犀牛入门基础教程-让您在短时间内熟悉犀牛软件

犀牛建模入门2010寒假Rhinoceros课程全记录Ⅰ 前言 1 第一章 我的建模观 2 1.1为什么选犀牛 3 1.23D软件分类 5 1.3Polygon与Nurbs 6 第二章 Rhino界面和基础操作 9 2.1界面构成 9 2.2如何使用工具面板 11 2.3自定义工具集 13 2.4Rhino视窗 14 2.4.1视窗基本操作 14 2.4.2在底部显示视图标签 15 2.4.3视窗显示模式 16 2.4.4工作平面 18 2.5观看物体 20 2.6物体基本操作 20 2.6.1选择物体 20 2.6.2建模辅助设置 22 第三章 绘制2D物体 24 3.1Rhino中的对象介绍 24 3.1.1点物体 24 3.1.2线物体 25 3.1.3面物体 26 3.1.4网格 28 3.2点物体的绘制 29 3.3曲线绘制 31 3.3.1Rhino直线绘制 31 3.3.2Rhino曲线绘制 35 3.3.3其他封闭几何体 37第四章2D编辑和NURBS深入理解414.1曲线编辑414.2对nurbs曲线的深入理解524.2.1何谓nurbs？524.2.2“有理”和“无理”524.2.3“均匀”和“非均匀”604.2.4曲线的“阶”63第五章曲面构建655.1构建曲面655.1.1创建方形平面685.1.2绘制简单曲面695.1.3拉伸曲面725.1.4放样755.1.5扫琼805.1.6旋转命令835.1.7边界曲面、闭合线曲面、镶面的区别84第六章曲面编辑876.1点的编辑876.2分割和修剪946.2.1曲线作为分割边界946.2.2曲面作为分割边界956.2.3还原分割和修剪976.3链接曲面976.4延伸曲面976.5曲面倒角996.6偏移工具1016.7混接曲面1026.8合并曲面1056.9衔接曲面1066.10几何学上的G0、G1和G2连续109第七章Rhino实体和网格1127.1基本几何体创建1127.2实体工具1187.2.1布尔运算1187.2.2抽面工具1227.2.3实体倒角1237.3MESH对象124第八章高级工具集1298.1从物件建立曲线1298.1.1曲线投影到曲面1308.1.2从曲面提取边界线1338.1.3从曲面提取轮廓线1338.1.4从曲面提取UV线1338.1.5生成相交线1338.1.6生成等分线1348.1.7生成剖面线1358.2物件变动工具1368.2.1处理物件空间位置的工具1368.2.2特殊位置工具1438.2.2.1套用UV、沿曲面流动、沿曲线流动1438.2.2.2定位至曲面1518.2.2.3定位曲线至曲面边缘和定位垂直曲线1528.2.3特殊变形工具1548.3NURBS曲面理解158第九章Rhino辅助工具1629.1图层控制1629.2物件属性1649.32D工具1669.3.1标注工具1679.3.2Make2D1689.3.3ArchCut插件工具应用171第十章渲染17510.1渲染相关知识17510.1.1渲染分类17510.1.2渲染特性17610.1.3我们需要的静帧渲染18510.2Rhino中的渲染18610.2.1渲染前的准备18610.3Rhino中的几种渲染器介绍190附表一Rhino插件介绍195附表二本次网络课程的课程表196前言四上学期的时候，我周围一些同学提到希望能向我学习一些我在软件运用上的经验，碍于当时专业课程的繁重和一些自身事情，对于这种请求我多数情况下只是给与了零散和狭隘的知识或是拒绝了。我通常是告诉他们“**软件或者**软件的**功能应该可以解决你的问题”，我发现这样做根本不能帮助我的朋友们解决他们在软件方面的困惑，反而古怪繁复的软件名词让他们更为摸不着头脑。恰好四年级的这个寒假没有其他打算，遂决定利用这个机会总结和给大家分享一下我在软件运用方面获得的诸多经验，也算是对自己的一个总结。我选择了进行网络文字犀牛教学，将建模思维融入其中的方式，但最终毕竟还是做成了一个普通无奇的犀牛入门教程。承蒙院学生会学习部的宣传，很多学院的同学加入到了群里，从NCF网站群里也来了很多朋友。从教程的构思到完成前前后后大约付出一个月时间，我最后整理的时候发现自己竟然完成了接近四万字和四百多张图片，遂决定成册。我很想将此书献给提醒我计算机运用和手绘都要注重的老师们，但小小一本手册实在不敢写这类词句，因此我要在此感谢他们，我在前面的时间中投入太多时间到自己的兴趣，而忽视了“手绘”这一作为一个建筑师最基本尊严的素质，我会在后面的时间慢慢加以弥补。同时我要感谢陈辉学长代为写序，感谢NCF网站群的朋友、shaper3d网站参数化群的朋友、NCF论坛、dobuilding.cn等网站和网站的网友在此次教程中给与诸多帮助和便利、感谢上海交大的东来-西往同学在制作这本电子书的过程给我诸多帮助。希望本书能给你以帮助。1前言第一章我的建模观这是本次犀牛课程的第一节课，但本课不会涉及任何关于犀牛建模的知识，而且图片较少文字较多。但我个人认为今天所讲这个部分是我个人对于建模知识储备中最为精华的部分----对建模观念的认识。