Полное руководство по NURBS в Blender

Что такое NURBS простыми словами

NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) — это математическое представление кривых и поверхностей. Ключевая идея: вы не правите саму линию, а управляете сетью контрольных точек. NURBS идеально подходят для точных, гладких форм, например, автомобильных кузовов, ювелирных изделий или орнаментов.

Коротко: NURBS — это кривая, управляемая контрольными точками и весами; поверхность строится по двум направлениям (U и V).

Быстрая таблица различий

• Bézier: проще для иллюстраций и плавных контуров. Имеет локальные сегменты и узлы.
• NURBS: точнее для идеальных окружностей и сложных поверхностей. Контрольные точки формируют общую гладкую поверхность.
• Полигональный меш: окончательная геометрия для рендеринга и симуляций. Часто NURBS конвертируют в меш.

Когда выбирать NURBS

• Когда нужна точность геометрии (точные окружности, поверхности с управляемым сглаживанием).
• Для лофтинга (создания плавной поверхности через несколько профилей).
• Для латинга симметричных форм (вазы, колонны) перед применением модификаторов.

Важно: NURBS удобны при планировании формы. Если вы хотите ручную детализацию или топологию для анимации, в конце конвертируйте в меш и дорабатывайте.

Создание NURBS в Blender

Чтобы добавить NURBS, перейдите в Object Mode и откройте меню “Add”. В Blender доступны следующие варианты:

• В разделе Curve: NURBS Curve, NURBS Circle.
• В разделе Surface: NURBS Curve, NURBS Circle, NURBS Surface, NURBS Cylinder, NURBS Sphere, NURBS Torus.

Отличие важное: объекты из Curve имеют одну интерполяционную ось на каждую точку, а Surface используют две оси. По сути, если расширить кривую по второй оси, она станет поверхностью.

Практическое примечание

Если вы добавили объект через Curve и хотите заполнить пространство между профилями, сначала придётся конвертировать кривую в меш. Если объект из Surface, часто можно F-заполнить промежутки прямо без конверсии.

Редактирование контрольных точек

У каждого NURBS-объекта есть набор контрольных точек. Вы не редактируете саму кривую напрямую — вы двигаете и настраиваете эти точки.

• Перейдите в Edit Mode и выберите точки.
• Перемещайте их с помощью G, масштабируйте S, поворачивайте R.
• Для изменения влияния точки используйте поле веса W в панели Control Panel для выбранной вершины.

Четыре стандартные контрольные точки у NURBS-кривой дают простую начальную форму. Для поверхности у вас сетка точек, которая ведёт себя как клетка каркаса: нельзя добавить одиночную точку, только целый ряд или колонку.

Совет по выравниванию: чтобы сделать плоскую поверхность, выделите все точки и уменьшите масштаб по оси Z до нуля через инструмент Scale. Воспользуйтесь панелью Adjust Last Operation в левом нижнем углу, чтобы точную операцию откатать или подправить.

Разрешение и количество сегментов

В свойстве объекта в разделе Object Data Properties вы можете менять Resolution. Это управляет числом подразделений кривой/поверхности при отображении. Важно: изменение Resolution не добавляет контрольных точек — оно только меняет построение видимой геометрии.

Практическая рекомендация: держите Resolution на минимально достаточном уровне при моделинге для производительности, повышайте его перед финальной конверсией в меш или рендером.

Конвертация NURBS в меш

Чтобы получить конечную полигональную геометрию:

1. Переключитесь в Object Mode.
2. В меню Object выберите Convert → Mesh. Альтернатива: выделите объект и правый клик → Convert → Mesh.
3. Нажмите Tab для перехода в Edit Mode. Вы увидите вершины, расположенные по кривой через равные интервалы.

После конверсии вы можете использовать стандартные инструменты моделирования: экструдировать, ретопологизировать, разворачивать UV и т.д.

Лофтинг с помощью NURBS

Лофтинг — это создание одиной поверхности через несколько профилей. NURBS идеальны для этого: создаёте несколько профильных кривых и строите поверх них поверхность.

Пошаговая методика лофтинга:

1. Создайте последовательность профилей (NURBS Curves) вдоль оси.
2. Убедитесь, что у всех профилей одинаковая топология и сопоставимое разрешение. Это снижает артефакты.
3. Если вы используете Surface-объекты, попробуйте заполнить промежутки с помощью F или вручную строя промежуточные поверхности.
4. При необходимости конвертируйте в меш и выполните дальнейшую связку вершин/ребер.

Совет: контролируйте ориентацию и угол наклона каждого профиля. Малые различия повлияют на то, как «натянется» поверхность.

Латинг и вращение профиля

Если вам нужна симметричная форма вокруг оси, создайте профиль в ортографическом виде и примените модификатор Screw или инструмент Spin в Edit Mode.

Порядок действий:

1. Разместите профиль в одном из ортогональных видов.
2. Вкладка Modifiers → добавьте Screw и настройте шаг, обороты и ось.
3. Нажмите Apply в Object Mode, чтобы зафиксировать результат.
4. При желании доведите до финального меша и пропустите через модификаторы сглаживания.

Альтернатива: используйте инструмент Spin при редактировании меша для быстрого создания оборотов вокруг выбранной точки.

