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老怪《SU曲面建模》系列讲座第23节
位图矢量化
想要生成曲面,通常先要获得曲线。我们时常把位图导入SketchUp 里,在位图上描绘其轮廓线,将这些轮廓线当作边线或者路径,用来形成面域、放样或用其他形式形成曲面,其实这就是一种手工的“位图矢量化”过程。这种方法显然费时、费力,还容易出错,本节要介绍一些多快好省地完成位图矢量化的办法。

1,位图与矢量图
我们知道:用计算机绘制生成的直线、圆、圆弧、曲线和图表等形式的图形文件,都是矢量图。我们还知道,SketchUp 也是一种矢量化的绘图、建模工具。
图14.1.1 和图14.1.2 就是典型的矢量图,它们是一种只有线没有面的线框图。这种数字图形的优点是文件体积小,可以任意放大而不会降低图像质量。下图中,左下角的两个小图是原状,把它放大后仍然是清晰的。所以,矢量图非常适合做工程图样、插图等。

图14.1.1 矢量图形缩放例
                       
显然,我们无法通过数码相机或者扫描仪得到上图所示的矢量图,矢量图只能由某些专业的软件来生成。在包括SketchUp 的很多设计工具里,矢量图也可以用线框(路径)来生成面,并且赋予颜色。如图14.1.3 所示的米老鼠就是对矢量图形赋色的结果,左图是一系列色块组合而成,右图用了平滑过渡的技巧,模拟出一些立体感,但仍然无法表现丰富的色阶,图像缺乏真实感,因此矢量图注定不能像照片那样细腻传神。

图14.1.3 矢量图填色例

2,矢量图在SketchUp曲面建模中的重要性
图14.1.6 ①②所示的是从外部导入SketchUp的2D 矢量图,图14.1.6 ③④是把矢量图生成面域后,用推拉工具拉出一点厚度,这种做法在不重要的场合,柔化掉部分边线后,可勉强作为浮雕应用。而图14.1.6 ⑤⑥所示的就是标准的“浅浮雕”(模拟黄铜材质)。

图14.1.6 矢量图生成浅浮雕

图14.1.7 是一些石质与木质的浅浮雕实物照片,现实生活中能见到很多类似的例子,因为实现起来更容易,也能做得细腻、逼真,应用范围较广,它们也是很多SketchUp 用户建模任务中的重要内容之一。

图14.1.7 浅浮雕示例

问题来了:不难想见,想要完成类似图14.1.7 所示的浅浮雕,无论是以石头、木头还是砖头为材料,必须先画出线稿(轮廓线);而线稿(轮廓线)在SketchUp 里就是“矢量图”,这是一切的关键。如果你有美术天赋或者就是美术专业的科班出身,并且能熟练驾驭相关软件,想要设计并绘制类似的矢量图当然没有问题,只是要花不少时间。遗憾的是,SketchUp用户中有一半以上并无这样的能力,还有一些人虽然有能力却不愿意把时间投入其中。本节后面的内容将要为你解决这类颇为伤脑筋的问题。
为了说明矢量图在SketchUp曲面建模中的重要性,上面只列举了两个浮雕的例子,其实矢量图在sketchup建模过程中的很多地方都要用到矢量图,非常重要。
众所周知,除了DWG、DXF、CDR 及AI 等常见格式的矢量图外,更大量的图像资源是各种格式的位图,这就产生了如何把丰富的位图资源转化成矢量图的问题。能用来做位图矢量化功能的软件工具很多,如Photoshop(PS)、Adobe Illustratort( AI)、CorelDRAW(CD)等,可惜它们用起来太烦琐,如同杀鸡用牛刀,专业的书也有很多,所以本章不会去讨论它们。本节后面的篇幅将会介绍一些适合SketchUp 用户所需的“多快好省”的方法。

