三维动画教学中多边形建模探讨金燕(摘要)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“maya多边形建模基础”。
三维动画教学中3D MAX多边形建模探讨
金燕
【摘要】作为一门正在迅速发展和壮大的新兴学科,动画专业的日趋成熟，专业方向性越来越明显。目前分两大专业方向二维和三维，而三维动画的设计和制作主要是依靠计算机软件来实现。
在三维动画中，角色设计、场景设计、灯光、特效、动作的编辑设定无一不是在三维软件中实现，而设计制作三维动画的前期主要部分就是建模。如: 角色建模、场景建模。
建模是三维动画设计制作的第一步，是三维世界的核心和基础，没有一个好的模型，其他什么好的效果都难以表现，3D MAX具有多种建模手段。除了内置的几何体模型和对图形的挤压、车削、放样建模以及复合物体等基础建模外，还有多边形建模、面片建模与NURBS建模。
在建模教学模板中，对于初次接触三维软件的学生来说，如何让学生尽快上手和易掌握并能达到独立完成角色建模是授课教师应该思考和值得探讨的一个环节。面对这三大类高级建模，从学生的实际情况和多年来教学经验总结，我认为多边形建模是较其他两个建模方式更为学生所理解和易掌握。
【关 键 词】角色设计；场景建模；多边形建模；面片建模；NURBS建模
【作者简介】金燕，重庆邮电大学传媒艺术学院讲师
【原文出处】《科学咨询》2009.3一、3D MAX多边形建模的发展
多边形模型制作是最早发展出来的电脑三维模型制作技术，也是三维电脑绘图的基础形式，其实所有由其他数学参数曲面所建构出来的三维曲面模型，最后仍然会转换成不同精致度(多边形面素)的多边形，加以演算成图形。编辑多边形虽然是在网格编辑基础上发展起来的一种多边形编辑技术，除了与编辑网格非常相似，它将多边形划分为四边形的面，实质上和编辑网格的操作方法相同，只是换了另一种模式。但是编辑多边形更适合模型的构建。3DS MAX几乎每一次升级都会对可编辑多边形进行技术上的提升，将它打造得更为完美，使它的很多功能都超越了编辑网格成为多边形建模的主要工具。
二、3D MAX多边形建模的优势
多边形建模是最为传统和经典的一种建模方式。3Ds max多边形建模方法比较容易理解，非常适合初学者学习，并且在建模的过程中学生有更多的想象空间和可修改余地。3Ds max中的多边形建模主要有两个命令：Editable Mesh（可编辑网格）和Editable Poly（可编辑多边形），几乎所有的几何体类型都可以塌陷为可编辑多边形网格，曲线也可以塌陷，封闭的曲线可以塌陷为曲面，这样我们就得到了多边形建模的原料多边形曲面。如果你不想使用塌陷操作的话(因为这样被塌陷物体的修改历史就没了)，还可以给它指定一个Edit Poly修改，这是3D MAX6以后新增加的功能。编辑网格方式建模兼容性极好，制作的模型占用系统资源最少，运行速度最快，尤其是在较少的面数下（即低模）也可制作较复杂的模型。相应的提高教学质量，在多边形低模型状态下，其中涉及的技术主要是推拉表面构建基本模型，最后增加平滑网格修改器或使用Subdivision surfaces（曲 1
面细分），进行表面的平滑和提高精度。而这种这推拉表面构建的方式，学生在学习过程中比Patch面片建模和NURBS建模更容易掌握，这种技法大量使用点、线、面的编辑操作，学生只需要对空间控制能力的提高。
在Patch（面片）建模中将创建好的几何模型塌陷为面片物体，但塌陷得到的面片物体结构过于复杂，节点过多而且会导致出错。NURBS建模。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines（非均匀有理B样条曲线）的缩写，的基本结构是网络状的，若模型比较复杂，会导致控制点急剧增加而难于控制，模型结构复杂时经常需要裁剪曲面，但大量的裁剪曲面容易导致模型变形走样，不容易恢复。面对着两种情况对于初学建模的学生来说，会显得力不从心，无从下手，甚至让他们失去对三维动画学习的兴趣。多边形建模首先是它的操作感非常好，3Dmax中为我们提供了许多高效的工具，良好的操作感使初学的学生们极易上手，因为可以一边做，一边修改；其次可以对模型的网格密度进行较好的控制，对细节少的地方少细分一些，对细节多的地方多细分一些，使最终模型的网格分布稀疏得当。加入细分修改器后发现模型不理想的地方，可以及时的返还低模型状态，对不合理部位的网格分布进行纠正，这样学生在建模过程中容易理清思路不至于无从下手。
三、3D MAX多边形建模的特点
