3dsmax教学计划方案二维图形建模.docx

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3dsmax教学计划方案二维图形建模

第六章：

二维图形建模

在建模和动画中，二维图形起着非常重要的作用。

3dsmax的二维图形有两类，它们是样条线和NURBS曲线。

它们都可以作为三维建模的基础或者作为PathConstraint控制器的路径。

但是它们的数学方法有本质的区别。

NURBS的算法比较复杂，但是可以非常灵活地控制最后的曲线。

通过本章的学习，能够掌握如下内容：

•创建二维对象；

•在次对象层次编辑和处理二维图形；

•调整二维图形的渲染和插值参数；

•使用二维图形编辑修改器创建三维对象。

6.1二维图形的基础

6.1.1二维图形的术语

二维图形是由一条或者多条样条线（Spline）组成的对象。

样条线是由一系列点定义的曲线。

样条线上的点通常被称为节点（Vertex）。

每个节点包含定义它的位置坐标的信息，以及曲线通过节点方式的信息。

样条线中连接两个相邻节点的部分称为线段（Segment），见图6.1。

a节点（Vertex）b线段（Segment）c样条线（Spline）

图6.1

6.1.2二维图形的用法

二维图形通常作为三维建模的基础。

给二维图形应用一些诸如Extrude、Bevel、BevelProfile和Lathe等编辑修改器就可以将它转换成三维图形。

二维图形的另外一个用法是作为PathConstraint控制器的路径。

还可以将二维图形直接设置成可以渲染的，来创建诸如霓虹灯一类的效果。

6.1.3节点的类型

节点用来定义二维图形中的样条线。

节点有如下四种类型：

•Corner（拐角）：

Corner节点类型使节点两端的入线段和出线段相互独立，因此两个线段可以有不同的方向。

•Smooth（光滑）：

Smooth节点类型使节点两侧的线段的切线在同一条线上，从而使曲线有光滑的外观。

•Bezier：

Bezier节点类型的切线类似于Smooth节点类型。

不同之处在于Bezier类型提供了一个可以调整切线矢量大小的句柄。

通过这个句柄可以将样条线段调整到它的最大范围。

•BezierCorner（Bezier拐角）：

BezierCorner节点类型分别给节点的入线段和出线段提供了调整句柄，但是它们是相互独立的。

两个线段的切线方向可以单独进行调整。

6.1.4标准的二维图形

3dsmax提供了几个标准的二维图形（样条线）按钮，见图6.2。

二维图形的基本元素都是一样的。

不同之处在于标准的二维图形在更高层次上有一些控制参数，用来控制图形的形状。

这些控制参数决定节点的位置、节点的类型和节点的方向。

在创建了二维图形后，还可以在编辑面板对二维图形进行编辑。

我们将在后面对这些问题进行详细讨论。

6.1.5二维图形的共有属性

二维图形有一个共有的Rendering（渲染）和Interpolation（插值）属性。

这两个卷展栏见图6.3。

图6.2图6.3

在默认情况下，二维图形不能被渲染。

但是，有一个选项可以将它设置为可以渲染的。

如果激活了这个选项，那么在渲染的时候将使用一个指定厚度的圆柱网格取代线段。

这样就可以生成诸如霓虹灯等的模型。

指定网格的边数可以控制网格的密度。

可以指定是在视口中渲染二维图形，还是在渲染时渲染二维图形。

对于视口渲染和扫描线渲染来讲，网格大小和密度设置可以是独立的。

在3dsmax内部，样条线有确定的数学定义。

但是在显示和渲染的时候就使用一系列线段来近似样条线。

