曲线曲面模型

Alias 关于Alias建模的十个黄金法则，助你做出更完美的模型

这是Alias官方帮助文件里的教程：AliasGoldenRules（Alias黄金法则），本文将教程中...

这是Alias官方帮助文件里的教程：Alias Golden Rules（Alias黄金法则），本文将教程中的内容整理编辑，外加一些延伸，希望对大家有帮助。

1、创造更流畅的CV

当我们创建一条曲线时，打开CV点，会清楚地看到它们的排布情况，而一个优质曲线的CV通常具备以下三个特征：

①、顺畅光滑，没有突兀的部分

②、良好的曲率

③、没有多余的Inflections（Inflections可以简单解释为：正反曲率相交的部分）

大多数曲线可用肉眼看出CV排布的区别，如下图：

左图：凌乱的CV排布；右图：良好的CV排布

如何确保CV的流畅？其中一个方法就是尽量用CV点较少的曲线开始构建你的模型，随着造型的变化再增加CV数量，直到创建出你想要的形状，如下图：

车顶的构建，使用了逐渐增加CV点的方式

当然也有例外，比如当你正在创建一个较为自然化和不太规则的曲面，如织物的话，你完全可以使用一个杂乱无章的CV布局以达到模型的效果。

下面两张图中解释了不同曲线中CV排布的优劣，首先下图中，一条优质的曲线CV的变化应该是或恒定、或递增、或递减，尽管两条曲线没什么太大的区别，但CV排布说明了一切：

再者，CV点距离曲线的距离也应该是循序渐进的：

另外，在一条线上，只允许存在一个Inflections存在，也就是正反曲率相交的部分，下图右下角红色的部分就是Inflections。

另外在我们建模的过程中经常会碰到这样呈Z字形排列的CV，如下图：

这时候一个有效的解决办法就是适当减少degree的数量：

2、CV数量尽可能最少

在使用Alias创建曲线或曲面时，我们总是将CV点的数量控制在最少，这其中的主要原因包括：

①、减少工作量。CV的增加会相应地增加工作量和系统运算量，因此减少CV也就意味着工作量的减少。

②、保证曲面的光顺性。CV点较少时，曲线和曲面会更为顺畅，如下图：

当你使用”CV点最少“原则时，在两种情况下会给你带来意想不到的好处，其一是早期建模阶段，由于CV数较少，你可以不必担心曲面的光滑程度；其二是详细制作模型时，很多Alias的工具（比如detach），在应用后的新曲面会形成较多CV，这时我们需要控制CV点的数量，以达到对模型的有效控制：

咳咳，下面我们该说例外情况了，跟上面的第一条规则相似，比如下面这个产品的设计，由于它的特殊形状需要呈现，那么CV点的数量限制将不再那么严格：

如果我们是在设计汽车的话，还是需要尽量控制CV，以实现优质的曲面。那么问题就来了，我们如何才能准确看出目前的CV数是否符合这个曲线（或曲面）的需求呢？通常在一条曲线能够满足所做模型形状的基础上，CV尽可能少，但如果CV过于少，也许它的排布就会比较极端，如下图，当我们要做一个人物的胳膊时，最左和最右分别过少和过多，中间三组CV基本上是可以的。

3、使用单一span

在建模时我们通常会使用单跨距（Span），因为这样的曲线或曲面是十分光滑的，比如下图中左图为单Span，右图为多Span，在多Span的曲线中，曲率会出现一个连续性的中断部位，对整个模型的质量会产生影响。

我们都知道，当选择曲线功能时在不取消的情况下连续点击会创造出连续的多Span曲线，那么有经验的用户就会告诉你，我们可以通过放置开始和结束点的方式养成创建单Span曲线的习惯：选择New Edit Point Curve，点击你想要创建曲线的开始和结束两个位置，在曲线创建结束后再增加CV或移动CV改变形状。

你也可以双击New Edit Point Curve，在设置里自行调整数量。

值得注意的是，Alias中一些命令，如Freeform Blend和Surface Fillet，通常都会产生较多的Span，在设计的概念与发展阶段，多Span可用于快速推敲、创建模型或保持较高的连续性，但在A面阶段，我们则会限制必须为单Span。

下面我们将更加直观地展现出Span的多少与一条曲线的关系，首先是单Span曲线，在单Span曲线中，无论CV点如何排布，曲率都是连续的，如下图：

但如果增加Span数的话，就有可能导致曲率的连续性被打破：

随着连续性的增加，控制CV点的数量也不断增加，如G0只是控制交线（或交点），G1控制一排点，G2控制两排点，以此类推，因此如果要使用多Span曲线或曲面，可以适当增加Degree以保证连续性。

这里我们举了一个很好的例子，就是圆的创建，可以看出在Span数相同的情况下，Degree多少对连续性的影响。

4、确保模型沿中心线相切

通常我们设计的汽车都是左右对称的，因此在沿Y0线创建模型时，两边的对称及沿对称线曲面的光滑程度就很重要。

通常我们完成一半模型，将另一半镜像过去时，需要注意的就是中间部分不要出现尖端或低谷，如下图：

使用Symmetric Modeling功能能够有效保证曲面的两边实现对称，如下图：

如果你喜欢从一半模型建起的话，Symmetry Plane Align功能可以保证靠近中心线的曲面边缘保持对称，不过要注意所在层的对称方向；当然你也可以选择在单一视图中通过捕捉的方式实现对称。