Практические приёмы и советы

• Держите разрешение NURBS постоянным между профилями при лофтинге. Несоответствие вызовет швы и артефакты.
• Используйте вес (Weight) для локального утяжеления контроля кривой. Более высокий вес тянет кривую ближе к контрольной точке.
• Для точных окружностей используйте NURBS Circle вместо попытки аппроксимации Bézier.
• Разбивайте задачу: сначала создайте общую форму, потом добавляйте детали через дополнительные NURBS или меш.
• При конверсии проверьте нормали и устраните дупликаты вершин.

Important: Пытаясь добавить отдельную контрольную точку в NURBS-поверхность, вы упрётесь — добавлять можно только ряды или колонки.

Типичные ошибки и как их исправлять

1. Артефакты при лофтинге: проверьте разрешение каждого профиля и их направление нормалей.
2. Неровная сетка после конверсии: примените Remesh или ручную ретопологию.
3. Поверхность выглядит «смятой»: уменьшите локальные веса или отредактируйте контрольную сетку.
4. Нельзя заполнить промежуток в объекте из раздела Curve: конвертируйте в меш или используйте Surface-объекты.

Сравнение NURBS и альтернативных подходов

• NURBS vs Полигональная модель: NURBS упрощают создание гладких пенум и контроль кривизны. Полигональная модель даёт полный контроль топологии и лучше для анимации.
• NURBS vs Bézier: Bézier проще и быстрее для 2D контуров и художественных форм; NURBS точнее для инженерных форм.

Решение: используйте NURBS для каркаса и формы, затем конвертируйте в меш для финальной детализации и анимационных правок.

Роль-ориентированные чеклисты

Для моделей с разными обязанностями полезны краткие чеклисты.

Моделлер:

• Создать профили NURBS и выровнять их.
• Проверить одинаковое разрешение.
• Выполнить лофтинг и конвертировать в меш.
• Выполнить ретопологию и UV-развёртку.

Технический художник:

• Контролировать веса и разрешение.
• Тестировать экспорт (форматы IGES/STEP не поддерживаются — требуются сторонние инструменты).
• Проверить нормали и наличие дыр.

Художник по поверхности:

• Настроить кривые для желаемого скругления.
• Применить модификаторы сглаживания.
• Подготовить финальный меш для шейдинга.

Мини-SOP для рабочей цепочки NURBS → Меш

1. Спланируйте профили и контрольные точки.
2. Создайте профили через “Add” → Curve/Surface.
3. Настройте веса и разрешения.
4. Проведите лофтинг или латинг.
5. Проверьте форму в виде объектного превью и исправьте артефакты.
6. Convert → Mesh.
7. Ретопология и развёртка UV, подготовка к рендеру.

Критерии приёмки

• Поверхность без заметных складок и швов в ключевых местах.
• Конечный меш имеет чистые нормали и не содержит дублей вершин.
• Форма соответствует референсу и контрольные профили выровнены.

Тест-кейсы и приёмочные проверки

• Убедиться, что NURBS Circle является истинной окружностью после конверсии (нет заметных углов).
• Создать три профиля для лофтинга с разным наклоном и проверить непрерывность поверхности.
• Применить Screw к профилю и проверить отсутствие разрывов при больших оборотах.

Ментальные модели для работы с NURBS

• Подумайте о контрольных точках как о магните: вес меняет силу притяжения.
• Представьте поверхность как натянутую ткань между каркасом контрольных точек.
• Для лофтинга представьте профили как поперечные сечения трубы, по которым натягивается кожа.

Короткий глоссарий

• Контрольная точка — управляющая вершина NURBS.
• Вес — параметр W, влияющий на локальное притяжение.
• Resolution — число подразделений для визуализации кривой.
• Лофтинг — создание поверхности через профили.
• Латинг — вращение профиля вокруг оси для создания симметричных форм.

Частые сценарии и когда NURBS не подходят

Подходят:

• Прецизионное машиностроение-подобное моделирование.
• Каркасные органические формы с плавной кривизной.

Не подходят:

• Мелкая ручная детализация с контролем топологии для деформации.
• Игровые ассеты с жёсткими требований к полигонам до LOD — иногда удобнее сразу моделить меш.

Подводя итог

NURBS в Blender — мощный инструмент для создания точных и гладких форм. Они дают высокий контроль формы с помощью контрольных точек и весов. Используйте NURBS для каркасного моделирования, лофтинга и латинга, затем при необходимости конвертируйте в меш для дальнейшей проработки и подготовки к рендеру.

Ключевые шаги:

• Создавайте из меню “Add” подходящий тип NURBS.
• Редактируйте контрольные точки, вес и разрешение.
• Выполняйте лофтинг или латинг.
• Конвертируйте в меш для финальной обработки.

Если вы начнёте практиковаться с NURBS в простых объектах — чашах, вазах, панелях — через несколько задач вы почувствуете, где они работают лучше всего. Пробуйте разные комбинации Surface и Curve — это расширит вашу библиотеку приемов.

Дополнительные ресурсы

• Официальная документация Blender по кривым и поверхностям.
• Руководства по ретопологии и UV для финальной подготовки мешей.