3,位图矢量化软件(Vector Magic矢量魔法)
《SketchUp曲面建模思路与技巧》第14章详细介绍了两种专门为位图矢量化而生的软件——Img2CAD 和Vector Magic,为压缩篇幅,下面仅介绍Vector Magic(矢量魔法)
声明:作者与下面要介绍的软件无任何商业合作关系。
Vector Magic(矢量魔法)的应用可简可繁,对于SketchUp 用户,绝大多数应用可以简单到完全自动化。对于专业的平面设计师,也可选择人工参与的复杂应用,有几十种参数可供选择与调整。
该软件有面应用程序,还很容易搜索到免费的汉化版,此外,还有功能更为强大的云端服务。只要在网页浏览器中输入https://zh.vectormagic.com/,即可打开中文网页,按照提示上传位图并简单设置后即可下载矢量图,大多数人都可无障碍操作。

图14.3.3 一键自动化操作的结果

3.1 用Vector Magic(矢量魔法)的几个实例
(1)图14.3.8 ①②③是原始位图,图14.3.8 ⑦⑧⑨为矢量化后成面情况。
(2)其中图14.3.8 ①是黑色填充图案,这种图最适合矢量化后导入SketchUp 做成浮雕。
图14.3.8 ⑦所示即所有闭合线段可成面并可直接推拉成体。
(3)其中图14.3.8 ②是线描图案,这种图矢量化后需要较多的修整工作才能成面做成浮雕。如图14.3.8 ⑧所示。
(4)如图14.3.8 ③所示的彩图,如图14.3.8 ⑨所示生成面264 个,也需要稍微加工后才有实用价值。

图14.3.8 几个实例

4,在线位图矢量化
如果你难得用一次位图矢量化,或者懒到连傻瓜软件都不想学,下面介绍你一种在线操作且免费的位图矢量化的方法。
本节要介绍一个在线的矢量化工具。在它的欢迎页面上就清楚表明了它的功能与特点:
Autotracer 是一款免费的在线图像矢量转换工具,可将JPEG、GIF 和PNG 等位图转换成可缩放矢量图形(EPS、SVG、AI 和PDF)。 无须注册,也不需要电子邮箱。其实前面括号里列出的矢量图形并不全,还有3 种没有列出,其中就有我们关心的DXF 格式。下面详细介绍其用法。

4.1 操作界面与设置要领
(1)在网页浏览器地址栏中输入www.autotracer.org 后按Enter 键。
(2)打开的网页即操作界面,单击图14.4.1 ②所指的“中文”将显示中文界面。
(3)单击图14.4.1 ③所示的“选择文件”按钮,可导航到你想要矢量化的位图。
(4)单击图14.4.1 ④所在的下拉按钮,可以在7 种矢量格式中选择,建议选择DXF 格式。
(5)在图14.4.1 ⑤所在的“色彩数”中选择时要注意,黑白位图选2;如果待矢量化的图像是彩色的,可以在这里指定色域范围,如选8,彩色图像会被矢量化成8 种色域。
(6)“平滑度”下拉列表框(见图14.4.1 ⑥)中有5 种选择,选择默认的“正常”即可。
(7)“去噪”选项组中的“活跃”复选框(见图14.4.1 ⑦)一定要勾选,否则矢量化后可能会出现很多小洞、小点。
(8)当待矢量化图像是白色背景时,应勾选“忽略”复选框(见图14.4.1 ⑧)。
(9)以上项目全部设置完成后,单击“开始”按钮(见图14.4.1 ⑨),开始上传图像并矢量化。

图14.4.1 操作界面与设置

(10)把矢量化后的DXF 文件下载到计算机后,就可以执行SketchUp 中的“文件”→“导”命令,导航到保存有DXF 文件的目录,找到该DXF 文件后确定。
(11)图14.4.3 ①③⑤是原始位图。图14.4.4 所示为导入矢量图后直接成面的结果
(12)根据大量测试可知,类似图14.4.3 ①③⑤所示的黑白图案或色块图案最适合矢量化后导SketchUp 中应用,网络上可以找到很多。

图14.4.3 导入与对比

除了上面介绍的“www.autotracer.org”之外,还有两处有相同功能的网站:
(1)号称“万能”的网站:https://convertio.co/zh/ 可对图像、矢量文件、字体、文档、电子书、视频、音频等几乎所有想得到的文件进行相互转换。
(2)还有个网站:https://www.vectorizer.io/,该网站只有英文版与德文版,需注册并可按周或按月付费使用。

