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Rhino 7 更新介紹系列 - Quad Remesh 參數詳解

2020-12-25 17:24 作者:Rhino3D原廠中國 0人讀過 | 我要投稿

Rhino 7 已經正式發(fā)布！Rhino 原廠近期集中推送 Rhino 7 新功能和改進的分類介紹文章和視頻，本篇介紹 Grasshopper 中新增的 QuadRemesh 工具。
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QuadRemesh 參數詳解

QuadRemesh 是 Rhino 7 新增的功能，在之前 Rhino 7 還是 WIP 版（正在開發(fā)中的測試版）時就做過很多詳細介紹，您可以

訪問 https://mp.weixin.qq.com/s/vClqP7P2d_71BNyUndZFmg

閱讀之前的介紹文章。本篇主要介紹 Grasshopper 中 QuadRemesh 組件的用法。

QuadRemesh 是一個自動重新計算 mesh 結構的工具，他的特點是可以在基本保持原始形狀不變的情況下重新生成合理的方形單元的 mesh 結構。簡單講就是行業(yè)里說的重新拓撲結構，但這里拓撲的是物體表面的網格結構。

QuadRemesh 生成的拓撲結構特性是目前行業(yè)里同類軟件中最好的，絕對的第一名！甚至一部分使用人工做出來的可能都不一定比它好！很多時候 QuadRemesh 算出來的拓撲結構真的是讓人驚嘆！例如下圖這個通過體素算法生成的多孔結構模型，如果是將其表面結構重建成三角面倒是有很多方法，但是如果需要重整成結構合理整齊的四邊 mesh 那就比較難了：因為它的形狀不規(guī)則且沒有規(guī)律可循，之前的辦法只能人工來做，是一個工作量巨大的體力活。但使用 QuadRemesh 進行非常簡單的設置即可得到非常理想合理的方形網格面分布效果。

像上面這種形狀隨意且復雜的結構很適合使用 QuadRemesh 處理。但更多的實際設計項目中遇到的造型都是比較規(guī)則和干凈的曲面形態(tài)，反而對表面拓撲結構有更高的設計要求。例如單元分布要更加整齊和尺寸均勻，線條走向流暢好看等等，那這種情況下使用 QuadRemesh 是否能滿足需要呢？我們將對一系列的設計造型做一些實際測試，同時也讓大家更清楚的了解 QuadRemesh 里的參數的具體作用。

以下是 Rhino 7 的 QuadRemesh 參數設置面板以及 Grasshopper 中 QuadRemesh 的參數設置組件。我們用數字把參數做了對應，方便大家對照使用，同時也在下面的測試中介紹參數的作用。

注意：Rhino 7 里的 QuadRemesh 組件的參數跟 Grasshopper 中的并不完全一樣，具體請仔細看下面的編號對照和說明。

1?Tc (目標面數)：這是最主要的設置參數，即希望轉換出來的方形 mesh 的面數。這里需要注意兩點：

Rhino 7 中可以設置目標面數或者單元尺寸，但 GH 中只能設置目標面數。
目標面數只是一個預期值，實際計算出的結果會有一定的偏差。

目標面數是影響整體效果最明顯的一個參數，如下圖中所示目標面數越多，模型也自然越精確，細節(jié)越多。這里請注意一個細節(jié)：如果沒有調節(jié)其他參數的默認情況下，每個方形面的尺寸是比較接近的，并且都類似方形，整體分布最為均勻。

2?As? (自適應尺寸)??[0~100之間的數值]

3?Ac? (高曲率適應)??[開關]

這兩個設置參數放在一起介紹，它們的作用如下：控制模型表面的單元有一定的尺寸變化，讓更多單元靠近曲率較大的位置，使得表面結構與形狀吻合度更好。

2?As是一個強度值：如果為 0 就是沒有效果，因此單元就會分布得比較均勻且接近方塊形狀。如果 100 就是最強的影響效果，值越大在模型曲率大的位置會“拉過來”更多的單元，因此單元會被“擠壓”變成細長的，而平緩的地方單元會被拉大因此網格結構更加稀疏。

如果?3?Ac 是關閉的，總體的單元數基本保持不變，就好像一塊布往不同的區(qū)域拉伸后總體的格子數并不會變化。

如果?3?Ac 是開啟的，整體網格密度會加大，面數會變多。由此來彌補某些區(qū)域網格稀疏后可能造成的表面不夠光滑問題。

結論：適當的增加 As 的值，網格的“走向”會更符合模型的形狀，因此看起來走向更加合理。如下圖中所示?As 值越來越大同時保持 Ac 開啟，更多密集的網格會出現在轉角處，且整體網格數量會增加。

如果設計要求更加注重單元的尺寸統一和分布比較均勻的情況，請保持?2?As?的值為 0 即可。

6?對稱軸：對于一些有對稱性質的形狀來說，可以開啟對稱功能來確保網格結構盡可能對稱。這里需要注意幾點：

在 Rhino 7 中可以同時勾選開啟幾個方向的軸獲得對稱的網格分布。
GH 中目前只能選擇其中一個對稱軸。0：不開啟對稱? 1:X軸對稱??? 2:Y軸對稱? 3:Z軸對稱（實測 3 是 X,Y 同時對稱，因此 Z 軸對稱缺失了，這應該是一個 Bug）。
無需將模型放在原點處即可實現對稱效果，只要模型實際的對稱軸向與設置的方向一致即可。

4?He：檢測網格硬邊

5?Se：Brep 硬邊

對于形體上有硬邊(crease)的情況，請啟用選項?4?He?或?5?Se.這里也需要注意：

Rhino 7 中只有選項?5?Se?沒有選項?4?He.
GH 中因為只能輸入 Mesh 物件，因此只有選項?4?He?是有用的，選項?5?Se?是沒有任何效果的（這可能是因為 GH 中工具還沒有來得及更新引起的 Bug）。

7?Gc：線引導方式

對于一些形狀比較不規(guī)則的情況，如果默認的拓撲劃分中分叉點的位置不夠理想，用戶可以手工在模型上畫一些線進行引導，實際效果也是非常明顯的。

7?Gc?的選項名稱含義比較模糊，實際測試效果如下：

0?是近似引導，引導線可以不用貼合在模型表面。
1?是比較嚴格的引導，建議使用的引導線貼合在形體表面效果較好，但引導后的網格并不會嚴格通過引導線。
2?是最嚴格的引導，同樣建議使用的引導線貼合在形體表面，實際框架會盡可能地貼合住引導線，因此網格走向與線的吻合度最高。

8?引導線：引導線輸入口

如下圖中所示，我們把畫好的線投影到模型上做引導（紅線），使用引導方式?2?可以得到吻合度很高的網格分布結果。當然了并不是任意設置的引導線都可以得到理想的效果，這需用戶實際的調整和測試，多數情況下可操作性和效果還是挺不錯的。

整體結論：總體來看對于設計中常見的造型來說，配合 QuadRemesh 加上參數調整通常都可以得到不錯的網格分布效果，如果后期可以再配合 Kangaroo 做一定優(yōu)化便可以得到更加整齊和統一的單元分布。特別適合在設計期間快速生成并評估注重的表面分布效果，可以節(jié)省很多人力和時間。

文件下載：本文中用到的部分測試文件請至 Rhino 原廠微信公眾號 [?Rhino3D?] 中回復?Quadremesh?即可下載配合學習。