第3章 多邊形建模技術(shù)

3.1 多邊形建模基礎(chǔ)

多邊形建模是一種非常直觀的建模方式，也是Maya中最為重要的一種建模方法。多邊形建模是通過控制三維空間中的物體的點(diǎn)、線、面來塑造物體的外形，如圖3-1所示的是一些多邊形作品。對于有機(jī)生物模型，多邊形建模有著不可替代的優(yōu)勢，在塑造物體的過程中，可以很直觀地對物體進(jìn)行修改，并且面與面之間的連接也很容易創(chuàng)建出來。

本節(jié)知識概述

3.1.1 了解多邊形

多邊形是三維空間中一些離散的點(diǎn)，通過首尾相連形成一個封閉的空間并填充這個封閉空間，就形成了一個多邊形面。如果將若干個這種多邊形面組合在一起，每相鄰的兩個面都有一條公共邊，就形成了一個空間狀結(jié)構(gòu)，這個空間結(jié)構(gòu)就是多邊形對象，如圖3-2所示。

多邊形對象與NURBS對象有著本質(zhì)的區(qū)別。NURBS對象是參數(shù)化的曲面，有嚴(yán)格的UV走向，除了剪切邊外，NURBS對象只可能出現(xiàn)四邊面；多邊形對象是三維空間里一系列離散的點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（也可以出現(xiàn)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），編輯起來相對比較自由，如圖3-3所示。

3.1.2 多邊形建模方法

目前，多邊形建模方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，是Maya中不可缺少的建模方法，大多數(shù)三維軟件都有多邊形建模系統(tǒng)。由于調(diào)整多邊形對象相對比較自由，所以很適合創(chuàng)建生物和建筑類模型。

多邊形建模方法有很多，根據(jù)模型構(gòu)造的不同可以采用不同的多邊形建模方法，但大部分都遵循從整體到局部的建模流程，特別是對于生物類模型，可以很好地控制整體造型。同時Maya 2016還提供了“雕刻工具”，所以調(diào)節(jié)起來更加方便。

重點(diǎn) 3.1.3 多邊形組成元素

視頻演示：005了解多邊形的組成元素.mp4

多邊形對象的基本構(gòu)成元素有點(diǎn)、線、面，可以通過這些基本元素來對多邊形對象進(jìn)行修改。

頂點(diǎn)

在多邊形物體上，邊與邊的交點(diǎn)就是這兩條邊的頂點(diǎn)，也就是多邊形的基本構(gòu)成元素點(diǎn)，如圖3-4所示。

多邊形的每個頂點(diǎn)都有一個序號，叫頂點(diǎn)ID號，同一個多邊形對象的每個頂點(diǎn)的序號是唯一的，并且這些序號是連續(xù)的。頂點(diǎn)ID號對使用MEL腳本語言編寫程序來處理多邊形對象非常重要。

邊

邊也就是多邊形基本構(gòu)成元素中的線，它是頂點(diǎn)之間的邊線，也是多邊形對象上的棱邊，如圖3-5所示。與頂點(diǎn)一樣，每條邊同樣也有自己的ID號，叫邊的ID號。

面

在多邊形對象上，將3個或3個以上的點(diǎn)用直線連接起來形成的閉合圖形稱為面，如圖3-6所示。面的種類比較多，從三邊圍成的三邊形，一直到n邊圍成的n邊形。但在Maya中通常使用三邊形或四邊形，大于四邊的面的使用相對比較少。面同樣也有自己的ID號，叫面的ID號。

技巧與提示

面的種類有兩種，分別是共面多邊形和不共面多邊形。如果一個多邊形的所有頂點(diǎn)都在同一個平面上，稱為共面多邊形，例如三邊面一定是一個共面多邊形；不共面多邊形的面的頂點(diǎn)一定多于3個，也就是說3個頂點(diǎn)以上的多邊形可能產(chǎn)生不共面多邊形。在一般情況下都要盡量不使用不共面多邊形，因?yàn)椴还裁娑噙呅卧谧罱K輸出渲染時或在將模型輸出到交互式游戲平臺時可能會出現(xiàn)錯誤。

