三維自由創(chuàng)意建模技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、三維模型廣泛應(yīng)用于影視、動漫和游戲等領(lǐng)域，特別是隨著三維打印技術(shù)的推廣，越來越多的大眾都有親手建模的需求，而目前大部分三維建模系統(tǒng)門檻過高、學(xué)習(xí)難度大。如何簡單又直接地讓設(shè)計者的創(chuàng)意發(fā)揮出來一直是三維建模技術(shù)中的主要難題，尤其是新手設(shè)計者。針對這一問題，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個自由三維外形建模的原型系統(tǒng)，用于創(chuàng)意設(shè)計。本文的工作分為三個主要的部分:
　　首先，在于曲面的表示方法。系統(tǒng)的曲面表示形式基于改進的Catmull-Clark細

2、分規(guī)則，在四邊形網(wǎng)格的邊上引入尖銳邊的概念，更新了頂點的計算公式，使得原本處處光滑的細分曲面，能夠表示尖銳特征，從而更適用實際的設(shè)計應(yīng)用。
　　其次，在于曲面的編輯操作。編輯操作有四大類:智能選取，可以有效地減少了鼠標點擊次數(shù);幾何變形，提供基本的旋轉(zhuǎn)平移縮放;拓撲修改，可以快捷構(gòu)造把手等結(jié)構(gòu);特征標記，標記尖銳特征邊。所有操作都作用在控制網(wǎng)格上，且極具有代表性，簡單實用，容易上手。
　　最后，在于曲面類型的轉(zhuǎn)換。由于主流的

3、三維建模系統(tǒng)，在模型的詳細設(shè)計階段，通常采用非均有有理B樣條曲面作為曲面的表示形式，系統(tǒng)提供了曲面轉(zhuǎn)換的功能，以便創(chuàng)意設(shè)計結(jié)果復(fù)用。曲面轉(zhuǎn)換的過程:先利用控制網(wǎng)格與結(jié)果網(wǎng)格對應(yīng)關(guān)系，對結(jié)果網(wǎng)格進行四邊形區(qū)域劃分，方法簡單高效;接著在四邊形區(qū)域上查找長邊，用三次B樣條曲線擬合曲線，再在角點位置打斷成短邊，作為曲面擬合的約束，以保持正則邊界的平滑性;最后用雙三次B樣條曲面片加上短邊約束逼近每個四邊形區(qū)域，再調(diào)整奇異點處的平滑性。