Flächenoperationen aus Kurven / Überblick

Allgemein gültige Operationen zum Erstellen von Flächen aus Kurven:
Neben Modellierungstechnicken wie Boxmodellierung, Boolsche Operationen oder Zusammenstellen von Primitives können Flächen aus Kurven aufgebaut und bearbeitet werden. Unabhängig von der Geometriebeschreibung (Geometrie-Output: Polygone, Nurbs oder Subdivision-Flächen) und von den verwendeten Softwarepaketen werden in diesem Kapitel allgemeine Operationen behandelt. Begriffe wie Loft, Rail und Extrude werden in den gängigen 3d-Programmen unterschiedlich verwendet. So entspricht z.B. die Operation Loft in 3dsmax dem Extrude-Befehl in Maya.

  • Flächen aus Punkten
  • Flächen aus planaren geschlossenen Kurven
  • Rotationskörper
  • Extrusionskörper
  • Bevel
  • Patches
  • Rail-Flächen
  • Fläche aus n non-planaren Kurven / n-Sided-Surfaces

Div. Flächenoperationen in Rhinoceros, 3ds max und Maya im Vergleich:

Rhinoceros: Aus Nurbs-Kurven werden Nurbs-Flächen generiert.
3ds max: Aus Bézier-Kurven werden mit Modifikatioren (re. unten) wie Extrude Bevel oder Lathe Polygonobjekte erzeugt.Mit dem Mofifikator "Editable Patch" werden aus Bézier-Splines Bézier-Patches generiert. Die ehrer selten eingesetzten Nurbs-Bearbeitungswerkzeuge in 3ds-Max arbeiten mit Nurbs-Kurven.
Maya: Aus den dargestellten Flächen-Operationen lassen sich aus Nurbs-Kurven Polygon-, Nurbs- oder Subdivision-Flächen aufbauen.

Fläche aus Punkten

Das Dreieck stellt die einfachste und elementarste Geometrie dar. Es ist aus drei Punkten bzw. drei Geraden definiert. Bei einem Viereck - vier Punkten bzw. vier Geraden - werden planare bzw. nonplanare Flächen differenziert. Eine sogenannte "Plane", ein Primitive in den meisten 3d-Programmen, ist eine ebene Fläche mit vier Punkten, die sich in einer Ebenen befinden:

Abb.:
li.:Fläche aus 3 Punkten
li.:Fläche aus 4 Punkten

Fläche aus planaren geschlossenen Kurven

Werden Kurven (wie z.B. Bézier- oder Nurbs-Kurven) mit mehreren Punkten verwendet, können generell zwei Arten differenziert werden:

  • planare Kurven - alle Kontrollpunkte befinden sich in einer Ebene
  • nonplanare Kurven - die Kontrollpunkte befinden sich nicht in einer Ebene

Planare Flächen können aus einer geschlossenen bzw. aus mehreren geschlossenen Kurven erstellt werden. So werden z.B. aus Buchstaben Flächen.

Flächenoperationen:

  • Planar (Maya, Rhino,)
  • geschlossene Kurven können mit Editable Poly / Editable Mesh / Editable Patch,.... in Flächen umgewandelt werden.

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Rotationskörper


Eine planare Kurve wird um eine Rotationsachse gedreht. Je nach Rotationswinkel und Geometrie-Output entstehen unterschiedliche Rotationskörper.

Flächenoperationen:

  • Revolve (Maya)
  • Lathe (3ds max)
  • Rotation (Rhinoceros)

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Extrusionskörper

Extrusion mit Distanz

Mit dem Begriff "Extrusion" oder "Pfadextrusion" wird das Herausziehen einer Kurve gemeint. Generell werden folgende Extrusionen unterschieden:

  • Extrusion mit Distanz

Die Abbildung zeigt drei planare, geschlossene Kurven mit einem Extrusionsabstand= 1 Einheit.
Bei Extrusionen mit Distanzwerten können meist folgende Werte eingestellt werden:

  • Extrusionsabstand
  • Extrusionsrichtung (x,y und z oder Profilnormale)
  • Fläche

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Pfadextrusion - Extrusion eine Profilkurve an einer Extrusionskurve.

Bei einer Pfadextrusion wird eine Profilkurve entlang einer zweiten Kurve (Extrusionskurve) extrudiert. 3dsmax verwendet dafür den Begriff "Loft"; Maya den Begriff"extrude".

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Extrusion an mehreren Profilkurven

Eine Fläche wird über 2 oder über eine Serie von Profilkurven aufgespannt. Gute Erbebnisse lassen sich bei Profielkurven mit gleicher Parametrisierung (gleiche Topologie) erzielen.

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Bevel

Die Funktion Bevel (eng, bevel: Fase, to bevel: abfräsen, abkanten, abschrägen) kann Kurven auf unterschiedlichste Arten abrunden. Radius und die Art der Abschrägung kann eingestellt werden. Eine Kante kann flach oder rund, nach innen oder nach außen abgeschrägt werden. Bevel-Operationen eignen sich besonders für die Erstellung von 3D-Text, Logos oder 2d-Zeichen und wird meist mit einer Extrusion kombiniert.

Flächenoperationen:

  • Bevel / Bevel Plus (Maya, Cinama 4d, )
  • Bevel Modifikator / Bevel-Profil - Modifikator (3ds max)

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Rail

Rail mit 2 Profilkurven

An zwei Rail-Kurven werden 2 Profilkurven extrudiert. Gute Erbebnisse lassen sich bei gleicher Parametrisierung der Profielkurven und der Rail-Kurven erzielen. Rail-Flächen können aus einer, zwei oder mehreren Profilkurve aufgespannt werden.

Flächenoperationen:

  • Birail 1 / Birail 2 und Birail 3+ (Maya)
  • Sweep (Rhinoceros)
  • 1/ 2Rail Surface (3ds max)

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Rail mit n-Profilkurven

Die Anzahl der Profilkurven ist beliebig.

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Patches

Eine Patch-Fläche ist eine aus drei bzw. vier non-planaren Kurven generierte Fläche. Mehrere Patches werden zu einer komplexen Form zusammengesetzt. Die Form der einzelnen Flächen wird durch die Kurven definiert. Meist werden zuerst Raumkurven gezeichnet, aus denen mehrere Patches generiert werden. Nurbs-Patches entstehen aus Nurbs-Kurven; Bézier-Patches sind Flächen, die auf Bézier-Kurven basieren.

Flächenoperationen:

  • Square (Maya)
  • Füllfläche / Patches (Rhinoceros)
  • Edit Patch / Turn to Patch

Bézier-Patches
Nurbs

Fläche aus n nonplanaren Kurven / N-Sided-Surfaces

Flächen aus 3, 4 oder mehreren nonplanaren Kurven.

Flächenoperationen:

  • N-Sided-Surfaces (StudioTools)
  • Bondary (Maya)

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