摘要三維技術(shù)由于能夠準(zhǔn)確、真實(shí)的把平面的設(shè)計(jì)圖紙以三維圖像的方式展現(xiàn)，因而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于其他的產(chǎn)品而言，陶瓷產(chǎn)品在造型上有自身的特點(diǎn)，因此對(duì)陶瓷產(chǎn)品的三維建模也有特殊的要求。本文通過(guò)對(duì)三維軟件中常用建模方式的介紹及特點(diǎn)分析，探討了如何高效、高質(zhì)地完成陶瓷產(chǎn)品的建模。

關(guān)鍵詞陶瓷產(chǎn)品，三維建模

1前 言

當(dāng)今，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件越來(lái)越多地應(yīng)用到陶瓷造型設(shè)計(jì)之中，三維技術(shù)由于能夠準(zhǔn)確、真實(shí)地展現(xiàn)產(chǎn)品的形態(tài)，因而在陶瓷造型設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。三維軟件通過(guò)把二維的圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，然后賦予材質(zhì)、布置場(chǎng)景，最終通過(guò)渲染得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果圖。在這個(gè)過(guò)程中，三維建模是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。我們常用的三維輔助設(shè)計(jì)軟件有3DS MAX、Rhino、Alias等，這些軟件提供了豐富的建模方式供用戶使用。相對(duì)于其他的產(chǎn)品而言，陶瓷產(chǎn)品在造型上有自身的特點(diǎn)，那么這些建模方法中常用于陶瓷產(chǎn)品建模的又有哪些呢？如何才能高效、高質(zhì)地建模呢？

2陶瓷產(chǎn)品的造型特點(diǎn)

陶瓷產(chǎn)品分為日用瓷、陳設(shè)瓷、建筑陶瓷等多個(gè)種類，小至酒盅，大至浴缸，造型種類繁多，相對(duì)于塑料、金屬等產(chǎn)品，陶瓷產(chǎn)品在造型上有其自身的特點(diǎn)。

由于制作工藝的限制，陶瓷產(chǎn)品采用直線形時(shí)容易產(chǎn)生形變，因而很多產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)采用曲線造型來(lái)避免這個(gè)問(wèn)題，從而使得這些陶瓷產(chǎn)品曲面變化豐富。此外，陶瓷產(chǎn)品的耳、把、嘴、鈕等組件一般是在泥坯時(shí)粘接上去的，由于后期施釉燒制，這個(gè)接縫會(huì)因?yàn)橛詫拥母街兊脠A滑，不會(huì)形成像金屬器那樣尖銳的轉(zhuǎn)折，正是這種圓滑相接，使得陶瓷產(chǎn)品更像是一體成形的物品。另外，很多陶瓷產(chǎn)品在表面采用浮雕的方式用線或花紋進(jìn)行裝飾。在進(jìn)行陶瓷產(chǎn)品的三維建模時(shí)，應(yīng)該依據(jù)這些特點(diǎn)進(jìn)行建模方法的選擇。

3常用三維建模方法及特點(diǎn)

現(xiàn)在應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的三維軟件種類很多，一些大型三維設(shè)計(jì)軟件為用戶提供了多種建模方式，如基本型建模、布爾運(yùn)算、面片建模、多邊形建模等。當(dāng)然，這些建模方式并不都適用于陶瓷產(chǎn)品建模。根據(jù)陶瓷產(chǎn)品造型的特點(diǎn)，以下對(duì)幾種在陶瓷產(chǎn)品建模中常用的建模方法進(jìn)行論述。

3.1 車削建模

車削一詞來(lái)源于機(jī)械行業(yè)，是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)和切削來(lái)制造加工物件的一種方式。三維軟件中車削編輯是將一個(gè)二維曲線作為模型的截面形，然后沿著一個(gè)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以得到三維造型的建模方法。這種建模方式很適合創(chuàng)建中軸對(duì)稱、橫截面為同心正圓的產(chǎn)品，如日常生活中用的碗、盤、瓶等（圖1）。

車削建模方式的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、快速且易于修改。它往往從繪制產(chǎn)品的截面圖形入手，在已定設(shè)計(jì)圖紙的情況下，把設(shè)計(jì)圖紙作為參考背景，在軟件中沿著圖紙進(jìn)行繪制，可達(dá)到很高的制圖精度。在得到產(chǎn)品的截面圖形、確定旋轉(zhuǎn)的軸向后，應(yīng)用車削命令就可以得到產(chǎn)品的模型。如果對(duì)所創(chuàng)建的模型不滿意，只需要在軟件的編輯歷史層級(jí)中修改截面形就可以改變正體的造型，非常方便。

當(dāng)然，這種建模方式也有其自身的局限，由于像拉坯一樣采用旋轉(zhuǎn)成形的方式，所以無(wú)法創(chuàng)建橫截面不是正圓和帶有耳、系、嘴、把等組件的造型。