朋友们现在都很多困惑，我常常被问到这样的问题“我感觉自己在建模上比别人落后，你认为学哪个建模软件比较容易？做城市用什么软件建模较好，高层呢。3DMAX和MAYA哪个更适合建筑？你认为CATIA、PRO/E能用来进行建筑设计建模吗，它们是纯参数化的。本课的这些知识，正是试图用我的个人经验为大家解决这些问题。而且这部分知识也是我不会受周围人的言语左右，知道自己如何去选择需要软件的基础，是我现在敢在课程设计中尝试一个全新软件的基础。真正的高手掌握的是一种建模观念，好的建模思维对于所有的建模软件都是受用的，建模到了越高的水平，就越不会受软件的限制。本次课程会较多涉及个人对于建模和rhino使用的理解，而不是单纯的建模技巧罗列，因此我选择使用文字作为载体进行讲解。本节课你会遇到较多的专业名词，先不要深究这些名词的含义，只需要理解我给它们解释的含义即可，建筑师不需要与那些古怪的计算机底层知识打交道，但也最好不要被别人忽悠。这些知识是由欠入深，您肯定看得懂，而且之后您会有自己的看法，应该不会被那些本来掌握软件就是是而非的人忽悠了。真正的高手在我们这个阶段怕是还没有出现。我前面说了这次教程不涉及价值观的改造，但有一点在此提醒下：这次教程只是犀牛建模入门教程，我个人水平也很有限。我希望大家放弃速成高3第一章对RHINO建模技巧有一定的掌握，而且肯定能用于帮助自己课程设计，但是若是想真正精通建模，后面还有慢慢的路要走。下面的内容开始之前先推荐一篇文章-----TeachYourselfProgramminginTenYears。1.1为什么选犀牛？先简要叙述下我的个人经历。初中的时候我还不会语言，有一天，在电子科大的表哥打来电话告诉我他正在在编程，我当时心想“编程啊，那可是多么牛B的事情。”，然后下去读这方面书，听说了C、Perl、Python、VB，觉得一个比一个牛B。后来上高中，我有幸遇到一位黑客同学，跟他学计算机语言，上课一起拿草稿纸写代码，下课再拿去运行。三年下来，我虽然只学会了少数几言，但得益于那位同学的点拨，我对计算机建立了良好的理解。再高级的程序也不过是极力去模仿人类自己的思维逻辑，然后转换为计算机能够理解的机器语言，再由CPU翻译成0和1。计算机只认识0和1，人才是完成程序的主体。高中时候，我爸一个在西南交大学建筑学的学生来我家在电脑上展示了他的设计模型，在场之人都称赞他很牛B，但那时的我已经不那么想了，当代社会分工如此之细，没有多少行业需要特殊智力才能企及，我们会觉得他很牛B那不过是因为我们和他知识结构不对称而已。和大家一样接触3D软件也是在大学以后才开始，大二的幼儿园设计课程，某天一位在墨尔本大学留学的同学放假时跑来给我们看了他们在墨尔本大学建筑大学一年级的数字设计课程的成果。当然我也拷了一份：图1.1A/B：墨尔本大学建筑学院一年级的数字设计课程作品，吴量提供图片。设计竟然可以这样做，而且个人在审美上也有这样的喜好，但就计算机而言，大一一年我本来已经差不多完全放弃了我在高中的兴趣，现在又被这哥们提起来了，当时问了他这是什么软件做的，他说：“Rhino”，这是我第一次听说犀牛。但犀牛适合辅助建筑设计么？很遗憾，至少在当下国内设计行业的成熟市场化中还看不到哪些单位用Rhino辅助设计的，除了像哈迪德广州歌剧院这样的大项目她老人家点名要用到Rhino软件。我后来又去查看了很多国外著名学院，去他们的course页面看他们在用什么软件。（教育网的唯一好处就是访问edu域名非常快，不管这个学校在北极还是在赤道。）整理出了如下一份表格：（这方面我能确定的信息很少，欢迎补充和更正）。 哥伦比亚大学 MAYA必修课 香港大学 Rhino必修课 墨尔本大学 Rhino必修课 伦敦AA 学院 MIT CORE开放课程上的MIT建筑学数字化课程几个最终作品都是Rhino做的 淡江大学 本科阶段有个设计Studio开始几周学Rhino和Rhinoscript 哥伦比亚大学 MAYA必修课表1.1：各大学建筑学院软件学习情况。毫无疑问，Rhino在学院是非常受欢迎的，当初我也因为对那些异性建筑形态着实兴趣选择了对Rhino下手。但我后来才发现Rhino建模非常方便，入手很快，它的使用习惯和我们熟悉的AUTOCAD很类似，而且能帮助你建立于渲染和最终效果表达。现在的Rhino已经有了VRAY等诸多渲染器，使用Rhino你可以完成从平面、建模和最终输出一套完整的流程。但Autodesk太强大了，Rhino之后的命运会如何我也说不清，而且现在商业市场上已经很少有人给Rhino写教程赚钱了。个人觉得现在学Rhino即是您以后打算转到其它3D平台也是不会亏。1.23D软件分类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3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。5第一章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。1.3Polygon与Nurbs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：图1.2：使用SKETCHUP建立球体。