插值设置决定使用的直线段数。

步数（Step）决定在线段的两个节点之间插入的中间点数。

中间点之间用直线来表示。

Steps参数的取值范围是0到100。

0表示在线段的两个节点之间没有插入中间点。

该数值越大，插入的中间点就越多。

一般情况下，在满足基本要求的情况下，尽可能将该参数设置的最小。

在样条线的Interpolation卷展栏中还有Optimize和Adaptive选项。

当选取了Optimize复选框，3dsmax将检查样条线的曲线度，并减少比较直的线段上的步数，这样可以简化模型。

当选取了Adaptive复选框，3dsmax则自适应调整线段。

6.1.6StartNewShape选项

在ObjectType卷展栏中有一个StartNewShape选项（参见图6.2），用来控制所创建的一组二维图形是一体的，还是独立的。

前面已经提到，二维图形可以包含一个或者多个样条线。

当创建二维图形的时候，如果选取了StartNewShape复选框，创建的图形就是独立的新的图形。

如果关闭了StartNewShape选项，那么创建的图形就是一个二维图形。

6.2创建二维图形

6.2.1使用Line、Rectangle和Text工具来创建二维图形

在这一小节我们将使用Line、Rectangle和Text工具来创建二维对象。

1.启动3dsmax，或者在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在创建命令面板中单击

Shapes按钮。

3.在Shapes面板中单击

Line按钮。

这时Create面板上的Shapes分类自动打开，并选取了Line工具，见图6.4。

图6.4

4.在前视口单击创建第一个节点，然后移动鼠标再单击创建第二个节点。

5.单击鼠标右键，结束画线工作。

使用Line

1.继续前面的练习，在菜单栏选取File/Open，然后从本的配套光盘中打开文件Samples\ch06\ch06_01.max。

这是一个只包含系统设置，没有场景信息的文件。

2.在顶视口单击鼠标右键激活它。

3.单击视图导航控制区域的

Max/MinToggle按钮，切换到满屏显示。

4.在创建命令面板中单击

Shapes按钮，然后在命令面板的ObjectType卷展栏

单击Line按钮。

5.在Create面板中仔细观察CreationMethod卷展栏的设置，见图6.6。

这些设置决定样条线段之间的过渡是光滑的还是不光滑的。

InitialType设置是Corner，表示用单击的方法创建节点的时候，相邻的线段之间是不光滑的。

6.在顶视口采用单击的方法创建3个节点，见图6.7。

创建完3个节点后单击鼠标右键结束创建操作。

从图6.7中可以看出，在两个线段之间，也就是节点2处有一个拐角。

图6.6图6.7

7.在Create面板的CreationMethod卷展栏，将InitialType设置为Smooth。

8.采用与第6步相同的方法在顶视口创建一个样条线，见图6.8。

从图6.8中可以看出选择Smooth后创建了一个光滑的样条线。

DragType设置决定拖曳鼠标时创建的节点类型。

不管是否拖曳鼠标，Corner类型使每个节点都有一个拐角。

Smooth类型在节点处产生一个不可调整的光滑过渡。

Bezier类型在节点处产生一个可以调整的光滑过渡。

如果将DragType设置为Bezier，那么从单击点处拖曳的距离将决定曲线的曲率和通过节点处的切线方向。

9在CreationMethod卷展栏，将InitialType设置为Corner，将DragType设置为Bezier。

