【科研模型100例-14】高分子串珠模型

本系列教程针对无3D软件操作基础的小白，所用软件为C4D r20。用最通俗易懂的讲解，带你深挖C4D。

作者：复旦大学高分子系博士，3D科研绘图公众号创始人，有十年以上3D软件使用经验，绘制各类科研图像逾千幅。

【例14】高分子串珠模型

难度：★

知识点：克隆

今天的教程是最后一个一星级教程，题目虽然有些枯燥，但这个系列本来就不是为了博大家眼球才出的。不善学者学到的也许只是串珠模型，善学者则能举一反三，做到手中无剑而心中有剑。

在上一例对象「模式」的克隆中，我们实现了小球在大球表面的分布，其中大球是作为载体。其实，除了用一个三维模型作载体外，用一个面，甚至一根线都可以。

这里我们用画笔工具画一条曲线，创建样条时，按住鼠标不松手并拖动，可以创建贝塞尔「类型」的样条对象。创建完成后按空格键结束。

接下来我们就按照【例13】的操作，在样条对象上克隆小球。

创建球体对象，「半径」根据样条的尺寸来定，保证一条线上可以分布多个球体。

给球体添加克隆，「模式」选择对象模式，「对象」栏选择样条对象。即可看到小球在样条上分布的结果。

这里参数太多，我们先盯着一个看。这里的「分布」方式默认为数量，「数量」默认为10，也就是整个样条上分布10个球。数一数还真是，只是这10个球的间隔距离有些奇怪。（大家可以思考下原因）

如果想要小球平均分布的话，将「分布」方式改为平均即可。

想要球多一点或少一点，可以改变「数量」的值。到这里，高分子串珠模型就已经画好了。

那除了画一串珠子外，沿着样条克隆还能画什么呢？这就得发挥各自的想象力了，比如用一个标准类型的球体来画表面分布均匀的粒子簇。

前面说过，标准类型的球体表面布线是经纬线方式。如果直接在球体的每个顶点分布一个小球，那么两极位置的小球肯定过于密集，会出现互相交叉的现象。这里我们不妨换一种思维，还是利用标准类型的球体，只是不在每个顶点的位置克隆。

那么具体要怎么做？请接着往下看——

创建一个球体，「分段」设为32。

「转为可编辑对象」（快捷键C），然后切换到边模式，按快捷键U~L（「循环选择」）选择球的“纬线”。（按住Shift键可加选）

右键选择「提取样条」。（旧版本软件在「网格」菜单>>「命令」选项中可找到）

提取成功后，将原来的球体对象隐藏，如图所示。

沿着“球体.样条”对象克隆小球，「模式」选择对象模式，「分布」方式改为步幅，设置合适的「步幅」值达到下图所示的效果。（如果这里「分布」方式不用步幅，改用数量或者平均，则达不到均匀分布的目的）

如果你能得到形状更多样的样条，那么最终克隆得到的结果也会更有趣。例如下图是一个接近球形的无规高分子线团。

* 深 * 挖 * 时 * 间 *

1、样条的插值

回到上面让大家思考的问题：克隆「分布」方式为数量的时候，为什么分布就不均匀呢？

如果我不说原因，你就已经猜到跟样条的属性有关，那说明你已初步找到了建模的感觉。这里分布不均匀是因为样条的「点插值方式」默认为自动适应，在手动创建样条时难免会有不均匀。

选择样条对象，如果将「点插值方式」改为统一，更新下「数量」的值，观察小球分布的变化。

2、嵌段、交替、无规共聚物

上面的例子我们只讲了同一种小球的克隆，充其量也就能画个均聚物。那如果要画嵌段或者无规类型的呢？别着急，我早就替大家想好了应对之策。

不需要画几段样条线拼在一起，然后分别克隆。这种吃力不讨好的活，不是我的教程风格。

我们还是用之前画的单根样条对象，沿着样条进行克隆，得到串珠模型，并给一个简单的材质。

然后选择球体对象，复制一份（Ctrl~C，Ctrl~V），将复制的对象换一种颜色的材质，还是作为克隆对象的子层级。只需注意两种颜色的小球是平级的即可。

接着只需要在「克隆」一栏选择迭代、随机、混合与类别即可，这个例子可以很好地帮助大家理解这几种类型的区别。例如，迭代可得到AB交替型共聚物。如果克隆的子层级再加一个球体对象，还可以得到ABA或AAB等类型的共聚物。其他几种也都不难，此处请大家自行尝试。

是不是炒鸡简单？最近我画的一幅封面图用到的就是本例中的知识，haha~

本例讲解到此结束，感谢大家的观看！

下期案例预告：甲烷分子

思斐迩（Sphere）——沟通科学与艺术的桥梁

我们的设计队伍是一支专业的硕博团队，具有深厚的科研底蕴，致力于为广大科研工作者提供最周到的科研图像设计服务。客户遍布全球，包括MIT、Stanford、Cornell、中科院、清华、北大等高校和科研机构，蜚声海内外。作品被CNS、JACS、Chem等期刊选作封面，并受邀为其制作科普动画。更有国内最大的科研作图教学公众号“3D科研绘图”，曾为浙江大学、复旦大学、武汉大学、中科院大连化物所等单位提供专业作图讲座和培训，线上线下总受众数超十万人。