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。图1.4：Photoshop中的钢笔工具。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：图1.5：建筑模型，潘浩提供图片。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”。第一章8第二章Rhino界面2.1界面构成打开您的rhino.exe，其默认的界面布局如下（标准工具栏上某些按钮您可能没有，那是插件）：3有过3D软件基础的话，Rhino的这些功能区我们根据名字可以很快掌握它们的作用，我简单介绍下：菜单栏：您可以在此找到绝大部分的犀牛命令。图2.2：犀牛菜单命令。命令行和命令历史窗口：不同于Autocad，它是位于软件界面上方，（个人感觉更符合视觉习惯），同样类似于Autocad，有很多命令参数您需要在命令行窗口进行选择。（Rhino的命令参数分为鼠标选择和参数输入两种，后面会遇到。）。建模区：默认是4个视图窗口，双击某个视图标题它将放大，再双击一次它将还原。关于视窗在后面会具体讲解。状态栏：提供坐标、长度、当前图层和辅助选项等信息。类似于我们习惯的sketchup、autocad，Rhino具有非常友好操作界面，而且除了菜单栏，其他窗口都是可以被拉出来随意置放或者浮动的，对于界面的定制一切可根据您的喜好来，譬如我们可以将界面摆成这样：（图2.3）图2.3：自定义犀牛界面。2.2如何使用工具面板Rhino工具面板上有两类按钮：如上图右边这种按钮右下角有小三角形，表示这个工具有一系列相关工具集，我们鼠标左键或右键长按这个按钮可以将工具集浮动出来。图2.4：长按按钮浮动工具集。另外，左键单击和右键单击对于某些图标来说，其作用是不一样的，当我们鼠标停在某个工具按钮上时，可以看到左键和右键的含义。要注意区分。图2.5：左键与右键按钮区别。Rhino默认工具面板只展示了一部分工具，您可以在工具栏空白处点击右键打开隐藏的工具面板。图2.6：打开Rhino隐藏面板。2.3自定义工具在菜单栏选择：工具---工具列配置。3图2.7如图选择新增工具列，我们可以得到一个空白工具列。把按住ctrl，鼠标光标指向工具按钮，我们就可以把这个工具拖进我们的新工具集，这样我们就可以创建自己最常用的工具集，如图2.9：图2.9Rhino界面提供了最大可能性的定制，这都是为了方便用户按照自己习惯配置自己的建模环境，我建议您在开始学习时还是按照Rhino默认的界面布局和工具集配置来进行，它们都是被分类好的，而且此次教程也是以默认布局和工具集为基础。2.4Rhino视窗Rhino视窗是Rhino的主要建模区，是我们平时建模与之打交道最为频繁的区域。2.4.1视窗基本操作Rhino默认四个视窗布局，分别顶视图（Top）、透视图（Perspective）、正视图（Front）、右视图（Right）。我们单击某个视图标签时，视图标签将高亮显示，表示这个绘图区被激活。我们双击视图标签时，该视图将放大，再双击一次，返回四视图模式。另外任何情况下左键单击标准工具栏上的，我们可以返回四视图模式。在视图标签上点击右键，我们可以对这个视图进行最大限度的配置，设置显示模式，视图模式，工作平面等，大家可以尝试改一下看视图内发生何种改变。图2.11：右键视图标签进行视图设置。2.4.2底部显示视图标签我们在建模时常常会将透视区放到最大，但会经常在几个视图区进行转换，连续进行双击的办法会不会太麻烦。我们可以将视图标签置于底部，方便在几个视图之间进行切换。打开标准工具栏上的视窗图标集（关于视窗的所有命令都在此），点击如图2.12我们在命令行选择“显示“标签，如图2.13：图2.13工作视窗下部就会增加一栏视窗标签，这样我们就可很方便的在各个视图之间进行切换。图2.14：建模区底部增加视窗标签。2.4.3视窗显示模式现在，打开我们的lesson2_sample1.3dm文件。Rhino提供了几种在建模时的显示模式：如图所示，其中前三种最为常用。图2.15：显示模式选择项。Shadeselectedobjectsonly表示只对选择部分进行作色，其他部分线框显示。Penguin是在安装Penguin插件之后才有。请尝试一下在选择这几种显示模式下模型视觉上发生的变化。图2.16：Rhino的几种显示模式。线框模式：是所有3D软件都具有的显示模式，最为常用，占用系统资源最小，但一旦场景复杂时表现力较差。渲染模式：不显示线和点，可以场景预览灯光效果。2.4.4工作平面每个工作视窗内都带有一个工作平面，您看到的场景格线就是工作平面，任何在视窗内直接绘制的点和线都将处于该视窗的工作平面内，如图2.17：图2.17如图2.18，您可以在此对工作平面进行设置，但一般情况下我们不会更改默认的工作平面，所以具体就不多讲了。只提醒一点：工作视窗的改变您不能通过ctrl+z还原，需要使用图上命令shift+home还原。您可以试着对比一下CAD的用户坐标系统。图2.18工作平面中的格线也和场景单位有关，您可以在菜单栏的“工具”--“选项”中设置场景单位和格线密度、大小。