10.在顶视口再创建一条曲线。

这次采用单击并拖曳的方法创建第2点。

这次创建的图形应该类似于图6.9中下面的图。

图6.8图6.9

使用Rectangle工具

1.在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.单击创建命令面板的

Shapes按钮。

3.在命令面板的ObjectType卷展栏单击Rectangle按钮。

4.在顶视口单击并拖曳创建一个矩形。

5.在Create面板的Parameters卷展栏，将Length设置为100，将Width设置为200，将CornerRadius设置为20。

这时的矩形见图6.10。

Rectangle是只包含一条样条线的二维图形，它有8个节点和8个线段。

6.选择矩形，然后打开

Modify命令面板。

矩形的参数在Modify面板的Parameters卷展栏中，见图6.11。

用户可以改变这些参数。

图6.10图6.11

使用Text工具

1.在菜单栏中选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在创建命令面板中单击

Shapes按钮。

3.在命令面板的ObjectType卷展栏单击Text按钮。

这时在Create面板的Parameters卷展栏显示默认的文字（Text）设置，见图6.12。

从图6.12中可以看出，默认的字体是Arial，大小是100个单位，文字内容是MAXText。

4.在Create面板的Parameters卷展栏，采用单击并拖曳的方法选取MAXText，使其突出显示。

5.采用中文输入方法键入文字“动画”，见图6.13。

图6.12图6.13

6.在顶视口单击创建文字，见图6.14。

这个文字对象由多个相互独立的样条线组成。

7.确认文字仍然被选择，到

Modify面板。

8.在Modify面板的Parameters卷展栏将字体改为隶，将Size改为80，见图6.15。

图6.14图6.15

视口的文字自动更新，以反映对参数所做的修改，见图6.16。

与矩形一样，文字也是参数化的，这就意味着可以在Modify面板中通过改变参数控制文字的外观。

6.2.2在创建中使用StartNewShape选项

前面已经提到，一个二维图形可以包含多个样条线。

当StartNewShape选项被打开后，3dsmax将新创建的每个样条线作为一个新的图形。

例如，如果在StartNewShape选项被打开的情况下创建了三条线，那么每条线都是一个独立的对象。

如果关闭了StartNewShape选项，后面创建的对象将被增加到原来的图形中。

下面我们就举例来说明这个问题。

1.在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在Create命令面板的Shapes中，关闭ObjectType卷展栏下面的StartNewShape按钮。

3.在ObjectType卷展栏中单击Line按钮。

4.在顶视口通过单击的方法创建两条直线，见图6.17。

图6.16图6.17

5.单击主工具栏的

SelectandMove按钮。

6.在顶视口移动二维图形。

由于这两条线是同一个二维图形的一部分，因此它们一起移动。

6.2.3渲染样条线

1.启动3dsmax，或者在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在菜单栏选取File/Open，然后从本的配套光盘中打开文件Samples\ch06\ch06_02.max。

