淺談陶瓷產品的三維建模

摘要三維技術由于能夠準確、真實的把平面的設計圖紙以三維圖像的方式展現，因而在產品設計領域得到了廣泛的應用。相對于其他的產品而言，陶瓷產品在造型上有自身的特點，因此對陶瓷產品的三維建模也有特殊的要求。本文通過對三維軟件中常用建模方式的介紹及特點分析，探討了如何高效、高質地完成陶瓷產品的建模。

關鍵詞陶瓷產品，三維建模

1前 言

當今，計算機輔助設計軟件越來越多地應用到陶瓷造型設計之中，三維技術由于能夠準確、真實地展現產品的形態，因而在陶瓷造型設計領域得到了廣泛的應用。三維軟件通過把二維的圖紙轉換為三維模型，然后賦予材質、布置場景，最終通過渲染得到產品設計效果圖。在這個過程中，三維建模是一個非常重要的環節。我們常用的三維輔助設計軟件有3DS MAX、Rhino、Alias等，這些軟件提供了豐富的建模方式供用戶使用。相對于其他的產品而言，陶瓷產品在造型上有自身的特點，那么這些建模方法中常用于陶瓷產品建模的又有哪些呢？如何才能高效、高質地建模呢？

2陶瓷產品的造型特點

陶瓷產品分為日用瓷、陳設瓷、建筑陶瓷等多個種類，小至酒盅，大至浴缸，造型種類繁多，相對于塑料、金屬等產品，陶瓷產品在造型上有其自身的特點。

由于制作工藝的限制，陶瓷產品采用直線形時容易產生形變，因而很多產品在設計時采用曲線造型來避免這個問題，從而使得這些陶瓷產品曲面變化豐富。此外，陶瓷產品的耳、把、嘴、鈕等組件一般是在泥坯時粘接上去的，由于后期施釉燒制，這個接縫會因為釉層的附著而變得圓滑，不會形成像金屬器那樣尖銳的轉折，正是這種圓滑相接，使得陶瓷產品更像是一體成形的物品。另外，很多陶瓷產品在表面采用浮雕的方式用線或花紋進行裝飾。在進行陶瓷產品的三維建模時，應該依據這些特點進行建模方法的選擇。

3常用三維建模方法及特點

現在應用在計算機輔助設計領域的三維軟件種類很多，一些大型三維設計軟件為用戶提供了多種建模方式，如基本型建模、布爾運算、面片建模、多邊形建模等。當然，這些建模方式并不都適用于陶瓷產品建模。根據陶瓷產品造型的特點，以下對幾種在陶瓷產品建模中常用的建模方法進行論述。

3.1 車削建模

車削一詞來源于機械行業，是指通過旋轉和切削來制造加工物件的一種方式。三維軟件中車削編輯是將一個二維曲線作為模型的截面形，然后沿著一個軸進行旋轉以得到三維造型的建模方法。這種建模方式很適合創建中軸對稱、橫截面為同心正圓的產品，如日常生活中用的碗、盤、瓶等（圖1）。

車削建模方式的優點是準確、快速且易于修改。它往往從繪制產品的截面圖形入手，在已定設計圖紙的情況下，把設計圖紙作為參考背景，在軟件中沿著圖紙進行繪制，可達到很高的制圖精度。在得到產品的截面圖形、確定旋轉的軸向后，應用車削命令就可以得到產品的模型。如果對所創建的模型不滿意，只需要在軟件的編輯歷史層級中修改截面形就可以改變正體的造型，非常方便。

當然，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成形的方式，所以無法創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創建模型的一種方法。像造船一樣，在已知產品的截面形和路徑的情況下就可以創建出模型，造船時一般先鋪設船的龍骨，然后再沿龍骨鋪設船肋，之后再進行其它的工序，船的龍骨就相當于路徑，而垂直于龍骨的船肋就相當于物體的截面（見圖2）。同樣，一個通過放樣生成的對象至少有兩個圖形構成，其中一個圖形用來當路徑，另一個圖形用來作為對象的在路徑上的截面。如果物體的形狀比較復雜，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，更進一步，多個不同的截面在放樣同時進行放縮、旋轉等變化，可以使模型更加復雜（見圖3）。

相對于車削建模，放樣建?？梢酝瓿稍煨蜕詮碗s的陶瓷產品的創建，它也是用線來繪制截面形和路徑的，在已有設計圖紙的情況下，依照設計圖紙繪制，可以很快完成模型的創建，而且可以達到較高的精確度。但是，這種建模方式還是有所局限，像茶壺、茶杯等造型更加復雜的產品仍然無法采用這種方式創建。

3.3 多邊形建模

多邊形是一組有序頂點和頂點之間的邊構成的N邊形，它可以是簡單的形狀，如多邊形幾何體；也可以是用不同的多邊形工具或操作創建的復雜模型。多邊形建模就是通過編輯多邊形的點、邊、面等元素，改變基本型物體的形體，最終創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，它的創建往往由一個基礎幾何形體開始，通過編輯點、邊、面，一步一步地把基本的幾何形改造成需要的模型，其整個創建過程是一個由粗到細、由疏到密的具象過程，可以一邊做，一邊修改，就像現實生活中的雕塑一樣，因而具有良好的操作感，初學者極易上手。此外，在多邊形的編輯過程中，可以通過網格細化功能，加入更多的點、邊、面，增加可控點的數量，從而達到細致造型的目的，因而它的造型能力非常強大，能滿足大多數陶瓷產品建模的需求。三維建模中難度最高的莫過于生物建模了，多邊形建模在這方面卻是游刃有余，因而非常適合創建造型復雜、人或動物形態的陶瓷產品（圖4）。相對于其他的建模方式，采用多邊形建模時的效率很高。