图2.19：场景单位和格线设置。Rhino视窗还有很多自定义功能，如增加视窗，设置背景图像，这些功能比较少用，在此就不多叙述了，还请大家下来对这些功能进行一一摸索。2.5观看物体在标准工具栏内提供了完整的观看工具集。但这些工具只能使用一次，非常麻烦，我们应该记住观看物体的快捷键。图2.20：观看物体工具集。旋转视图：鼠标右键。平移：shift+鼠标右键、ctrl+alt+鼠标右键、键盘的↑↓←→件。缩放：划动鼠标滚轮、Pagedown和Pageup、ctrl+鼠标右键、alt+鼠标右键。模型充满视图：ctrl+shift+e（和sketchup一样）。另外比较常用的是窗选（zoom），但貌似没有特殊快捷键。上面很多操作有好几种可能的方法，大家只需记住第一种最常用的即可，很容易掌握，但记住别与我们的其他软件搞混了，譬如在sketchup中最常用的中键在Rhino中会弹出一个工具集而不是旋转。有一份更详细的犀牛快捷键列表我传到了今天的课内文件包中。图2.21：鼠标中键弹出对话框。2.6物体基本操作2.6.1选择物体选择物体是建模的基本，虽然选择物体不是难事，但一旦模型复杂，如何选择自己想要的物体，这是Rhino入门中面临的另一个操作问题。①单一选择、增选、减选：我们判别选择哪个物体。）图2.22：选择Rhino物体。按住shift我们可以增选，按住ctrl我们可以减选。②选择命令集Rhino提供了一个考虑到各种情况的选择命令集，位于标准工具栏上。图2.23：选择工具集。比较常用的按钮有：反选（Invert）：反向选择场景中物体。（但隐藏和锁定物体不被选择，后面相同）以图层选取：选择某图层上所有物体。重曲面和网格。：分别是选取当前场景中所有点物体、曲线、曲面、多我的个人经验是当场景十分复杂时，这些选取操作配合可见性工具集图2.24：可见性工具集。将您需要的物体选择出来，隐藏和锁定工具集非常容易理解，这里就不多讲了。③物体属性物体属性按钮位于标准工具栏上（Properties），物体属性按钮在犀牛中如此常用以致于它被加入到了中键弹出的工具集内。在物体属性栏您可以设置物件的材质、图层、材质、纹理映射等信息。2.6.2建模辅助设置这一小节主要是针对状态栏内的一些设置讲解。类似于AUTOCAD，Rhino状态栏内给我们一系列帮助建模确定位置的选项。图2.25：状态栏选项。锁定格点、正交、物件琐点功能和效果和AUTOCAD十分类似，这儿只简要叙述下：锁定格点：锁定到格线上的顶点上。正交：不必多解释，右键设置中您可以设置正交捕捉角度。物件琐点：点击打开子工具栏可以看到Rhino有如下琐点方式。图2.26：Rhino中的辅助建模琐点方式。平面模式：平面模式是一个相对概念，相对于之前的操作点的作用在于：当您输入第一个操作点时，打开平面模式，再输入第二个操作点。第二个点将保持与第一个点在平行于工作平面的同一平面内。例如我们在透视图内输入第一个点为(1,1,1)，输入第二个点时，若不打开平面模式，其Z坐标默认为0，打开平面模式，其Z坐标将默认为1。记录构建历史：上节课提到过CAM软件，CAM软件都是纯参数化软件，参数化的核心概念之一就是：模型的全程历史都可以被记录。Rhino无法达到全程记录的功能，但可以对部分命令和操作记录其历史，对于前面的更新，被记录历史的步骤也会发生相应更新。小节：今天的课程可能比较单调，但不可忽视，行成良好的操作习惯是您以后进行良好建模的基础。第三章绘制2D物体3.1Rhino中的对象介绍Rhino中的对象包括点、点云、直线、曲线、闭合线、曲面、多重曲面、实体、网格等。我们可以将上面的对象分为四类，同一类对象的本质其实是一样的：点物体（点、点云）线物体（直线、曲线、闭合线）曲面（曲面、多重曲面、实体）网格3.1.1点物体Rhino关于点的命令位于主工具栏最上面一个图标。几乎所有的3D格式支持点物体，譬如在Autocad中的点导入到犀牛中仍是做为点物体而存在。在我们熟悉的sketchup中，点则是以辅助点而存在。图3.1：Rhino点物体工具集。Rhino中还存在另一种类型的“点”，曲线和曲面控制点，它不是这里所指的点物体，而是属于nurbs曲线和曲面的属性，要注意区分。我们后面开专题讲解。3.1.2线物体Rhino中的线物体分为直线（polyline）、曲线（curve）、封闭线（圆、椭圆、多边形、文字）。其命令的位置如图。图3.2：Rhino线物体相关命令位置。直线（polyline）:对比一下Autocad中的PL线，稍微不同的是，Rhino中的polyline可以塑造空间折线。但Autocad中的不能。曲线（curve）：Rhino中造型的最主要元素之一。它和直线在本质上都属于nurbs曲线，只是某些属性不同。封闭线：封闭的nurbs曲线，封闭曲线和开放曲线在性质上有些不同，后面我们遇到再说。3.1.3面物体面物体可分为曲面（surface）、多重曲面（polysurface）（polysurface曲面（surface）：特指单个nurbs曲面，是Rhino中造型的最基本要素。多重曲面（polysurface）：指被链接，而且又不形成封闭空间的一组曲面。