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老怪《SU曲面建模》系列讲座第29节
模型修复与优化

不可否认,SketchUp 有很多其他3D 建模工具所没有的优点,因此得到了建筑规划景观室内、木业等众多行业设计师的青睐与拥戴。
也要承认,SketchUp 也有一些需要认真面对的不足:例如导入dwg 文件后和导入其他格式的模型后带来的大量问题;贴图或材质引出的问题;模型几何体精细程度太高或太低引起的问题;BIM 模型不符合实体要求的问题;模型减肥的问题等。
要解决这些问题,除了在建模过程中要时刻注意、严谨操作之外,还有很多问题需要借用外部插件来配合解决,所以本节要介绍一些外部插件来解决建模过程中的这些问题。

1模型修复与优化概述
本讲座前面28节讨论的都是曲面建模的相关内容,曲面模型的创建过程中,甚至完成后,难免会发现一些问题需要修复,有时修复模型比创建模型还麻烦。
现在到了本讲座快要结束的时候,也该讨论一下如何修复有毛病的模型和如何对模型“减肥”和“优化”的问题了。本节打算从以下5 个方面来展开讨论。
(1)如何找到不合适(偏大或偏小)的材质并进行修复。
(2)如何找到精度过高的几何体并进行修复。
(3)如何修复有孔洞等毛病的模型。
(4)线面减肥优化的问题。
(5)导入dwg 文件后的问题。
想要解决上述问题,往往还需要外部插件来配合。所以,本节的内容大致是介绍几组相关插件及其可解决的问题(含部分插件操作要领)。

2,Material Resizer (材质调整)
在SketchUp 的用户中经常有人会吐槽,规模不大的一个模型,为什么skp文件的体积动辄就几十兆、几百兆,操作起来很受限制。这个问题要细究起来,可能有很多原因,其中材质贴图方面的原因主要有两项。
(1)没有及时清理曾经试用过的,现在已经不再用的贴图和材质。解决这个问题并不难,只要选择“窗口”→“模型信息”菜单命令,然后在统计信息里清理一下就可以了。这个清理操作效果很明显,却经常被忘记。不过这并不是本节要讨论的原因。
(2)模型中用了太多高像素甚至超高像素的贴图,有时一幅图就有好几兆,模型里有十幅八幅这样的图,模型一下子就被“催肥”了。眼前就有个例子,下面的1中间的厨柜主体部分边的材质样板,从Windows 的资源管理器中可以看到它的文件体积是5MB左右。现在多了边几个贴图用的样板,你猜猜看,它的文件体积有多大?你一定没想到它差不多有20兆,居然是原来的4 倍大。

图片1.png
图1 一个试验用标本

下面的图2是用Material Resizer材质调整插件对一个模型材质的诊断和治疗后的对比。下图左边列出了模型里所有材质的缩略图,材质名称和像素数量(很多是六七百万像素,最小的也有150万像素左右)。
现在就可以根据这些材质所在的位置和重要性来确定要如何处理它们了,说实话,如果想用人工把这一步做好并不容易,如果没有相当的经验,不是把图像尺寸定得大了就是定得太小。若是定大了,为模型瘦身的预期目的打了折扣;定小了,模型看起来就会模糊不清。不过,Material Resizer材质调整插件可以很好地为我们解决这个难题,现在假设我们都很有经验,先把精确调整材质大小的问题放一边,来讨论为这些嫌太大的材质定一个大致的尺寸。
请注意图2④处有一行字和一个数值框,上面写着“Reduce selected materials to”,意思是想把选定的材质减少到数值框里的像素,默认是512 像素(这是插件根据适合大多数模型给出的建议)我们暂且接受默认的512 像素,接着要选择需要瘦身的对象,可以逐个单击勾选,也可以单击下图③,在这里勾选全部,接着就可以单击下图⑤的GO 按钮。接下来就是等待,它正忙着,要对一个个材质去计算和修改,要稍微等一下。现在所有需要调整的材质尺寸全都变了,给出的统计结果如图2右侧所示。


图2.png
图2 左侧优化前诊断数据,右侧优化后数据

调整前较大的尺寸都变成了512 像素,原来较小的尺寸也按比例缩小了。为了比较,把它保存为另一个文件。现在我们可以来比较一下了,调整前的文件大小是19.1MB;调整后的文件大小是6.17MB,是原来的1/3 还不到,效果很明显。关键是模型与材质的品质仍然可以保持跟原先一样,没有肉眼可见的区别。

