《SU曲面建?！?3節(jié) 位圖矢量化

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老怪《SU曲面建?！废盗兄v座第23節(jié)

位圖矢量化

想要生成曲面，通常先要獲得曲線。我們時(shí)常把位圖導(dǎo)入SketchUp 里，在位圖上描繪其輪廓線，將這些輪廓線當(dāng)作邊線或者路徑，用來(lái)形成面域、放樣或用其他形式形成曲面，其實(shí)這就是一種手工的“位圖矢量化”過程。這種方法顯然費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，還容易出錯(cuò)，本節(jié)要介紹一些多快好省地完成位圖矢量化的辦法。

1，位圖與矢量圖

我們知道：用計(jì)算機(jī)繪制生成的直線、圓、圓弧、曲線和圖表等形式的圖形文件，都是矢量圖。我們還知道，SketchUp 也是一種矢量化的繪圖、建模工具。

圖14.1.1 和圖14.1.2 就是典型的矢量圖，它們是一種只有線沒有面的線框圖。這種數(shù)字圖形的優(yōu)點(diǎn)是文件體積小，可以任意放大而不會(huì)降低圖像質(zhì)量。下圖中，左下角的兩個(gè)小圖是原狀，把它放大后仍然是清晰的。所以，矢量圖非常適合做工程圖樣、插圖等。

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圖14.1.1 矢量圖形縮放例

顯然，我們無(wú)法通過數(shù)碼相機(jī)或者掃描儀得到上圖所示的矢量圖，矢量圖只能由某些專業(yè)的軟件來(lái)生成。在包括SketchUp 的很多設(shè)計(jì)工具里，矢量圖也可以用線框（路徑）來(lái)生成面，并且賦予顏色。如圖14.1.3 所示的米老鼠就是對(duì)矢量圖形賦色的結(jié)果，左圖是一系列色塊組合而成，右圖用了平滑過渡的技巧，模擬出一些立體感，但仍然無(wú)法表現(xiàn)豐富的色階，圖像缺乏真實(shí)感，因此矢量圖注定不能像照片那樣細(xì)膩傳神。

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圖14.1.3 矢量圖填色例

2，矢量圖在SketchUp曲面建模中的重要性

圖14.1.6 ①②所示的是從外部導(dǎo)入SketchUp的2D 矢量圖，圖14.1.6 ③④是把矢量圖生成面域后，用推拉工具拉出一點(diǎn)厚度，這種做法在不重要的場(chǎng)合，柔化掉部分邊線后，可勉強(qiáng)作為浮雕應(yīng)用。而圖14.1.6 ⑤⑥所示的就是標(biāo)準(zhǔn)的“淺浮雕”（模擬黃銅材質(zhì)）。

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圖14.1.6　矢量圖生成淺浮雕

圖14.1.7 是一些石質(zhì)與木質(zhì)的淺浮雕實(shí)物照片，現(xiàn)實(shí)生活中能見到很多類似的例子，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)起來(lái)更容易，也能做得細(xì)膩、逼真，應(yīng)用范圍較廣，它們也是很多SketchUp 用戶建模任務(wù)中的重要內(nèi)容之一。

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圖14.1.7　淺浮雕示例

問題來(lái)了：不難想見，想要完成類似圖14.1.7 所示的淺浮雕，無(wú)論是以石頭、木頭還是磚頭為材料，必須先畫出線稿（輪廓線）；而線稿（輪廓線）在SketchUp 里就是“矢量圖”，這是一切的關(guān)鍵。如果你有美術(shù)天賦或者就是美術(shù)專業(yè)的科班出身，并且能熟練駕馭相關(guān)軟件，想要設(shè)計(jì)并繪制類似的矢量圖當(dāng)然沒有問題，只是要花不少時(shí)間。遺憾的是，SketchUp用戶中有一半以上并無(wú)這樣的能力，還有一些人雖然有能力卻不愿意把時(shí)間投入其中。本節(jié)后面的內(nèi)容將要為你解決這類頗為傷腦筋的問題。

