例谈Rhino与3DsMax在建模方式上的区别

1、例谈Rhino与3DsMax在建模方式上的区别“3D建模”技术是当今发展迅速、应用广泛的一门技术。“3D建模” 顾名思义，就是通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维 数据的模型1。如今，3D技术的应用已经在生活中随处可见。电影 中那些现实中不存在的特效场面，游戏中逼真的虚拟人物和虚拟场景， 建筑设计中常见的效果图，工业设计中的各类零部件图纸，地理信息 系统中的三维地形图，这些都要通过3D建模技术来实现。3D建模技 术已经被广泛运用于影视、游戏、建筑、工业、军事、地理和医学等 各行各业中。随着3D建模技术的发展，相关的软件也日渐丰富。现如今流行 的 3D 软件包括 3Ds Max、May

2、a、C4D、ZBrush、Rhino 等等。它们 建模的方式不同，操作特点不同，适用的范围也不同。本文着重选取 了两款典型的三维软件：3Ds Max和Rhino，比较它们各自的特点和 应用的领域，并通过实际案例的操作来呈现它们的不同之处。1软件介绍1.1 3Ds Max3Ds Max是美国Autodesk公司旗下的一款知名的三维建模、渲 染和动画制作软件。它的历史十分久远，可以追溯到1990年在DOS 系统上推出的3D Studio软件，至今已经历了近30年的发展，可以 称得上是最老牌的三维软件2 。3Ds Max最大的特点是它的功能极 其丰富，包含了数十种甚至上百种的建模、渲染和动画命令，加

3、上诸 多为其量身打造的第三方插件，使得3Ds Max的应用范围覆盖了广 告、影视、游戏、三维动画、工业设计和建筑设计等领域。在建模方面，3Ds Max分为基础建模和高级建模两类。除了各种 基本几何体和图形的建模之外，高级建模也分为3种：网格多边形 （Polygons）建模，面片建模和NURBS建模。其中Polygons建模是 3Ds Max中最传统，最经典，也是最常用的建模方式。Polygons建模 简单来说，就是将一个对象转化为可编辑的多边形对象，多边形对象 只保留基本的点线面几何关系，通过各种命令调整点线面关系来实现 对物体的编辑。从理论上来说，只要是有一定体积的物体，无论其形 态多自由、

4、多复杂，都可以转化为近似的多边形对象，只是随着物体 自身的复杂程度和对物体的拟合程度增加，多变形的对象的面数也会 相应地增加。Polygons建模方式，可以说类似现实中的“捏泥塑”。通过鼠标、 键盘的操作不断调整多边形对象的点、线、面关系，使其越来越接近 我们想要的造型，这与雕塑家用手和工具把模坯塑造成最后想要的样 子，本质上是相同的。只不过，软件将一些“雕塑家”们常用的手法编 成了各种命令来简化建模的过程。Polygons建模中常见的切分（Chamsfer），倒角（Extrude Edges），车削（Turning），挤压（Squeenze）， 放样（Soft）等命令，同样来自现实中手工加工

5、或机械加工的术语3。 正因Polygons建模这种非常表观的操作方式，它具有易理解、易上 手、易掌握、适合初学者的特点。同样的，Polygons建模的适用性也 更强，因为现实中的任何物体，都能用多边形的方式近似模拟出来， 只是建模的难易度和效率有所区别。然而，Polygons建模也有很大的局限性。首先，Polygons建模无 法做出真正的曲线效果。甚至做出一个真正的“球体”都是不可能的， 因为Polygons建模中没有“曲线”和“曲面”的概念，任何的线都是直线 和线段，任何的面都是平面，而曲线和曲面，只能通过一定数量的线 段和面片近似地表现。而今天随着模型的精度要求越来越高，模型的 线段数和面

6、数也在成指数级地增长，一个成品模型可能包含数十万、 甚至数百万的面，这导致Polygons建模变得越来越占用电脑内存资 源。而想要对面数如此之多的模型进行编辑也变得非常困难。 Polygons建模的另一个局限性在于，随着工业技术的迅速发展，具有 流畅曲线和几何美感的工业产品造型逐渐占据了主流，而这样的造型 用Polygons建模难以做到的。前面也说过，Polygons建模的操作方 式类似于“做手工”，想用它建出优美的曲面，就像用手捏出流线型跑 车一样困难。即使最后做出了近似的曲面效果，也会充满手工的粗糙 感。因此，为了满足工业产品的设计需求，人们开始寻找更好的建模 技术替代Polygons建模

7、。1.2 RhinoRhino是美国Robert McNeel Assoc公司开发的专业3D造型软 件。相比于3Ds Max这样的老牌软件，Rhino的历史要短的多，体量 也比占用几个GB的3Ds Max小得多，只有几十MB。较小的体量决 定了 Rhino的功能要少于前者。Rhino的功能以建模为主，同时也有 简单的动画功能，不具备渲染功能。但是Rhino的建模功能却是非常 强大，且有着鲜明的特点。与3Ds Max不同的是，Rhino使用NURBS 建模技术。NURBS 是 Non-Uniform Rational B-Splines （非均匀有理 B样条曲线）的缩写4 。NURBS建模技术是