3Goldilocks(金发女郎,纹理与几何分析)
上面介绍的插件Material Resizer(材质调整)可以快速把太大的材质调整到你指定的大小,因此可以大大缩小模型的体积。但是,这种方法属于不分青红皂白地“一刀切”,比较粗暴,可能会犯错误——把不该缩小的材质也缩小了。
本节要介绍的插件叫作“Goldilocks”,按照字面来直译是“金发姑娘”(童话故事《金发姑娘和三只熊》中的主角)。它是跟一种叫作“LightUp”的即时渲染器配套应用的插件。
大家都知道,在小规格的模型上用了高像素的纹理会使文件增大、运行变慢;反过来,大尺度的模型如果使用了低像素的纹理也不好,会使贴图看上去模糊。这两种情况下的模型,若还要做渲染的话,问题更大。所以,即时渲染器“LightUp”出现的同时,“金发女郎”也应运而生。在后面的篇幅要根据它的功能统一称它为“纹理几何分析”。它安装完成后没有工具图标,可以在“工具”菜单里看到以下两个功能选项:
(1)Goldilocks Texture,纹理分析;
(2)Goldilocks Geometry,几何分析。
图20.3.2和图20.3.3所示就是对前面那个橱柜模型所作的分析。红色的进度条表示纹理或几何体的精细度过大,进度条长度代表过大的程度。(材质偏大可用上面的Material Resizer插件修改,几何体偏大,则要用下面介绍的Polygon Cruncher模型减面工具修改。)

图20.3.2.png

既然这个插件的作者如此喜欢“Goldilocks(金发姑娘)”我就投其所好,去找了个有12个漂亮姑娘的模型作为测试它的标本,如图20.3.4所示。

图20.3.4.png
图20.3.4 测试用模型

现在选择“工具”→ Goldilocks texture(纹理分析),分析结果如图20.3.5 可见大多数对象的纹理大小呈现绿色,说明在合理的范围内。不过要注意,Goldilocks 对贴图大小的分析与给出的数据,是基于保证渲染效果、减少渲染时间为目标的,注重的是当前视图(即将渲染的画面)中可见的材质; 如果把模型转过一个较大的角度,或者缩放模型可见部分,贴图材质在画面中的比例有了改变,就需要重新进行分析。所以,要在模型完工之前,至少在确定模型视图前使用该工具。
至于图20.3.6 所示的另一项测试是,选择“工具”→ Goldilocks Geometry(几何分析)
菜单命令,对当前模型的几何体精细程度进行客观分析,并提供分析的结果,如图20.3.6 所示。这个图表也有左、右两个部分,左侧是Component Path(对象的路径),右侧是Edge Density
(边缘密度即边缘线段的数量),红色的进度条越长,就提示这个对象的边缘线段密度越高,越应该精简。好笑的是:最需精简的正好是站在中间,背对我们的那位Goldilocks。

图20.3.5.png


4.2 问题与解决
自从引入了“实体”以及相关的逻辑运算工具后,从理论或学术角度上看,SketchUp 又上了一个台阶,为完善SketchUp的逻辑运算,进入BIM与3D 打印等应用领域创造了条件。但是也产生了一些新的问题,尤其是“几何体很难全都符合实体条件”,直接影响了实体概念与其运算操作的深入发展。问题的起源大多数是因为SketchUp 用户的操作不够严谨所产生。为了让用户的几何体符合SketchUp 对实体的要求,产生了不少插件,本节介绍的SolidInspector2( 实体检测修复)就是其中较完善的一个。
你可用关键词Solid Inspector2访问Extensions Warehouse,搜索最新版本直接安装。并执行“视图→工具栏→ Solid Inspector2” 菜单命令调用;也可以选择“工具→ Solid Inspector2” 菜单命令调用该插件。
一些号称具有“自动转实体”或“实体修复”等功能的插件,有些确实可以快速把有问题的几何体修复成符合条件的实体,可惜检测和处理的过程是“黑箱操作”,其结果还可能弄巧成拙。还有人编写了一些对实体“高度容错”的替代工具,这是跟SketchUp 底层运算核心逻辑相悖的,也不利于SketchUp 用户在建模过程中养成应有的认真、严谨的习惯,不宜提倡。本节要介绍的Solid Inspector2(实体检测修复)克服了上述的不足,检测后提供报告,由用户自己决定要不要修复,当用户拿不定主意时,还能为用户提供参考意见。

