第1章 什么是NURBS

1.1 Rhino建模与NURBS方法

自20世纪40年代发明电子计算机以来，人类就一直试图在生产和生活的各个领域充分发挥它的计算优势，提高工作、生活的效率和质量。电子计算机是建立在电子电路的基础上，以二进制数字为语言进行计算的装置，它的优势在于计算速度快，计算精度高，尤其适合需要大量运算的领域应用。在各种工程领域，例如机械、车辆、航空航天、建筑、桥梁等，其工程设计中往往需要进行大量的分析和计算，如各种力学、振动、空气动力、热分析等，因此，工程设计领域是最早应用计算机作为设计工具的领域之一。随着计算机硬件、计算机图形学的迅速发展，目前，计算机作为辅助工具已经应用到了设计（Computer Aided Design，CAD）、分析（Computer Aided Engineering，CAE）、制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等工程领域的各个环节。其中在形态设计方面，鼠标、键盘、手绘板等人机交互工具取代了圆规、丁字尺和描图笔，显示器和打印机取代了硫酸纸和蓝图。目前，在产品设计和生产的所有领域都已经实现了无纸化，全部设计工作均可以由数码来完成。设计工具的进化大大提高了设计人员的工作效率，同时也在很大程度上拓展了设计人员的想象力和创造性空间。

在工业设计领域，设计人员的很大一部分工作是处理线条、体量、比例等外观形态以及材质外观效果，他们需要的是灵活、交互的形态设计工具和逼真的产品效果展示工具。目前，有许多计算机辅助设计工具都能够满足这一要求，Rhinoceros® 就是其中之一。

Rhinoceros®（以下简称Rhino）是一款由美国Robert McNeel & Associate（以下简称McNeel）开发的辅助设计软件，其主要的功能目标是辅助设计师进行更自由的产品、建筑等形态方面的设计。它的核心是NURBS曲线曲面理论，它的点、线、面、体的建模指令都是建立在这个核心和相关算法的基础之上的。Rhino所建立的模型，是存储在计算机内的一系列数据，这些数据代表点、线、面、体等各种造型要素，并通过特定的图形算法计算显示在屏幕上。NURBS曲线曲面理论的发展源自工程设计领域，自20世纪60年代至80年代，理论发展逐渐成熟并在计算机辅助设计领域投入商业应用，Rhino就是在此基础上开发并逐渐完善起来的。

1992年，McNeel与AG（Applied Geometry）合作，负责将AG的一个NURBS几何算法库AGLib整合到AutoCAD中，同年McNeel与AG达成协议共同开发AutoCAD的NURBS模块AccuModel。1993年，McNeel完全接手开发工作，并于当年11月完成了阶段性成果Sculptura 2，并给它起了一个外号叫Rhinoceros。1994年，McNeel与AG达成协议，McNeel获得许可使用AGLib，AG公司负责升级和维护，并于当年发布了Rhino的测试版本，1994年8月，McNeel正式将Sculptura命名为Rhinoceros，并注册了商标。1994年11月，Alias公司正式收购了AG公司，1995年1月，McNeel接受AG对AGLib最后一次的升级维护。1998年10月，Rhino 1.0版本正式发布，1999年1月，升级为1.1版本，2000年8月，发布Rhino 2.0测试版和Flamingo渲染器，2001年9月，正式发布Rhino 2.0版本。Rhino 2.0使用了AGLib中的技术，而McNeel使用AGLib的许可到2002年底到期，因而McNeel开发了新的核心并于2003年1月发布了包含新核心的Rhino 3.0版本，经过几年的不断升级完善，于2007年1月发布了Rhino 4.0版本，于2012年发布Rhino 5.0版本。