1、云型線與補綴面

在之前就已經說過，在Maya中模型主要可以分成NURBS與Polygon兩個大類。

Polygon是多邊型建模模型，這種模型是由直線與平面構建而成的，與之對應的NURBS則是利用平順的曲線與曲面來建構模型。它是常用來產生與表示曲線或曲面的數學模型，是之前提過的云型線當中的一種。

云型線最早是在電腦建模出現之前由船舶工業發展而來。當時為了制造出供船殼使用的彎曲木板，會利用數根圓柱放在定點上，讓木板穿過這些圓柱而產生自然彎曲，最后就能得到擁有光滑過渡的彎曲木板，這塊木板就稱為云型線板。

而云型線板的曲率會受到圓柱配置的影響。后來，利用類似的方式產生的曲線就被稱之為云型線。

一般來說，云型線的曲率是受到控制點（Control Point/Control? Vertex）的控制，就像是云型線板的彎曲幅度會受到圓柱影響一樣。

各控制點之間的連線則稱之為Hull，也就是殼線或控制線框。

到上世紀五十年代，需要利用數學來精確表示自由曲面的工程師們發現了NURBS，這是Non-Uniform Rational B-Spline的縮寫，也就是非律性有理數基準云型線。

同上面介紹的一樣，NURBS云型線同樣具有控制點與殼線，并且除了第一與最后一個控制點之外，曲線是不會通過控制點的。

此外，還有一組稱為Edit Points的點，它們會實際通過曲線，當我們需要讓這條曲線平滑流暢時，可以調整控制點，而要精確控制曲線經過位置時，則可以調節編輯點。

和直線一樣，當曲線通過一個異于自身的曲線或者直線構成的掃描軌道進行移動時，產生的軌跡就會是一個曲面。

由兩條云型線構成的曲面稱為一個Patches（補綴面），其中，原本曲線的方向稱為U方向，而這條曲線的掃描軌道方向則稱為V方向。

在大多數的軟件中，產生補綴面按的云型線是相同類型的，例如NURBS補綴面就是由兩條NURBS云型線產生的。

UV兩個方向的云型線上的控制點數量將會決定補綴面上的控制點數量，而各個控制點之間的連線則會產生一個網狀的外殼。

簡單地說，NURBS就是專門做出曲面模型的一種造型方式。

NURBS造型由曲線與曲面來定義，因此我們可以用它做出各種復雜的曲面造型并且表現特殊效果，例如人體、動物這類有機物體的外形。但同時，也因為它是由流暢曲線所構成，所以在NURBS表面生成一個有棱角的造型是比較麻煩，需要比較多的步驟和技巧的。

2、基礎曲面造型

（1）保齡球瓶模型制作

制作之前我們需要先將Main Menubar切換成Surface功能模組：

這個是建構NURBS模型時所需要的主選單工作環境。首先我們需要創造一個NURBS的幾何原型來作為模型的基礎造型。

打開Create選單，將NURBS Primitives子選單里的Interactive Creation選項關閉。

NURBS幾何原型可以使用不同的方式創造，第一個就是剛剛提到的Create選單下的NURBS Primitives子選單。在這個子選單中有所有的NURBS幾何原型，只要直接點擊原型名稱即可在世界坐標的原點創建模型。

另一個方式是直接在Shelf中點選Surfaces頁簽：

也能在這里找到NURBS幾何原型圖示，點擊不同的圖示即可創造不同的模型。

創建保齡球瓶，我們需要使用NURBS Sphere。

創建NURBS Sphere以后，我們可以先利用這個模型來觀察一下NURBS模型的構成元素。

如同前面所說，NURBS模型是由云型線構成的補綴面所定義，而補綴面的形狀則受到控制點的影響。控制點連線所構成的框架則稱為殼線或者控制線框。這些就是一個NURBS模型的構成元素。

在Maya中可以顯示出一個模型的不同構成元素，預設的顯示方式是Object Mode（物件模式）。在這個模式中，會將選取中的NURBS模型的構成曲線以綠色線條的方式呈現出來，并且將整個模型視為一個物件：

當我們要將整個模型進行變換時就會使用這種模式。

將鼠標移動到視圖中的模型上，選擇模型并按住鼠標右鍵就可以展開這個模型的各種元素模式，通過這個途徑我們可以改變這個模型的顯示方式：

從最上方數，按逆時針方向，顯示方式依次為：Isoparm曲面線，Control Vertex控制點，Surface Patch補綴面，Surface Point曲面點，Surface UV曲面經緯線，Hull控制線框，Object Mode物件模式。

