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探秘Rhino——產品三維設計進階必讀

( 簡體 字)
作者:楊汝全類別:1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Rhino
譯者:
出版社:清華大學出版社探秘Rhino——產品三維設計進階必讀 3dWoo書號: 43406
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NT售價: 440

出版日:1/1/2016
頁數:396
光碟數:0
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印刷:全彩印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787302405955
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

  進入數字化時代以后,用計算機建立產品數字模型成為設計流程中的重要一環。在眾多的建模工具中,Rhino以其專業性強、短小精悍、比較低的價格等優點受到眾多設計師的青睞。作為一個設計從業人員,我一直把Rhino作為設計的有力工具,用它來建立產品模型。但是在使用Rhino的過程中,我對它也存在諸多的疑問,例如節點、編輯點、控制點、曲線階數等概念,很難直觀地去理解,而這種疑問又會妨礙我去更深刻和高效地理解和使用這個工具。懷著解答這些疑問的目的,我嘗試著去尋找答案,在此過程中發現Rhino其實是建立在嚴密的數學基礎上的,這些概念基本上就是數學上的概念,憑著自己大學所學的那點較少的高等數學的知識,憑著想要把這些問題搞懂的求知欲望,瀏覽了眾多的資料之后,對于NURBS的數學原理算是有了一個基本的認識,對于Rhino也有了更深入的理解。在這個尋找答案的過程中,我發現買不到關于Rhino的數學書,大部分關于NURBS的書都是數學專業人員寫的,對于設計師來講非常難懂,因此我就有了把Rhino背后的數學從設計師的角度寫出來的想法,能夠使設計師們更好地理解NURBS,更好地使用Rhino,更好地設計產品,畢竟產品的設計不僅僅是造型,還有隱藏在造型背后的科學和技術。我寫書的想法有幸得到了清華大學出版社的理解和支持,最后促成了本書的完成。
  本書的目的之一是幫助設計師以及廣大的Rhino使用者理解NURBS的概念、數學原理以及曲線曲面的構造特征,從而深入地理解Rhino的相關概念、指令內涵、指令之間的關系以及曲線曲面的構造原理,并在此基礎上建構高質量的Rhino模型。不理解NURBS的數學原理,就難以真正理解Rhino中的節點、定義域、權值、周期曲線等概念。類似于Rhino這樣的軟件,其3個重要的組成部分就是數學原理、算法和程序代碼系統以及用戶使用界面。而現實中,很多設計師用戶可能對Rhino的最后一個組成部分(也就是用戶使用界面)很熟悉,即使用軟件很熟練,但卻對前兩個部分完全不熟悉或者不懂。如果他們能夠對前兩個部分略有理解或理解得稍微深入一些,那么他們的軟件應用水平無疑就會更上一個臺階。但是要完全搞懂這些,我們可能需要回到大學去拿一個數學學位、一個編程的學位、一個設計的學位,真的是難以完成。到目前為止,已經有很多關于NURBS的書籍、論文出版,這些資料大都充滿了令人費解的數學定義、公式、推導和證明,以及令人頭疼不已的算法和程序代碼,常常使想搞懂它們的設計師用戶煩惱得撓破頭皮,顯然這些資料是寫給數學家和工程師看的,而不是給設計師看的。因此,本書的目標就是力圖寫一本給設計師看的關于NURBS的書,使他們不用啃那些密密麻麻的數學公式,就能夠對NURBS有更深層次的理解。當然涉及數學原理,本書還是要有數學公式,我力圖把數學定義和公式的數量減到最精簡的程度,減少數學語言的使用而盡量使用容易理解的詞匯,雖然這樣使概念的解釋和算法的推導顯得不如數學上那么嚴密,但卻使NURBS原理更通俗易懂。即便如此精簡,仍然需要讀者保持一定耐心仔細看完這些數學原理和過程推導,等理解了NURBS的原理以后,你會發現所有的努力和耐心都是值得的。
  理解了NURBS的基本原理后,讀者不僅能夠更好地掌握Rhino,而且能夠更好地掌握其他所有包含NURBS建模的3D應用,如Alias Design、3ds?Max、Maya、Catia等,同時對于高效、優質地建立NURBS模型,對于理解產品的加工和生產流暢,都是大有裨益的。
  本書的另一個目的是探討如何高質、高效地進行建模和渲染,因此本書的主體部分通過探討3個產品模型的建模步驟,使讀者能夠運用Rhino建立高質量的產品數據模型。本書的最后一章探討了Maxwell Render渲染工具的使用方法和流程。Maxwell Render是我用過的最逼真和強大的渲染工具,非常適合作為產品表現的渲染工具。
  由于只能在課余時間寫作,本書斷斷續續持續了兩年多才完成,感謝清華大學出版社賈小紅編輯的信任,一直耐心地等我完成了全書的寫作,也感謝我的妻子王華、學生謝閣浩細心地幫我整理版面。最后尤其要感謝的是那些促進科技前行的數學家、工程師、程序員們,是他們的努力使我們有了更好用、更高效的設計工具。
  書中所配案例的源文件、效果文件及高清圖例文件可到清華大學出版社網站(www.tup. com.cn)及蒲公英教育平臺(www.catics.org)上進行下載。
  
