浅谈陶瓷产品的三维建模

浅谈陶瓷产品的三维建模摘要三维技术由于能够准确、真实的把平面的设计图纸以三维图像的方式展现，因而在产品设计领域得到了广泛的应用。

相对于其他的产品而言，陶瓷产品在造型上有自身的特点，因此对陶瓷产品的三维建模也有特殊的要求。

本文通过对三维软件中常用建模方式的介绍及特点分析，探讨了如何高效、高质地完成陶瓷产品的建模。

关键词陶瓷产品，三维建模1前言当今，计算机辅助设计软件越来越多地应用到陶瓷造型设计之中，三维技术由于能够准确、真实地展现产品的形态，因而在陶瓷造型设计领域得到了广泛的应用。

三维软件通过把二维的图纸转换为三维模型，然后赋予材质、布置场景，最终通过渲染得到产品设计效果图。

在这个过程中，三维建模是一个非常重要的环节。

我们常用的三维辅助设计软件有3DS MAX、Rhino、Alias等，这些软件提供了丰富的建模方式供用户使用。

相对于其他的产品而言，陶瓷产品在造型上有自身的特点，那么这些建模方法中常用于陶瓷产品建模的又有哪些呢？如何才能高效、高质地建模呢？2陶瓷产品的造型特点陶瓷产品分为日用瓷、陈设瓷、建筑陶瓷等多个种类，小至酒盅，大至浴缸，造型种类繁多，相对于塑料、金属等产品，陶瓷产品在造型上有其自身的特点。

由于制作工艺的限制，陶瓷产品采用直线形时容易产生形变，因而很多产品在设计时采用曲线造型来避免这个问题，从而使得这些陶瓷产品曲面变化丰富。

此外，陶瓷产品的耳、把、嘴、钮等组件一般是在泥坯时粘接上去的，由于后期施釉烧制，这个接缝会因为釉层的附着而变得圆滑，不会形成像金属器那样尖锐的转折，正是这种圆滑相接，使得陶瓷产品更像是一体成形的物品。

另外，很多陶瓷产品在表面采用浮雕的方式用线或花纹进行装饰。

在进行陶瓷产品的三维建模时，应该依据这些特点进行建模方法的选择。

3常用三维建模方法及特点现在应用在计算机辅助设计领域的三维软件种类很多，一些大型三维设计软件为用户提供了多种建模方式，如基本型建模、布尔运算、面片建模、多边形建模等。

当然，这些建模方式并不都适用于陶瓷产品建模。

根据陶瓷产品造型的特点，以下对几种在陶瓷产品建模中常用的建模方法进行论述。

3.1 车削建模车削一词来源于机械行业，是指通过旋转和切削来制造加工物件的一种方式。

三维软件中车削编辑是将一个二维曲线作为模型的截面形，然后沿着一个轴进行旋转以得到三维造型的建模方法。

这种建模方式很适合创建中轴对称、横截面为同心正圆的产品，如日常生活中用的碗、盘、瓶等（图1）。

车削建模方式的优点是准确、快速且易于修改。

它往往从绘制产品的截面图形入手，在已定设计图纸的情况下，把设计图纸作为参考背景，在软件中沿着图纸进行绘制，可达到很高的制图精度。

在得到产品的截面图形、确定旋转的轴向后，应用车削命令就可以得到产品的模型。

如果对所创建的模型不满意，只需要在软件的编辑历史层级中修改截面形就可以改变正体的造型，非常方便。

当然，这种建模方式也有其自身的局限，由于像拉坯一样采用旋转成形的方式，所以无法创建横截面不是正圆和带有耳、系、嘴、把等组件的造型。

3.2 放样建模放样建模是采用物体的截面和路径来创建模型的一种方法。

像造船一样，在已知产品的截面形和路径的情况下就可以创建出模型，造船时一般先铺设船的龙骨，然后再沿龙骨铺设船肋，之后再进行其它的工序，船的龙骨就相当于路径，而垂直于龙骨的船肋就相当于物体的截面（见图2）。

同样，一个通过放样生成的对象至少有两个图形构成，其中一个图形用来当路径，另一个图形用来作为对象的在路径上的截面。

如果物体的形状比较复杂，则在一条路径上需要插入许多不同的截面图形，截面图形在路径上扫出模型，更进一步，多个不同的截面在放样同时进行放缩、旋转等变化，可以使模型更加复杂（见图3）。

相对于车削建模，放样建模可以完成造型稍复杂的陶瓷产品的创建，它也是用线来绘制截面形和路径的，在已有设计图纸的情况下，依照设计图纸绘制，可以很快完成模型的创建，而且可以达到较高的精确度。

但是，这种建模方式还是有所局限，像茶壶、茶杯等造型更加复杂的产品仍然无法采用这种方式创建。

3.3 多边形建模多边形是一组有序顶点和顶点之间的边构成的N边形，它可以是简单的形状，如多边形几何体；也可以是用不同的多边形工具或操作创建的复杂模型。

多边形建模就是通过编辑多边形的点、边、面等元素，改变基本型物体的形体，最终创造出需要的模型的一种建模方式。

多边形建模是三维软件中最常用的建模方式之一，它的创建往往由一个基础几何形体开始，通过编辑点、边、面，一步一步地把基本的几何形改造成需要的模型，其整个创建过程是一个由粗到细、由疏到密的具象过程，可以一边做，一边修改，就像现实生活中的雕塑一样，因而具有良好的操作感，初学者极易上手。