為了說(shuō)明矢量圖在SketchUp曲面建模中的重要性，上面只列舉了兩個(gè)浮雕的例子，其實(shí)矢量圖在sketchup建模過程中的很多地方都要用到矢量圖，非常重要。

眾所周知，除了DWG、DXF、CDR 及AI 等常見格式的矢量圖外，更大量的圖像資源是各種格式的位圖，這就產(chǎn)生了如何把豐富的位圖資源轉(zhuǎn)化成矢量圖的問題。能用來(lái)做位圖矢量化功能的軟件工具很多，如Photoshop（PS）、Adobe Illustratort（ AI）、CorelDRAW（CD）等，可惜它們用起來(lái)太煩瑣，如同殺雞用牛刀，專業(yè)的書也有很多，所以本章不會(huì)去討論它們。本節(jié)后面的篇幅將會(huì)介紹一些適合SketchUp 用戶所需的“多快好省”的方法。

3，位圖矢量化軟件（Vector Magic矢量魔法）

《SketchUp曲面建模思路與技巧》第14章詳細(xì)介紹了兩種專門為位圖矢量化而生的軟件——Img2CAD 和Vector Magic，為壓縮篇幅，下面僅介紹Vector Magic（矢量魔法）

聲明：作者與下面要介紹的軟件無(wú)任何商業(yè)合作關(guān)系。

Vector Magic（矢量魔法）的應(yīng)用可簡(jiǎn)可繁，對(duì)于SketchUp 用戶，絕大多數(shù)應(yīng)用可以簡(jiǎn)單到完全自動(dòng)化。對(duì)于專業(yè)的平面設(shè)計(jì)師，也可選擇人工參與的復(fù)雜應(yīng)用，有幾十種參數(shù)可供選擇與調(diào)整。

該軟件有桌面應(yīng)用程序，還很容易搜索到免費(fèi)的漢化版，此外，還有功能更為強(qiáng)大的云端服務(wù)。只要在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中輸入https://zh.vectormagic.com/，即可打開中文網(wǎng)頁(yè)，按照提示上傳位圖并簡(jiǎn)單設(shè)置后即可下載矢量圖，大多數(shù)人都可無(wú)障礙操作。

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圖14.3.3　一鍵自動(dòng)化操作的結(jié)果

3.1 用Vector Magic（矢量魔法）的幾個(gè)實(shí)例

（1）圖14.3.8 ①②③是原始位圖，圖14.3.8 ⑦⑧⑨為矢量化后成面情況。

（2）其中圖14.3.8 ①是黑色填充圖案，這種圖最適合矢量化后導(dǎo)入SketchUp 做成浮雕。

圖14.3.8 ⑦所示即所有閉合線段可成面并可直接推拉成體。

（3）其中圖14.3.8 ②是線描圖案，這種圖矢量化后需要較多的修整工作才能成面做成浮雕。如圖14.3.8 ⑧所示。

（4）如圖14.3.8 ③所示的彩圖，如圖14.3.8 ⑨所示生成面264 個(gè)，也需要稍微加工后才有實(shí)用價(jià)值。

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圖14.3.8　幾個(gè)實(shí)例

4，在線位圖矢量化

如果你難得用一次位圖矢量化，或者懶到連傻瓜軟件都不想學(xué)，下面介紹你一種在線操作且免費(fèi)的位圖矢量化的方法。

本節(jié)要介紹一個(gè)在線的矢量化工具。在它的歡迎頁(yè)面上就清楚表明了它的功能與特點(diǎn)：

Autotracer 是一款免費(fèi)的在線圖像矢量轉(zhuǎn)換工具，可將JPEG、GIF 和PNG 等位圖轉(zhuǎn)換成可縮放矢量圖形（EPS、SVG、AI 和PDF）。無(wú)須注冊(cè)，也不需要電子郵箱。其實(shí)前面括號(hào)里列出的矢量圖形并不全，還有3 種沒有列出，其中就有我們關(guān)心的DXF 格式。下面詳細(xì)介紹其用法。

4.1 操作界面與設(shè)置要領(lǐng)

（1）在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器地址欄中輸入www.autotracer.org 后按Enter 鍵。

