آشنایی با سطوح در راینو

شاید اصلی‌ترین نوع اشیایی که در مدل‌سازی سه‌بعدی راینو با آن سر و کار خواهید داشت، سطح‌ها یا همان Surfaceها باشند. در واقع هنگام ساخت یک مدل سه‌بعدی در راینو، رویه و سطح آن مدل است که ایجاد می‌شود. به همین دلیل به راینو و نرم‌افزارهایی که مانند راینو از این روش برای مدل‌سازی استفاده می‌کنند، نرم‌افزارهای Surface Modeling گفته می‌شود.

سطوح در راینو انواع مختلفی دارند که در این پست با برخی از آن‌ها آشنا می‌شوید. سطوح نیز مانند خطوط دارای ویژگی‌های خاصی هستند که آگاهی از این ویژگی‌ها، بعداً هنگام ایجاد و ویرایش سطوح، کمک بسیاری به درک منطق دستورات مرتبط با آن‌ها می‌کند. البته برخی مفاهیم و دستورات در مورد خطوط و سطوح مشترک هستند و می‌توانید اطلاعاتی را که قبلا در مورد خطوط آموخته‌اید، درمورد سطوح نیز به کار بندید. به‌عنوان مثال همان‌طور که دو خط (با شرط این که انتهایشان بر هم منطبق باشد) را می‌توانید با دستور Join به هم متصل کنید، دو سطح نیز در صورتی که لبه‌های منطبق بر هم داشته باشند، با همین دستور قابل اتصال و یکی شدن با هم هستند.

با این توضیح، ساده‌ترین دسته‌بندی سطوح را می‌توان این‌گونه در نظر گرفت. دسته‌ اول؛ سطوحی که از به هم متصل شدن چند سطح دیگر ساخته شده‌اند و دسته‌ بعدی سطوحی که یک سطح مستقل هستند و در صورتی که دستور Explode را روی آن‌ها اجرا کنید، اتفاق خاصی رخ نمی‌دهد. دسته‌ اول را Polysurface و دسته‌ دوم را Surface نام‌گذاری می‌کنیم. توجه داشته باشید که بسیاری از دستورات و عملیات فقط در مورد Surfaceها قابل انجام هستند. به‌عنوان مثال همان‌طور که Curveها دارای نقاط کنترل هستند و می‌توان با جابه‌جا کردن آن‌ها شکل Curve را تغییر داد، Surfaceها نیز دارای نقاط کنترل هستند. اما این موضوع در مورد Polysurfaceها صادق نیست و نمی‌توان شکل آن‌ها را به وسیله‌ نقاط کنترل تغییر داد.

علاوه بر Surfaceها و Polysurfaceها که از نسخه‌های اولیه راینو وجود داشته‌اند، در راینو ۵ نوع دیگری از سطوح به نام Lightweight Extrusionها نیز معرفی شده‌اند که حجم بسیار کمتری نسبت به Surfaceها و Polysurfaceها دارند. در راینو ۵ سطوحی که با برخی دستورات (مانند Box، Cylinder، ExtrudeCrv و…) ایجاد می‌شوند، از نوع Lightweight Extrusion یا به اختصار Extrusion هستند. دلیل این موضوع این است که در بسیاری از مدل‌های سه‌بعدی، به ویژه مدل‌های معماری، تعداد زیادی از سطوح تنها از امتداد پیدا کردن یک خط در یک مسیر مستقیم به وجود می‌آیند (مانند آنچه با ابزار Gumball  می‌توان انجام داد). بنابراین با این تدبیر حجم مدل‌هایی از این دست، به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. البته توصیه می‌شود در صورتی که می‌خواهید فایل را به نرم‌افزار دیگری انتقال دهید، Extrusionها را با ابزار  (Explode) به Surface تبدیل کنید.