Rhino中的曲面如果至少有一条边相接，则它们可以被链接。实体（solid）：封闭的单个曲面（如球体）或者形成封闭空间的多重曲面可称为实体。图3.3：各种Rhino面物体举例。当几个物体重合在一起时，我们尝试选择某个物体，Rhino不会给出“实体”的判别，只有“曲面”和“多重曲面”两种选项，因此实体的本质就是以上两种物体。3.1.4网格Rhino中的网格（mesh）就是polygon对象，与它相关的命令在Rhino工具栏如下位置：图3.5：网络工具集位置。网格对象也可以被链接，链接后的网格叫做“多重网格”，网格在Rhino中只是辅助的建模元素，它只提供了少数几种几何造型，要得到复杂的网格需要从曲面转换而来。图标即是曲面和网格的转换按钮（左键从曲面转换到网格，右键从网格转换到曲面）。3.2点物体的绘制在3D软件中，点的使用通常只是为了实现一些辅助功能，例如帮助您在建模时确定位置，而且不能被渲染，一般的教程都会忽略这个部分。事实上，我个人在使用Rhino建模时很难会用到点，因为Rhino在物件琐点的功能上提供了全部我所需要的确定位置的功能。点在Rhino中表现为一个小方格，而且大小无论怎样始终不变，点不会属于任何其他物体的一部分。图3.6：Rhino中的点。关于点的命令如下（图表3.1）：图表3.1：点命令和相关用法。29第三章时间不允许我一个一个详细讲解，对这些命令有疑问的请稍后提出，关于点命令中需要注意的有以下几点。1绘制点时输入坐标有鼠标取值和键盘输入坐标取值两种方式。鼠标取值：A：鼠标直接在屏幕上取值，得到的点将在工作平面上。B：按住CTRL可进行两次取值，第一次取值XY坐标，第二次取值Z坐标。键盘取值：格式为：x,y,z（英文输入法的逗号隔开）事实上请记住CTRL键的妙用，很多命令配合CTRL都可以在垂直于工作平面上的坐标取值。例如移动，直接鼠标拖动等。图3.7：使用CTRL键进行垂直工作平面取值。2最近点（ClosestPt）：其实质是0距离点，即在所选物体上创建一个据鼠标点击位置最近的点。物件琐点中的最近点也是如此涵义。3：左键表示建立曲线起点上的点，右键表示建立曲线终点上的点。曲线的起点终点现在不必深究，它涉及到曲线内部的kont点编号，下节课对nurbs曲线的深入理解我们会讲。我们可以理解成在建立这根曲线时的顺序4点云（PointCloud）：将多个点合并成一个对象，这样可以使模型变小。Rhino中的点云用于3D逆向工程非常有用，例如使用3D扫描仪器输入到Rhino中会以点云形式存在，RHINO可以将点云转换为模型，最近有公司刚开发出了一款名为RhinoResurf的插件可以很好的把点云转换为Nurbs模型。3.3曲线绘制Rhino可以绘制任何形状的线条。直线、多义线、圆弧、圆、椭圆、和自由曲线。3.3.1Rhino直线绘制Rhino中的直线命令如下：图表3.2：直线绘制命令及用法。光直线Rhino就提供了多达17个命令，常用的也就那么两三个，但考虑到建模时可能遇到各种情况，这些命令的确可以帮助我们节省时间，简单说四点绘制直线（FourPoint）：前两点确定方向，后两点画直线。下面的等分直线命令类似。求两条直线垂线（2Curves）：两条直线可能有多个垂线，所得垂线是据鼠标点击最近处，求曲线切线也是如此。您可以使用求两圆切线试一下。图3.8：求两圆切线。在网格上绘制多义线（PolylineOnMesh）：这很方便我们对导入的polygon模型进行加工。图3.9：在MESH面上直接绘制曲线。我们现在使用这些命令来搭建一个小房子框架（今天有类似练习但更为复杂的作业）1在顶视图视窗使用多义线（polyline）绘制工具绘制6m*4m的矩形图3.102切换到透视图，打开物件琐点—端点，捕捉矩形顶点使用绘制工作平面垂线(Vertical)工具绘制垂线。图3.113连接这几个顶点，再用类似方法绘制出门和窗，一个房子框架就完成了。图3.123.3.2Rhino曲线绘制Rhino曲线相关命令如下：图表3.3：曲线绘制命令及用法。说明：①绘制CP曲线（Curve）：CP点是影响曲线造型的点，这种曲线建立方式是nurbs曲线的最常用命令。②绘制EP曲线（interpCrv）：直接绘制曲线的内插点，是影响nurbs造型的主要因素。③控制杆曲线（HandleCurve）：其造型方式和我们Photoshop上的钢笔工具一样，很好理解。这三个工具应该是我们曲线造型的最主要工具。我们发现使用绘制CV曲线命令非常难以控制，而使用EP却能很好控制曲线走向。他们有什么内在区别，为何我说CV曲线是nurbs曲线造型的最常用命令，我们明天会深入分析nurbs曲线的内在特征。④在曲面上绘制EP曲线（InterpcrvOnSrf）：在曲面上绘制内插点曲线，得到的曲线是处于曲面上的曲线，这个工具也非常常用。图3.13：在曲面上直接绘制曲线。⑤：绘制圆锥曲线、抛物线、双曲线：这几个命令绘制的都是数学意义上的二次曲线。也请大家今天下去简单回忆一下高中数学学到的常见曲线方程，曲率，和曲线“阶”的知识，明天上课会遇到这些知识。简单回忆下，不必深究。⑥：绘制螺旋线，前者螺旋首尾等半径。后者螺旋首尾可半径不等。