3.2 放樣建模

放樣建模是采用物體的截面和路徑來(lái)創(chuàng)建模型的一種方法。像造船一樣，在已知產(chǎn)品的截面形和路徑的情況下就可以創(chuàng)建出模型，造船時(shí)一般先鋪設(shè)船的龍骨，然后再沿龍骨鋪設(shè)船肋，之后再進(jìn)行其它的工序，船的龍骨就相當(dāng)于路徑，而垂直于龍骨的船肋就相當(dāng)于物體的截面（見(jiàn)圖2）。同樣，一個(gè)通過(guò)放樣生成的對(duì)象至少有兩個(gè)圖形構(gòu)成，其中一個(gè)圖形用來(lái)當(dāng)路徑，另一個(gè)圖形用來(lái)作為對(duì)象的在路徑上的截面。如果物體的形狀比較復(fù)雜，則在一條路徑上需要插入許多不同的截面圖形，截面圖形在路徑上掃出模型，更進(jìn)一步，多個(gè)不同的截面在放樣同時(shí)進(jìn)行放縮、旋轉(zhuǎn)等變化，可以使模型更加復(fù)雜（見(jiàn)圖3）。

相對(duì)于車削建模，放樣建?？梢酝瓿稍煨蜕詮?fù)雜的陶瓷產(chǎn)品的創(chuàng)建，它也是用線來(lái)繪制截面形和路徑的，在已有設(shè)計(jì)圖紙的情況下，依照設(shè)計(jì)圖紙繪制，可以很快完成模型的創(chuàng)建，而且可以達(dá)到較高的精確度。但是，這種建模方式還是有所局限，像茶壺、茶杯等造型更加復(fù)雜的產(chǎn)品仍然無(wú)法采用這種方式創(chuàng)建。

3.3 多邊形建模

多邊形是一組有序頂點(diǎn)和頂點(diǎn)之間的邊構(gòu)成的N邊形，它可以是簡(jiǎn)單的形狀，如多邊形幾何體；也可以是用不同的多邊形工具或操作創(chuàng)建的復(fù)雜模型。多邊形建模就是通過(guò)編輯多邊形的點(diǎn)、邊、面等元素，改變基本型物體的形體，最終創(chuàng)造出需要的模型的一種建模方式。

多邊形建模是三維軟件中最常用的建模方式之一，它的創(chuàng)建往往由一個(gè)基礎(chǔ)幾何形體開(kāi)始，通過(guò)編輯點(diǎn)、邊、面，一步一步地把基本的幾何形改造成需要的模型，其整個(gè)創(chuàng)建過(guò)程是一個(gè)由粗到細(xì)、由疏到密的具象過(guò)程，可以一邊做，一邊修改，就像現(xiàn)實(shí)生活中的雕塑一樣，因而具有良好的操作感，初學(xué)者極易上手。此外，在多邊形的編輯過(guò)程中，可以通過(guò)網(wǎng)格細(xì)化功能，加入更多的點(diǎn)、邊、面，增加可控點(diǎn)的數(shù)量，從而達(dá)到細(xì)致造型的目的，因而它的造型能力非常強(qiáng)大，能滿足大多數(shù)陶瓷產(chǎn)品建模的需求。三維建模中難度最高的莫過(guò)于生物建模了，多邊形建模在這方面卻是游刃有余，因而非常適合創(chuàng)建造型復(fù)雜、人或動(dòng)物形態(tài)的陶瓷產(chǎn)品（圖4）。相對(duì)于其他的建模方式，采用多邊形建模時(shí)的效率很高。

多邊形建模方法雖然優(yōu)勢(shì)很大，但還是有一些不足。一是多邊形建模比較擅長(zhǎng)表達(dá)光滑的曲面，對(duì)于創(chuàng)建邊緣尖銳的曲面就顯得有一些吃力，或是效果上不如人意；還有就是當(dāng)創(chuàng)建的模型非常復(fù)雜時(shí)，物體上的調(diào)節(jié)點(diǎn)會(huì)非常多，這就要求有比較好的把握能力，合理的劃分網(wǎng)格，否則制作的模型既不到位，又產(chǎn)生了許多多余的面。另外，多邊形建模要得到最終光滑的效果，需要添加一個(gè)光滑命令，這樣模型就會(huì)產(chǎn)生收縮，形狀會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化，因而精確度不是很高。

3.4 NURBS曲面建模

NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的縮寫，即非統(tǒng)一有理B樣條。NURBS曲面建模是一種非常優(yōu)秀的建模方式，一般高級(jí)三維軟件當(dāng)中都支持這種建模方式。它能夠比傳統(tǒng)的網(wǎng)格建模方式更好地控制物體表面的曲線度，從而能夠創(chuàng)建出更逼真、生動(dòng)的造型。正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，可以用它做出各種復(fù)雜的曲面造型和表現(xiàn)特殊的效果，如人的皮膚、面貌或流線型的跑車等。陶瓷產(chǎn)品表面曲線豐富，而且沒(méi)有尖銳的棱角，因而也非常適合用NURBS來(lái)建模（見(jiàn)圖5）。