4.3 应用示例1(检测与修复反面)
图20.4.1 所示的球体上有一些错误的反转平面。见①,选择好该球体后,单击②所示的工具图标,结果如③所示,不正确的面用红色突出显示。同时提供④所指处所示的检测报告:提示有38 处Reversed Faces(反面),如果你不知道如何操作,单击⑤所指处的问号后会弹出操作提示(黑色的部分)。如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥所指处的Fix(维修),结果如图20.4.1⑦所示。同时给出最终的检测报告⑧:No Errors Everything is shiny(没有错误一切都是完好的),检测、修复完成。

图20.4.1.png
图20.4.1 Reversed Faces(反面)

4.4 应用示例2(检测修复内部线面)
图20.4.2①所示的六棱柱内部还有一些线面,这些线面有可能是用户有意创建的,也可能是多余的,单击工具②后,结果如③所示,内部的面用红色突出显示。同时提供④所示的检测报告:提示有7 处“Internal Face Edges”(内部的线面),如果你不知道如何操作,可单击⑤处的问号;如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥ Fix(维修),结果如⑦所示,同时给出最终的检测报告(截图略)。


图20.4.2.png
图20.4.2 Internal Face Edges(内部的线面)

4.5应用示例3(检测修复零散边线)
图20.4.3①所示的六棱柱内部还有一些线,这些线有可能是用户有意创建的,也可能是多余的。单击工具②后,结果如③所示,这些线用红色突出显示。同时提供④所示的检测报告:提示有12 处“Stray Edges ”(零散边线)(其中一条手绘线有10 个线段)。如果你不知道如何操作,可单击⑤处的问号;如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥所指的Fix(维修),结果如⑦所示,同时给出最终的检测报告(截图略)。

图20.4.3.png
图20.4.3 Stray Edges(零散边线)

4.6 应用示例4(检测内部的线面)
图20.4.4①所示的六棱柱内部还有一些线面(2个矩形),这些线面有可能是用户有意创建的,也可能是多余的。单击工具②后,结果如图20.4.4 ③所示,内部的面用红色突出显示。同时提供④所示的检测报告:提示有2 处“Internal Face Edges”(内部的线面)。如
果你不知道如何操作,可单击⑤所指处的问号;如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥所指处的 Fix( 维修),结果如⑦所示,同时给出最终的检测报告(截图略)。

图20.4.4.png
图20.4.4 Internal Face Edges(内部的线面)

4.7 应用示例5(检测并修复面上的孔洞)
图20.4.5①所示的球体表面有几处“洞”(7 个矩形),这些“洞”有可能是用户有意创建的,也可能是模型的缺陷。单击工具②后,结果如③所示,这些“洞”的边线用红色突出显示。同时提供④所示的检测报告:提示有7 处“Face Holes”(面上的洞)。如果你不知道如何操作,可单击⑤处的问号;如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥处的Fix(维修)。但是这次不会提供自动修复,在弹出的提示⑥中告诉你:“Edges that form the border of asurface or a hole in the mesh.These cannot be fi xed automatically. Manually close the mesh and runthe tool again.”(可意译为:“不能自动修复形成表面孔的边缘,请手动修补后再次运行插件检查。”)。遇到这种情况就需要人工介入进行处理,通常可用的措施是“补线成面”(包括柔化)。

图20.4.5.png
图20.4.5 Face Holes(面上的洞)

4.8 应用示例6(修复表面边线)
图20.4.6 ①所示的四棱锥外部有一些“废线”(一个圆弧、一段手绘线、三段折线),这些线有可能是用户有意创建的,也可能是模型缺陷,单击工具②后,结果如③所示,
检测到的废线以红色突出显示。同时提供④所示的检测报告:提示有24 处(其实是24 个线段)“Stray Edges”(零散边线)。如果你不知道如何操作,可单击⑤的问号;如果确认检测出的问题需要纠正,可单击⑥所指处的“Fix”(维修),结果如⑦所示,同时给出最终的检测报告(截图略)。

图20.4.6.png
图20.4.6 Surface Borders(表面边界)

4.9 应用示例7(检测与修复百病缠身的模型)
图20.4.7①和③是“百病缠身”的一对兄弟,因为它们都不是组或组件,所以一旦单击了②的工具图标,兄弟俩所有的毛病都同时被检查出来并且用红色突出显示,从④所示的检查报告中可以看到,它们兄弟俩共患有4 种不同的毛病:
(1)“Stray Edges”(零散边线),108 个(线段)。
(2)“Surface Borders”(表面边界),16 个。
(3)“Internal Face Edges ”(内部的线面),9 个。
(4)“Nested Instances”(嵌套的实体),3 个。
分别单击它们的Fix(修理)按钮后,工具自动修复了其中的大多数毛病,最后剩下一些需要用户自行确认和手工修复,显示在最终的报告⑥里面,它们是:
(1)“Surface Borders”(表面边界),12 个。
(2)“Internal Face Edges”(内部的线面),5 个。
(3)“Nested Instances”(嵌套的实体),3 个。

