大川谈3D软件分类

建筑资料

三维软件市场发展越来越快，新软件也层出不穷，当我们听到一个从未听到过的软件名字时，我们该怎么看待，现在你肯定不会不假思索的觉得它一定是很牛B 的人才使用了。不同的软件是开发给不同的用途的，用CG 标准的建模软件输出模型给制造业肯定是造不出来的。我们先给软件分个类：我们所熟悉的Photoshop、Ai、Coredraw 等是属于2D（平面）软件。SKETCHUP、AUTOCAD 是属于3D 软件。


就3D 软件而言，我比较认同的分类是将其分为：CG 软件、CAD 软件、CAID 软件、CAM 软件四种：CG: 我们暂且定义为作为影视、动画、虚拟表现一类软件（其实它不是这样定义的，但很不好解释，在我的这个分类中我们可以这样理解。），像我们的建筑效果图就属于这个范畴。主要软件有：3DMAX、MAYA 等。CAD：计算机辅助设计AUTOCAD、ALIAS 等属于这类软件。CAID：计算机辅助工业设计主要有Rhino、Solidthinking 等。CAM：计算机辅助制造主要有PRO/E、CATIA 等，这些软件的模块是和机床切割工具等相连，CAM 中的模型是直接用于产品及产品模具制造的。那个问我学PRO/E 建模如何的哥们，我直接反问他你想转行吗。


至于建筑领域比较新的BIM 软件我倾向于也把其划分到CAM 软件一类，主要是它对内部模型的处理方式和CAM 软件没有本质区别，后面我会讲到。还有一点，Rhino 原本属于CAID 软件，仅用于建模的，后来的版本增加了完整的layout，section，2D 标注等功能，Rhino 现在也属于CAD 软件。3D 领域还有其他分类以及在我上面这种分类模式下也不完善，譬如说还有些3D 模型是用计算机代码生成的。但我们接触比较多的也就是上面这些，当个建筑师一辈子有几回会和JAVA 什么的扯上关系，所以大家理解到这几点就行了。但就模型描述方式来讲，主要有两种：polygon 和nurbs。它们有什么区别？大家有必要理解，除非你以后不想和模型打交道。我们先看看用sketchup 和Rhino 如何才能描述一个球：


我们用插件建立一个球，发现这个球是由很多三角面构成的，它实质上是多面体而不是球。当表面划分越细时，它看起来越像一个球。




在犀牛中我们建立一个球体，出现了一个光滑没有瑕疵的圆，若我们打开它的控制线，发现居然只有3 个圆圈。前者就是polygon，polygon 就是由很多平面（主要是三角面）组成曲面，以这种方式细分接近我们需要的曲面效果。Nurbs 天生就可以描述一个曲面，至于为什么它能这样，这不是我们一开始就弄得懂的，就如我们在学习语言时我们会遇到“面向对象”的概念，我们初学建筑学时会遇到“空间”的概念，一开始我们无论如何也是搞不懂，需要在以后的学习中慢慢理解，我后面会有专门对nurbs 的理解章节，但那也是我目前的理解。Nurbs 用于计算机领域是1985 年才出现。波音公司召集了一大批科学家只为了解决一个看似很简单的问题：如何用计算机描述一个圆。后来将数学领域的Nurbs 技术用过来才完美解决这个问题，后来我们在生活中才有了丰富多彩的工业产品。发散一下思维，我们使用的Photoshop 中的钢笔工具就是Nurbs 曲线，想一下它是怎么“画”一根曲线的。



我们前面提到的四类软件中， CG 软件是偏重于polygon 建模的（MAYA、3DMAX 也有NURBS 功能，但仅作为附加功能），其他三类软件都是以nurbs 为基础的，Rhino 是第一个天生NURBS 建模软件。CAID 和CAM 软件的区别在于实体核心和曲面核心，实体、曲面是指对模型内部数据的处理方式，实体核心模型的每个面是有厚度的，曲面核心模型的面没有厚度。CAM 软件直接用于工业制造，而客观世界的物体都是实体。前面提到的BIM 类软件是以实体构件为单位构建完整模型的，所以我将其划分到CAM 类。现在这个知识或许对我们有一些帮助了。我们某天在哥大网站上发现了这样一张分析图：



这是拿什么建模的呢，若这哥们若不是喜欢像我一样在sketchup 里面建了模型又导入到rhino 里面欣赏欣赏的话，那么我们基本可以确定他应该是用MAYA 建模的了。目前从nurbs 导成polygon 有非常完善的技术，但相反却很困难，所以你希望在sketchup 里面建好模型再到rhino 里面修改是很难实现了。我有一些经验关于两个软件之间的配合（后面章节会讲到），但不包括模型的互相编辑。渲染器都只认识polygon 模型的，不认识nurbs 模型。因此任何模型在渲染时都需要处理成polygon 模型。这样我们就需要把建模和渲染当成两个事情来对待，不要受渲染器局限去选择你的建模工具，后者更为重要。我一个兄弟在和我看电影时看到做得很逼真的航天飞船、变形金刚画面时总会打趣地问我这是拿什么软件做的，光从渲染结果是很难判断模型如何制作的，因为两者是两个独立生产线上的产品，况且现在这些软件技术都作为商业机密很少被公开过。最后一小部分，nurbs 在犀牛里叫做“曲面”（英文名surface），polygon 在犀牛里面叫做“网格”（Mesh）。我这个教程中提到的“曲面”都是指广义上的“曲面”，也就是任何一个完整的面，不管它的所有顶点是否在同一个平面上，它都叫“曲面”，而不是形态学上的侠义“曲面”。