法線

法線是一條虛擬的直線，它與多邊形表面相垂直，用來確定表面的方向。在Maya中，法線可以分為“面法線”和“頂點(diǎn)法線”兩種。

技術(shù)專題 面法線與頂點(diǎn)法線

1.面法線

若用一個向量來描述多邊形面的正面，且與多邊形面相垂直，這個向量就是多邊形的面法線，如圖3-7所示。

面法線是圍繞多邊形面的頂點(diǎn)的排列順序來決定表面的方向。在默認(rèn)狀態(tài)下，Maya中的物體是雙面顯示的，用戶可以通過設(shè)置參數(shù)來取消雙面顯示。

2.頂點(diǎn)法線

頂點(diǎn)法線決定兩個多邊形面之間的視覺光滑程度。與面法線不同的是，頂點(diǎn)法線不是多邊形的固有特性，但在渲染多邊形明暗變化的過程中，頂點(diǎn)法線的顯示狀態(tài)是從頂點(diǎn)發(fā)射出來的一組線，每個使用該頂點(diǎn)的面都有一條線，如圖3-8所示。

在光滑實(shí)體顯示模式下，當(dāng)一個頂點(diǎn)上的所有頂點(diǎn)法線指向同一個方向時叫軟頂點(diǎn)法線，此時多邊形面之間是一條柔和的過渡邊；當(dāng)一個頂點(diǎn)上的頂點(diǎn)法線與相應(yīng)的多邊形面的法線指向同一個方向時叫硬頂點(diǎn)法線，此時的多邊形面之間是一條硬過渡邊，也就是說多邊形會顯示出棱邊，如圖3-9所示。

重點(diǎn) 3.1.4 UV坐標(biāo)

視頻演示：006了解多邊形的UV坐標(biāo).mp4

為了把二維紋理圖案映射到三維模型的表面上，需要建立三維模型空間形狀的描述體系和二維紋理的描述體系，然后在兩者之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。描述三維模型的空間形狀用三維直角坐標(biāo)，而描述二維紋理平面則用另一套坐標(biāo)系，即UV坐標(biāo)系。

多邊形的UV坐標(biāo)對應(yīng)著每個頂點(diǎn)，但UV坐標(biāo)卻存在于二維空間，它們控制著紋理上的一個像素，并且對應(yīng)著多邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的某個點(diǎn)。雖然Maya在默認(rèn)工作狀態(tài)下也會建立UV坐標(biāo)，但默認(rèn)的UV坐標(biāo)通常并不適合用戶已經(jīng)調(diào)整過形狀的模型，因此用戶仍需要重新整理UV坐標(biāo)。Maya提供了一套完善的UV編輯工具，用戶可以通過“UV紋理編輯器”來調(diào)整多邊形對象的UV。

技巧與提示

NURBS物體本身是參數(shù)化的表面，可以用二維參數(shù)來描述，因此UV坐標(biāo)就是其形狀描述的一部分，所以不需要用戶專門在三維坐標(biāo)與UV坐標(biāo)之間建立對應(yīng)關(guān)系。

3.1.5 多邊形右鍵菜單

使用多邊形的右鍵快捷鍵菜單可以快速地創(chuàng)建和編輯多邊形對象。在沒有選擇任何對象時，同時按住Shift鍵和鼠標(biāo)右鍵，在打開的快捷菜單中是一些多邊形原始幾何體的創(chuàng)建命令，如圖3-10所示；在選擇了多邊形對象時，按住鼠標(biāo)右鍵，在打開的快捷菜單中是一些多邊形的次物體級別命令，如圖3-11所示；如果已經(jīng)進(jìn)入了次物體級別，如進(jìn)入了“面”編輯模式，同時按住Shift鍵和鼠標(biāo)右鍵，在打開的快捷菜單中是一些編輯面的工具與命令，如圖3-12所示。