3D造型的形式和方法研究

3D造型的形式和方法研究

作者：李龙龙,王春林

单位：河北省新乐市河北美术学院   050700

摘要：在科技的不断发展下人们的思想意识得到了有效的提升，对3D造型的构建也愈发的认可，使其实现了较广范围上的应用。不过由于我国在3D造型构建领域的发展时间相对较短，在多个方面都还存在着一定的不足。因此，想要利用3D造型的构建促进多领域发展，还应当在3D造型的形式和方法上投入更多的时间和精力进行探索和完善。基于此，本文将对 3D造型的形式和方法展开研究。

关键词：3D造型；形式；方法；研究

前言：

对3D造型的形式和方法的有效优化，一方面可以提升建模的速度，满足各个领域在3D造成构建上的需求，创造出更多的良性影响力。另一方面则能够进一步优化设计，通过3D造成的可视化及时的发现设计上存在的问题，在有效的时间内进行进一步的完善和优化，这对于节约成本，提高生产质量等多个方面而言都有着极大的帮助，是我国在新的时代背景下实现持续发展必不可少的存在。由此可见，对 3D造型的形式和方法进行探究是十分必要的，具体策略综述如下。

13D模型的分类

1.1线框模型

线框模型是在原有二维工程设计基础上的延伸，与二维图纸的接近率在3D造型的分类中最高。线框模型在二维图纸的基础上增加了Z坐标，能够更好的表达图纸中的深度设计。此外，线框模型还将原有二维图纸设计中的直线变成了圆弧，能够实现对空间感的有效扩展，让3D造型的轮廓更为清晰，逐渐呈现了立体化的特点。将二维工程图纸设计转化为线框模型，可以有高效的链接曲线信息，使任意示意图产生，让投影关系得到更好的展现。这对于视图工程图的绘制而言有着极大的帮助，进一步提高了工程模型设计的效率性和质量性。此外，线框模型的构建方式相对简单，在计算机硬件、显示器等多方面都没有做出明确的要求，这也就使得线框模型构建方法得到了更广范围上的推广，成为了CAD3D造型建模中最先实现广泛应用的线面造型构建方式。

1.2表面模型

表面模型是在线框模型的基础上进行优化后得到的产物，其不仅具备了线框模型的优势特点，还能够在构图效率性和精准性等多方面实现有效的提升，以下将对表面模型类别做出进一步的解释。首先，表面模型在线框模型Z轴加深的基础上又增加了面、边等方面的连接和构造，更具面的特征，能够带给人们较为直观的体验感受。其次，在表面模型的支持下设计人员线面消除、明暗色颜色的调整等多方面都能够得到满足，进一步凸显出了表面模型的构建价值。最后，从根本上来看表面模型是建立在线框模型之上，由向边围成的面域，在3D造型设计与构造中可以更好的表达形体，具有较高的构建价值。

1.3实体模型

实体模型以三角数据网作为基础构建，因此在进行实体模型的构建是需要先确定三个数据点所在的位置，以此作为参照将空间相互连接，形成不同形状和大小的平面，最后进行实体模型的具体构建。实体模型以3D模型作为基础建立，由多个表面模型构成。从平面的角度来看，在实体模型中存在多个重叠的三角形，但从3D的角度来看这些三角形却并不存在重叠关系，而是由多个完全密封的三角形结构构成，能够较为客观的表现事物之间的相互关系。

2 3D造型的形式和构建的方法

2.13D造型的常见构建方法

2.1.1体素法

在3D造成的构建中，体素法是较为常见的构建方法。其主要由体积元素组成，在3D成像领域的应用价值较高，使用范围较广，如：医学影像呈现、科学数据呈现等都隶属其中。此外，体素法在可视化领域的应用价值极高，能够通过立体渲染的方式将几何图形的等直面直观的表现出来，因此在等值面的提取领域应用相对广泛。最后，体素法在游戏开发领域也发挥着较大的作用，能够更好的进行户外景观的构造，带给参与者更为真实的体验感受。在使用体素法进行3D造型的构建时，相关工作人员应当注意先进行实体分解，保证分解后期能够与系统所包含的基础体素呈现出较高的契合性，为后续3D造型的构建打下良好的基础。在分解工作结束后可以进行基本的体素定位，按照一定的顺序完成定位、组合以及连接的操作，如：加链接、减连接等。从操作方法上来看，体素实体分解和工程制图分析中对立体形体的分析之间有着诸多的相似点，不过不同的是体素分解法最终呈现出的成果与3D建模系统的造型能力之间有着直接的关系，3D建模系统造型的能力越高则体素分解所呈现出的效果更为理想，反之体素分解所呈现出的效果也就相对较差。基本体素的操作相对简单，不涉及到并、交等环节，直接通过计算机运算就能够获得线能够相应造型，充分的凸显出了体素法3D造型构建的效率性。

2.1.2扫描法

扫描方法在3D造型的构建效率性上有着较大的优势，不过在使用的过程中操作者还应当注意对方式和方法的使用。经过分析与整合，以下将对此展开研究：第一，操作者需要先依据需求构建一个二维轮廓，而后在这个二维轮廓的基础上向3D造型延伸，形成一个较为简单的3D模型。第二，在构建出初步的3D模型后操作者需要选定一个平面，而后以此作为基础，利用旋转扫描的方式按照预先制定的轨迹操控轴旋转，逐步形成一个新的物体，让3D造型更为直观。第三，在进行二维图形轮廓的扫描时应当加强对CAD系统二维生成功能的应用，让扫描法的应用更具高效性。第四，AutoCAD中最为从常见的扫描方法有两种，分别为Extrude和Revolve，这两种方法的使用范围不同，使用对象也各不相同，想要让扫描法3D造型的构建更具效率性和准确性，就应当依据实际需求正确的选择扫描手段，以此保证最终呈现出的3D造成构建成果符合预期要求。

2.2.3从磨具的角度考虑

3D造型的最终目标在于生产产品，多数产品都会先将3D造型录入系统并进行模具的雕刻，最终进行大批量的生产、组装与出售。因此在进行3D造型的构造时应当充分的考虑磨具，从磨具的角度出发进行产品出模方向上的确定，进行反复的试验，确保依据3D造型所制作的磨具曲面能够顺利出模。如果在试验过程中发现依据3D造型所雕刻的模具存在倒扣现象，则需要及时的对3D造型进行放工，重新进行曲面塑造，以此保证出模的顺利性。

2.2.5曲面光顺评估

在进行3D造型曲面的构造时，设计人员应当随时进行曲面构建情况的检查，判断曲面的光顺程度，一旦发现问题应当及时的采取相应措施加以改进，避免扭曲等问题的出现，为3D造型构建的质量打下良好的基础。其次，在进行曲面光顺评估时可以采取渲染等方式进行检查，并且利用透视、调整光源等多种方式进行3D造型构建真实性方面的优化，让3D造型的整体呈现更具直观性，以此提高3D造型法构成效果，让3D造型的构建得到更多的认可，发挥更大的应用价值。

结束语：

综上所述，3D造型为我国的发展提供了崭新的推动力量，但同时也让3D造成构建领域的发展面临着更高要求与需求的挑战，这不仅是时代发展的必然趋势同时也是各个领域进步的新途径，所以加强对3D造型的形式和方法的研究势在必行，不断的加强对 3D造型构建方法的研究，创造出更多的良性影响力，促进社会经济水平的提升，为我国的持续与稳定发展保驾护航。

参考文献：

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[2]刘冰.三维动画艺术的审美分析[J].美术教育研究.2011,(5).87.