（2）打開的網(wǎng)頁(yè)即操作界面，單擊圖14.4.1 ②所指的“中文”將顯示中文界面。

（3）單擊圖14.4.1 ③所示的“選擇文件”按鈕，可導(dǎo)航到你想要矢量化的位圖。

（4）單擊圖14.4.1 ④所在的下拉按鈕，可以在7 種矢量格式中選擇，建議選擇DXF 格式。

（5）在圖14.4.1 ⑤所在的“色彩數(shù)”中選擇時(shí)要注意，黑白位圖選2；如果待矢量化的圖像是彩色的，可以在這里指定色域范圍，如選8，彩色圖像會(huì)被矢量化成8 種色域。

（6）“平滑度”下拉列表框（見圖14.4.1 ⑥）中有5 種選擇，選擇默認(rèn)的“正?！奔纯?。

（7）“去噪”選項(xiàng)組中的“活躍”復(fù)選框（見圖14.4.1 ⑦）一定要勾選，否則矢量化后可能會(huì)出現(xiàn)很多小洞、小點(diǎn)。

（8）當(dāng)待矢量化圖像是白色背景時(shí)，應(yīng)勾選“忽略”復(fù)選框（見圖14.4.1 ⑧）。

（9）以上項(xiàng)目全部設(shè)置完成后，單擊“開始”按鈕（見圖14.4.1 ⑨），開始上傳圖像并矢量化。

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圖14.4.1　操作界面與設(shè)置

（10）把矢量化后的DXF 文件下載到計(jì)算機(jī)后，就可以執(zhí)行SketchUp 中的“文件”→“導(dǎo)入”命令，導(dǎo)航到保存有DXF 文件的目錄，找到該DXF 文件后確定。

（11）圖14.4.3 ①③⑤是原始位圖。圖14.4.4 所示為導(dǎo)入矢量圖后直接成面的結(jié)果

（12）根據(jù)大量測(cè)試可知，類似圖14.4.3 ①③⑤所示的黑白圖案或色塊圖案最適合矢量化后導(dǎo)SketchUp 中應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)上可以找到很多。

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圖14.4.3　導(dǎo)入與對(duì)比

除了上面介紹的“www.autotracer.org”之外，還有兩處有相同功能的網(wǎng)站：

（1）號(hào)稱“萬(wàn)能”的網(wǎng)站：https://convertio.co/zh/ 可對(duì)圖像、矢量文件、字體、文檔、電子書、視頻、音頻等幾乎所有想得到的文件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

（2）還有個(gè)網(wǎng)站：https://www.vectorizer.io/，該網(wǎng)站只有英文版與德文版，需注冊(cè)并可按周或按月付費(fèi)使用。

5，矢量曲線的優(yōu)化

位圖矢量化以后的曲線，無(wú)論用前面所介紹的何種工具和方法，以位圖進(jìn)行矢量化后的結(jié)果大多轉(zhuǎn)換品質(zhì)較佳，但是仍然未必全部符合我們的要求，所以就引出了本節(jié)的內(nèi)容——矢量曲線的優(yōu)化。位圖矢量化后的曲線存在的問題大致有以下幾種。

（1）曲線斷裂不連續(xù)，甚至斷斷續(xù)續(xù)地缺少一部分，無(wú)法成面。

（2）曲線上有多余的線段，同樣難以成面。

（3）曲線呈鋸齒狀，不光滑、不平整。

（4）曲線精度過高，邊線與端點(diǎn)數(shù)量龐大。

處理以上問題，有些很簡(jiǎn)單，有些則非常傷腦筋。以上問題，越靠前面的越麻煩。處理這些問題，除了使用SketchUp 的原生工具之外，可能還要用到以下插件中的一個(gè)或多個(gè)。

（1） Curvizard（曲線優(yōu)化工具，見《SketchUp 常用插件手冊(cè)》5.4 節(jié)）。

（2） Edge Tools（邊線工具，見《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.14 節(jié)）。

（3） Chrisp Repa ir Add Face DWG（DWG 文件修復(fù)，見《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.9 節(jié)）。