此外，在多边形的编辑过程中，可以通过网格细化功能，加入更多的点、边、面，增加可控点的数量，从而达到细致造型的目的，因而它的造型能力非常强大，能满足大多数陶瓷产品建模的需求。

三维建模中难度最高的莫过于生物建模了，多边形建模在这方面却是游刃有余，因而非常适合创建造型复杂、人或动物形态的陶瓷产品（图4）。

相对于其他的建模方式，采用多边形建模时的效率很高。

多边形建模方法虽然优势很大，但还是有一些不足。

一是多边形建模比较擅长表达光滑的曲面，对于创建边缘尖锐的曲面就显得有一些吃力，或是效果上不如人意；还有就是当创建的模型非常复杂时，物体上的调节点会非常多，这就要求有比较好的把握能力，合理的划分网格，否则制作的模型既不到位，又产生了许多多余的面。

另外，多边形建模要得到最终光滑的效果，需要添加一个光滑命令，这样模型就会产生收缩，形状会发生细微的变化，因而精确度不是很高。

3.4 NURBS曲面建模NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写，即非统一有理B样条。

NURBS曲面建模是一种非常优秀的建模方式，一般高级三维软件当中都支持这种建模方式。

它能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度，从而能够创建出更逼真、生动的造型。

正是因为这一特点，可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果，如人的皮肤、面貌或流线型的跑车等。

陶瓷产品表面曲线丰富，而且没有尖锐的棱角，因而也非常适合用NURBS来建模（见图5）。

常用的三维软件，如3DS MAX、MAYA等都提供了一套NURBS建模系统，有的软件甚至是以NURBS建模为主，如Rhino等。

NURBS建模有众多的优点。

首先，NURBS建模往往从绘制曲线入手，模型的绘制非常精确，适合对精确度要求较高的陶瓷产品的模型创建；其次，NURBS建模通过修改控制顶点、权因子或者节点的值从而控制曲线或曲面的形状，其灵活控制为各种形状设计提供了充分的灵活性，使模型的创建与修改非常方便快捷；再者NURBS建模系统中的建模工具丰富，而且功能强大，具有一系列强有力的几何造型的配套技术(包括节点插入、细分、升阶等)，能满足用户各种各样的建模任务，特别是NURBS建模有强大的倒角功能，非常适合表现陶瓷产品物体面与面之间衔接的圆滑过度。

此外，一些软件创建的NURBS模型还可以直接把数据导入到数控加工设备中，直接加工出实体模型。

NURBS建模也有它的不足。

由于这种建模方式的创建往往是从线开始的，因而整个创建过程不够直观，初学者不易上手。

另外，NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的，所以要在NURBS表面里生成一条有尖锐棱角的边很困难，还有就是NURBS建模在创建人或动物造型的产品模型时速度较慢。

4如何更好地完成陶瓷产品的三维建模4.1 熟练掌握常用的建模方法上文介绍的建模方法是在陶瓷产品建模中常用的方法，其中多边形建模和NURBS建模功能强大，但是这两个建模系统命令繁多，学习起来较有难度，需要在实践中摸索经验。

通过大量的练习来熟悉和掌握各种工具的使用技巧，只有这样才能在面对复杂的模型时得心应手。

4.2 建模方法因型而异陶瓷产品的种类很多，造型变化很大，应针对不同的陶瓷产品，根据其造型的特点，选择不同的建模方式，不能简单地认为哪种建模方式功能强大，就对所有造型都采用这种建模方式。

例如创建一个普通的碗的模型，如果采用多变形建模的方式创建，虽然也能得到需要的模型，但是所耗费的时间也会骤增，得不偿失，而采用车削的方式却可以很容易做出来，既保证了效果，又提高了效率。

4.3 多种方法综合使用多边形建模和NURBS建模作为比较高级的建模方式，能够胜任陶瓷造型设计中大多数的建模任务。

但是简单地认为只要掌握好这两种方法就可以完全满足建模的想法是不对的，因为每种建模方式都有它的优点与不足。

在很多情况下，需要多种方法综合使用，解决建模中的难点。

如图6中模型上的标志部分是凸起浮雕效果的，如果采用建模的方式去实现，将会难度很大且效果不好，但是在贴图中加入一个凹凸贴图（Bump）就可以很轻松地解决这个问题。

同样，陶瓷产品表面采用浮雕手法用线或花纹进行的装饰也可以采用这种方式来表现。

4.4 注意细节的把握模型创建的好坏，除了能否展现产品的大致形态以外，还要看其对细节的把握。

陶瓷产品有其自身的特点，能否把陶瓷产品的自身特点表现出来，是一个模型成功与否的关键。

如图7中的模型把产品的形态表现了出来，但是视觉上总是有些不适，问题出在哪呢？问题正是出在对细节的把握上。

这个模型各个组件之间只是简单的穿插了在一起，而没有考虑陶瓷制品因为釉面附着而产生的圆滑连接的细节，因而视觉上产生了生硬的感觉。

５结束语随着计算机辅助陶瓷产品设计的发展和普及，无论是在国外还是国内，计算机辅助陶瓷产品设计己成为不可阻挡之势。

由于三维设计软件在辅助陶瓷产品设计中所具有的无可比拟的优势，其应用将更趋广泛。

参考文献1 李雨仓.日用陶瓷造型设计[M]. 轻工业出版社2 程罡.Rhino 3D产品建模实例[M].机械工业出版社3 李秀霞等.3DS MAX建模与渲染创作思路及案例实录[M].清华大学出版社。