模型的創(chuàng)建方法有：在藝術曲面模塊環(huán)境中選擇一個或多個矩形網格，然后點擊屏幕右側工具條中虛擬雕塑工具。進入虛擬雕塑環(huán)境，點擊模型工具

3、中的新建模型命令。進入虛擬雕塑環(huán)境，點擊模型工具中的位圖轉浮雕命令。進入虛擬雕塑環(huán)境，點擊模型工具中的圖像浮雕命令。進入虛擬雕塑環(huán)境，點擊模型工具中的加載雕塑模型命令。雕塑操作完成之后，點擊選擇工具，工作雕塑模型及參考雕塑模型以矩形網格的形式出現于選擇工具環(huán)境中，此時所針對網格網曲面的操作同樣也適用于該雕塑模型。雕塑模型中頂點的總數決定了系統(tǒng)的運行速度。一般該參數在 100 萬之內，在當前的 P4 機器上，速度還可以接受，在高配置的機器上，使用局部操作模式頂點數可達 1000 萬左右。若模型由圖像轉化而來，模型頂點數 = X 方向的像素數 * Y 方向的像素數。若模型由藝術曲面中曲普通網格由四

4、邊形及三角形組成。矩形網格由 MN 個按順序水平放置的矩形組成。拓撲矩形網格由 MN 個按順序放置的四邊形組成，如放樣等生成的網格。單向周期網格拓撲矩形網格的一個特例，常用于表示滾筒。面重構功能轉化而來，模型頂點數 = (X 方向尺寸/X 方向步長) * (Y 方向尺寸/Y 方向步長)?！斑x項”中“模型屬性” 命令可顯示工作雕塑模型中頂點的總數。在虛擬雕塑過程中，可以增加或減少工作模型頂點數。在構造模型的大面時，可以減少頂點數以提高速度，在大面構造好之后，構造模型的表面細節(jié)時，再增加頂點數，以便精細控制。如果模型某個或多個局部比較精細，系統(tǒng)提供了截取模型功能，可以以較少的頂點（較大的步長）構造

5、整個模型以提高速度，再截取需要精細控制的局部，然后調小步長重構可實現局部精細控制。截取模型時可把截取區(qū)域下的基面壓低到一個指定高度，從而省去了拼合的過程。1.2.3操作模式三種操作模式可用于三種不同的場合：單模型整體操作模式可用于頂點數 150 萬以內的模型。單模型局部操作模式可用于頂點數 150 萬-1000 萬以內的模型。多模型多分辨率操作模式可用于模型一個或多個局部要求比較精細的場合。系統(tǒng)缺省的操作模式為單模型整體操作模式，利用設定操作范圍命令可把單模型整體操作模式轉為單模型局部操作模式，利用截取模型命令可把單模型整體操作模式轉為多模型多分辨率操作模式。1.2.4層虛擬雕塑環(huán)境下只有一個

6、工作模型，但該模型是由兩個獨立的層的層及層。層及層及層疊加在一起，屏幕上見到的模型（復合層）。層都是一張與的工作模型尺寸等同的網格曲面。層是一個基準曲面，除固化及流化命令外其它命令不能修改它。所有令都是修改復合層或層，缺省為復合層。固化層存在的一個理由之一在于相當一部分命令，如沖壓、堆料-自然效果、涂抹紋理等等，必須有一個相對穩(wěn)定的基準曲面。由位圖轉浮雕、圖像浮雕，JDP 文件讀入的對象，或選擇工具下構造的對象進入虛擬雕塑環(huán)境時，其層為一零平面，層等于復合層為屏幕上見到的模型。由虛擬雕塑環(huán)境下保存及載入“VSM”文件時，層、層及復合層的信息可保存及重載。顯示控制命令可分別控制只顯示態(tài)，否則速度

7、較慢。功能鍵“B”可把層、層及復合層。但操作時應該處于復合層顯示狀層上頂點高度不為零處以綠色顯示出來。擦除命令就是把層上高度不為零的頂點置為零。命令把層上的對象移到層，并把層相應的部位置為零。流化命令把層上的對象移動到層，并把層相應的部位清零。層是虛擬雕塑的一個重要概念，沒有理解層的概念就不能解釋命令操作過程中的一些怪現象，就不能真正體會虛擬雕塑的好處。1.2.5取消/重做在虛擬雕塑環(huán)境中，有兩套取消/重做機制。對圖形的生成、編輯、變換等操作，其取消/重做機制與選擇工具中的取消/重做機制相同。對虛擬雕塑操作，考慮到雕塑模型數據量太大，系統(tǒng)缺省只提供了單步取消/重做機制，即可以取消最近的一次鼠標

8、左鍵按下到抬起期間對模型高度或顏色的改變。但如果系統(tǒng)內存允許，取消/重做步數可增加到 30 步。如果用戶輸入了較大的步數，系統(tǒng)自動依照內存大小計算出一最大可能的步數。70 萬的頂點在 1G 的內存的機器上，取消/重做步驟一般可設到 30 步。連做多步取消/重粗糙模式，以提高速度。作時，可用功能鍵“C”把顯示模式置為除了取消/重做功能外，系統(tǒng)提供了擦除和整體擦除功能。擦除命令可擦除模型指定區(qū)域的修改。擦除是恢復特定區(qū)域最近一次模型化時的狀態(tài)。時的狀態(tài)。整體擦除恢復整個模型最近一次模型固1.2.6刷子/體素/紋理單元刷子是限定操作影響范圍的一個區(qū)域。通常刷子為圓形或長方形。除了系統(tǒng)提供的預定義刷子

