《三维模型建构》课件

《三维模型建构》课程介绍课程目标掌握三维建模基础理论理解点线面体概念和坐标系统熟练使用建模工具能独立操作主流三维建模软件创建复杂三维模型从基本几何体到高级模型的构建能力培养创新设计思维课程大纲基础篇三维建模基础、基本几何体建模技术篇曲面建模、多边形建模、数字雕刻表现篇UV展开、材质与渲染应用篇三维扫描、参数化建模、BIM技术拓展篇三维打印、VR/AR应用、未来发展第一章：三维建模基础理论基础三维空间概念坐标系统理解点线面体关系工具熟悉软件界面认知基本操作掌握视图控制技巧基础技能简单模型创建编辑修改方法模型保存导出什么是三维建模？定义三维建模是在虚拟空间创建三维物体通过数学方法描述物体几何特征产生可视化三维数字模型特点三维立体表现可从多角度观察能精确表达物体结构支持动态修改与交互三维建模的应用领域影视动画电影特效动画角色设计场景构建游戏设计游戏角色建模游戏场景创建道具设计建筑设计建筑模型展示室内设计城市规划工业设计产品原型设计机械零件设计工业模具制作医疗领域人体器官模拟医疗设备设计手术规划模拟常见的三维建模软件主流三维建模软件各有特点，选择适合项目需求的工具至关重要。三维建模的基本概念几何点、线、面、体构成三维形体基本要素拓扑定义模型表面结构和连接方式网格由多边形组成的模型表面结构节点三维模型数据的组织和管理方式点、线、面、体的概念点三维空间最基本元素由xyz坐标定义位置线连接两点形成的路径包括直线和曲线面由线围成的平面区域模型的表面结构体由面围成的封闭空间具有体积的实体坐标系统笛卡尔坐标系X轴：水平方向Y轴：垂直方向Z轴：深度方向三个坐标轴互相垂直坐标类型世界坐标系：全局参考局部坐标系：相对对象视图坐标系：相对视角第二章：基本几何体建模创建基本几何体立方体、球体、圆柱体等标准形状调整参数修改尺寸、细分度等基本属性变形操作旋转、缩放、平移等基础变换组合构建通过简单几何体组合创建复杂形状立方体建模1创建立方体指定长宽高参数2设置细分增加几何细节便于后续编辑3编辑顶点调整顶点位置形成不规则形状4应用修改器使用软件特有修改器增强形状变化球体建模创建球体设置半径和细分度UV映射球体特有的纹理坐标处理变形技巧球体塌陷和膨胀效果圆柱体建模参数设置半径、高度、端面细分顶点编辑调整形状创建变种端盖处理调整端面形态圆锥体建模创建圆锥设置底面半径、高度和细分调整顶点锥尖形状和位置调整底面编辑底面形状修改多边形建模3三角形最基本多边形，渲染效率高4四边形常用多边形，变形性能好5+N边形复杂形状，需谨慎使用1K+高密度细节丰富，资源占用高第三章：曲面建模技术曲面类型贝塞尔曲面NURBS曲面细分曲面控制方式控制点操作权重调整参数编辑应用场景有机模型构建工业设计曲面高精度形状贝塞尔曲面原理基于贝塞尔曲线扩展通过控制点网格定义形状受控制点直接影响特点直观易用精确控制能力计算效率高适合艺术造型NURBS曲面贝塞尔曲面NURBS曲面细分曲面低模基础从低精度多边形网格开始细分算法自动增加几何细节平滑处理生成平滑连续曲面边缘控制可保留锐利边缘和细节第四章：多边形建模技术创建基础模型从基本几何体或平面开始形状雕刻通过挤出、旋转等操作塑造形态细节完善添加倒角、细分增强细节拓扑优化调整网格结构提高质量挤出建模选择面确定要挤出的多边形面挤出操作向外延伸创建新几何体缩放调整调整挤出面的大小形状重复应用连续挤出创建复杂结构旋转建模创建轮廓线绘制物体的二维截面轮廓确定旋转轴设置旋转中心和方向设置旋转角度决定旋转范围，通常为360度调整分段数控制生成模型的精细程度倒角和圆角倒角(Chamfer)将尖锐边缘替换为平面形成斜切边缘效果参数：倒角距离和分段适用：工业产品硬表面圆角(Fillet)将尖锐边缘替换为弧形形成平滑过渡效果参数：圆角半径和分段适用：有机模型和产品设计布尔运算并集合并两个物体创建新形状差集从一个物体中挖出另一个物体交集保留两个物体重叠部分第五章：数字雕刻笔刷工具各种专用雕刻笔刷分层雕刻通过图层组织雕刻细节蒙版技术保护特定区域不受影响动态分辨率自适应细分提升细节表现数字雕刻的基本原理高密度网格提供足够细节支持笔刷交互通过笔刷工具直接修改表面压力感应基于压力控制雕刻强度细节层级在不同精度层级工作常用的数字雕刻工具数字雕刻软件提供直观的艺术创作环境，支持无限制的细节表达。