صفحه اصلی / آموزش / SubD چیست؟

SubD چیست؟

معمولا در هر نسخه جدید راینو در کنار تمام تغییرات و بهبودهای ریز و درشت چند ویژگی بارز و اصلی ارائه می‌شود. به عنوان مثال می‌توان به معرفی گامبال در نسخه ۵ و یا بهبود امکانات رندر در راینو ۶ اشاره کرد. در نسخه ۷ راینو بی‌شک یکی از این ویژگی‎‌های قابل توجه اضافه شدن ابزارهایی برای مدلسازی به روش SubD در راینو است. به بیانی ساده از نظر فنی یک آبجکت SubD چیزی نیست جز یک مش، که البته این مش با الگوریتم‌هایی پس از تقسیم‌بندی‌های متوالی نرم می‌شود. اما از نقطه نظر کاربردی SubD ابزاری است برای مدلسازی فرم‌های نرم و ارگانیک (مانند فرم گیاهان و جانوران) با انحناهای پیچیده. SubD قابلیت ساخت این فرم‌ها را به راحنی و با دقت بالا و همچنین با قابلیت ویرایش سریع و آسان فراهم می‌کند. اگر می‌خواهید در مورد مفهوم SubD و تاریخچه آن بیشتر بدانید تا انتهای این پست با ما همراه باشید.

برای آن که مفهوم و همینطور کاربرد SubD را بهتر درک کنیم ابتدا لازم است بدانیم که برای مدلسازی سه‌بعدی در گرافیک کامپیوتر، طیف گسترده‌ای از روش‌ها و الگوریتم‌ها وجود دارد. در یک سوی این گستره روش مدلسازی Polygon قرار دارد که هر سطح را با کنار هم چیدن تعدادی چندضلعی ایجاد می‌کند. تعداد چندضلعی‌ها بسته به انحنای سطح و دقت آن می‌تواند متفاوت باشد. تعداد اضلاع چندضلعی‌ها نیز می‌تواند متفاوت باشد (سه‌ضلعی، چهارضلعی و یا بیشتر). به سطوح ساخته شده با این روش Mesh گفته می‌شود، که در بخشهای بعدی مفصل‌تر با آن آشنا خواهیم شد. مدلسازی با این روش نسبتا آسان است و دست کاربر باز است تا هر فرم پیچیده‌ای را با کنار هم چیدن چندضلعی‌ها در یک آرایش مناسب به وسیله ابزارهایی که نرم‌افزار مدلسازی فراهم می‌کند، ایجاد کند. اما سطوح مش چندان دقیق نیستند و سطوح نرم و همواری را با این روش نمی‌توان ایجاد کرد.

در سوی دیگر این طیف، مدلسازی به روش NURBS قرار دارد، که بسیار دقیق است و سطوحی نرم و یکدست ایجاد می‌کند. تقریبا تمام ابزارهای راینو که برای ایجاد سطوح و خطوط منحنی از آن استفاده می‌شود به همین روش کار می‌کنند. با وجود تمام نکات مثبت این روش، باید اعتراف کرد که مدلسازی فرم‌های با انحناهای پیچیده در این روش به آسانی روش مدلسازی با چندضلعی‌ها نیست. پس اگر روشی وجود داشته باشد که آسانی و انعطاف روش Polygon و دقت روش  NURBSرا همزمان داشته باشد، کار برای طراح و مدلساز سه‌بعدی بسیار آسان می‌شود. این روش سوم همان مدلسازی به روش SubDivision یا به صورت خلاصه‌تر SubD است.

روش Sub-D چگونه کار می‌کند؟

همانطور که گفته شد یک ضعف اساسی سطوح Mesh دندانه دندانه بودن آنهاست، به ویژه زمانی که تراکم چندضلعی‌های سازنده سطح پایین باشد. البته بالا بودن تراکم چندضلعی‌ها نیز مشکلات خاص خود را به همراه دارد. SubDivision راه حلی است برای ساخت یک سطح نرم از یک Mesh درشت و شکسته.