该文件包含了默认的文字对象，见图6.18。

图6.18

3.在顶视口单击鼠标右键，激活它。

4.单击主工具栏的

RenderScene按钮。

5.在RenderScene对话框Common面板中CommonParameters卷展栏的OutputSize区域，选取320x240。

然后单击Render按钮。

文字没有被渲染，在渲染窗口中没有任何东西。

6.关闭渲染窗口和RenderScene对话框。

7.确认仍然选择了文字对象，到

Modify面板，打开Rendering卷展栏。

在Rendering卷展栏中显示了Viewport和Renderer选项。

可以在这里为视口或者渲染设置Thickness、Sides和Angle的数值。

8.在Rendering卷展栏中选取Renderer选项，然后选择Renderable复选框，见图6.19。

9.确认仍然激活了顶视口，单击主工具栏的

QuickRender按钮。

文字被渲染了，渲染结果见图6.20。

图6.19图6.20

10.关闭渲染窗口。

11.在Rendering卷展栏将Thickness改为4。

12.确认仍然激活了顶视口，单击主工具栏的

QuickRender按钮。

渲染后文字的线条变粗了。

13.关闭渲染窗口。

14.在Rendering卷展栏选取DisplayRenderMesh复选框，见图6.21。

在视口中文字按网格的方式来显示，见图6.22。

现在的网格使用的是Renderer的设置，Thickness为4。

15.在Rendering卷展栏，选取UseViewportSettings复选框。

由于网格使用的是Viewport的设置，Thickness为1，因此文字的线条变细了。

图6.21图6.22

6.2.4使用插值（Interpolation）设置

在3dsmax内部，表现样条线的数学方法是连续的，但是在视口中显示的时候，做了些近似处理，样条线变成了不连续的。

样条线的近似设置在Interpolation卷展栏中。

下面我们就举例来说明如何使用插值设置。

1.继续前面的练习，在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在Create面板单击

Shapes按钮。

3.单击ObjectType卷展栏下面的Circle按钮。

4.在顶视口创建一个圆，见图6.23。

5.在顶视口单击鼠标右键，结束创建圆的操作。

圆是有4个节点的封闭样条线。

6.确认选择了圆，在

Modify命令面板，打开Interpolation卷展栏，见图6.24。

图6.23图6.24

Steps值指定每个样条线段的中间点数。

该数值越大，曲线越光滑。

但是，如果该数值太大，将会影响系统的运行速度。

7.在Interpolation卷展栏将Steps数值设置为1。

这时圆变成了多边形，见图6.25。

8.在Interpolation卷展栏将Steps设置为0，结果见图6.26。

图6.25图6.26

现在圆变成了一个正方形。

9.在Interpolation卷展栏选取Adaptive复选框，圆中的正方形又变成了光滑的圆，而且Steps和Optimize选项变灰，不能使用。

6.3编辑二维图形

上一节介绍了如何创建二维图形，这一节我们将讨论如何在3dsmax中编辑二维图形。

6.3.1访问二维图形的次对象

对于所有二维图形来讲，Modify面板中的Rendering和Interpolation卷展栏都是一样的，但是Parameters卷展栏却是不一样的。

在所有二维图形中Line是比较特殊的，它没有可以编辑的参数。

创建完Line对象后就必须在Vertex、Segment和Spline层次进行编辑。

我们将这几个层次称之为次对象层次。

下面就举例来说明如何访问次对象层次。

1.在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在Create命令面板中单击

Shapes按钮。

3.在ObjectType卷展栏中单击Line按钮。

4.在顶视口创建一条与图6.27类似的线。

5.在Modify命令面板的堆栈显示区域中单击Line左边的+号，显示次对象层次，见图6.28。

可以在堆栈显示区域单击任何一个次对象层次来访问它。

6.在堆栈显示区域单击Vertex。

图6.27图6.28

7.在顶视口显示任何一个节点，见图6.29。

8.单击主工具栏的

SelectandMove按钮。

9.在顶视口移动选择的节点，见图6.30。

图6.29图6.30

10.在Modify面板的堆栈显示区域单击Line，就可以离开次对象层次。

6.3.2处理其它图形

对于其它二维图形，有两种方法来访问次对象，第一种方法是将它转换成可编辑的样条线（EditableSpline）；第二种方法是应用EditSpline编辑修改器。

这两种方法在用法上还是有所不同的。

如果将二维图形转换成EditableSpline，就可以直接在次对象层次设置动画，但是同时将丢失创建参数。

如果给二维图形应用EditSpline编辑修改器，则可以保留对象的创建参数，但是不能直接在次对象层次设置动画。

要将二维对象转换成EditableSpline，可以在编辑修改器堆栈显示区域的对象名上单击鼠标右键，然后从弹出的快捷菜单中选取ConverttoEditableSpline。

还可以在场景中选择的二维图形上单击鼠标右键，然后从弹出的菜单中选取ConverttoEditableSpline。

见图6.31。

图6.31

要给对象应用EditSpline编辑修改器，可以在选择对象后选择Modify面板，再从编辑修改器列表中选取EditSpline即可。

无论使用哪种方法访问次对象都是一样的，使用的编辑工具也是一样的。

在下一节我们以EditSpline为例来介绍如何在次对象层次编辑样条线。

6.4EditSpline编辑修改器

6.4.1EditSpline编辑修改器的卷展栏

EditSpline编辑修改器有3个卷展栏，即Selection卷展栏（见图6.31）、SoftSelection卷展栏（见图6.32）和Geometry卷展栏（见图6.33）。

