網格

Dynamo 中的網格

什麼是網格?

在運算塑型領域,網格是 3D 幾何圖形最普遍的表現形式之一。網格幾何圖形通常由一系列四邊形或三角形組成,可以做為使用 NURBS 輕量靈活的替代方案,從彩現和視覺化到數位製造和 3D 列印的所有領域,都會使用網格。

網格元素

Dynamo 使用面-頂點資料結構定義網格。在最基本的層級,此結構只是歸入多邊形的點集合。網格的點稱為頂點,而類似於曲面的多邊形稱為面。

若要建立網格,我們需要頂點清單,以及將這些頂點歸入面的系統 (稱為索引群組)。

  1. 頂點清單

  2. 將定義面的索引群組清單

Mesh Toolkit

透過安裝 Mesh Toolkit,可以延伸 Dynamo 的網格功能。Dynamo Mesh Toolkit 可提供工具,以匯入外部檔案格式的網格、根據 Dynamo 幾何圖形物件建立網格,並根據網格的頂點與索引手動建置網格。

該資源庫還提供工具來修改網格、修復網格,或萃取水平切片,以用於加工。

請造訪 Mesh Toolkit 案例研究,取得使用此套件的範例。

深入探索...

網格

網格是表示曲面或實體幾何圖形的一系列四邊形與三角形。與實體相似,網格物件的結構包括頂點、邊與面。另外也有讓網格獨一無二的其他性質,例如法線。

  1. 網格頂點

  2. 網面邊 *只有一個相鄰面的邊稱為「裸露邊」。 所有其他邊稱為「覆蓋邊」

  3. 網格面

頂點 + 頂點法線

網格的頂點只是一系列點。在建構網格或取得網格結構的相關資訊時,頂點的索引非常重要。對於每個頂點,還有對應的頂點法線 (向量),可描述所貼附面的平均方向,並有助於我們瞭解網格的「向內」與「向外」方位。

  1. 頂點

  2. 頂點法線

面是按順序排列的三或四個頂點。因此,會根據編製索引的頂點位置指示網格面的「曲面」表現法。我們已擁有構成網格的頂點清單,因此不提供個別點以定義面,只需使用頂點索引即可。我們藉此也可以對多個面使用相同的頂點。

  1. 由索引 0、1、2、3 構成的四邊形面

  2. 由索引 1、4、2 構成的三角形面 注意可以轉換索引群組的順序 - 只要序列的順序採用逆時鐘方式,就會正確定義面

網格與 NURBS 曲面的比較

網格幾何圖形與 NURBS 幾何圖形有什麼不同?您什麼時候需要擇其一而使用?

參數化

在上一章,我們看到 NURBS 曲面由兩個方向的一系列 NURBS 曲線定義。這些方向標示為 UV,可藉此根據二維曲面範圍對 NURBS 曲面執行參數化。在電腦中,曲線本身儲存為方程式,藉此可採用任意小的精確度計算產生的曲面。但是,合併多個 NURBS 曲面會很困難。接合兩個 NURBS 曲面將產生 Polysurface,該幾何圖形的不同部分會有不同的 UV 參數與曲線定義。

  1. 曲面

  2. 等參數 (結構線) 曲線

  3. 曲面控制點

  4. 曲面控制多邊形

  5. 等參數點

  6. 曲面框

  7. 網格

  8. 裸露邊

  9. 網格網路

  10. 網格邊

  11. 頂點法線

  12. 網格面/網格面法線

另一方面,網格由離散數量的精確定義頂點及面構成。頂點的網路一般無法由簡單的 UV 座標定義,由於面是離散的,因此精確度內建於網格中,只能透過細化網格及加入更多面來變更。由於缺少數學描述,因此網格可以更靈活地處理單一網格中的複雜幾何圖形。

局部影響與整體影響的比較

另一項重要差異在於網格或 NURBS 幾何圖形的局部變更對整體形狀的影響程度。移動網格的一個頂點只會影響該頂點相鄰的面。在 NURBS 曲面中,影響程度較複雜,取決於曲面的度以及控制點的權值與節點。但是,一般而言,在 NURBS 曲面中移動單一控制點會提高幾何圖形的平滑度,並對幾何圖形產生更廣泛的變化。

  1. NURBS 曲面 - 移動控制點會對整個造型範圍產生影響

  2. 網格幾何圖形 - 移動頂點只對相鄰元素產生影響

向量影像 (由直線與曲線構成) 與點陣式影像 (由個別像素構成) 的對比有助於您理解這一點。若拉近向量影像,曲線仍清晰鮮明,而拉近點陣式影像時,會看到個別像素變得更大。在此類比中,NURBS 曲面相當於向量影像,因為存在平滑的數學關係,而網格的行為方式類似於具有固定解析度的點陣式影像。

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