برای اینکه ساز و کار ایجاد سطوح با استفاده از روش Subdivision را بهتر متوجه شویم، بیایید ابتدا این روش را روی خطوط شکسته شبیه‌سازی کنیم. یک خط شکسته مانند تصویر زیر را در نظر بگیرید (۱) که از اتصال چهار پاره‌خط تشکیل شده است. در اولین مرحله هر یک از پاره خطهای سازنده شکل را به چهار قسمت تقسیم می‌کنیم و یک چهارم از دو سر هر پاره خط را حذف می‌کنیم. (قسمت‌های قرمز رنگ در شکل ۲) و فاصله به وجود آمده را با یک پاره‌خط جدید به هم وصل می‌کنیم. (۳) اکنون این فرایند را روی شکل جدید تکرا می‌کنیم. اگر به تعداد کافی این فرآیند را تکرار کنیم رفته رفته شکل ایجاد شده نرم و نرم‌تر می‌شود. تا جایی که بجای یک خط شکسته تقریبا یک منحنی نرم داریم.

اگر تعداد این تکرارها به سمت بی‌نهایت میل کند، از یک خط شکسته به یک منحنی نرم می‌رسیم. این در واقع ایده‌ای بود که جورج چایکین در سال ۱۹۷۴ برای ایجاد منحنی براساس تعدادی نقطه (مشابه آنچه در راینو به نام نقاط کنترل یا Control points می‌شناسیم) مطرح کرد. بعدها الگوریتم‌های دیگری برای این منظور توسط افراد دیگر توسعه یافت.

الگوریتم‌های Subdivision نیز کاری مشابه آنچه در مثال قبل دیدیم را با سطوح Mesh انجام می‌دهند. در واقع یک مش درشت و شکسته را (که به آن Polygon cage می‌گوییم) با تقسیم‌ کردن‌های متوالی نرم‌تر و نرم‌تر می‌کند. همانند آنچه در مورد خطوط در مثال قبل در مورد الگوریتم Chaikin گفته شد. در صورتی که تعداد این تکرارها به سمت بی‌نهایت میل کند، یک سطح نرم و با انحنای پیوسته خواهیم داشت. توجه داشته باشید که این بدان معنا نیست که این تقسیم‌ها واقعا اتفاق می‌افتد و یک مش متراکم تولید خواهد شد. بلکه این تنها منطق و الگوریتم تبدیل یک مش شکسته به سطح نرم SubD است. در واقع آنچه که به عنوان سطح  SubDبا آن سر و کار داریم، حد بی‌نهایت این تقسیم‌های متوالی است و نه یک مش متراکم با چندضلعی‌های بسیار زیاد. در راینو پس از اتمام مدلسازی می‌توانید به راحتی سطوح SubD را به سطوح NURBS (مانند سطوحی که با سایر دستورات راینو مثل Sweep و Loft و… ساخته می‌شود) تبدیل کنید.

در تصویر بالا در سمت چپ Mesh اولیه و در تصاویر بعدی مراحل تقسیم‌بندی آن را مشاهده می‌کنید. در سمت راست حد این تقسیم‌بندی در بی‌نهایت را مشاهده می‌کنید که همان سطح SubD است. در برخی نرم‌افزارها به کاربر اجازه داده می‌شود میزان تقسیم‌بندی‌ها را خود تعیین کند. اما در راینو برای سادگی کار فقط دو حالت برای آبجکت‌های SubD در نظر گرفته شده است. حالت مش اولیه که به Control net، Control cage و یا SubD level zero گفته می‌شود (چرا که در واقع هنوز هیچ تقسیم‌بندی روی آن انجام نشده است) و سطح نرم شده که به آن SubD یا Limit surface گفته می‌شود (چون همان طور که گفته شد این سطح به لحاظ ریاضی حد الگوریتم بازگشتی تقسیم‌بندی در بی‌نهایت است). همچنین به حالت اول Box mode و حالت دوم Smooth mode گفته می‌شود. در فرآیند مدلسازی به روش SubD در هر مرحله از کار ممکن است یکی از این دو حالت نمایش کارآمدتر باشد و جابجا شدن بین این دو حالت در طول مدلسازی کمک می‌کند که اشراف و کنترل بیشتری بر ساختار آبجکت SubD و فرم نهایی آن داشته باشید. در راینو برای جایجا شدن بین این دو حالت می‌توانید از کلید Tab از صفحه کلید استفاده کنید.