还有一个隐含工具，就是当我们沿中心线使用Rail或Square时，可以在选项中Implied Tangent（也就是T连续），约束边界实现连续，如下图：（注意避免使用Implied Curvature（C连续），以免模型表面变平）

接下来介绍几个检测工具，分别是Curve Curvature（曲率）、Cross-Section Editor与Horizontal/Vertical（斑马线）。

当然，如果你创建的模型需要中间有棱角，这条可以忽略不计~

5、使用四边曲面

NURBS曲面本身就是四边面，含有U、V两个方向。

四边面有助于CV点的更好分布，使曲面的质量得到保证。

以下图这辆车距离，它的大多数都是四边面，你可以很清晰地看出每块面的四个边界。

如果一个区域没有明显的四边，你可以做一些小调整，以保证四边的形成，如下图：

当我们实在需要非四边面时，一个有效的方法是使用剪切功能进行构建，这个会在下一章详细讲解，同样也有一个不太好的方法，那就是n-sided（多边构面）功能，不过这个功能在目前的新版本里已经取消了，用这种方法建立的模型质量非常差，所以不建议使用，如下图：

在Alias 2016版本里，已经将n-sided功能放弃：

值得注意的是，我们这里所说的“四边”不是形状而是结构，并不是单纯指四边形的面，四边面可以有很多种形状：

再比如说，它也可以是封闭的，但要求的是拥有四个边界，如下图的圆柱体：

6、如果出现N边面，用Trim来修剪

好了也许你会问了，在我们建模的过程中，免不了碰上非四边的面，车身三角窗就是一个例子，这时候trim工具就闪亮登场了。

如下图中我们要创建一个不规则的曲面，最好的方法就是用trim功能修剪你想要的形状：

在trim的过程中我们也要考虑到所需要的不规则曲面需要通过剪切哪些面而形成，一个完整的形状最好只剪切一块面形成。

还是以上图中的不规则曲面为例，我们有多种方法能够构建出这种面，如下图，但在汽车设计的过程中，这种方法通常是不可取的：

依上面这种方式构建曲面，就会形成一个Degenerate Points，会给下游工作带来很大的困难，因此一定要避免：

但其中一个例外就是，圆的构建，如果技术要求较高，我们也可以通过补面的方式修剪掉Degenerate Points：

7、明确理论交线的位置

Theoretical edges，我们也可以称之为理论交线，是曲线（或曲面）倒角之前的交点（或交线），由于倒角之后不再存在，所以称为“理论交线”，明确理论交线可以让我们了解整个模型的结构，如下图：

经验丰富的建模者会告诉你，理论交线的位置非常重要，它决定了两块面如何分布，如何连接：

同样，当我们进行sketch的时候，也会先创建两条相交的线，再进行完善，这个道理同样适用于Alias建模。

但并不是每一块面创建时都要有理论交线，最明显的区别在于翼子板，它和车身通常呈现出C连续的关系，这里翼子板的面和车身的面就不存在理论交线：

明确理论交线的另一个好处就是能够有效进行模型修改，通常修改模型时我们都会将倒角部分删除，将曲面还原，在原始的边缘下进行修改：

并且它可以用来检测下游工程的可行性，如果两条曲面延长后能够相交形成交线，就说明曲面的质量是符合规定的，反之如果出现错误，就要重新调整曲面：

通过extend功能延长曲线或曲面，是一个很好的解决问题和排除故障的方法：

8、建模开始时要设置好公差

在任何模型开始之前都需要先设置好公差，公差意味着模型的精确程度，使用Preferences中的Construction Options功能进行设置：

如果只是练习的话，可以暂时忽略公差的设置，但如果进行专业的建模，公差设置按照模型的需要进行修改。

良好的公差设置能够保证你在创建模型时不会出现裂缝：

通常情况下会采用CATIA V5的公差：

9、避免使用trim过的边界构造模型

通常情况下，我们会先进行曲面的交叉，然后再剪切，如下图：

因为剪切面会比自然面会产生较多CV，尽量避免用它来构建一个模型的边缘，如下图：

在创建一个需要拼凑的复杂模型时，首先需要明确它由哪几个部分构成，在进行组合后统一剪切。

在一些不太适用的领域，比如翼子板和车身连接的部分，通常是车身的一块剪切边，这时我们可以使用Rail或Square工具达到目的：

也可以在选项中使用Explicit Control功能，但这样做的话连续性会匹配不上：

你也可以不使用剪切边，用Fit Curve功能创建剪切边的拟合曲线，从而用这条线来创建模型，但这样做只能达到G0连续，需要手动调整：

10、曲面边界的CV排布要顺畅

一块面分别有U和V两个方向，这就意味着UV方向共有两对对应的边：

相对方向的CV排布也要有所注意，如下图，左边排布较好，右边不好：

当我们通过创建曲线来作为曲面的边界时，可以利用复制的方法，再进行修改：

当我们从一些现有的边缘进行创建时，也可以利用Square中的选项进行约束：

当出现多Span曲线时，如果两条线的edit points相同，则Skin时可以直接连接，如果Span数量不一致，会相应的制造出额外的参数线，我们称之为cross-knot insertion。

插播一条，在创造曲线时，设置的Knot Spacing选项中有两个功能，分别为Uniform和Chord，Uniform表示曲线的编辑点将具有整数参数，Chord表示弦长以当前的单位参数化新曲线的编辑点（不懂没关系，可以直接跳过）。上图中的例子选择的是Uniform选项，这也是默认值，下图是Chord选项的结果，一般情况下，我们都会选择Uniform，只有极有经验的用户才会选择Chord。