آشنایی با سطوح در راینو

شاید اصلي‌ترين نوع اشيايي که در مدل‌سازي سه‌بعدي راينو با آن سر و کار خواهيد داشت، سطح‌ها يا همان Surfaceها باشند. در واقع هنگام ساخت يک مدل سه‌بعدي در راينو، رويه و سطح آن مدل است که ايجاد مي‌شود. به همين دليل به راينو و نرم‌افزارهايي که مانند راينو از اين روش براي مدل‌سازي استفاده مي‌کنند، نرم‌افزارهاي Surface Modeling گفته مي‌شود.

سطوح در راينو انواع مختلفي دارند که در اين پست با برخي از آن‌ها آشنا مي‌شويد. سطوح نيز مانند خطوط داراي ويژگي‌هاي خاصي هستند که آگاهي از اين ويژگي‌ها، بعداً هنگام ايجاد و ويرايش سطوح، کمک بسياري به درک منطق دستورات مرتبط با آن‌ها مي‌کند. البته برخي مفاهيم و دستورات در مورد خطوط و سطوح مشترک هستند و مي‌توانيد اطلاعاتي را که قبلا در مورد خطوط آموخته‌ايد، درمورد سطوح نيز به کار بنديد. به‌عنوان مثال همان‌طور که دو خط (با شرط اين که انتهايشان بر هم منطبق باشد) را مي‌توانيد با دستور Join به هم متصل کنيد، دو سطح نيز در صورتي که لبه‌هاي منطبق بر هم داشته باشند، با همين دستور قابل اتصال و يکي شدن با هم هستند.

با اين توضيح، ساده‌ترين دسته‌بندي سطوح را مي‌توان اين‌گونه در نظر گرفت. دسته‌ اول؛ سطوحي که از به هم متصل شدن چند سطح ديگر ساخته شده‌اند و دسته‌ بعدي سطوحي که يک سطح مستقل هستند و در صورتي که دستور Explode را روي آن‌ها اجرا کنيد، اتفاق خاصي رخ نمي‌دهد. دسته‌ اول را Polysurface و دسته‌ دوم را Surface نام‌گذاري مي‌کنيم. توجه داشته باشيد که بسياري از دستورات و عمليات فقط در مورد Surfaceها قابل انجام هستند. به‌عنوان مثال همان‌طور که Curveها داراي نقاط کنترل هستند و مي‌توان با جابه‌جا کردن آن‌ها شکل Curve را تغيير داد، Surfaceها نيز داراي نقاط کنترل هستند. اما اين موضوع در مورد Polysurfaceها صادق نيست و نمي‌توان شکل آن‌ها را به وسيله‌ نقاط کنترل تغيير داد.

علاوه بر Surfaceها و Polysurfaceها که از نسخه‌هاي اوليه راينو وجود داشته‌اند، در راينو 5 نوع ديگري از سطوح به نام Lightweight Extrusionها نيز معرفي شده‌اند که حجم بسيار کمتري نسبت به Surfaceها و Polysurfaceها دارند. در راينو 5 سطوحي که با برخي دستورات (مانند Box، Cylinder، ExtrudeCrv و…) ايجاد مي‌شوند، از نوع Lightweight Extrusion يا به اختصار Extrusion هستند. دليل اين موضوع اين است که در بسياري از مدل‌هاي سه‌بعدي، به ويژه مدل‌هاي معماري، تعداد زيادي از سطوح تنها از امتداد پيدا کردن يک خط در يک مسير مستقيم به وجود مي‌آيند (مانند آنچه با ابزار Gumball  می‌توان انجام داد). بنابراين با اين تدبير حجم مدل‌هايي از اين دست، به ميزان قابل توجهي کاهش مي‌يابد. البته توصيه مي‌شود در صورتي که مي‌خواهيد فايل را به نرم‌افزار ديگري انتقال دهيد، Extrusionها را با ابزار  (Explode) به Surface تبديل كنيد.

