«Rhino 4.0 User’s Guide» («Руководство пользователя Rhino 4.0»), разработанное (в оригинале, конечно), производителем ( Robert McNeel & Associates ))

Перевёл Дмитрий Булка

NURBS моделирование для Windows

 

Rhino 4.0 User's Guide

 

NURBS Моделирование

NURBS (неоднородные рациональные B-сплайны) является математическими представлениями, которые могут точно смоделировать любую форму от простой 2D линии, окружности, дуги, или параллелепипеда до самой сложной  3D поверхности свободной формы или твёрдого тела. Благодаря гибкости и точности, NURBS модели могут использоваться в любом процессе от иллюстрации и анимации до производственного процесса.

Геометрия NURBS – промышленный стандарт для дизайнеров, которые работают со свободными и обтекаемыми 3D формами; там, где важна и форма и функциональность. Rhino используется в судостроении, в аэрокосмической и автомобильной промышленности, для дизайна интерьера и экстерьера. Производители бытовой и офисной техники, мебели, медицинского и спортивного оборудования, обуви и ювелирных украшений используют Rhino для создания форм свободной формы.

Моделирование NURBS также широко используется профессиональными аниматорами и художниками-графиками. Преимущество по сравнению с использованием полигонального моделирования в том, что здесь можно обойтись без использования граней. И модель может быть отрендирована с любым разрешением. Из модели может быть создана полигональная сетка с любым разрешением. Для получения дополнительной информации о математических аспектах NURBS, смотрите в соответствующем разделе Help (Справки) Rhino.

 

Viewports (Окна вида)

У viewport title (заголовка окна вида) имеются несколько специальных функций для манипуляции с viewport  (окном вида).

  • Щёлкните по заголовку, чтобы сделать окно вида активным, не нарушая вида.
  • Перетащите заголовок окна вида для перемещения окна вида.
  • Двойной щелчок на заголовке окна вида максимизирует окно вида. Повторный двойной щелчок на заголовке окна вида восстановит размер окна до нормального.

Viewport Title Menu (Меню Заголовка Окна Вида)

Щёлкните правой кнопкой мыши на заголовке окна вида для отображения меню. Из этого меню можно  pan (панорамировать), rotate (вращать), zoom (масштабировать вид), устанавливать один из нескольких стандартных видов, установить construction plane (конструкционную плоскость), установить местоположение camera (камеры) и её target (цели), выбрать способ shading (затенения), установить grid (координатную сетку), установить остальные свойства окна вида viewport (окна вида).

Viewport Display Modes (Режимы Отображения Окна Вида)

Wireframe (каркасное) отображение как правило, предоставляет самую высокую скорость отображения. Стандартные и настраиваемые режимы затенения позволяют сделать более удобной визуализацию поверхностей и твёрдых тел.

Wireframe Display (Каркасное Отображение)

В wireframe (каркасном) виде, поверхности видны в виде набора пересекающихся кривых. Эти кривые зовутся isoparametric curves (изопараметрические кривые)  или isocurves (изопармы).

Изопармы не определяют поверхность как полигоны в полигональной сетке. Они лишь для наглядности представления.

Команда WireframeViewport (Каркасное Окно вида) устанавливает отображение окна вида в режим wireframe (каркасный).

 

Shaded Display (Затенённое Отображение)

Режим Shaded (Затенённый) отображает поверхности и поверхности твёрдых тел, используя свойства слоя, объекта или пользовательского цвета. Вы можете работать в любом из затенённых режимов. Поверхности могут быть непрозрачными или transparent (прозрачными).

Команда ShadedViewport (Затенённое Окно вида) устанавливает отображение окна вида в затенённый режим.

 

Rendered Display (Рендированное Отображение)

Режим Rendered (Рендированный) отображает объекты в окне вида с применением материалов рендеринга и освещения.

Команда RenderedViewport (Рендированное Окно вида) устанавливает отображение окна вида в режим rendered (рендированный).

Остальные режимы отображения и пользовательские настройки описаны в Rhino Help (Справке Rhino).

Навигация при помощи мыши

Работа в 3D на компьютере требует визуализации трёхмерных объектов, отрисованными на двумерном посреднике – мониторе. Rhino предоставляет инструменты для помощи в этом.

Перемещая мышь с нажатой правой кнопкой, легко манипулировать видами, чтобы осматривать модель с различных углов. Использовать нажатую правую кнопку мыши можно в обоих вариантах вида и каркасном и затенённом.

 Viewport Projection (Проекция Окна вида)

Окна вида могут иметь одну из двух проекций: parallel (параллельную) или perspective (перспективную).

