3d max教程第8章 多边形建模(1)
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NURBS
术语 NURBS 代表 Non-Uniform Rational B-Splines（不均匀有Fra Baidu bibliotek B 样条）： Non-Uniform（不均匀）意味着可以给对象上的控制点不同的影响，从而产生不规 则的表面； Rational（有理）意味着代表曲线或者表面的等式被表示成两个多项式的比，而 不是简单的求和多项式。有理函数可以很好地表示诸如圆锥、球等重要曲线和曲 面模型； B-spline (Basis spline，基本样条线)是一个由三个或者多个控制点定义的样条线。 这些点不在样条线上，与使用 Line 或者其它标准二维图形工具创建的样条线不同。 后者创建的是 Bezier 曲线，它是 B- splines 的一个特殊形式。
Extrude
图 8.12
图 8.13
增加几何体复杂程度的最基本方法是增加更多的面。Extrude 就是增加面的一种方法。
图 8.14 就给出了面拉伸前后的效果。
Bevel
图 8.14
Bevel 首先将面拉伸到需要的高度，然后再缩小或者放大拉伸后的面，图 8.15 给出了倒 角后的效果。
图 8.15
选择边，然后单击 Surface Properties 卷展栏中的 Visible 按钮，或者选择 Object Properties 对 话框中 Display Properties 区域的 Edges Only 复选框，见图 8.17。
切割边
切割边的更精确方法是使用 Edit Geometry 卷展栏下面的 Cut 按钮，见图 8.18。
。
次对象的 Backfacing 选项
在次对象层次选择的时候，经常会选取在几何体另外一面的次对象。这些次对象是不可 见的，通常也不是编辑中所需要的。
在 3ds max 的 Selection 卷展栏中选择 Ignore Backfacing 复选框（见图 8.12），解决这个问题。 背离激活视口的所有次对象将不会被选择。
将模型塌陷成 Editable Mesh 后，堆栈显示区域只有 Editable Mesh。应用给对象的所有 编辑修改器和对象的基本参数都丢失了，只能在网格次对象层次编辑。当完成建模操作后， 将模型转换成 Editable Mesh 是一个很好的习惯，这样可以大大节省系统资源。如果模型需 要输出给实时的游戏引擎，那么塌陷成 Editable Mesh 是必须的。
模型中使用多少细节是合适的呢？这就是建模的艺术性所在，人眼的经验在这里起着重 要作用。如果角色在背景中快速奔跑，或者喷气飞机在高高的天空快速飞过，那么这样的模 型就不需要太多的细节。
8.1 3ds max 的表面
在 3ds max 中建模的时候，可以选择如下三种表面形式之一： 网格（Meshes）； Bezier 面片（Patches）； NURBS（不均匀有理 B 样条）。
网格
最简单的网格是由空间 3 个离散点定义的面。尽管它很简单，但的确是 3ds max 中复杂 网格的基础。本章后面的部分将介绍网格的各个部分，并详细讨论如何处理网格。
面片
当给对象应用 Edit Patch 编辑修改器或者将它们转换成 Editable Patch 对象时，3ds max 将几何体转换成一组独立的面片。每个面片由连接边界的 3 到 4 个点组成，这些点可定义一 个表面。
图 8.8
图 8.9
16. 按键盘上的 Ctrl + Z 键撤消对选择面的移动。
17. 单击 Selection 卷展栏下面的 Polygon 按钮。 18. 在用户视口的空白地方单击鼠标左键，取消对面的选择。 19. 在用户视口选取左侧机翼的多边形，这次整个机翼顶部都被选择了，见图 8.10。
20. 单击 Selection 卷展栏下面的 Element 按钮。 21. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它，见图 8.11。
此外，某些实时渲染引擎常使用多边形，而不是 3ds max 中的三角形面。 5. Element（元素）：元素是网格对象中以组连续的表面。例如茶壶就是由 4 个不同 元素组成的几何体，见图 8.5。 当一个独立的对象被使用 Attach 附加到另外一个对象上后，这两个对象就变成新对象 的元素。 下面我们就举例来说明如何在次对象层次工作。 1. 启动 3ds max，或者在菜单栏选取 File / Reset，复位 3ds max。
在次对象层次变换是典型的低消耗多边形建模技术。可以通过移动、旋转和缩放节点、 边和面来改变几何体的模型。
