第3章 多邊形建模技術(shù)

3.1 多邊形建模基礎

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、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，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構(gòu)成的拓撲結(jié)構(gòu)（也可以出現(xiàn)復雜的拓撲結(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 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、線、面，可以通過這些基本元素來對多邊形對象進行修改。

頂點

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

多邊形的每個頂點都有一個序號，叫頂點ID號，同一個多邊形對象的每個頂點的序號是唯一的，并且這些序號是連續(xù)的。頂點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一定多于3個，也就是說3個頂點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，因為不共面多邊形在最終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“頂點法線”兩種。

技術(shù)專題 面法線與頂點法線

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的排列順序來決定表面的方向。在默認狀態(tài)下，Maya中的物體是雙面顯示的，用戶可以通過設置參數(shù)來取消雙面顯示。

2.頂點法線

頂點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，頂點法線的顯示狀態(tài)是從頂點發(fā)射出來的一組線，每個使用該頂點的面都有一條線，如圖3-8所示。

在光滑實體顯示模式下，當一個頂點上的所有頂點法線指向同一個方向時叫軟頂點法線，此時多邊形面之間是一條柔和的過渡邊；當一個頂點上的頂點法線與相應的多邊形面的法線指向同一個方向時叫硬頂點法線，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 3.1.4 UV坐標

視頻演示：006了解多邊形的UV坐標.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，而描述二維紋理平面則用另一套坐標系，即UV坐標系。

多邊形的UV坐標對應著每個頂點，但UV坐標卻存在于二維空間，它們控制著紋理上的一個像素，并且對應著多邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的某個點。雖然Maya在默認工作狀態(tài)下也會建立UV坐標，但默認的UV坐標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。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與UV坐標之間建立對應關(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)進入了次物體級別，如進入了“面”編輯模式，同時按住Shift鍵和鼠標右鍵，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。