سطوح در راينو فارغ از اينکه Surface باشند، يا Polysurface يا Extrusion در صورتي که بسته باشند، Solid ناميده مي‌شوند. در يک تعريف ديگر به سطوحي که لبه‌ آزاد نداشته باشند Solid گفته مي‌شود. لبه‌ آزاد يا Naked Edge لبه‌اي است که به هيچ لبه‌ ديگري متصل نباشد. براي مشاهده‌ لبه‌هاي آزاد يک سطح، مي‌توانيد از دستور ShowEdges استفاده کنيد. در صورتي که اين دستور هيچ لبه‌اي را به‌عنوان Naked Edge شناسايي نکند، مي‌توان نتيجه گرفت که سطح انتخاب شده يک Solid است. مکعب، کره و استوانه نمونه‌هايي از سطوح بسته يا همان Solidها هستند.

تمام سطوح در راينو داراي سه جهت اصلي به نام‌هاي U، V و N هستند. جهت N در واقع همان بردار نرمال سطح در هر نقطه از آن است. بنابراين راستاي N در هر نقطه‌اي از سطح، جهت راستاي عمود به سطح در همان نقطه است، و سوي آن به سطح بستگي دارد. توضيح اينکه هر بردار داراي يک راستا و يک جهت يا سو است. پس مي‌توان براي هر سطح دو رو در نظر گرفت. روي سطح، که به آن Frontface و پشت سطح، که به آن Backface مي‌گوييم. با تغيير جهت بردار نرمال سطح، پشت و روي سطح نيز برعکس مي‌شوند. براي برعکس کردن جهت يک سطح از همان روشي استفاده مي‌شود که براي تغيير جهت خطوط گفته شد. سطح مورد نظر را انتخاب کرده و دستور Flip را در خط فرمان وارد کنيد.

براي درک بهتر مفهوم دو جهت U و V لازم است بدانيد که در راينو هر Surface، با هر ميزان از انحنا و پيچيدگي که باشد، از يک سطح مستطيل اوليه ساخته شده است، که در جهات مختلف تغيير شکل پيدا کرده است.

حال اگر طول و عرض آن مستطيل اوليه را U و V بناميم، مفهوم اين دو جهت در مورد تمامي سطوح، به روشني مشخص خواهد شد. روي هر سطح خطوط کم‌رنگي ديده مي‌شوند كه به آن‌ها Isoparametric Curve يا به اختصار Isocurve مي‌گوييم. با کمي دقت به شکل بالا و بر اساس آنچه در مورد جهت‌هاي U و V گفته شد، متوجه خواهيد شد که در هر سطح Isocurveها هم‌راستا با همان جهت‌های U و V هستند. اما براي تشخيص اينکه کدام Isocurve تعيين کننده‌ جهت U و کدام تعيين کننده‌ جهت V است، از دستور Dir استفاده مي‌شود. سطح مورد نظر را انتخاب کرده و روي ابزار  (Analyze direction) کليک کنيد، يا دستور Dir را در خط فرمان وارد کنيد. اکنون نشانگر ماوس را روي هر قسمتي از سطح که ببريد، سه بردار با سه رنگ مختلف در آن نقطه از سطح نمايش داده مي‌شود. بردار سفيد، نشان دهنده‌ بردار نرمال سطح يا همان جهت N در آن نقطه از سطح است، بردار قرمز نشان دهنده‌ جهت U و بردار سبز نشان دهنده‌ جهت V در نقطه‌ تعيين شده از سطح است.

براي تغيير جهت مثبت بردارهاي U و V مي‌توانيد به ترتيب از گزينه‌هاي UReverse و VReverse از خط فرمان استفاده كنيد. همچنين گزينه‌ SwapUV باعث مي‌شود جاي بردارهاي U و V با هم عوض شوند. و نهايتاً گزينه‌ Flip همان کاري را انجام مي‌دهد که کليک راست روي همين ابزار انجام مي‌دهد، يعني جهت بردار N را برعکس کرده و در نتيجه سطح را پشت و رو مي‌کند. يادآور مي‌شود که در سطوح Solid جهت نرمال‌ها (بردار N) همواره به سمت بيرون است و دستور Flip نيز تأثيري بر آن نخواهد داشت.