Maya 4.0 NURBS建模-NURBS曲线

Maya 4.0 NURBS建模-NURBS曲线
Maya 主要是制作复杂的数学模型和动画，而这些都是以曲线为基础创建的。下面介绍 NURBS 曲线的基本概念。

NURBS 曲线的特点

直线没有任何的弯曲，仅由两个端点定义，可以有一个斜率但角度不变。曲线的曲率是变化的，而直线的斜率是不变的。

曲线通常是由几个点定义的，而且从一条没有任何在角度上突变的直线路径推导而来。曲线有时候也成为曲线段，而且能够用于定义曲面或曲面网。

曲线也常被称为样条，因为它们看起来就像物理样条，即一个长长的木头或者金属条。所有的样条都有一个共同的特征，即它们都是从定义一个多边形产生的。由于这个共同的特征，所以将样条称为受控曲线。包含在不同类型样条中的控制包括：控制线、控制多边形或者外壳、控制点或者控制定点、控制切线和节点或者权重。

NURBS 通过权重或者结点提供高级的局部曲线控制。这些控制允许样条的一部分被修改时不会影响到另外一部分。权重与每一个控制点相结合，它们指定控制点与曲线的定点之间的距离。默认设置下，样条上所有控制点具有相同的权重因子，称为非实数曲线。当修改曲线的权重时，曲线称为实数曲线。处理 NURBS 曲线的权重可能改善一条曲线的细微形状，但通常也减慢了最后模型的渲染速度。使用不同权重的另一个坏处是，当交换模型文件时，许多系统会忽略该数据。

NURBS 上的结点决定一条曲线上点的分布的局部密度。形成一个曲线段的最小结点数等于一条曲线的阶加 1 ，再加控制点的数目，曲线的阶涉及产生曲线的数学公式中高次幂指数。曲线的阶越高，则产生该曲线所需要的计算越多。一阶曲线相应于直线段；二阶曲线相应于二次曲线；三阶曲线相应于三次曲线。曲线的阶越多，曲线段所需要的控制点或者结点就越多。

一般而言创建曲线的方法各式各样，但在创建之前，一定要把曲线的度数和跨度等要素掌握清楚，它们是产生一条“完美”曲线的决定性因素。

在计算机中画的曲线实际上是一个曲线段或是一个连续的线段，一个线段被称为一个 Span 。在数学领域，称一个曲线跨度为参数方程的一个数字表达式。因为，方程描述的是一个三维空间的位置，一般包含 3 个变量 (X 、 Y 、 Z) ；并且在方程中的变量的最高次方决定了曲线的类型。因此一阶曲线是一个线性方程为直线；二阶曲线是一个二次方程为圆弧；三阶曲线是一个三次方程，实际上它在三维空间可以扭曲。还有两个更高阶的曲线 —— 五阶和七阶的曲线，它们实际上是在一个跨度中扭曲两次。 Maya 在曲线创建工具中拥有所有这些阶曲线的选项，但是对于大多数练习，立体曲线是最常用到的，在 Maya 中默认的曲线是三阶的，如图 4-1 所示。

图 4-1 曲线的构成图示

一个控制顶点 (CV) 就是在三维空间决定其所在的曲线形状的一个点，它定义且影响着方程式，控制顶点和其所控制的曲线段统称为样条 (splines) 。

CV 的位置决定曲线形状有不同的计算方法，这些不同的方法 ( 方程或公式的类型 ) 把样条区分为 Bezier 曲线或 B-Splines 曲线或 NUBRS 曲线。本章的重点为 NUBRS 曲线，即 Non-Uniform Rational B-Splines 。

NUBRS 曲线相对于其他类型的样条曲线来说，其优点是可以分割或合并。常规的曲线不能在曲线上任一点分割和合并，仅仅在控制点上才可以。但是 NURBS 曲线却可以在任一点上分割和合并，这是因为其上的任一点都是可以计算和定位的，这个优点对于面也一样，因此 NURBS 面可以和其他的 NURBS 面用不同数量的段或等参线相连接。

编辑点 (EP) 是一些可以将曲线段连接起来以形成一个连续曲线的点，这些编辑点也被称为节点。 CV Curve 工具和 EP Curve 工具可以用来生成曲线，如果没有错误，这两个工具可以生成一些不完全相同的曲线，但最终都会生成相同的 NURBS 曲线，如图 4-2 所示的为一条 CV 曲线和一条 EP 曲线。

CV 是 Control Vertex 的缩写，用于控制曲线或者曲面的形状，以一个小小的“方框”来表示它的存在。通常情况下，有两种选择模式可以选取可控点：一是利用状态栏；二是利用标记菜单。

当鼠标处于激活状态时，单击状态栏中的 Select By Component Type 图标，然后单击 Points 按钮，或者右击遮蔽元素按钮，在随后出现的菜单中选中 NURBS CVs 命令，如图 4-3 所示。