第三章36图3.14：螺旋线命令绘制的螺旋体（配合PIPE命令）。关于曲线的命令就讲到此。对曲线的应用时rhino建模的核心之一，请大家在今天的练习和以后的使用中逐渐体会。3.3.3其他封闭几何形体3.3.3.1关于圆的命令如下：图表3.4：圆的绘制命令及用法。命令说明：①：这个命令就是在曲线上所选点的法线平面的圆。图3.15：建立曲线上点法线平面圆。第三章38②：这个命令有多种参数配合生成一个三阶圆。图3.16：三阶圆建立设置参数。三阶圆？图3.17圆怎么可能是三阶的呢，它实际上不是一个数学意义上的圆，明天的第二小节我们就从它开刀来深入理解nurbs。3.3.3.2其它几何体命令图表3.4：其他曲线的绘制命令及用法。命令使用很简单，就不多讲了。另外RHINO支持文字输入，可以转换为三种对象：曲线、曲面、实体，非常简单，也不多讲了。图3.18：Rhino建立的曲线文字。第三章40第四章2D编辑上节课我们知道了建立曲线的命令，使用这些命令我们可以建立任何形状的曲线，数学意义上的或者单纯视觉造型意义上的。事实上，在犀牛中，很多时候的曲线造型不是第一次通过曲线工具生成的。很多时候是通过各种曲线编辑工具调整和修改出来。今天我们来学习各种曲线编辑工具的运用，同时今天的重点在第二小节对于nurbs曲线的理解，理解到了nurbs曲线的内在原理，任何造型对您来说都将不成问题了。4.1曲线编辑4.1.1曲线的分割和修剪分割和修剪工具位于主工具栏的如下（图4.1）位置。分割和修建工具不仅适用于曲线，而且适用于曲面。图4.1：分割和修建命令位置。分割和修剪对于曲线和曲面产生的意义是不一样的：被分割和修剪的曲面其实质是被“隐藏”。但被分割和修剪的曲线其实质是被“抹掉”。理解到这点可以帮助您在日后建模中避免许多错误。例如我们把一个曲面用一条直线分成两部分（图4.2）：注意！图4.2我们再分别重建这两个曲面。在重建时取消重新修剪。图4.3图4.4现在可以理解到了吧，被分割的曲面实质上是被复制一份出来，然后隐藏掉另外那一部分。您现在不必进行这些操作，关于曲面部分我们还没讲，但对于分割和修剪工具的实际意义您可以提前理解到这一点。我们来看如何分割曲线：我们只想保留图4.5圆内部的曲线部分，我们点击修剪工具（Split），然后选取分割用物体，也就是两根曲线图4.6：选取分割用的两根曲线。再选取切割用物件，也就是圆，按ENTER，这样这根曲线就被分割开来了。图4.745第四章修剪工具（Trim）用法我就不讲一遍了，与分割不同的是，它是先选取切割用物件，再点击需要被修建的部分，您现在可以尝试一下。4.1.2编辑曲线上的点前面我们简单了解了下曲线上有两种点，控制点（CV点），编辑点（EP点）。工具栏上的这两个工具（图4.8）可以打开曲线的这些“点”:图4.8如图4.9，我们看到CV点有些处于曲线上，有些处于曲线外。EP点则都处于曲线上。图4.9：曲线上的CV点和EP点。我们只要拖动这些点就可以改变曲线的造型。另外我们可以给曲线增加一个CV点或者EP点，相关命令集打开这里可以看到。大家现在有了许多教程，这些操作也很简单，我就不多讲了。图4.10：点的编辑命令集。4.1.3曲线编辑工具曲线编辑工具相关的命令在工具栏的如下位置（图4.11）：图4.11其中比较常用到的命令有下面这些：①延伸曲线：和我们一般见到的延伸曲线有些不同，Rhino的延伸出曲线可以有很多多样性，它能在曲线后画出曲线、直线、圆弧。延伸部分是和原曲线结合在一起的，如图4.12。图4.12②结合曲线：昨天我收到两份字母表作业，他们完成的字母表都花了100多根曲线才完成26个字母，实际上最简只需要38根。图4.13：最简字母表曲线。很多时候我们需要将很多曲线合并成一根曲线，譬如使用拉伸、sweep等命令时，我们只能追踪一根曲线。有以下方法A端点相接的曲线可以直接使用结合(join)命令衔接B衔接曲线（blendcrv）:可以结合端点不相接的两根曲线，接合据鼠标点击位置最佳的两个端点。衔接方法需要自己定义，通常会改变某根曲线的位置。图4.14：衔接曲线及选项。C混接曲线（match）：混接曲线在两个端点未相接的曲线中间生成第三根曲线与它们都相切。再配合join可以获得一根曲线，注意它和衔接得到的效果是不一样的。图4.15：使用混接曲线命令生成第三根曲线。③曲线倒角：前者是导圆角，后者导斜角，在命令行里设置参数。这个命令我们在AUTOCAD里太熟悉太常用。不同的是，Rhino中的导圆角只能针对两根曲线，不能针对一根曲线（AUTOCAD有些情况下就可以）。而且Rhino中的倒角可以组合曲线，使用任何一个命令时，您都该注意它的参数。图4.16：曲线倒角命令参数。④偏移曲线（Offset）：Rhino中的偏移工具非常直观，譬如它可以动态的给您显示最终效果。图4.17：偏移曲线动态显示。使用offset时，输入T参数，就可以手动控制偏移量，而且它会自动修剪多余部分。⑤曲线工具中还有其他一些比较常用的工具，例如截断曲线（DeleteSubCrv）、重建曲线（Rebuild）、简化曲线等，它们的使用方法非常简单。这里就不多讲了。小节一下：在上面这些命令中，混接（blend）和衔接（match）在曲面您也会遇到，是Rhino中非常重要的两个概念，这需要您在使用中注意理解。