多边型制作模型是最简单直觉的，由于多边型模型是由Vertex点、Edge线(边界)、Poly(面)三个基本元素所构成。点是三维空间座标中的特定位置，而边界则是连接两个点的直线，而面则为多个连续边界所封闭而成的区域。而目随着3Dmax的版本不断的改进，并对多边形建模增加许多编修点、线、面的工具。例如，新增的Extrude(挤压延伸)、Bevel(倒角切面)和Collapse(塌陷)三种。下面 分别以点、线、面来说明：1.点的Extrude--将某点外移，并新增多个三角多边型。Bevel---以某点为基准，沿着相接于此点的边线各延展移动一定距离，新 增新点并相连成新多边型切面。Collapse---将一个以上的顶点收缩焊接成一个顶点。2.线（边）的Extrude---将某边顺着边的法线方向外移，并新增一个四角多边型。Bevel---以某边为基准，沿着以此边为相邻边多边型朝远离边的方向，各延展一定距离，新增新点并相连成新四角多边型切面。Collape---将一个以上的边收缩焊接成一个点。3.面（多边型）的Extrude──将某多边型的面沿着多边型面的法线方向，向外延长挤出一个柱体。Bevel---Extrude的变形，挤出柱体后顶面可内外缩放。Inset---Bevel的特殊变形方式，顶面挤出高度大于0，则将顶面向内收缩。Collape---将一个的面上所有点收缩焊接成一个点。
Subdivision surfaces是多边形建模的一个主要特点。通过增加额外的点线面将多边形模型边角曲线化，使原来粗糙的块面变成柔顺的曲面，使得多边形表面型态接近于真是物体。编辑模型的方式为调整模型不同的解析度，或以低解析度模型的编辑操控方式来控制高解析度模型的形状，而其他建模方式不具备这种功能。
多边形模型最重要的特点是不受制作方式的限制，对于复杂造型的模型，它可以制作一体成型的模型。如：带耳的茶杯，长角的怪兽和复杂的人体。而其他建模方式却很难达到这点。学生在建模时可以依自己的需要，在所需要的区域增加新的点线面，调整改变模型的造型以符合所需，当出现模型在制作过程中调整不易，加重显示卡负担，制作变形动画时变形不易控制且费时。可用Subdivision技术来克服。用低解析度模型来制作动画调整变形，渲染时再以 高解析度模型渲染。
目前在拟真模型制作上与艺用解剖学及人体结构结合性最好的模型制作方式，也就是多边形的Subdivision制作方式。
四、3D MAX多边形建模与艺用解剖学的关系
学生在学习三维建模过程中，尤其是人物建模对人体结构、骨骼、肌肉组织的了解和掌握是无用质疑的，即使是卡通人物的建模也同样非常重要。
以头部为例（在这里，我从三维建模的层面上来谈的）：
1.头部外观与头骨结构的关系是相当密切的，人的头部由骨骼与众多肌肉组织而组成复杂的曲面。就头部构造而言，首先要掌握的就是头部的六个主要的凹凸面，正确的掌握了这些重要的头部结构是塑造正确头部模型外观的第一步也是最重要的一步，因为基本大形结构如果建错了，尔后的细节再怎样正确也都枉然。在低解析度模型的塑造上，头部主要参考头骨这几个特征明显的凹凸，分别是颧骨和下颚骨凸来，颞骨、上颚骨嵌进去的部分（俗称脸颊）眼窝和鼻窝是凹进去的部分。因此，在建模时首先要塑造出这些特征，而采用多边形建模则很容易达到此效果。
2.艺用解剖学一个重要部分就是肌肉组织，也是人类丰富表情和不同长相的来源。在建構模型時，肌肉的走向更是非常重要的參考因子，因為唯有合乎肌肉走向的點在塑造模型时，肌肉的走向更是非常重要的参考因素，因此唯有合乎肌肉走向的点、线、面分布，模型在製作動畫時才會有合理的變形。面分布，才能使模型趋于真实合理。在结构学中，结构线的走向和多边形建模中布线的方式十分相似，所以学生很快就能把在结构素描课上所学的知识很好的和建模布线的方式结合起来。
3.艺用解剖学与一般医用解剖学最大的不同在于它对于各部分尺寸比例关系的研究。每個人 每个人頭部各部位的大小比例都不盡相同，但是經過藝術家無數的觀察與統計後，產生了一套合乎實 头部各部位的大小比例是不相同的，但是经过艺术家长期观察与分析，产生了一套合乎常规的平均比例，这种比例关系在学生们描绘各种人物脸型时，提供了相当大的辅助功能，并帮助学生们在审视与判断头部各个结构的正确、大小与相对位置。同样这种比例关系运用到建模过程中对于一体成型的多边形建模更加突出和易操作。
【参考文献】
1.耶诺·布尔乔伊.《艺用人体解剖》[M].中国青年出版社2005.9（3）
2.火星时代.《3ds Max白金手册》 [M].人民邮电出版社2006.10