9、之外，用戶可利用網格曲面或圖象自定義刷子。通常刷子還有三個參數：X、Y 向尺寸及高度。虛擬雕塑中，堆/去料、體素、紋理填充等操作中都利用了刷子的概念。在磨光等操作中，刷子高度的概念變?yōu)榱Χ鹊母拍睿Χ茸兓秶鸀?0.0-1.0，1.0 表示力度最強。在虛擬雕塑中刷子,體素及紋理單元是通用的,所有的紋理單元都可用作刷子及體素。系統(tǒng)預定義的刷子有十類：所有的刷子都可用作體素及紋理單元,同理圖 1-2 預定義刷子1、分布參見 1.2.52、圓柱如圖 1-2 (a)。參數定義如下：直經圓柱直徑。3、錐體/錐臺如圖 1-2 (b)。參數定義如下：4、半球/半橢球如圖 1-2 (c)。參數定義如下：5、長

10、方體如圖 1-2 (d)。參數定義如下：6、半圓柱如圖 1-2 (e)。參數定義如下：7、棱錐體/棱錐臺四棱錐體/棱臺刷子， 如圖 1-2 (f)。參數定義如下：邊長底邊長。直經圓柱直徑。長度半圓柱長度。高度刷子實際高度。長度X 方向尺寸。寬度Y 方向尺寸。高度刷子高度。直經X 方向直徑。直徑Y 方向直徑。高度刷子高度。直經錐底直徑。錐高錐高。刷子實際高度。直徑無效。高度圓柱高度。8、半圓環(huán)如圖 1-2 (g)。參數定義如下：9、自定義利用特征工具或藝術曲面中保存特征命令保存的擴展名為“bru”的文件。參數定義如下：10、圖象自定義的圖象刷子，如圖 1-3。紋理庫中所有圖象都可以當做刷子，體素

11、，紋理單元使用。參數定義如下：圖 1-3 圖象刷子X 尺寸X 方向尺寸。Y 尺寸Y 方向尺寸。高度刷子高度。X 尺寸X 方向尺寸。Y 尺寸Y 方向尺寸。高度刷子高度。大直經圓環(huán)大直徑。小直徑圓環(huán)小直徑。高度刷子實際高度。錐高錐高。刷子實際高度。1.2.7分布分布是堆/去料時最常用的一種刷子。分布是一 XY 向等價的類似奶嘴的一指數函數，它共有三個定義參數，：圖 1-5分布刷子衰減直徑/直徑 =衰減直徑/直徑 =6/12，12/12， 18/12， 24/12 高度= 5mm6/12，12/12， 18/12， 24/12 高度= 1mm分布是把神奇的刷子，調整半衰直徑相對其直徑的比值，可以實現

12、不同的效果。堆去料大面起鼓時，可把半衰直徑設為與直徑相等或直徑的 150%,這樣可保證堆去料的區(qū)域比較光滑。構造比較細小的特征時，可把半衰直徑設為直徑的 25%左右。構造特別細小的特征時，刷子下直徑調得很小，可保留刷子直徑較大，而把半衰直徑設為最小值 0.01mm，這樣就能構造出精細的特征。會不會依照不同的要求調整半衰直徑，是虛擬雕塑是否入門的標志之一。1.2.8保低設計模型前，一般對模型的高度有一個估計。比如說將要設計的模型高度不超過 15 mm，這時可設其 值為 15mm，保低值為 0mm。這樣修改模型時，一旦高度超過 15mm，系統(tǒng)自動裁去超過部分，該部位將出現一 15mm 高的平頂，反

13、之當某處的高度值低于 0mm 時，系統(tǒng)自動裁去低于 0mm 的部分，該部位將出現一 0mm 的平底。在命令操作過程中，可隨時重新設定定的高度層次上。保低值，這樣可把該命令對模型的改變限定在一特1.2.9顏色模板修改模型時，為了只改變特定區(qū)域，可把該區(qū)域涂上顏色，然后利用顏色模板功能達到操作只影響特定區(qū)域的目的。只有當前顏色可以充當顏色模板，如果顏色模板中的顏色不是當前顏色，可用當前顏色命令把其顏色置為當前顏色。圖 1-6 顏色模板1.2.10高度模式大部分操作都是對模型中頂點的高度的修改， 即高度的升高及降低， 高度模式可以限定操作時只升高或只降低刷子范圍中的頂點。比如磨光時，正常操作是高點降

14、低，低點升高，有時為了達到特殊的效果，可選用僅補低或僅去高選項。圖 1-7 中為了去掉圓形溝，而不降低周圍頂點的高度，可使用磨光命令的僅補低選項。圖 1-7 高度模式1.2.11拼合方式虛擬雕塑許多命令都用到拼合方式選項，有關拼合方式的詳細介紹請參考藝術曲面部分。去低高點降低，低點升高。僅補低僅補低，不去高。僅去高僅去高，不補低。顏色無效修改模型時，不考慮顏色模板的影響。顏色內僅修改顏色模板內的曲面頂點。顏色外僅修改顏色模板外的曲面頂點。圖 1-8 拼合方式1.3功能鍵定義虛擬雕塑功能鍵定義如下：“1”：刷子直徑設為 4mm，半衰直徑(若為 “2”：刷子直徑設為 20mm，半衰直徑(若為 “Q”：刷子高度/力度減少 5%?！癢”：刷子高度/力度增加 5%。分布)設為 1mm。分布)設為 30mm?！癝”：刷子直徑(X 方向尺寸)及半衰直徑(Y 方向尺寸)縮小 5%。 “A”：刷子直徑(X 方