常用的三維軟件，如3DS MAX、MAYA等都提供了一套NURBS建模系統(tǒng)，有的軟件甚至是以NURBS建模為主，如Rhino等。NURBS建模有眾多的優(yōu)點(diǎn)。首先，NURBS建模往往從繪制曲線入手，模型的繪制非常精確，適合對(duì)精確度要求較高的陶瓷產(chǎn)品的模型創(chuàng)建；其次，NURBS建模通過(guò)修改控制頂點(diǎn)、權(quán)因子或者節(jié)點(diǎn)的值從而控制曲線或曲面的形狀，其靈活控制為各種形狀設(shè)計(jì)提供了充分的靈活性，使模型的創(chuàng)建與修改非常方便快捷；再者NURBS建模系統(tǒng)中的建模工具豐富，而且功能強(qiáng)大，具有一系列強(qiáng)有力的幾何造型的配套技術(shù)(包括節(jié)點(diǎn)插入、細(xì)分、升階等)，能滿足用戶各種各樣的建模任務(wù)，特別是NURBS建模有強(qiáng)大的倒角功能，非常適合表現(xiàn)陶瓷產(chǎn)品物體面與面之間銜接的圓滑過(guò)度。此外，一些軟件創(chuàng)建的NURBS模型還可以直接把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)控加工設(shè)備中，直接加工出實(shí)體模型。

NURBS建模也有它的不足。由于這種建模方式的創(chuàng)建往往是從線開(kāi)始的，因而整個(gè)創(chuàng)建過(guò)程不夠直觀，初學(xué)者不易上手。另外，NURBS造型總是由曲線和曲面來(lái)定義的，所以要在NURBS表面里生成一條有尖銳棱角的邊很困難，還有就是NURBS建模在創(chuàng)建人或動(dòng)物造型的產(chǎn)品模型時(shí)速度較慢。

4如何更好地完成陶瓷產(chǎn)品的三維建模

4.1 熟練掌握常用的建模方法

上文介紹的建模方法是在陶瓷產(chǎn)品建模中常用的方法，其中多邊形建模和NURBS建模功能強(qiáng)大，但是這兩個(gè)建模系統(tǒng)命令繁多，學(xué)習(xí)起來(lái)較有難度，需要在實(shí)踐中摸索經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)大量的練習(xí)來(lái)熟悉和掌握各種工具的使用技巧，只有這樣才能在面對(duì)復(fù)雜的模型時(shí)得心應(yīng)手。

4.2 建模方法因型而異

陶瓷產(chǎn)品的種類很多，造型變化很大，應(yīng)針對(duì)不同的陶瓷產(chǎn)品，根據(jù)其造型的特點(diǎn)，選擇不同的建模方式，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為哪種建模方式功能強(qiáng)大，就對(duì)所有造型都采用這種建模方式。例如創(chuàng)建一個(gè)普通的碗的模型，如果采用多變形建模的方式創(chuàng)建，雖然也能得到需要的模型，但是所耗費(fèi)的時(shí)間也會(huì)驟增，得不償失，而采用車削的方式卻可以很容易做出來(lái)，既保證了效果，又提高了效率。

4.3 多種方法綜合使用

多邊形建模和NURBS建模作為比較高級(jí)的建模方式，能夠勝任陶瓷造型設(shè)計(jì)中大多數(shù)的建模任務(wù)。但是簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要掌握好這兩種方法就可以完全滿足建模的想法是不對(duì)的，因?yàn)槊糠N建模方式都有它的優(yōu)點(diǎn)與不足。在很多情況下，需要多種方法綜合使用，解決建模中的難點(diǎn)。如圖6中模型上的標(biāo)志部分是凸起浮雕效果的，如果采用建模的方式去實(shí)現(xiàn)，將會(huì)難度很大且效果不好，但是在貼圖中加入一個(gè)凹凸貼圖（Bump）就可以很輕松地解決這個(gè)問(wèn)題。同樣，陶瓷產(chǎn)品表面采用浮雕手法用線或花紋進(jìn)行的裝飾也可以采用這種方式來(lái)表現(xiàn)。

4.4 注意細(xì)節(jié)的把握

模型創(chuàng)建的好壞，除了能否展現(xiàn)產(chǎn)品的大致形態(tài)以外，還要看其對(duì)細(xì)節(jié)的把握。陶瓷產(chǎn)品有其自身的特點(diǎn)，能否把陶瓷產(chǎn)品的自身特點(diǎn)表現(xiàn)出來(lái)，是一個(gè)模型成功與否的關(guān)鍵。

如圖7中的模型把產(chǎn)品的形態(tài)表現(xiàn)了出來(lái)，但是視覺(jué)上總是有些不適，問(wèn)題出在哪呢？問(wèn)題正是出在對(duì)細(xì)節(jié)的把握上。這個(gè)模型各個(gè)組件之間只是簡(jiǎn)單的穿插了在一起，而沒(méi)有考慮陶瓷制品因?yàn)橛悦娓街a(chǎn)生的圓滑連接的細(xì)節(jié)，因而視覺(jué)上產(chǎn)生了生硬的感覺(jué)。

５結(jié) 束 語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)輔助陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展和普及，無(wú)論是在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，計(jì)算機(jī)輔助陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)己成為不可阻擋之勢(shì)。由于三維設(shè)計(jì)軟件在輔助陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所具有的無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用將更趨廣泛。

參考文獻(xiàn)

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