5,矢量曲线的优化
位图矢量化以后的曲线,无论用前面所介绍的何种工具和方法,以位图进行矢量化后的结果大多转换品质较佳,但是仍然未必全部符合我们的要求,所以就引出了本节的内容——矢量曲线的优化。位图矢量化后的曲线存在的问题大致有以下几种。
(1) 曲线断裂不连续,甚至断断续续地缺少一部分,无法成面。
(2) 曲线上有多余的线段,同样难以成面。
(3) 曲线呈锯齿状,不光滑、不平整。
(4) 曲线精度过高,边线与端点数量庞大。
处理以上问题,有些很简单,有些则非常伤脑筋。以上问题,越靠前面的越麻烦。处理这些问题,除了使用SketchUp 的原生工具之外,可能还要用到以下插件中的一个或多个。
(1) Curvizard(曲线优化工具,见《SketchUp 常用插件手册》5.4 节)。
(2) Edge Tools(边线工具,见《SketchUp 常用插件手册》2.14 节)。
(3) Chrisp Repa ir Add Face DWG(DWG 文件修复,见《SketchUp 常用插件手册》2.9 节)。
(4) Select Curve(选连续线,见《SketchUp 常用插件手册》2.20 节)。

5.1 解决曲线不连续的问题
用插件实施位图矢量化的方法,如果要处理图14.6.1①所示的单线位图,还要求矢量化后仍然是单线时,使用插件Img2CAD(图像转换为CAD 的“中心线”)是唯一的选择,因为只有它拥有按位图线条中心生成矢量文件的能力。
如果位图原稿的线条本身就不十分清晰、连续,获得的矢量文件当然就会断断续续、不连续。图14.6.1 ② 就是经过Img2CAD 转化后的DXF 文件导入SketchUp 以后的情况,
图14.6.1 ③是用Edge Tools(边线工具)标注的断点和多余的短线段,吓了一跳吧?
有很多工具和方法可以帮助我们解决此类问题。如Edge Tools(边线工具)和Chrisp Repair AddFace DWG(DWG 文件修复)等。修复的过程难以详细描述,但是有两个提示:
(1)尝试一种工具或方法之前,必须多复制出几个副本,以免造成损失。
(2)最好不要指望插件能为你解决所有问题,要做好人工参与的思想准备。
图14.6.1④是经过大约10min 插件加人工处理后的效果,图14.6.1⑤是用“DWG 文件修”插件生成面域后的情况。

图14.6.1 单线的修理与优化

5.2 解决曲线锯齿状的问题
Img2CAD(图像转换为CAD)虽然有一些优点(如5.1节所述)但是它会在转换后产生大量锯齿,用下面介绍的方法,经过两步处理,即可得到光滑的曲线。
(1)图14.6.2 ①是刚转换成功的矢量图,图14.6.2 ②是局部放大的图,有大量锯齿。用卷尺工具量取大多数相邻锯齿间的距离,比如量得12 ~ 16。
(2)全选后单击调用Edge Tools(边线工具)中的Simplify selected curves(简化曲线工具),在弹出的数值框里输入一个比量得的值稍大的值,如20,按Enter 键后得到图14.6.2 ③所示的结果,图14.6.2 ④是放大的局部。
(3)大多数情况下,经过上述处理的结果,曲线比较生硬,再次全选后,单击Curvizard6(曲线优化工具)的“光滑曲线”后,结果如图14.6.2 ⑤所示,图14.6.2 ⑥是放大的局部。

图14.6.2 处理锯齿状曲线

(1)解决曲线精度过高问题
用前面介绍的位图转矢量图的方法中,除了Img2CAD(图像转换为CAD)之外的其他方法,转换精度都是默认值,无法事先设置,转换成矢量图后,曲线的精度都偏高。无论是把这些曲线当作路径还是要生成平面或曲面,都会产生数量庞大的线面,我们可以用下述方法加以简化(大多数SketchUp应用情况下必须加以简化)。
(1)图14.6.3 左侧是刚刚矢量化后导入SketchUp 的统计数字,边线为5246。
(2)全选后单击Curvizard(曲线优化)工具栏中的“简化曲线”工具,不用输入参数,处理后的边线如图14.6.3 右侧所示,边线为603,简化了接近90%,并无肉眼可见的变形。

图14.6.3 简化曲线

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。



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