（4） Select Curve（選連續(xù)線，見《SketchUp 常用插件手冊(cè)》2.20 節(jié)）。

5.1 解決曲線不連續(xù)的問題

用插件實(shí)施位圖矢量化的方法，如果要處理圖14.6.1①所示的單線位圖，還要求矢量化后仍然是單線時(shí)，使用插件Img2CAD（圖像轉(zhuǎn)換為CAD 的“中心線”）是唯一的選擇，因?yàn)橹挥兴鼡碛邪次粓D線條中心生成矢量文件的能力。

如果位圖原稿的線條本身就不十分清晰、連續(xù)，獲得的矢量文件當(dāng)然就會(huì)斷斷續(xù)續(xù)、不連續(xù)。圖14.6.1 ② 就是經(jīng)過Img2CAD 轉(zhuǎn)化后的DXF 文件導(dǎo)入SketchUp 以后的情況，

圖14.6.1 ③是用Edge Tools（邊線工具）標(biāo)注的斷點(diǎn)和多余的短線段，嚇了一跳吧？

有很多工具和方法可以幫助我們解決此類問題。如Edge Tools（邊線工具）和Chrisp Repair AddFace DWG（DWG 文件修復(fù)）等。修復(fù)的過程難以詳細(xì)描述，但是有兩個(gè)提示：

（1）嘗試一種工具或方法之前，必須多復(fù)制出幾個(gè)副本，以免造成損失。

（2）最好不要指望插件能為你解決所有問題，要做好人工參與的思想準(zhǔn)備。

圖14.6.1④是經(jīng)過大約10min 插件加人工處理后的效果，圖14.6.1⑤是用“DWG 文件修復(fù)”插件生成面域后的情況。

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圖14.6.1　單線的修理與優(yōu)化

5.2 解決曲線鋸齒狀的問題

Img2CAD（圖像轉(zhuǎn)換為CAD）雖然有一些優(yōu)點(diǎn)（如5.1節(jié)所述）但是它會(huì)在轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生大量鋸齒，用下面介紹的方法，經(jīng)過兩步處理，即可得到光滑的曲線。

（1）圖14.6.2 ①是剛轉(zhuǎn)換成功的矢量圖，圖14.6.2 ②是局部放大的圖，有大量鋸齒。用卷尺工具量取大多數(shù)相鄰鋸齒間的距離，比如量得12 ～ 16。

（2）全選后單擊調(diào)用Edge Tools（邊線工具）中的Simplify selected curves（簡(jiǎn)化曲線工具），在彈出的數(shù)值框里輸入一個(gè)比量得的值稍大的值，如20，按Enter 鍵后得到圖14.6.2 ③所示的結(jié)果，圖14.6.2 ④是放大的局部。

（3）大多數(shù)情況下，經(jīng)過上述處理的結(jié)果，曲線比較生硬，再次全選后，單擊Curvizard6（曲線優(yōu)化工具）的“光滑曲線”后，結(jié)果如圖14.6.2 ⑤所示，圖14.6.2 ⑥是放大的局部。

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圖14.6.2　處理鋸齒狀曲線

（1）解決曲線精度過高問題

用前面介紹的位圖轉(zhuǎn)矢量圖的方法中，除了Img2CAD（圖像轉(zhuǎn)換為CAD）之外的其他方法，轉(zhuǎn)換精度都是默認(rèn)值，無(wú)法事先設(shè)置，轉(zhuǎn)換成矢量圖后，曲線的精度都偏高。無(wú)論是把這些曲線當(dāng)作路徑還是要生成平面或曲面，都會(huì)產(chǎn)生數(shù)量龐大的線面，我們可以用下述方法加以簡(jiǎn)化（大多數(shù)SketchUp應(yīng)用情況下必須加以簡(jiǎn)化）。

（1）圖14.6.3 左側(cè)是剛剛矢量化后導(dǎo)入SketchUp 的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，邊線為5246。

（2）全選后單擊Curvizard（曲線優(yōu)化）工具欄中的“簡(jiǎn)化曲線”工具，不用輸入?yún)?shù)，處理后的邊線如圖14.6.3 右側(cè)所示，邊線為603，簡(jiǎn)化了接近90%，并無(wú)肉眼可見的變形。