Навигация при помощи правой кнопки мыши работает по разному в разных стилях отображения окон вида. В параллельных видах, перетаскивание мыши с нажатой правой кнопкой панорамирует вид. В перспективных видах перетаскивание мыши с нажатой правой кнопкой вращает вид. В обычном расположении с четырьмя областями просмотра есть три параллельных окна вида и одно перспективное окно вида.

Parallel (Параллельный)

Параллельные виды также в некоторых системах называются orthogonal (ортогональными). В параллельном виде линии координатной сетки параллельны друг другу и идентичные объекты имеют одинаковый размер независимо от того, где они находятся в пространстве.

Perspective (Перспективный)

В перспективном виде линии координатной сетки кажутся сходящимися в точку на горизонте. Это даёт иллюзию глубины в окне вида. Перспективная проекция заставляет отдалённые объекты выглядеть меньше.

 

Modeling Aids (Вспомогательные средства моделирования)

Курсор всегда может свободно перемещаться в пространстве, но Вы можете связать свои моделируемые элементы с координатной сеткой конструкционной плоскости или существующими объектами. Вы можете ограничить перемещение курсора по координатной сетке, введя дистанцию и угол от определённой точки, и привязать к определённым местоположениям на объектах.

Cursor Crosshairs (Перекрестие курсора), Marker (Маркер) и Tracking Line (Линия Слежения)

Курсор содержит два компонента: cursor (курсор) (1) и marker (маркер) (2). Курсор всегда следует за перемещением мыши.

Маркер иногда отстаёт от центра курсора из-за действия некоторых ограничений, таких как snap (привязка к координатной сетке) или ortho (ортогональность). Маркер динамически предварительно показывает точку, которая будет указана при щелчке левой кнопкой мыши.

Когда маркер сдерживается, например, при включенном elevator mode (режиме лифта),  tracking line (линия слежения) (3) также отображается.

Сдерживание перемещает ваш маркер в определённую точку в пространстве или приводит путь его перемещения в соответствие с ограничением, чтобы Вы могли моделировать точнее.

Grid Snap (Привязка к Координатной сетке)

Grid snap (Привязка к координатной сетке) сдерживает курсор на воображаемой сетке, которая простирается до бесконечности. Вы можете задать любое значение для (snap spacing) шага привязки.

Щёлкните по кнопке Snap (Привязка к Координатной сетке), находящейся на строке состояния для включения и отключения режима привязки к координатной сетке.

Ortho Mode (Ортогональный Режим)

Ortho mode (Ортогональный режим) ограничивает передвижение маркера или перемещаемого объекта по определённым  значениям угла. По умолчанию перемещения параллельны линиям координатной сетки, но это можно изменить. Ортогональность подобна lock function  (функции замыкания на оси), имеющейся в программах анимации.

Щёлкните на панели Ortho (Ортогонально) на строке состояния для включения или отключения режима ортогональности. Нажмите и удерживайте нажатой клавишу Shift для временного переключения режима ортогональности.

Другим часто используемым применением для ortho (ортогональности) является удержание перетаскиваемого объекта на определённой оси.

Ortho (ортогональность) становится активной только после указания первой точки при выполнении команды. Например, после указания первой точки линии, вторая точка сдерживается значением ortho angle (угла ортогональности).

Если Вам необходим иной угол для единственной операции, то угловое сдерживание  применить будет быстрее. Введите специфический угол для одной операции вместо изменения угла ортогональности, а затем смените его обратно.

 Distance Constraint (Сдерживание Расстояния)

При вводе точек Вы можете сдерживать маркер на определённом расстоянии от предыдущей точки. Как только Вы установили расстояние, перетаскивайте линию вокруг на любой угол. Вы можете также использовать дополнительно объектовую привязку к точке, чтобы задать линии определённое направление.

Выполняя любую команду, которая требует указания двух точек, таких как команда Line (Прямая) разместите первую точку. При запросе следующей точки введите расстояние и нажмите клавиши Enter или Пробел.

Маркер будет сдерживаться на указанном расстоянии от предыдущей точки. Потренируйтесь перетаскивать курсор вокруг первой точки и укажите вторую точку.

Вы можете также сдерживать маркер на маршрутной линии, исходящей из предыдущей точки и под определённым углом от первой линии. Направление отсчёта угла линии сдерживается по направлению против часовой стрелки от х- оси конструкционной плоскости.

 Angle Constraint (Сдерживание Угла)

Angle constraint (Сдерживание угла) подобно ortho (ортогональности), но Вы можете установить любой угол и это одноразовая настройка.

Символ < используется потому, что он подобен символу Z, используемого в геометрии для указания угла.