8、近年来兴起的一种三维 建模技术，与Polygons建模不同，NURBS建模是通过曲线、曲面来 定义和编辑对象的。正因如此，NURBS特别适合用于创建光滑且复杂 的形体，尤其是具有强烈几何感的拓扑结构，比如珠宝、跑车和工业 零件等等。Rhino的NURBS建模功能十分全面，且操作简单便捷。虽 然3Ds Max也包含了 NURBS建模，但因为其功能单一，操作不便， 远不如它的Polygons建模那般强大，因此早已被Rhino这样的软件 所取代。Rhino自身的NURBS建模技术有着独特的优势。首先，NURBS 技术允许建模者从一开始就能绘制各种形状的曲线和曲面，用户通过 控制顶点、权因子或者节点的

9、值从而严格控制曲线或曲面的形状，这 表示所有的曲线和曲面都是被精确定义的，而非用多边形近似模拟的 结果;其次，Rhino的NURBS建模工具十分丰富，功能强大，具有众 多强有力的几何造型配套技术（如节点插入、细分、升阶等），用户 只需要一些简单的操作就能完成复杂的曲线或曲面编辑工作，建模过 程变得更加快捷;除此之外，NURBS建模还有一大优势，就是在机械 自动化和3D打印方面应用广泛，世界领先的库卡（KUKA）机械臂， 只要通过Rhino平台和相关插件就能完成产品加工的工作。这也是为 什么在今天，Rhino这款软件受到了制造业的广泛青睐。2建模实例这一部分将通过实例操作来直观展现3Ds Max

10、与Rhino在建模 方式上的不同。选择建模的对象是如图所示的一个创意水壶（图1）。 该水壶的形态是富有动感和曲线美的几何形。上文中说过，对于这种 光滑的曲线结构，更适合用 NURBS建模技术来完成，但实际上 Polygons建模技术同样能做出这样的模型。2.1 3Ds Max操作过程（1）在前视图中创建一平面，长宽与参考图尺寸相当，并将参 考图作为材质赋予该平面。（2）在壶颈位置创建一个圆柱体，参照图片调整其直径和高度 （图 2）。（3）选中圆柱体，右键选择“转换为一转换为可编辑多边形”。（4）选中圆柱体底部的面，使用“挤出”命令挤出新的面，并用缩 放工具和移动工具调整其大小和位置，使其和背景

11、图吻合。（5）使用相同方法不断挤出圆柱体，最终得到如图3所示的多 边形。（6）选择壶体顶部的面，使用挤出命令，并用旋转工具调整， 作为壶口（图4）。（7）选中壶嘴部分的线段，使用“连接”命令进行细分。（8）选中右侧修改列表中的“软选择”，调整该部分的顶点，使其 形成壶嘴的形状（图5）。（9）接下来制作壶柄部分，选择图中的面，使用挤出命令，并 参照背景图调整挤出后的顶点（图6）。（10）用此方法继续挤出和调整，直到形成壶柄的大体形状（图 7）。（11）用“移除”命令删去多余线段，最后得到如图7的多边形。（12）选中上边缘的线段，使用切角命令，切角值为15。（13）在右侧修改列表中找到“细分曲面”

12、栏，选择“使用NURMS细分”，将下方的迭代次数改为2,最终的建模效果如图所示（图8）。2.2 Rhino操作过程（1）在工具栏中选择“工作视窗配置一背景图一放置背景图”，导 入水壶的前视图。（2）用“控制点曲线”描出壶身的轮廓。（3）在壶口位置画一个圆。并用“切割（Split）”命令切去一半， 再用“镜像（Mirror）”命令补全。（4）用类似方法依次画出其余曲线（图9）。（5）使用“双轨扫掠”命令，依次选择壶身和壶口的曲线，建出壶 身的曲面（图10）。（6）在壶身的曲面上画出如下曲线，并用“切割”命令切出壶嘴部 分的曲面（图11、12）。（7）使用“缩回已修建曲面”命令，选择部分控制点，用

13、“二轴缩 放”命令拉出壶嘴形状（图13）。（8）制作壶柄部分，选择如图的曲线，并进行“放样”，放样选项 如图所示（图14、15）。（9）接下来制作壶柄与壶身的连接部分，在壶柄交接位置拉出 两条直线，并用“混接曲线”命令画出交接曲线。将多余部分剪切删去。（10）选择曲线，用双轨扫掠”命令建出曲面。（11）使用“衔接曲面”命令，将连接部位与壶身的曲面相接，使 其过渡更加自然。（12）使用“镜像”命令复制其余部分，使水壶模型完整。（13）至此，水壶的大致形体就建模完成了，模型效果如图16 所示。3结论通过之前的建模过程可以看出，两款软件的建模方式有着本质上 的差别。Rhino的建模是从曲线到曲面的过程。我们先用曲线工具勾 勒出壶口、壶身、壶柄的基本形，然后用Rhino自身强大的曲面生成 命令，如放样”“双轨扫掠”等构建曲面，最后用衔接曲面”“镜像”等命 令优化曲面，生成完整的物体，这是典型的NURBS建模过程。而3Ds Max的建模则是从一个标准的几何体（圆柱体）开始，将其转化成可 编辑多边形后，用“挤出”“变形”“切割”等命令逐步将其塑造成我们建模 对象的近似物体，最后，用3Ds Max自带的NURMS细分，将其转化 为光滑的曲面结构，