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1 前言............................................. 2 1.1关于NURBS曲面..................................... 2 1.2国内外研究现状..................................... 3 1.3主要研究内容....................................... 3 2 建模部分......................................... 4 2.1建模前准备......................................... 4 2.1.1建模场景的优化............................................... 4 2.1.2三视图的备制与导入........................................... 6 2.2建立鞋底........................................... 8 2.3建立鞋帮.......................................... 11 2.4装饰及扣件........................................ 19 2.5其他例子.......................................... 22 2.5.1浅口鞋..................................................... 22 2.5.2 凉鞋....................................................... 27 2.5.3 帆布鞋..................................................... 32 3 结果与讨论...................................... 37 参考文献：........................................ 39 1 前言 1.1关于NURBS曲面在鞋的开发设计过程中，设计人员总需要通过某种途径将自己的想法表现出来。传统方法无论是手绘还是计算机绘制通常都是建立在2D平面基础上的。这种平面图的表现方法尽管简单直接快速，但却无法反映所设计产品的全貌。通过计算机建立一个虚拟的3D模型无疑能更加直观的表现设计产品。 目前，建立一个物体的虚拟3D模型主要流行两种方法：一种是多边形建模法（Polygon），还有一种就是本文要讲的NURBS建模法。 NURBS是“非均匀有理Ｂ样条”（Non-Uniform Rational B-Splines）的缩写。这是一种用数学方式来描述的曲面，具有极高的精确度。简单的说，所谓NURBS建模法就是以漂离曲线（曲面）的控制点来控制曲线（曲面）形态的一种建模方法。这种建模法的优点是可以建立精确光滑的物体表面。它的精确性是可以达到工业生产级的标准的。如能结合NURBS建模方式的优点，灵活的应用到制鞋开发设计中，专门有针对性的摸索出一套鞋类产品的建模方法，那将会在一定程度上减少制作实物样品的次数，大大的节省开发成本。而且对鞋类样品的数字化管理也有一定的促进作用. 在现有流行的3D软件中，3DMAX，MAYA等软件都带有NURBS建模功能。但是这方面做的最专业的还是犀牛（Rhino），她几乎涵盖了NURBS建模的方方面面。自从犀牛软件问世以来,她就以其强大的NURBS建模功能,友好的界面操作以及简单,易上手的特征在各种琳琅满目的3D软件中脱颖而出。使用犀牛可以较方便的建立各种复杂的平滑体模型，这种优点已经在工业设计的许多领域以及动画设计中体现的淋漓尽致。故在本论文中，我选用犀牛做为NURBS建模工具，这样会更具有针对性。 前面说过NURBS是“非均匀有理Ｂ样条”（Non-Uniform Rational B-Splines）的缩写。这种用数学方式来描述的曲面具有极高的精确度。相对于NURBS物体，多边形物体，比如3DMAX里面的多边形建模工具产生的mesh物体，是由许多三角面或四角面组成的物体。如图1.1和1.2所示，左边1是NURBS球体。右边2是多边形网络球体。从显示看，两者就存在很明显的区别，多边形网络球体是由许多微小的三角面组合而成的，它的基本构成要素就是面和点。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image215.jpg 图2.71 3 结果与讨论1．由前面的建模可以看出NURBS曲面是完全可以运用到鞋类建模中，而且只要思路恰当，建模过程是可以很简单的。 2．鞋类的建模和其他工业产品的建模一样，都遵循着一个原则，既建模是以工业产品的制作工艺为依据的。这就要求我们在制定建模方案时，首先要对所建模型的制作工艺有相当清楚的认识，才能做到在建模时思路清晰明确，提高建模速度和建模质量。所以在建模过程中，“想”（制作工艺）就显的特别的重要，我认为至少要做到“七分想，三分建”。 3．对鞋子的结构有充分的认识后，接下来就是对结构线的绘制。这也是比较关键的一步，它直接影响着生成的曲面是否能达到预期的效果。NURBS曲面建模一个很显著的特征在于直接用曲线控制曲面形状，我们在建模时也要充分的运用这个特征，尽量的避免直接用曲面控制点调整曲面，因为NURBS曲面上的控制点非常的密集，如果通过控制点来调整曲面的话很多时候会越调越乱。一般来说做到一次成型固然不可能，完全不用控制点也不可能，但是合理的运用曲线很多时候还是能很好的解决问题的，比如我们在建男鞋时对后跟部位帮面的调整。 4．通过以上几个例子，我们可以得出鞋类建模的一些规律（其实我们基本都是反复在用犀牛的几个有限的功能就可以建出不同款式的鞋子了）。 鞋底可以用投影的方法得到鞋底样结构线的空间形态（投影是比较方便直接的方法，如果直接通过控制点调整的话过程将会相当的痛苦，而且得到的形也不准），再用Loft命令（男鞋）或Blend Surface命令（女鞋）连接鞋底曲面形成体。 鞋帮面则根据具体结构进行分割，分别作出结构线后用一轨或二轨成形生成曲面。在绘制结构线时，要充分的运用已有的曲线作为面与面间的公共结构线，这样会使得面与面的结合紧密美观。 当首次生成的帮面不够理想时，可以采用投影曲线到曲面，通过修改投影曲线后再生成曲面，如此反复，最后得到满意的曲面。 扣件的制作则比较通用化，基本都很常见（如纽扣，拉链，金属扣等），而且也不单使用于鞋子，所以在很多书里面都有这方面的介绍，如王立新主编的<<箱包结构制图与计算机辅助设计>>(化学工业出版社，2006)就涉及很多扣件的制作，举一反三，基本都一个道理。故本文中涉及的不多，主要是尽量避免和别人的东西重复。 5．各类鞋子虽然在款式上有很大的不一样，但是在建模上却有很多相似的地方。比如围盖式男鞋和浅口鞋，这两款鞋表面看来结构相去甚远，但我们在建浅口鞋的鞋帮时运用的方法实际上就是建围盖鞋围条的方法，浅口鞋的鞋帮只是围条的一个变形而已。再如凉鞋的线状帮面的建模其实用的还是建男鞋袢带时所用的方法，只是线的空间排布不一样而已。所以，只要善于总结，从几个基本款中就可以演变出各式各样的款式。 6．犀牛的建模功能可以说已经是相当的完美，但是渲染功能却很一般。由于本论文的重点在于对建模的研究，为避免喧宾夺主，故渲染部分着墨不多，实际上犀牛一般只是作为建模工具来使用，渲染方面3DMAX做的比较出色，所以在做真正的效果图时可以结合着3DMAX，以做出更逼真的效果。 7．本论文由于个人水平有限，而且限于篇幅等原因，只对鞋子的NURBS建模方法作了一个初探，大的思路上已经基本确定，但由于刚开始研究，许多问题还没有得到解决。事实上犀牛建模能达到的效果远不只这样，在鞋子的许多细节部分，比如鞋底的凸度，防滑纹路的表现，里子内部结构的再调整等都还可以进一步细化。 当然，要很好的表现设计效果，建模后的渲染也是很重要的，渲染的好与坏直接影响着成品的观赏性。这方面本文没有研究，希望以后学第学妹们给予完善。 尽管象鞋子，鞋楦这种没有办法用数值表现的不规则三维曲面体，要想使其建出的模型达到工业级的标准是件比较困难的事。但我们只要在一些细节上做好了是完全能够满足设计效果图的表现要求的，而且这种数字化的资料更有利于保管的便利性，所以对其研究和完善无疑是很有意义的。 |
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