毫不夸张的说：到了后期复杂建模时，关于两者如何使用的博弈直接关系到您模型的好坏。4.2对nurbs曲线的深入理解好了，到了今天的重点小节，本节比较难而且比较理论，请做好笔记以便复习。4.2.1何谓nurbs？Nurbs的中文全名叫：非均匀有理B样条曲线。前面提到过Photo中的钢笔工具就是B样条曲线，B样条曲线属于nurbs曲线。不要奇怪上面那句话，B样条曲线实际上是非均匀有理B样条曲线的子集“非均匀”和“有理”是附加在原始B样条曲线上的两个扩展属性，而不是对其限定。那么什么是非均匀有理？反之则是均匀无理。Rhino实际上可以表示“非均匀”“均匀”和“有理”“无理”搭配的任意一种组合的曲线。例如“均匀有理”“非均匀无理”…..Rhino中的NURBS有四个控制属性CV（控制点）,EP（内插点），knot（节），degree（阶。4.2.2“有理”和“无理”从昨天看到的那个奇怪的三阶圆开始：看图4.18，左边的圆是用第一圆建立工具得到的，右边的圆是昨天看到的三阶圆。我们打开它们的CV控制点，发现它们的CV点分布明显有区别。图4.18：正常圆与三阶圆。昨天我说了右边这个圆是一个假圆，我们如何来证明：我们先打开rhino的分析工具集。我们高中学过圆的任意一点曲率半径都等于其半径。53第四章图4.19：打开分析工具集。我们选取分析工具中的这个工具：（曲率半径），我们在左边和右边那个圆上分别试一下，发现左边那个每个点上曲率半径始终不变，右边那个圆曲率半径发生改变。如图4.20。图4.20：检测圆上曲率半径。我们还可以使用另一个工具更加一目了然。（开启曲率图形），这个工具的含义表示：通过白色曲线距离原始曲线的距离差来标示曲率变化。左边这个曲率图形无论放到多大，它都是一根光滑的曲线，右边则在某些位置发生了突变。图4.22：放大曲率图形。因此，右边这个圆它只是一个近似圆，而不是真正的圆。我们再来深入检查一下这两个圆的区别。我们保持两个圆的CV点开启。（图4.23）55第四章图4.23我们使用这个工具来检查，每个点的“权重”值，权重是何物，先不要管。图4.24：检测点权重工具。第一个圆：57第四章第一个圆，圆外的CV点权重为0.707107，圆上的CV点权重为1.0，别管这个数是啥意思，我们和它八竿子打不着关系。我们再来检查第二个圆：图4.26：第二个圆上的CV点权重。我们发现每个点的权重都是1.0我们再在命令行输入what命令检查一下右边那个个圆的属性控制点：非有理，那么“有理”这个定义是相对于CV点而言。我们再用这个工具更改第二个圆某个点的权值。图4.28：更改第二个圆上点的权值。再次what检查其属性。这个“圆”变成了有理曲线！！OK，我可以下定义了：对于NURBS而言，CV点权重不同的曲线就是有理曲线，CV点权重相同的曲线就是无理曲线。现在我们回头来看看什么是“权重”：很好理解“权重”就像CV点对曲线的引力，当CV点的权重越大时，那它对曲线的吸引能力也越大，通过这个属性来改变曲线的形状。（CV点权重的作用实质是在Knot节点上，我们后面会讲到。）图4.30：权重犹如CV点对曲线的吸引能力。有理性实际上是对无理的一种扩展，通过附加CV点的权重值，让nurbs曲线有更丰富的造型能力。4.2.3“均匀”和“非均匀”再来看何谓非均匀。如图4.31，我们使用建立曲线的第一个命令和第二个命令分别建立一根曲线。图4.31用what命令看看他们的属性：第一根曲线：第四章60第二根曲线：图4.33第一根曲线是均匀的，而第二根曲线是非均匀的。这里先要提到前面的一个概念，Knot，knot中文翻译为“节”，是个数据而不是点。Knot赋值于Knot点之间。下文我们就简称Knot为节点。注意节点并不是EP（内插）点，在Rhino中我们无法打开节点进行拖动，但可以捕捉到它的位置，而且Rhino可以增加和减少节点。图4.34：打开节点捕捉和显示EP点，发现他们并不重合。我们使用分割工具的P参数捕捉两条曲线节点，将他们分割。图4.35：捕捉节点分割曲线。我们的第一根曲线和第二根曲线都由三节构成，我们分别使用what命令检查每根小曲线。上面的曲线：图4.36A/B/C：上面曲线每小段的属性。下面的曲线：大家看看红色框里面的曲线定义域，knot赋值的实际含义就是节点之间的定义域赋值。Kont不是一个数，比如说0到1就是它的值。上面的曲线有四个节点，分成三段，每个节点之间的kont赋值是均匀的，因此它是均匀曲线，下面的直线knot赋值是不均匀的，因此它是不均匀曲线。OK，我又下定义了：在nurbs中，一条曲线在其定义域内，knot赋值是均匀的，那么这根曲线是均匀直线；kont赋值若是不均匀的，那么这根曲线是不均匀曲线。再次提醒下前面提到的一点，CV点的权重是影响节点的位置从而影响曲线的造型，现在您能理解了吧。同理，不均匀是对均匀的一种扩展，可以看做它的父集。4.2.4曲线的“阶”前面提到了nurbs曲线有四种属性“CV”、“EP”、“knot”和“degree”前三种都讲了，我们来看看什么是曲线的degree。Degree很好理解，它就是曲线方程的指数。