要制作保齡球瓶，我們需要將模型切換成控制點模式，按住鼠標右鍵不放并移動至Control Vertex選項，可以看到構成模型的曲線變成了藍色，并且在每條曲線的交叉點外出現一些粉色的點狀物，這些點狀物就是控制點，之前大概有講過，簡稱為CV。

這些CV的位置將會對NURBS模型的外觀造成直接的影響，是在NURBS建模中最常使用的元素。

每個控制點都可以獨立選取并且調整位置，被選中的CV會以亮黃色來表示。在進行編輯時，可以一次選取多個CV來操作，多選CV可以通過按住Shift或者直接用鼠標框選來實現。

現在我們需要對這個NURBS Sphere進行外觀調整。

將圓球下半部分的CV全部選取起來，為了方便選取，可以將視圖在前視圖側視圖等不同的視圖之間切換以便選取完全。

選取后，需要沿著Y軸垂直移動這些CV的位置，將球體的下半部分拉伸車長橢圓形。

為了避免球體產生不對稱的外形，我們在調整CV的位置時，一定要確認整圈的CV都有被選取。

這一步完成以后，我們還需要對這個瓶子的腰身進行塑形。但是現有的CV數量并不足以讓我們進行更細致的造型調整，因此需要為球體增加更多的CV，要增加CV就需要有更多的Isoparm。

Isoparm通稱為曲面線或者等參線，這是在NURBS模型中沿著Patch的U與V方向延伸的曲線，是NURBS模型的構成元素之一。借由增加Isoparm就可以提供更多的CV，也就意味著可以對模型進行更加細致的造型設計。但是Isoparm本身是無法進行位移調整的，需要使用CV來控制。

在模型上按住鼠標右鍵，移到的位置后再放開，就可以將顯示切換至Isoparm模式：

此時模型顏色會變成淺藍色，對著某一條淺藍色的線按住鼠標左鍵，這條線就會變成紅色，放開則會變成黃色，代表該線已經被選中。

當我們要新增Isoparm時，需要按住模型上的一條線，然后拖移鼠標，就可以拉出一圈紅色的虛線，移動到適當位置后放開左鍵，虛線變成黃色：

然后打開Edit NURBS選單，點擊Insert Isoparm就可以插入新的Isoparm。這里我們需要新增三條Isoparm。增加完畢以后將顯示模式切換為CV模式。可以看到新增的Isoparm上也會新增CV供調整。

現在我們需要使用新增的CV通過變換工具將這個球體一步步修飾成保齡球瓶的樣子。

為了操作方便我們將這個視圖調整為前視圖：

上方新增的第一圈CV與原來球體中央赤道位置上的CV縮小，調整出瓶頸：

接下來第二圈CV放大，調整成瓶身最粗的位置，然后選擇第三圈CV，拉到最接近瓶底的位置，要注意的是對這個瓶子調整的時候要一次性選取整圈的CV，以免調整完畢的模型不對稱：

為了可以選取到所有的CV，我們可以將模型調整為Hull模式，此時點選其中一段Hull就可以直接選取一整圈的CV。

另一方面，原本球體的南極點與北極點并不是一個單獨的CV，而是多個CV組合而成的。

在NBURBS模型中，每四條Isoparm圍起來的封閉區域稱為一個Pach，與CV、Isoparm一樣，是NURBS模型的構成元素之一。

在南北極的地方有幾個面交匯，就代表這里由幾個CV所構成，所以在調整南北極位置時，要用圈選的方式選擇，不要用單擊，否則會因為只移動了一個CV而使模型表面產生破洞。

瓶身CV大致調整到位以后，需要將保齡球底部壓平，使球瓶可以擁有一個看起來可以確實貼合地面的平坦底部。

先選取瓶身底部所有的CV，利用縮放工具，將Y軸方塊往軸心點位置拉近，但不要超過軸心點。拖拉距離越大，次數越多，瓶底就越接近平面。

不斷地使用變換工具：移動、縮放，來使這個模型的形狀接近于球瓶的形狀。

在打算形成底部邊緣的地方，把內外兩圈的CV盡可能地拉近，就可以塑造出銳利的邊角。

經過這樣修改CV，增加Isoparm的過程，就可以將一個NURBS Sphere轉變為保齡球瓶的造型了。

接下來我們可以使用上次使用過的復制功能，制造出十個一樣的保齡球瓶，并將它們排列成一般比賽的排列方式。

選擇Edit選單，選擇Duplicate Special設定鈕，展開設定視窗。在這個視窗中我們可以根據不同的模型尺寸來制定不同的位移偏移量，復制出九個一樣的瓶子，并且開啟吸附至格線的功能將這些球瓶重新組合擺放即可：