برای تقسبم‌بندی و نرم کردن یک مش الگوریتم‌های مختلفی وجود دارد. یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها، الگوریتم Catmull–Clark است که در سال ۱۹۸۷ میلادی توسط ادوین کتمال (Edwin Catmull) و جیم کلارک (Jim Clarck) ابداع شد. امروزه تقریبا تمام نرم‌افزارهایی که این فناوری را ارائه می‌کنند (از جمله نسخه جدید راینو) از همین الگوریتم استفاده می‌کنند. کتمال در سال ۲۰۰۵ برنده اسکار در بخش دستاوردهای فنی (Academy Award for Technical Achievement) شد. قبل از آن نیز در سال ۱۹۷۸ میلادی دنیل دو (Daniel Doo) و مالکلم سابین (Malcolm Sabin) الگوریتم دیگری را برای ساخت سطوح SubDivision ارائه کردند که به نام Doo–Sabin شناخته می‌شود. پس در واقع مفهوم ریاضی سطوح Subdivision موضوع چندان جدیدی هم نیست. اما اولین کاربرد آن در گرافیک کامپیوتر در سال ۱۹۹۷ و در انیمیشن کوتاه «بازی جری» محصول استودیوی فیلمسازی پیکسار بود. در این انیمیشن کوتاه چهار دقیقه‌ای که جایزه بهترین انیمیشن کوتاه اسکار را هم دریافت کرد، برای مدلسازی سر و دستان جری از سطوح SubD استفاده شد.

Sub-D در راینو

همان طور که اشاره شد سطوح SubD مفهوم جدیدی نیستند و بسیاری از نرم‌افزارهای شناخته‌شده در زمینه گرافیک کامپیوتر و مدلسازی سه‌بعدی امکان ساخت سطوح به این روش را دارا هستند. در راینو از ابتدا روش اصلی استفاده شده برای ایجاد منحنی‌ها و سطوح، روش NURBS بوده است. با این حال افزونه‌هایی مانند T-Splines (که توسعه آن برای راینو متوقف شده است و Autoodesk ابزارهای آن را به یکی از بسته‌های نرم‌افزاری خود به نام Fusion 360 اضافه کرده است) و بعدتر Clayoo این قابلیت را به راینو اضافه کردند. اکنون در نسخه ۷ راینو، ابزارهای مدلسازی SubD به هسته اصلی خود نرم‌افزار راینو اضافه شده‌اند و بدون نیاز به نصب افزونه خاصی می‌توانید در محیط راینو از مدلسازی SubD و قابلیت‌های کم‌نظیر آن لذت ببرید. ابزارها و روال کار SubD در راینو ۷ به گونه‌ای طراحی شده است که هم برای کاربران قدیمی راینو و هم کاربرانی که قبلا تجربه کار با نرم‌افزار دیگری با این فناوری را داشته‌اند آشنا و کاربری آن آسان باشد.

بادگیری SubD در راینو ۷

با این توضیحات اگر فکر می‌کنید این ابزار قدرتمند می‌تواند برای کار شما هم مفید باشد همین امروز یادگیری آن را شروع کنید. ابزارهای SubD در راینو در زمینه طراحی منبت، طراحی زیره کفش، طراحی جواهرات و هر زمینه دیگری که با فرمهای پیچیده و با انحناهای پیوسته سه‌بعدی سر و کار داشته باشد می‌تواند سرعت و توان مدلسازی شما را به مراتب افزایش دهد.

برای آموزش SubD می‌توانید از اسناد آموزشی که خود کمپانی مک‌نیل منتشر کرده است استفاده کنید. اما اگر شما هم فکر می‌کنید برای یک آموزش کارآمد هیچ چیز نمی‌توانید جای یک استاد خوب را بگیرد، می‌توانید در دوره‌های آموزشی خصوصی و گروهی ما شرکت کنید. سرفصل تمامی دوره‌های آموزشی پیش رو بر اساس نسخه ۷ راینو خواهد بود و کار با ابزارهای SubD را نیز شامل خواهد شد.


برای مشاوره در مورد دوره‌های آموزشی از طریق پیامرسان واتس‌اپ به من، محمد نیکوکار پیام دهید:
برای شروع گفتگو کلیک کنید!

درباره‌ی محمد نیکوکار

محمد نیکوکار هستم، دانشجوی کارشناسی ارشد طراحی صنعتی، دانشگاه تهران؛ عاشق یاد گرفتن و یاد دادن. معلم راینو و مولف کتاب مدلسازی سه بعدی با Rhinoceros5. علاقمند به برنامه نویسی و موزیک. در حال حاضر فعال در زمینه طراحی جواهرات و کفش.

۳ دیدگاه‌ها

  1. عالی بود ممنون

  2. عالی عالی

  3. محمد صادق اوستام

    مثل همیشه عالی ، ممنون.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Rhino5.ir تخصصی‌ترین مرجع فارسی زبان راینو و پلاگین‌های راینو