  
楊汝全 ?
  2015年12月30日于廣州
  
  
  

  
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內容簡介:

本書主要內容包括NURBS的數學原理、Rhino主要命令的原理和算法、3個Rhino模型的詳細建模步驟以及Maxwell Render渲染器的詳細使用方法。
與其他介紹Rhino及建模教學的圖書不同的是,本書對支撐Rhino建模的數學方法—NURBS做了詳細和易懂的解析,在此基礎上對Rhino的一些命令的原理和算法也做了詳盡的分析,讀者學習了這些內容后會對NURBS和Rhino有更加深刻和科學的理解,能夠真正成為產品三維設計的高手。本書的Rhino建模案例中提供的建模方法,也力求使所建模型精準、簡單、優美,具有更高的模型質量。本書最后部分對基于物理光學的Maxwell Render渲染器的原理和使用程序做了詳細的分析,讀者掌握后就可以很容易地創作出超級真實的產品表現。理解了NURBS的數學原理,也有助于讀者更快速地掌握其他使用NURBS曲線曲面的建模工具,如Alias、Maya、Catia等。
本書適合專業設計師、大專院校學生以及三維設計愛好者中對Rhino有一定基礎的中等建模水平的讀者進階使用。
目錄:

第1章什么是NURBS 1

  1.1Rhino建模與NURBS方法 1

  1.2NURBS發展簡史 2

  1.3顯函數、隱函數、參數和矢量方程 3

  1.3.1顯函數、隱函數和參數方程 4

  1.3.2矢量方程 5

  1.4NURBS的參數方程及其特性 7

  1.4.1Bezier曲線及其用途 7

  1.4.2Bezier的局限以及B樣條曲線 10

  1.4.3B樣條基函數及其特性 11

  1.4.4B樣條曲線 18

  1.4.5NURBS曲線 24

  1.5NURBS曲面的構成 28

  1.5.1張量積曲面 28

  1.5.2Rhino中NURBS曲面的本質是四邊面 30

  1.5.3u向和v向 32

  1.5.4NURBS曲面的剪切 33

  1.5.5牢記NURBS曲面的數據結構 34

第2章Rhino軟件及其指令系統的邏輯架構 36

  2.1什么是模型,計算機建模的目的 36

  2.1.1數據模型和實物模型 36

  2.1.2數據模型的渲染表現 37

  2.1.3數據模型的工程分析 38

  2.1.4數據模型的加工應用 39

  2.2Rhino建模的整體思路 40

  2.2.1整體思路 40

  2.2.2組合與合并 40

  2.2.3NURBS方法和細分建模方法 42

  2.2.4NURBS曲面向網格面轉換的控制參數 46

  2.3Rhino整體指令系統的邏輯架構 51

第3章Rhino中的主要指令及其原理 55

  3.1基本原理 55

  3.1.1精確計算與近似計算,公差的含義與設置 55

  3.1.2與公差設置有關的指令 55

  3.2Rhino中的NURBS曲線 56

  3.2.1定義域、節點、節點矢量 56

  3.2.2控制點、內插點和編輯點 59

  3.2.3控制點權值 65

  3.2.4NURBS曲線調節要素 67

  3.2.5曲線階數 68

  3.2.6曲線連續性 69

  3.2.7曲線的銜接 75

  3.2.8曲線升階算法、重建與整修 79

  3.2.9調整封閉曲線的接縫以及插入銳角點 82

  3.2.10周期曲線與非周期曲線 84

  3.2.11插入節點和移除節點 88

  3.3曲面和復合曲面 90

  3.3.1曲面求交的主要算法 90