سطوح در راینو فارغ از اینکه Surface باشند، یا Polysurface یا Extrusion در صورتی که بسته باشند، Solid نامیده می‌شوند. در یک تعریف دیگر به سطوحی که لبه‌ آزاد نداشته باشند Solid گفته می‌شود. لبه‌ آزاد یا Naked Edge لبه‌ای است که به هیچ لبه‌ دیگری متصل نباشد. برای مشاهده‌ لبه‌های آزاد یک سطح، می‌توانید از دستور ShowEdges استفاده کنید. در صورتی که این دستور هیچ لبه‌ای را به‌عنوان Naked Edge شناسایی نکند، می‌توان نتیجه گرفت که سطح انتخاب شده یک Solid است. مکعب، کره و استوانه نمونه‌هایی از سطوح بسته یا همان Solidها هستند.

تمام سطوح در راینو دارای سه جهت اصلی به نام‌های U، V و N هستند. جهت N در واقع همان بردار نرمال سطح در هر نقطه از آن است. بنابراین راستای N در هر نقطه‌ای از سطح، جهت راستای عمود به سطح در همان نقطه است، و سوی آن به سطح بستگی دارد. توضیح اینکه هر بردار دارای یک راستا و یک جهت یا سو است. پس می‌توان برای هر سطح دو رو در نظر گرفت. روی سطح، که به آن Frontface و پشت سطح، که به آن Backface می‌گوییم. با تغییر جهت بردار نرمال سطح، پشت و روی سطح نیز برعکس می‌شوند. برای برعکس کردن جهت یک سطح از همان روشی استفاده می‌شود که برای تغییر جهت خطوط گفته شد. سطح مورد نظر را انتخاب کرده و دستور Flip را در خط فرمان وارد کنید.

برای درک بهتر مفهوم دو جهت U و V لازم است بدانید که در راینو هر Surface، با هر میزان از انحنا و پیچیدگی که باشد، از یک سطح مستطیل اولیه ساخته شده است، که در جهات مختلف تغییر شکل پیدا کرده است.

حال اگر طول و عرض آن مستطیل اولیه را U و V بنامیم، مفهوم این دو جهت در مورد تمامی سطوح، به روشنی مشخص خواهد شد. روی هر سطح خطوط کم‌رنگی دیده می‌شوند که به آن‌ها Isoparametric Curve یا به اختصار Isocurve می‌گوییم. با کمی دقت به شکل بالا و بر اساس آنچه در مورد جهت‌های U و V گفته شد، متوجه خواهید شد که در هر سطح Isocurveها هم‌راستا با همان جهت‌های U و V هستند. اما برای تشخیص اینکه کدام Isocurve تعیین کننده‌ جهت U و کدام تعیین کننده‌ جهت V است، از دستور Dir استفاده می‌شود. سطح مورد نظر را انتخاب کرده و روی ابزار  (Analyze direction) کلیک کنید، یا دستور Dir را در خط فرمان وارد کنید. اکنون نشانگر ماوس را روی هر قسمتی از سطح که ببرید، سه بردار با سه رنگ مختلف در آن نقطه از سطح نمایش داده می‌شود. بردار سفید، نشان دهنده‌ بردار نرمال سطح یا همان جهت N در آن نقطه از سطح است، بردار قرمز نشان دهنده‌ جهت U و بردار سبز نشان دهنده‌ جهت V در نقطه‌ تعیین شده از سطح است.

برای تغییر جهت مثبت بردارهای U و V می‌توانید به ترتیب از گزینه‌های UReverse و VReverse از خط فرمان استفاده کنید. همچنین گزینه‌ SwapUV باعث می‌شود جای بردارهای U و V با هم عوض شوند. و نهایتاً گزینه‌ Flip همان کاری را انجام می‌دهد که کلیک راست روی همین ابزار انجام می‌دهد، یعنی جهت بردار N را برعکس کرده و در نتیجه سطح را پشت و رو می‌کند. یادآور می‌شود که در سطوح Solid جهت نرمال‌ها (بردار N) همواره به سمت بیرون است و دستور Flip نیز تأثیری بر آن نخواهد داشت.