Маркер будет сдерживаться по линии, исходящей из предыдущей точки под указанным углом, от первой линии, где угол указывается числом градусов против часовой стрелки от оси х-. Если Вы введёте отрицательное число, угол будет откладываться по часовой стрелке от оси х-.

Distance (Расстояние) и Angle (Угол) совместно

Сдерживание расстояния и угла может использоваться одновременно. Введите необходимое расстояние в командной строке и нажмите Enter, а затем введите знак < после значение угла и снова нажмите Enter. Очерёдность введения значений расстояния и угла не имеет значения. Маркер будет перескакивать вокруг исходной точки с приращением на указанный угол и сдерживаться на указанном расстоянии.

  Elevator Mode (Режим Лифта)

Для перемещения маркера в Z- направлении относительно конструкционной плоскости, удерживайте нажатой клавишу Ctrl и укажите щелчком мыши точку на конструкционной плоскости, а затем перетаскивайте указатель мыши вертикально относительно конструкционной плоскости и укажите нужную точку. Такое сдерживание называется elevator mode (режим лифта). Использование в режиме лифта для перемещения указанной Вами точки вертикально относительно конструкционной плоскости позволяет Вам больше работать в Perspective (Перспективном окне вида).

 

Укажите вторую точку, чтобы определить Z- координату желаемой точки. Используйте различные окна вида, где её проще увидеть или используйте окно перспективного вида. Перетаскивайте курсор мыши вокруг, чтобы увидеть маркер перемещения по вертикали от базовой точки вдоль линии слежения.

Укажите точку с помощью мыши или введите значение высоты относительно конструкционной плоскости. Положительные числа укажут направление выше конструкционной плоскости, отрицательные – ниже конструкционной плоскости. Вы можете использовать дополнительные ограничения, такие как coordinates (координаты), object snaps (объектовые привязки) или grid snap (привязку к координатной сетке) для указания первой точки и использовать объектовые привязки для задания высоты.

 

Coordinate Systems (Системы Координат)

Rhino использует две системы координат: construction plane coordinates (координаты конструкционной плоскости) и world coordinates (мировые координаты). Мировые координаты зафиксированы в пространстве. Координаты конструкционной плоскости определяются каждым окном вида.

 

Cartesian Coordinates (Декартовы Координаты)

Когда Rhino спрашивает Вас о точке, и Вы введёте  x и y в Декартовой системе координат, то эта точка будет лежать на конструкционной плоскости текущего окна вида. Для получения дополнительной информации о системах координат и числовых ограничениях, смотрите раздел Справки Rhino «Unit Systems» (Системы Единиц).

 

Right-Hand Rule (Правило правой руки)

 

Rhino следует правилу, называемому right-hand rule (правило правой руки). Правило правой руки может помочь в определении направления z- оси. Сформируйте прямой угол между большим и указательным пальцами правой руки. Ваш большой палец укажет в положительном направлении оси х-, указательный в положительном направлении оси y-, а поверхность ладони в положительном z- направлении.

 

World Coordinates (Мировые Координаты)

 

Rhino содержит одну мировую систему координат. Мировую систему координат которую нельзя изменить.  Когда Rhino запрашивает у Вас точку, Вы можете ввести координаты в мировой системе координат.

Значок со стрелками в левом нижнем углу каждого окна вида отображает направление осей x-, y-, и z- мировой системы координат. Во время вращения вами вида эти стрелки двигаются, чтобы показать ориентацию осей мировой системы координат.

 

Construction Planes (Конструкционные Плоскости)

Каждое окно вида содержит конструкционную плоскость. Конструкционная плоскость подобна поверхности стола, по которой перемещается курсор, если Вы не используете ввода координат, elevator mode (режим лифта), object snaps (объектовые привязки) или в других случаях, когда ввод ограничен. Конструкционная плоскость имеет начало координат, x- и y- оси, и координатную сетку. Конструкционная плоскость может быть установлена в любом положении. По умолчанию, конструкционная плоскость каждого окна вида независима от конструкционных плоскостей в других окнах вида.

Конструкционная плоскость представляет локальную систему координат окна вида и может отличаться от мировой системы координат.

Стандартные окна вида идут с конструкционными плоскостями, которые соответствуют окнам вида. Однако, окно перспективного вида по умолчанию, использует конструкционную плоскость Top (Сверху) мировой системы координат, который является тем же самым, что используется в окне Top (Сверху).

Координатная сетка лежит на конструкционной плоскости. Тёмно-красная линия представляет ось х- конструкционной плоскости. Тёмно-зелёная линия представляет ось y- конструкционной плоскости. Красная и зелёная линии пересекаются в начале координат конструкционной плоскости.