多邊形建模方法雖然優勢很大，但還是有一些不足。一是多邊形建模比較擅長表達光滑的曲面，對于創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；還有就是當創建的模型非常復雜時，物體上的調節點會非常多，這就要求有比較好的把握能力，合理的劃分網格，否則制作的模型既不到位，又產生了許多多余的面。另外，多邊形建模要得到最終光滑的效果，需要添加一個光滑命令，這樣模型就會產生收縮，形狀會發生細微的變化，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，即非統一有理B樣條。NURBS曲面建模是一種非常優秀的建模方式，一般高級三維軟件當中都支持這種建模方式。它能夠比傳統的網格建模方式更好地控制物體表面的曲線度，從而能夠創建出更逼真、生動的造型。正是因為這一特點，可以用它做出各種復雜的曲面造型和表現特殊的效果，如人的皮膚、面貌或流線型的跑車等。陶瓷產品表面曲線豐富，而且沒有尖銳的棱角，因而也非常適合用NURBS來建模（見圖5）。

常用的三維軟件，如3DS MAX、MAYA等都提供了一套NURBS建模系統，有的軟件甚至是以NURBS建模為主，如Rhino等。NURBS建模有眾多的優點。首先，NURBS建模往往從繪制曲線入手，模型的繪制非常精確，適合對精確度要求較高的陶瓷產品的模型創建；其次，NURBS建模通過修改控制頂點、權因子或者節點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計提供了充分的靈活性，使模型的創建與修改非常方便快捷；再者NURBS建模系統中的建模工具豐富，而且功能強大，具有一系列強有力的幾何造型的配套技術(包括節點插入、細分、升階等)，能滿足用戶各種各樣的建模任務，特別是NURBS建模有強大的倒角功能，非常適合表現陶瓷產品物體面與面之間銜接的圓滑過度。此外，一些軟件創建的NURBS模型還可以直接把數據導入到數控加工設備中，直接加工出實體模型。

NURBS建模也有它的不足。由于這種建模方式的創建往往是從線開始的，因而整個創建過程不夠直觀，初學者不易上手。另外，NURBS造型總是由曲線和曲面來定義的，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建模在創建人或動物造型的產品模型時速度較慢。

4如何更好地完成陶瓷產品的三維建模

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品建模中常用的方法，其中多邊形建模和NURBS建模功能強大，但是這兩個建模系統命令繁多，學習起來較有難度，需要在實踐中摸索經驗。通過大量的練習來熟悉和掌握各種工具的使用技巧，只有這樣才能在面對復雜的模型時得心應手。

4.2 建模方法因型而異

陶瓷產品的種類很多，造型變化很大，應針對不同的陶瓷產品，根據其造型的特點，選擇不同的建模方式，不能簡單地認為哪種建模方式功能強大，就對所有造型都采用這種建模方式。例如創建一個普通的碗的模型，如果采用多變形建模的方式創建，雖然也能得到需要的模型，但是所耗費的時間也會驟增，得不償失，而采用車削的方式卻可以很容易做出來，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建模作為比較高級的建模方式，能夠勝任陶瓷造型設計中大多數的建模任務。但是簡單地認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的，因為每種建模方式都有它的優點與不足。在很多情況下，需要多種方法綜合使用，解決建模中的難點。如圖6中模型上的標志部分是凸起浮雕效果的，如果采用建模的方式去實現，將會難度很大且效果不好，但是在貼圖中加入一個凹凸貼圖（Bump）就可以很輕松地解決這個問題。同樣，陶瓷產品表面采用浮雕手法用線或花紋進行的裝飾也可以采用這種方式來表現。

4.4 注意細節的把握

模型創建的好壞，除了能否展現產品的大致形態以外，還要看其對細節的把握。陶瓷產品有其自身的特點，能否把陶瓷產品的自身特點表現出來，是一個模型成功與否的關鍵。

如圖7中的模型把產品的形態表現了出來，但是視覺上總是有些不適，問題出在哪呢？問題正是出在對細節的把握上。這個模型各個組件之間只是簡單的穿插了在一起，而沒有考慮陶瓷制品因為釉面附著而產生的圓滑連接的細節，因而視覺上產生了生硬的感覺。

５結 束 語

隨著計算機輔助陶瓷產品設計的發展和普及，無論是在國外還是國內，計算機輔助陶瓷產品設計己成為不可阻擋之勢。由于三維設計軟件在輔助陶瓷產品設計中所具有的無可比擬的優勢，其應用將更趨廣泛。

參考文獻

1 李雨倉.日用陶瓷造型設計[M]. 輕工業出版社

2 程罡.Rhino 3D產品建模實例[M].機械工業出版社

3 李秀霞等.3DS MAX建模與渲染創作思路及案例實錄[M].清華大學出版社