  3.3.2Rhino中與曲面求交計算有關的指令 91

  3.3.3柱形面構造算法 95

  3.3.4放樣面構造算法 95

  3.3.5回轉面構造算法 98

  3.3.6曲面分析和檢測 99

  3.4實體 107

  3.4.1面的方向及布爾運算 107

  3.4.2實體的構成:點、線、面的拓撲 108

  3.4.3建造高質量的Rhino模型 111

第4章茶杯組合建模 113

  4.1相關準備工作 113

  4.1.1通用快捷鍵設置 113

  4.1.2文件參數設置 120

  4.2茶杯建模 121

  4.2.1建立茶杯杯體模型 121

  4.2.2建立茶杯手柄模型 123

  4.3調味杯建模 135

  4.4勺子建模 144

  4.5托盤建模 147

  4.6榨汁機建模 153

第5章登山表建模 161

  5.1登山表殼建模 161

  5.1.1建立手表殼體 161

  5.1.2建立手表按鈕 165

  5.1.3繼續建立手表殼體細節 172

  5.2登山表表帶建模 176

  5.2.1建立表帶實體 176

  5.2.2塑造表帶上的凹槽 185

  5.2.3將表帶與表殼裝配 196

  5.3表帶扣及細節建模 203

  5.3.1建立表帶扣 203

  5.3.2建立表帶固定圈 216

  5.3.3建構表帶上的扣眼 219

第6章耳機建模 222

  6.1建立耳機頭帶模型 222

  6.1.1建立耳機頭帶骨架 222

  6.1.2制作品牌LOGO 237

  6.1.3制作頭帶上的海綿 241

  6.1.4制作頭帶上的緊固件及細節 251

  6.2建立耳殼耳罩的模型 263

  6.2.1制作耳殼模型 263

  6.2.2制作耳殼與頭帶的連接件 273

  6.2.3完善耳殼及耳罩的模型 298

  6.3建立耳機線及插頭模型 306

  6.3.1建立耳機線 306

  6.3.2完善最后的細節 317

第7章渲染巨匠—MaxwellRender渲染器 326

  7.1MaxwellRender簡介 326

  7.2軟件安裝 330

  7.3MaxwellRender照相機設置 331

  7.3.1輸出模型 331

  7.3.2加入一個新相機 333

  7.3.3渲染練習 347

  7.4MaxwellRender材質設置 348

  7.4.1光線的藝術 348

  7.4.2光與物體的相互作用 349

  7.4.3MaxwellRender材質編輯 355

  7.5RenderOptions設置面板 377

  7.5.1Scene面板 377

  7.5.2Output面板 380

  7.5.3Material面板 380

  7.5.4Globals面板 381

  7.5.5Channels面板 381

  7.5.6ToneMapping面板 383

  7.5.7Simulens面板 383

  7.5.8Illumination&Caustics面板 384

  7.6Environment面板 385

  7.6.1ConstantDome 385

  7.6.2PhysicalSky 386

  7.6.3Sun 388

  7.6.4ImageBased 391

  7.7渲染案例 394

參考文獻 397

  

  

VI

  

  

V

  

  

  

  

  

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