Для изменения direction (направления) и смены origin (начала координат) конструкционной плоскости используйте команду CPlane (Конструкционная Плоскость). Заданные конструкционные плоскости (World Top (Мировая Сверху), Right (Справа) и Front (Спереди)) предоставляют Вам быстрый доступ к общим конструкционным плоскостям. В добавок, Вы можете сохранить и восстановить named construction planes (именованные конструкционные плоскости), а также импортировать именованные конструкционные плоскости из других файлов  Rhino.

2D координаты конструкционной плоскости

На запрос введите координаты в формате x,y где  x  это x-координата и y это y-координата точки.

3D координаты конструкционной плоскости

На запрос введите координаты в формате x,y,z где x это x-координата, y это y-координата и z это z-координата точки.

Вводите без пробелов между значениями координат.

Чтобы разместить точку в позиции 3 единиц в x-направлении, 4 единиц в y-направлении и 10 единиц в z-направлении от начала координат конструкционной плоскости, введите 3,4,10 в командной строке.

Примечание: Если Вы введёте только x- и y- координаты, точка будет лежать на конструкционной плоскости.

 

Relative Coordinates (Относительные Координаты)

Rhino запоминает точку, использованную последней, поэтому Вы можете ввести следующую точку относительно её. Относительные координаты полезны для введения списка точек, где лучше известны месторасположения точек относительно друг друга, чем абсолютные координаты точек. Используйте относительные координаты, чтобы расположить точку относительно предыдущей активной точки.

Относительные координаты

На запрос введите координаты в формате rx,y где r означает, что координаты будут вводится относительно предыдущей точки.

Пример
    1.   Запустите команду Line (Прямая)

  1. На запрос Start of line… (Начало линии…) щёлкните для размещения первого конца линии
  2. На запрос End of line… (Конец линии…) введите r2,3, и нажмите Enter или Пробел.

Object Snaps (Объектовые Привязки)

Объектовые привязки примагничивают маркер к определённым точкам на объекте. Когда Rhino просит указать определённую точку, можно удерживать маркер на определённых частях существующей геометрии. Когда объектовые привязки активны, перемещение курсора около указанных точек на объекте заставит маркер перескочить на эту точку.

В этой главе Вы научитесь:

  • Как использовать объектовые привязки для поиска указанных точек на геометрии.
  • Как установить, очистить и приостановить действие активных объектовых привязок.
  • Как использовать одноразовые объектовые привязки.
  • Как использовать объектовые привязки совместно с другими вспомогательными средствами моделирования.

 

Объектовые привязки могут сохраняться между указаниями или активироваться только для одного указания. Множественные постоянные объектовые привязки могут быть установлены в строке состояния. Все объектовые привязки ведут себя аналогично, но притягиваются к отдельным частям только уже существующей геометрии. Кроме того, есть специальные объектовые привязки, которые действуют только на одно указание.

 

Persistent Object Snaps (Постоянные Объектовые Привязки)

Используйте постоянные объектовые привязки, сохранять настройки объектовых привязок при выборе нескольких точек. После постоянные объектовые привязки легко включить и выключить, Вы можете установить их и оставить такими, пока они не мешают Вам двигаться дальше. Тогда Вы сможете сменить активные или просто отключить их.

Иногда объектовые привязки мешают друг другу, привязке к координатной сетке или действию ортогональности. Постоянные объектовые привязки обычно имеют приоритет над привязкой к координатной сетке и другими ограничениями.

Есть и другие ситуации, где объектовые привязки работают в сочетании с другими ограничениями. Вы увидите примеры в этой главе. Для получения дополнительной информации смотрите раздел Справки «Object Snaps» (Объектовые Привязки).

Для включения и выключения постоянных объектовых привязок

  1. На строке состояния щёлкните по панели Osnap (О. Привязки).
  2. В появившейся панели инструментов Osnap (Объектовые Привязки) установите или очистите флажки желаемых объектовых привязок.

Для переключения между действием временных и постоянных объектовых привязок

  • В панели инструментов Osnap (Объектовые Привязки) щёлкните по кнопке Disable (Отключить)

Действие всех постоянных объектовых привязок будет остановлено, но их настойки сохранятся.

Для очистки всех постоянных объектовых привязок

  •  В панели инструментов Osnap (Объектовые Привязки) щёлкните по кнопке Disable (Отключить) правой кнопкой мыши. Все настройки постоянных объектовых привязок будут очищены.

Для включения одной объектовой привязки и отключения всех остальных за один клик, в панели инструментов Osnap (Объектовые привязки) щёлкните правой кнопкой мыши по той объектовой привязке, что желаете включить.

Продолжение следует…