8.3.2 处理面
通常使用 Edit Geometry 卷展栏（见图 8.13）下面的 Extrude 和 Bevel 来处理表面。可以 通过输入数值或者在视口中交互拖曳来创建拉伸或者倒角的效果。
8.3 低消耗多边形建模基础
常见的低消耗网格建模的方法是盒子建模（Box Modeling）。盒子建模技术的流程是首 先创建基本的几何体（例如盒子）。然后将盒子转换成 Editable Mesh，这样就可以在次对象 层次处理几何体了。通过变换和拉伸次对象使盒子逐渐接近最终的目标对象。
8.3.1 变换次对象
以对对象进行一系列非破坏性的编辑。这就意味着可以随时返回编辑修改的早期状态。
5. 在顶视口中单击鼠标右键，然后从弹出的四元组菜单中选取 Convent To: / Convert to
Editable Mesh，见图 8.2。
图 8.1
图 8.2
这时编辑修改器堆栈的显示区域只显示 Editable Mesh。命令面板上的卷展栏类似于 Edit Mesh，球的参数化定义已经丢失。见图 8.3。
8.3.3 处理边
通过分割边来创建节点
创建节点最简单的方法是分割边。直接创建完面和多边形后，可以通过分割和细分边来 生成节点（见图 8.16）。在 3ds max 中可以创建单独的节点，但是这些点与网格对象没有关 系。
选择网格对象的一个边
边被分割，生成一个节点
图 8.16
分割边后就生成一个新的节点和两个边。在默认的情况下，这两个边是不可见的。如果 要编辑一个不可见的边，需要先将它设置为可见的。有如下两种方法来设置边的可见性：先
在后面的练习中我们将讨论这两种方法的不同。
8.2.3 网格次对象层次
一旦一个对象被塌陷成 Editable Mesh 编辑修改器或者被应用了 Edit Mesh 编辑修改器， 就可以使用下面次对象层次。
1. Vertex（节点）：节点是空间上的点，它是对象的最基本层次。当移动或者编辑 节点的时候，它们的面也受影响。
在 Selected 右边的阀值数值键入区决定能够被合并节点之间的距离。如果节点是重合在 一起的，那么这个距离可以设置小一点；如果需要合并节点之间的距离较大，那么这个数值
6. 单击主工具栏的 Undo 按钮。
7. 在 Modify 面板，单击 Selection 卷展栏下面的 Vertex 按钮。 8. 在用户视口选择飞机最前端的点，然后四处移动该节点，会发现只有一个节点受变 换的影响，见图 8.7。
图 8.6
图 8.7
9. 按键盘上的 Ctrl + Z 键取消前面的移动操作。
使用 NURBS 就可以用数学定义创建精确的表面。许多现代的汽车设计都是基于 NURBS 来创建光滑和流线型的表面。
8.2 对象和次对象
3ds max 的所有场景都是建立在对象的基础上，每个对象又由一些次对象组成。一旦开 始编辑对象的组成部分，就不能变换整个对象。
8.2.1 次对象层次
在这个练习中，我们将熟悉组成 3ds max 对象的基本部分。 1. 启动或者复位 3ds max。 2. 单击命令面板的 Sphere 按钮，在顶视口创建一个半径约为 50 个单位的球。
图 8.4
图 8.5
2. 在 菜 单 栏 选 取 File / Open ， 然 后 从 本 书 的 配 套 光 盘 中 打 开 文 件 Samples\ch08\ ch08_01.max。
3. 在用户视口中单击飞机，选择它，见图 8.6。
4. 单击主工具栏的 Select and Move 按钮。 5. 在用户视口四处移动飞机，则飞机四处移动，好像一个对象似的。
图 8.10
由于机翼是一个独立的元素，因此它们一起移动。
图 8.11
8.2.4 常用的次对象编辑选项
命名的选择集
无论是在对象层次还是在次对象层次，选择集都是非常有用的工具。经常需要编辑同一 组节点。使用选择集后可以给节点定义一个命名的选择集，这样就可以通过命名的选择集快
速选择节点了。通常在主工具栏中命名选择集
第8章
多边形建模
通过本章的学习，能够熟练进行如下工作： 区别 3ds max 的各种建模工具； 使用网格对象的各个次对象层次； 理解网格次对象建模和编辑修改器建模的区别； 在次对象层次正确进行选择； 使用 Smoothing； 使用 Mesh Smooth 和 HSDS 编辑修改器增加细节。
不管是否为游戏建模，优化模型并得到正确的细节都是成功产品的关键。模型中不需要 的细节也将增加渲染时间。
对象形状的任何改变都会导致重新安排节点。在 3ds max 中有很多编辑方法，但是最基 本的是节点编辑。
图 8.3 是移动节点导致的几何体形状的变化。
图 8.3