图20.4.7.png
图20.4.7 “百病缠身”的一对兄弟

4.10  重要的提示
经过反复的测试,最后还要提示一下:
(1)用Solid Inspector2插件做实体检测修复的对象,应提前做成组或组件。
(2)检测修复操作前务必预先选择该组或组件,这样检测修复的范围就限制在已选对象。
(3)如果选择了一些尚不是组或组件的几何体,单击工具图标后将检测当前SketchUp窗口中的所有几何体。(这往往不是我们想要的)
(4)如连续单击两次Solid Inspector2(实体检测修复)工具图标,也会把检测范围扩大到模型中的所有几何体。这也不是我们想要的
(5)对模型中所有几何体做检测和修复,得到的时常是画蛇添足的结果。
(6)善用这个工具,除了可以把几何体修复到符合实体的要求(对BIM 设计特别重要)外,显然还能快速提高我们的建模规范化水平。非常推荐给所有用户。

5Skimp(模型减面优化)
SketchUp 用户时常借用其他软件创建的模型,这么做的最大麻烦是导入的模型线面数量通常都庞大到令人生畏,但只要用本节介绍的减面优化插件Skimp 就可快速完成减面优化的功能。除了对导入的模型减面优化外,它对SketchUp 创建的模型同样有效。
用“扩展程序管理器”在线搜索“Skimp”,即可快速下载与安装。安装完成后可在“视图→工具栏”命令,调出工具栏;也可以选择“扩展程序→ Skimp”菜单。
该插件的功能包括导入、预览以及简化 FBX、OBJ、STL、DAE、3DS、VRML、PLY 等3D 格式文件,还可直接简化模型场景中的组和组件。
Skimp 还有以下特点:快速导入及简化,在正式导入前可进行预览、调整比例和模型坐标系,基于模型单位的精确简化,保持原模型结构层次,在导入和简化时保持模型的材质、UV 和法线,完全兼容 PC和 MAC系统。
Skimp 可以优化 SketchUp 场景中的组或者组件对象; Skimp 还可以为减面设置一个允许误差限制,以实现减面优化的高度精确,这对于简化机械或制造类对象(如车辆、电器、电子设备等)非常关键。Skimp的简化功能旨在实现精确性和性能消耗的完美平衡,它速度快、精度高、内存占用率低。Skimp 的界面更简单、直观,让大多数 SketchUp 用户更容易上手。下面以4 个实例来说明Skimp 的减面优化效果。

5.1 减面优化例一
像杯具器皿等模型,通常在场景里都是配角,完全没有必要计较它们的精度,反而应大大减少其线面数量,图20.5.3①所示为一个杯子,图20.5.3②的原始线面数是8408,减少到原来的5%大小,减面后的④并无太大变形,足够在SketchUp 里表达其真实形状。

图20.5.3.png
图20.5.3 减少95% 线面后的杯子

5.2 减面优化例二
图20.5.5是一个地形模型减面优化前、后比较,减面接近90%,仍能保留主要的模型特征与原始纹理。

图20.5.5.png
图20.5.5 地形减面效果示例2

5.3 减面优化例三
沙发在室内设计业的场景中算是占用空间较大的对象,通常马虎不得,图20.5.6 ①是沙发的原始线面,图20.5.6②是保证模型品质的条件下,减面优化到原来的11%而没有肉眼可见的品质改变。

图20.5.6.png
图20.5.6 沙发减面

5.4 减面优化例四
如前所述,对于机械或制造类对象(如车辆、电器、电子设备等)的表现精确度非常重要。图20.5.7①是导入的模型,减面到原来的16%,如图20.5.7②所示,仍有较好的品质。

图20.5.7.png
图20.5.7 减面到原来的16% 后的小车

6Universal importer(通用格式导入并减面)
Universal importer 是一种在SketchUp 里使用的通用格式导入与减面所用的插件,可以导入50 多种不同格式的3D 模型文件,同时拥有对导入模型的“减面和优化”功能。对个人的基本功能免费(见https://github.com/pricing)。
这是一个免费开源的共享插件,访问“sketchucation.com”搜索即可下载。可使用“扩展程序管理器”导航到本节附件安装。安装完成后会自动“纸鹤”状的图标;也可以选择“视图”→“工具栏”→ Universal Importer 菜单命令,调出这个图标。
注意这个插件安装完成后,在“文件”菜单新增了一个Import with Universal Importer菜单命令。点击后会弹出对话框,在资源管理器里导航到你需要导入的3D 文件,单击“打开”按钮。然后单击工具图标,按提示操作,改动线面数量,稍等片刻即可完成减面操作。