图6.31图6.32

图6.33

Selection卷展栏

可以在这个卷展栏中设定编辑层次。

一旦设定了编辑层次，就可以用3dsmax的标准选择工具在场景中选择该层次的对象。

Selection卷展栏中的AreaSelection选项，用来增强选择功能。

选择这个复选框后，离选择节点的距离小于该区域指定的数值的节点都将被选择。

这样，就可以通过单击的方法一次选择多个节点。

也可以在这里命名次对象的选择集，系统根据节点、线段和样条线的创建次序对它们进行编号。

Geometry卷展栏

Geometry卷展栏包含许多次对象工具，这些工具与选择的次对象层次密切相关。

Spline次对象层次的常用工具：

•Attach（附加）：

给当前编辑的图形增加一个或者多个图形。

这些被增加的二维图形也可以由多条样条线组成。

•Detach（分离）：

从二维图形中分离出线段或者样条线。

•Boolean（布尔运算）：

对样条线进行交、并和差运算。

并（Union）是将两个样条线结合在一起形成一条样条线，该样条线包容两个原始样条线的公共部分。

差（Subtraction）是将从一个样条线中删除与另外一个样条线相交的部分。

交（Intersection）是根据两条样条线的相交区域创建一条样条线。

•Outline（外围线）：

给选择的样条线创建一条外围线，相当于增加一个厚度。

Segment次对象层次的编辑：

Segment次对象允许通过增加节点来细化线段，也可以改变线段的可见性或者分离线段。

Vertex次对象支持如下操作：

•切换节点类型；

•调整Bezier节点句柄；

•循环节点的选择；

•插入节点；

•合并节点；

•在两个线段之间倒一个圆角；

•在两个线段之间倒一个尖角。

SoftSelection卷展栏

SoftSelection卷展栏的工具主要用于次对象层次的变换。

SoftSelection定义一个影响区域，在这个区域的次对象都被软选择。

变换应用软选择的次对象时，其影响方式与一般的选择不同。

例如，如果将选择的节点移动5个单位，那么软选择的节点可能只移动2.5个单位。

在图6.34中，我们选择了螺旋线的中心点。

当激活软选择后，某些节点用不同的颜色来显示，表明它们离选择点的距离不同。

这时如果移动选择的点，那么软选择的点移动的距离较近，见图6.35。

图6.34图6.35

6.4.2在节点次对象层次工作

我们先选择节点，然后再改变节点的类型。

1.启动3dsmax，或者在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在菜单栏选取File/Open，然后从本的配套光盘中打开文件Samples\ch06\ch06_03.max。

这个文件中包含几条类似于矩形的4个线段，见图6.36。

3.在顶视口单击线，选择它。

4.选择

Modify命令面板。

5.在编辑修改器堆栈显示区域单击Line左边的+号，这样就显示出了Line的次对象层次，+号变成了-号。

6.在编辑修改器堆栈显示区域单击Vertex，这样就选择了Vertex次对象层次，见图6.37。

图6.36图6.37

7.在Modify面板打开Selection卷展栏，选择Vertex选项，见图6.38。

Selection卷展栏底部的Display区域的内容（见图6.39）表明当前没有选择节点。

图6.38图6.39

8.在顶视口选择左上角的节点。

Selection卷展栏显示区域的内容（

）告诉我们选择了一个节点。

说明：

这里只有一条样条线，因此所有节点都属于这条样条线。

9.在Selection卷展栏中选择ShowVertexNumbers复选框，见图6.40。

在视口中显示出了节点的编号，见图6.41。

图6.40图6.41

10.在顶视口的节点1上单击鼠标右键。

11.在弹出的菜单上选取Smooth，见图6.42。

12.在顶视口的第2个节点上单击鼠标右键，然后从弹出的菜单中选取Bezier，在节点两侧出现Bezier调整句柄。

13.单击主工具栏的

SelectandMove或

SelectandRotate按钮。

14.在顶视口选择其中的一个句柄，然后将图形调整成图6.43所示的样子。

节点两侧的Bezier句柄始终保持在一条线上，而且长度相等。

15.在顶视口的第3个节点上单击鼠标右键，然后从弹出的菜单中选取BezierCorner。

图6.42图6.43

16.在顶视口将Bezier句柄调整成图6.44所示的样子。

从操作中可以看出，BezierCorner节点类型的两个句柄是相互独立的，改变句柄的长度和方向将得到不同的效果。

17.在顶视口使用区域选择的方法选择四个节点。

18.在顶视口中的任何一个节点上单击鼠标右键，然后从弹出的菜单中选取Smooth，可以一次改变很多节点的类型。

19.在顶视口单击第1个节点。

20.单击Modify面板Geometry卷展栏下面的Cycle按钮。

在视口中选择了第2个节点。

21.在编辑修改器堆栈的显示区单击Line，退出次对象编辑模式。

下面我们给样条线插入节点。

1.启动3dsmax，或者在菜单栏选取File/Reset，复位3dsmax。

2.在菜单栏选取File/Open，然后从本的配套光盘中打开文件Samples\ch06\ch06_04.max。

这个文件中包含了一个二维图形，见图6.45。

图6.44图6.45

3.在顶视口单击二维图形，选择它。

4.在Modify命令面板的编辑修改器堆栈显示区域单击Vertex，进入到节点层次。

5.在Modify面板的Geometry卷展栏单击Insert按钮。

6.在顶视口的节点2和节点3之间的线段上单击鼠标左键，插入了一个节点，拖动鼠标至需要的位置，再次单击鼠标左键，然后单击鼠标右键，