2. Edge（边）：Edge 是一条可见或者不可见的线（参见图 8.4），它连接两个节点， 形成面的边。两个面可以共享一个边。
处理边的方法与处理节点类似，在网格编辑中经常使用。
3. Face（面）：面是由 3 个节点形成的三角形。在没有面的情况下，节点可以单独 存在，但是在没有节点的情况下，面不能单独存在。
在渲染的结果中，我们只能看到面，而不能看到节点和边。面是多边形和元素的最小单 位，可以被指定光滑组，以便与相临的面光滑。
4. Polygon（多边形）：在可见的线框边界内的面形成了多边形。多边形是面编辑的 便捷方法。
图 8.19
图 8.20
将节点焊接在一起后，模型上的间隙将消失，重合的节点被去掉。有两种方法来合并节
点：选择一定数目的节点，然后设置合并的阀值或者直接选取合并的点，见图 8.21。 在前面的例子中已经使用了 Weld 下面的 Selected 选项。可以选择一个或者两个重合或
者不重合的节点，然后单击 Selected 按钮。这样，要么这些节点被合并在一起，要么将出现 图 8.22 所示的消息框。
图 8.3
8.2.2 Editable Mesh 与 Edit Mesh 的比较
Edit Mesh 编辑修改器主要用来将标准几何体、Bezier 面片或者 NURBS 曲面转换成可以 编辑的网格对象。增加 Edit Mesh 编辑修改器后就在堆栈的显示区域增加了层。模型仍然保 持它的原始属性，并且可以通过在堆栈显示区域选择合适的层来处理对象。
10. 单击 Selection 卷展栏下面的 Edge 按钮。 11. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它。这时选择的边以及组成边的两个 节点被移动，见图 8.8。 12. 按键盘上的 Ctrl + Z 键取消对选择边的移动。
13. 单击 Selection 卷展栏下面的 Face 按钮。 14. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它。 15. 在用户视口选择左侧机翼顶部的面（见图 8.9），然后四处移动它，这时面及组成面 的三个点被移动了。
3. 到 Modify 命令面板，在
Modifier List 下拉式列表中选取
Edit Mesh。现在 3ds max 认为球是由一组次对象组成的，而不是由参数定义的。
4. 在 Modify 命令面板的编辑修改器堆栈显示区域单击 Sphere，见图 8.1。
卷展栏现在恢复到它的原始状态，命令面板上出现了球的参数。使用 3ds max 的堆栈可
图 8.17
图 8.18
使用 Cut 选项可以在各个连续的表面上交互地绘制新的边。
8.3.4 处理节点
建立低消耗多边形模型使用的一个重要技术是节点合并。例如，在人体建模模型时，通 常建立一半的模型，然后通过镜像得到另外一半模型。图 8.19 给出了建立人头模型的情况。
当采用镜像方式复制人头的另外一面时，两侧模型的节点应该是一样的。可以通过调整 位置使两侧面相交部分的节点重合，然后将重合的节点焊接在一起，得到完整的模型，见图 8.20。
术语 NURBS 代表 Non-Uniform Rational B-Splines（不均匀有Fra Baidu bibliotek B 样条）： Non-Uniform（不均匀）意味着可以给对象上的控制点不同的影响，从而产生不规 则的表面； Rational（有理）意味着代表曲线或者表面的等式被表示成两个多项式的比，而 不是简单的求和多项式。有理函数可以很好地表示诸如圆锥、球等重要曲线和曲 面模型； B-spline (Basis spline，基本样条线)是一个由三个或者多个控制点定义的样条线。 这些点不在样条线上，与使用 Line 或者其它标准二维图形工具创建的样条线不同。 后者创建的是 Bezier 曲线，它是 B- splines 的一个特殊形式。
Extrude
图 8.12
图 8.13
增加几何体复杂程度的最基本方法是增加更多的面。Extrude 就是增加面的一种方法。
图 8.14 就给出了面拉伸前后的效果。
Bevel
图 8.14
Bevel 首先将面拉伸到需要的高度，然后再缩小或者放大拉伸后的面，图 8.15 给出了倒 角后的效果。
图 8.15
选择边，然后单击 Surface Properties 卷展栏中的 Visible 按钮，或者选择 Object Properties 对 话框中 Display Properties 区域的 Edges Only 复选框，见图 8.17。
切割边
切割边的更精确方法是使用 Edit Geometry 卷展栏下面的 Cut 按钮，见图 8.18。
。
次对象的 Backfacing 选项