6.1 减面例一
图20.6.2 所示为一个减面实例,减面前的球体①有20000 个面,减面后的球体②仅剩800 个面,如③所示,适度柔化后看不出球体的精度有什么变化,减面效果相当明显。

图20.6.2.png
图20.6.2 一个减面实例

6.2 减面例二
图20.6.3 是另一个减面实例,减面前的模型①有32405 个面,减面后的模型②仅剩3990 个面,是原来的12%。模型③是适度柔化后的效果,统计数如图20.6.3 ④所示,看不出有什么明显变化,减面效果相当不错。

图20.6.3.png
图20.6.3 另一个减面实例

7其他模型修复与减面优化工具
除了前面重点介绍的几种对模型进行检测、修复、减面、优化的工具外,本节再向你推荐另外一些有类似 功能的工具,供你选用。

7.1. CleanUp³ 清理大师
这是挪威特隆赫姆的 Thomas Thomassen thomthom [ 托马斯·托马斯森,网名为thomthom
(汤姆托姆,简称tt)] 的知名Ruby 作者编写的免费插件。请用SketchUp 访问“Extension Warehouse”,并用“CleanUp³”为关键词搜索安装。
安装完成后“清理大师”是没有工具图标的,只能从“扩展程序”→ CleanUp3 菜单命令中调用各种功能,如图20.7.1 所示,这组插件有8 项功能,各功能还有更多可操作项,可查阅《SketchUp 常用插件手册》4.9 节的详细说明。

7.2 Polygon Cruncher (3D 模型减面工具)
Polygon Cruncher 是一款非常好用的3D 模型优化软件, 软件能够支持LightWave、3ds Max、Maya 这3 款软件的多个不同版本,可以在不影响3D 模型外观的前提下,尽量减少模型的多边形数量,同时在高优化比的情况下不损失细节,还可以保留原型地支持3D 模型浏览器,是一款实用的3D 减面插件。
这是一款独立的收费软件,有分别针对LightWave、3ds Max、Maya 等软件的多个不同版本,有兴趣关注的读者可访问www.mootools.com,下载“Polygon Cruncher”的相关版本,并浏览相关的功能介绍与视频教程。这是一款独立的软件,不是SketchUp 插件。网络上可搜索到很多相关文章和视频,所以就不再占用本书的篇幅了。
7.3 Transmutr 模型转换器(见《SketchUp 常用插件手册》8.10 节)
Transmutr 是一款轻松转换3D 模型为SketchUp 支持格式的软件,可以通过这款软件将FBX、OBJ、3DS 等格式的3D 文件导入SketchUp 中。除了3D 文件的转换导入外,Transmutr 还可进行减面优化处理和制作渲染用的代理模型。
这个插件能自动化代理进行格式转换,并发送到SketchUp。 还能原保持模型层次结构,同时简化模型层次结构以尽量减少嵌套。可以支持导入很多种常见3D格式文件,
该插件为收费的商业插件,可在Windows 与MAC 系统中使用,有7 天的免费试用期。有兴趣试用者可访问官方网站https://help.transmutr.com/ 浏览教程。

7.4 Repair AddFace DWG(DWG 文件修复,见《SketchUp常用插件手册》2.9 节)
在《SketchUp 建模思路与技巧》一书中用了几节的篇幅详细讨论了在SketchUp 里导入DWG 文件不兼容的原因与对策。“Repair AddFace DWG”(DWG 文件修复)就是针对导入DWG 或其他矢量图形后不能成面问题的重要工具之一。这是2010 年发布的插件,经过10 多个版本的升级后,至今仍能正常使用。国内有很多汉化版。

7.5 对付导入wdg 问题的其他小工具
(1)Z to 0(Z 轴归零)。
(2)Stray Lines(线头工具)。
(3)SetArcSegments(重建圆弧)。
(4)Make Face(自动封面)。
以上几个也都是解决导入DWG 文件后所产生问题的有力工具,各有特点,拥有类似功能的综合性插件工具栏也不少。

感谢你看到了最后。如果您觉得这个讲座的内容还不够完整,那么,我向你推荐我撰写的这套教材,这个讲座的30讲,全部摘取自其中的《SketchUp曲面建模思路与技巧》,无论是SketchUp的初学者还是高端用户,这套教材总有一些适合你。

图片1.png

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