我们在Rhino中建立圆、抛物线、双曲线等，我们在中学几何学过它们的函数方程，例如圆是r²=x²+y²。那么圆曲线就是二阶的。如图4.38我们可以通过重建曲线命令得到该曲线的“阶”。一般来说“阶”越高，那么得到的曲线就越光滑。如图4.39，黑线、紫线和红线分别是CV点分布相同的一阶、三阶、五阶曲线。图4.39我们使用的Rhino默认建立的CV和EP曲线都是是三阶的。对于建筑学的造型我们完全不需要更改，工业建模譬如汽车A级曲面建模它要求曲面的连续性，使用的曲线要达到五阶、七阶甚至更高。Rhino现在的版本最高支持11阶，据说Rhino核心支持42阶，解42次方程那是什么概念，恐怕要到个人计算机256核时代才敢发放出来。刚才我们讲了CV权重和knot赋值的属性，早期的3D建模程序没有这两个值，描述一个N+1CV点的曲线需要N阶。据此推算那么描述一个有30个CV点的曲线，需要将曲线的“阶”调到29，解29次方程，早期的计算机根本没法解决。而nurbs技术由于CV权重和knot赋值的存在，低阶曲线也可以进行任何丰富的造型，我建议您在一般情况下就使用3阶曲线，通过扩展CV点来进行细致造型。Rhino的确是一个非常好的建模工具，只要您理解到了它。今天的课就讲到这里，我上传了一些nurbs资料到今天的课内附件中，有英文论文，还有关于nurbs算法的，有兴趣就看，没兴趣就不纠结了。今天的课比较理论，对您建模也不见得马上又很大的帮助，若是没有很好理解，您可以记下今天的内容，以后再慢慢理解。第五章曲面构建上到第五次课，我们终于开始接触Rhino真正的建模部分了。一般的建模教程可能一开始就会让你接触基本几何体造型，但Rhino是Nurbs核心的建模工具。昨天的课我们理解到了曲线的构成原理，现在再来理解Nurbs曲面就很容易了，Nurbs曲面实际上就是两个方向上的曲线组合。具体秘密我们后面再看，磨刀不误砍柴工，今天我们来学习Rhino中曲面相关的命令。5.1构建曲面Rhino中构建曲面的命令集在主工具栏的如下位置（图5.1）：图5.1：曲面构建工具集。Rhino拥有几乎所有您能想到的曲面构建方法，还有些是我迄今发现唯有Rhino独有的，例如产生帘布曲面，沿路径旋转成曲面等等。这些命令的主要功能如下：图表5.1：曲面工具集及功能。Rhino是以曲面为核心的3D造型软件，上面列出来的这些命令几乎都很重要，而且都很强大，您以前需要在SKETCHUP中很多复杂操作才能做出来的形态在Rhino中往往一两步就可以完成。但从Sketchup这种以polygon为核心的建模软件转换到Rhino这种以Nurbs为核心的建模软件您可能还是需要一个建模思维上的转换，请在我讲解这些工具的应用和自己下来练习时逐渐体会这一点。我今天要讲到的曲面建立命令主要有以下这些：67第五章绘制平面绘制简单曲面拉伸出曲面放样扫琼旋转镶面、边界曲面、闭合线曲面的区别5.1.1创建方形平面尽管这个命令很简单，但作为建筑学建模它恐怕是最常用的。相关命令及主要功能如下：图表5.2：创建方形平面工具集及功能。这些命令非常简单，注意创建这类平面时我们可以选择参数D，创建出的这类平面可以利用CV点进行造型。图5.1：创建平面选择可塑参数。我们单击（plane）命令，选择参数D，可以调节U和V两个方向上的节点数。我们可以使用打开CV点命令打开曲面的CV点阵对平面表面进行造型（图5.2）：5.1.2绘制简单曲面①三点或四点创建曲面：点击工具（SrfPt），在建模区选择3点或者4点可创建一个曲面。（选点方式和建立一个点一样：键盘输入、鼠标一次、鼠标+CTRL两次。）图5.3：三点或四点建立曲面。②选择曲线建立曲面（EdgeSrf）：选择2条、3条或者4条曲线建立一个曲面。注意这个命令中曲线可以是不封闭的。69第五章图5.4A/B：封闭和不封闭曲线建立曲面。③封闭曲线构建曲面（PlanarSrf）：这个功能可以构建由曲线组合形成的封闭空间，因此我们使用它来开洞很容易。例如下面这个表皮的生成：图5.5A/B：使用PlanarSrf进行开洞。patch却不那么好用，在构造未封闭曲线时还会超出边界：图5.6A/B：未封闭曲线进行PATCH构建曲面超出边界。Rhino中的PATCH命令相对简单，而且和上面其他工具貌似有重复之嫌（其实不是，后面会讲到它们的区别）。但这毫不成为Rhino的瑕疵，因为Rhino还有很多强大的工具就在后面。5.1.3拉伸曲面当您有了曲线生成曲面的建模思维时，拉伸（Extrude）也许会成为您最常用的建模功能，拉伸相关的工具集及功能讲解如下：图表5.3：拉伸曲面工具集及功能。①沿工作平面垂线拉伸（ExtrudeCrv）：最基本的拉伸方式，如果您有了平面图，你可以快速的利用这个工具把平面给立起来。图5.7：拉伸方形曲线。②沿曲线拉伸（ExtrudeCrvAlongCrv）：沿着一条曲线的路径拉升所选曲线。图5.8：沿曲线拉伸方形曲线。③拉出到一个点（ExtrudeCrvToPoint）：。将曲线拉伸到一个点，例如我们用此命令快速建立一个金字塔（图5.9A/B）：图5.9④拉出成锥状（ExtrudeCrvTapered）：这个命令的特色在于它的参数，你可以调节拔模角度为负数那么它可以是一个倒锥状（不