PS.在制作球瓶的時候我們可以順便復習并且熟練掌握變換的幾個快捷鍵：選取Q，移動W，旋轉E，縮放R。

（2）其他形狀的制作

先來制作一個方形的糕點。

打開Maya，并確認Interactive Creation功能是關閉的。

首先制作一個有圓角的方形糕點，用來練習并且鞏固上次制作保齡球瓶曲面壓平方法。

首先創建一個NURBS Sphere來作為模型的基本造型，接下來將元素模式切換成CV模式：

接下來需要做的就是將球體壓出六個平面來形成正方體（為什么不直接用正方形做呢？因為Polygon Cube或者NURBS Cube都不能做出圓角）。

使用空格鍵將視圖切換為前視圖，然后選取三條緯線在Y軸右半部的所有CV，選取CV時為了避免遺漏，我們需要使用框選的方式進行選取。

接下來像剛才制作保齡球瓶底部一樣，使用縮放命令R將X軸方塊往軸心位置拉但不要超過軸心。

重復這個步驟幾次，使選取的CV沿著X軸盡量形成一個平面。同樣的方法壓平左側的CV。

然后按住空格繼續切換視角至側視圖，用同樣的方法壓平其他的四個面。

這樣就可以使球體成為一個具有圓角的立方體。

制作完畢后將模型沿著Y軸的方向縮小壓扁，就可以完成一個方形圓角的糕點模型。

利用這個造型，我們還可以加工出其它的造型。

執行Duplicate Special命令，制作兩個復制品。

先來做一個中心凹陷的糕點。

選取其中一個模型，切換至CV模式，同時選取它的南北極點，這個時候可以先切換成上視圖，然后用框選的方式進行選取，前面也說過了，千萬不能點選南北極點，因為它們是一個CV組，而不是一個點。然后使用縮放命令R在Y軸方向上縮放，使其極點彼此靠近，就可以制作出中心凹陷的造型了：

我們還可以做出豆腐的造型。因為豆腐擁有比較銳利的折角，所以可以用來聯系邊角的調整。

因為球體自身的Isoparm比較少，而銳角可以通過使兩條Isoparm彼此接近來產生。所以制作思路就是增加Isoparm并且調整CV使其靠近。

選取要制作的模型，將其切換至Isoparm模式，利用之前介紹過的增加Isoparm的功能在最上方的緯線內側插入一圈新的Isoparm：

然后切換至Hull模式，選取新增的那一圈CV，然后利用縮放工具的平面縮放，使其在XZ平面上縮放以達到與外圈CV無限接近的目的。

同樣的思路，我們可以制作出垂直的其它四個面。在其余四個垂直面的邊界處插入Isoparm，這個時候可以搭配使用Shift鍵先拉出每一條Isoparm需要插入的位置以后再執行Insert Isoparm命令一次插入多條Isoparm，然后將新增的Isoparm往原有的邊線拉近，就可以將其余面的折角銳利化，完成一個豆腐的造型：

在調整折角時，控制新增的Isoparm與邊線的距離，就可以改變折角的曲率，

接下來我們用球體做其他的練習。首先制作一個星星：

新建模型，創建一個NURBS Sphere，并將其沿著Y軸方向壓扁，然后切換至上視圖，切換至CV顯示模式，將同一個圓周上的CV隔點選取，再使用縮放工具使這些CV往軸心靠近：

最后切換至拉出所需要的厚度就可以完成一個星星了。同樣的思路，我們也可以制作出五角星，六芒星等等。

需要提示以下的是，如果我們制作五角星的話，使用前面的方法增加Isoparm數量卻沒有辦法使它們精確地分布在球體表面，所以我們需要另一種方法來增加Isoparm數量。

創建一個新的NURBS Sphere，在窗口右邊的Channel Box的Inpute頁簽中點擊Makenurbsphere3，再將Sections的數值改成10：

這個時候我們可以看到球體被均勻的分成了十等分。

使用與上面相同的方法，就可以制作出五角星。

用NURBS Sphere還可以制作出一個愛心：

或者八面體：

在同樣的制作技巧下，還能制作出別的基本形狀來，在此不在一一舉例。

下次將練習NURBS建模常用的另一個技巧——Revolve，回轉的概念與練習。