数字雕刻技巧笔刷类型功能适用场景标准笔刷基础雕刻通用塑形平滑笔刷表面平滑消除不规则性夹板笔刷拉伸材质创建延展结构皱纹笔刷添加表面细节皮肤纹理、布料蒙版笔刷保护区域精细局部雕刻第六章：UV展开与纹理贴图创建缝合线定义三维模型的切割边缘UV展开将三维表面映射到二维平面UV排列优化UV空间分布提高贴图效率纹理绘制在UV坐标上创建或应用纹理UV坐标系统UV定义U：水平纹理坐标V：垂直纹理坐标范围通常为0-1工作原理三维顶点映射到二维UV点形成纹理坐标对应关系决定纹理如何贴合模型表面UV展开技术平面投影从单一方向投影适合平坦物体操作简单快速圆柱投影从中心向外投影适合圆柱状物体减少极点拉伸球形投影类似地球投影适合球状物体两极会有拉伸智能展开自动计算最佳切线适合复杂模型需要手动调整优化纹理贴图基础漫反射贴图定义表面基础颜色法线贴图模拟表面细节起伏高光贴图控制表面反光特性粗糙度贴图定义微观表面特性第七章：材质与渲染材质定义设定物体表面视觉特性光照设置创建合适氛围和明暗关系相机配置控制视角和成像参数渲染计算生成最终高质量图像材质属性介绍5基础颜色物体表面固有色彩高光反射镜面反射强度和范围透明度材质透光性控制凹凸效果表面细节立体感折射率光线通过材质时弯曲程度PBR材质基础色金属度粗糙度法线高度环境光遮蔽光照与阴影光源类型点光源：全方向发光聚光灯：锥形光束方向光：平行光线面光源：大面积柔光环境光：全局照明阴影技术阴影映射：基本阴影区域阴影：柔和边缘全局光照：间接光影环境光遮蔽：细节阴影体积光：光线散射渲染引擎介绍不同渲染引擎各有特点，选择合适的引擎对最终渲染质量和效率至关重要。第八章：三维扫描技术数据采集使用扫描设备获取点云数据对齐合并多角度扫描结果噪点处理清理异常数据提高质量网格重建转换为可编辑三维模型三维扫描原理激光三角测量激光线投射物体相机捕捉变形轮廓三角测量计算深度结构光投射特定图案分析图案变形计算表面几何光飞行时间测量光束往返时间直接计算距离高精度长距离测量常见的三维扫描设备手持式扫描仪灵活移动，中等精度台式扫描仪高精度，适合小物体工业扫描仪超高精度，专业应用移动设备便携实用，精度较低点云数据处理模型优化简化网格保持细节表面重建生成连续曲面噪点过滤去除异常点数据对齐合并多次扫描第九章：参数化建模1参数定义设置控制模型形态的数值参数2约束关系建立参数间的逻辑关联3特征创建通过参数化特征构建模型动态调整修改参数自动更新模型参数化建模的概念定义以参数驱动的模型构建方法通过数学关系和约束定义几何模型与参数双向关联支持设计意图的表达工作流程确定参数变量建立几何约束创建参数之间关系调整参数测试模型记录设计历史参数化建模的优势高效修改调整参数快速更新整体模型设计变体轻松创建产品系列和变种设计历史保留完整构建过程知识复用沉淀设计经验用于新项目精确控制确保设计意图精确实现5参数化建模实例1创建基础模型构建参数化基础框架5控制参数关键参数决定产品形态10+设计变体一套参数模型生成多款产品50%效率提升大幅缩短设计周期第十章：BIM技术与三维建模建筑信息整合建筑全生命周期数据协同设计多专业实时协作平台分析模拟能耗、结构等多维分析全周期管理从设计到运维的信息连续BIM技术简介三维可视化建筑模型直观展示信息集成构件附带全面信息智能关联构件间建立逻辑关系数据共享统一信息支持多方协作BIM与传统三维建模的区别特性传统三维建模BIM建模信息含量几何数据为主几何+属性+关系构件智能性被动几何体智能参数化构件协同能力有限协作多专业深度协同时间维度静态模型支持施工进度模拟应用范围设计展示全生命周期管理BIM在建筑领域的应用设计阶段方案比选、碰撞检测、效果预览施工阶段进度管理、材料统计、现场协调运维阶段设备管理、空间优化、能耗监控改造阶段现状分析、方案评估、变更追踪第十一章：三维打印技术创建三维模型设计或获取适合打印的模型模型切片将模型转换为打印路径逐层打印材料堆积构建物理模型后处理表面处理和功能完善三维打印原理FDM技术材料挤出堆积热塑性材料层层构建物体SLA技术光固化成型液态树脂固化高精度光滑表面SLS技术选择性激光烧结粉末材料融合无需支撑结构常见的三维打印材料相对成本强度评分精度评分三维模型的切片处理模型检查确保模型无缺陷、孔洞和不合理结构支撑生成为悬空部分添加临时支撑结构层设置确定层厚度、填充密度和打印速度路径规划生成打印头移动路径和材料挤出量第十二章：虚拟现实与增强现实虚拟现实(VR)完全沉浸式数字环境增强现实(AR)现实世界中叠加数字内容混合现实(MR)虚拟与现实内容交互融合VR/AR技术简介虚拟现实创建完全沉浸式体验用户与虚拟世界互动需要专用头显设备完全封闭的数字环境增强现实在现实世界叠加虚拟内容通过手机或AR眼镜查看保持对现实环境感知无缝融入日常生活三维模型在VR/AR中的应用1沉浸式体验虚拟空间漫游交互产品展示虚拟产品预览与体验培训模拟复杂操作安全练习设计验证实际比例效果评估