在次对象层次选择的时候，经常会选取在几何体另外一面的次对象。这些次对象是不可 见的，通常也不是编辑中所需要的。
在 3ds max 的 Selection 卷展栏中选择 Ignore Backfacing 复选框（见图 8.12），解决这个问题。 背离激活视口的所有次对象将不会被选择。
将模型塌陷成 Editable Mesh 后，堆栈显示区域只有 Editable Mesh。应用给对象的所有 编辑修改器和对象的基本参数都丢失了，只能在网格次对象层次编辑。当完成建模操作后， 将模型转换成 Editable Mesh 是一个很好的习惯，这样可以大大节省系统资源。如果模型需 要输出给实时的游戏引擎，那么塌陷成 Editable Mesh 是必须的。
模型中使用多少细节是合适的呢？这就是建模的艺术性所在，人眼的经验在这里起着重 要作用。如果角色在背景中快速奔跑，或者喷气飞机在高高的天空快速飞过，那么这样的模 型就不需要太多的细节。
8.1 3ds max 的表面
在 3ds max 中建模的时候，可以选择如下三种表面形式之一： 网格（Meshes）； Bezier 面片（Patches）； NURBS（不均匀有理 B 样条）。
网格
最简单的网格是由空间 3 个离散点定义的面。尽管它很简单，但的确是 3ds max 中复杂 网格的基础。本章后面的部分将介绍网格的各个部分，并详细讨论如何处理网格。
面片
当给对象应用 Edit Patch 编辑修改器或者将它们转换成 Editable Patch 对象时，3ds max 将几何体转换成一组独立的面片。每个面片由连接边界的 3 到 4 个点组成，这些点可定义一 个表面。
图 8.8
图 8.9
16. 按键盘上的 Ctrl + Z 键撤消对选择面的移动。
17. 单击 Selection 卷展栏下面的 Polygon 按钮。 18. 在用户视口的空白地方单击鼠标左键，取消对面的选择。 19. 在用户视口选取左侧机翼的多边形，这次整个机翼顶部都被选择了，见图 8.10。
20. 单击 Selection 卷展栏下面的 Element 按钮。 21. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它，见图 8.11。
此外，某些实时渲染引擎常使用多边形，而不是 3ds max 中的三角形面。 5. Element（元素）：元素是网格对象中以组连续的表面。例如茶壶就是由 4 个不同 元素组成的几何体，见图 8.5。 当一个独立的对象被使用 Attach 附加到另外一个对象上后，这两个对象就变成新对象 的元素。 下面我们就举例来说明如何在次对象层次工作。 1. 启动 3ds max，或者在菜单栏选取 File / Reset，复位 3ds max。
在次对象层次变换是典型的低消耗多边形建模技术。可以通过移动、旋转和缩放节点、 边和面来改变几何体的模型。
8.3.2 处理面
通常使用 Edit Geometry 卷展栏（见图 8.13）下面的 Extrude 和 Bevel 来处理表面。可以 通过输入数值或者在视口中交互拖曳来创建拉伸或者倒角的效果。
8.3 低消耗多边形建模基础
常见的低消耗网格建模的方法是盒子建模（Box Modeling）。盒子建模技术的流程是首 先创建基本的几何体（例如盒子）。然后将盒子转换成 Editable Mesh，这样就可以在次对象 层次处理几何体了。通过变换和拉伸次对象使盒子逐渐接近最终的目标对象。
8.3.1 变换次对象
以对对象进行一系列非破坏性的编辑。这就意味着可以随时返回编辑修改的早期状态。
5. 在顶视口中单击鼠标右键，然后从弹出的四元组菜单中选取 Convent To: / Convert to
Editable Mesh，见图 8.2。
图 8.1
图 8.2
这时编辑修改器堆栈的显示区域只显示 Editable Mesh。命令面板上的卷展栏类似于 Edit Mesh，球的参数化定义已经丢失。见图 8.3。
8.3.3 处理边
通过分割边来创建节点
创建节点最简单的方法是分割边。直接创建完面和多边形后，可以通过分割和细分边来 生成节点（见图 8.16）。在 3ds max 中可以创建单独的节点，但是这些点与网格对象没有关 系。
选择网格对象的一个边
边被分割，生成一个节点
图 8.16
分割边后就生成一个新的节点和两个边。在默认的情况下，这两个边是不可见的。如果 要编辑一个不可见的边，需要先将它设置为可见的。有如下两种方法来设置边的可见性：先
在后面的练习中我们将讨论这两种方法的不同。
8.2.3 网格次对象层次
一旦一个对象被塌陷成 Editable Mesh 编辑修改器或者被应用了 Edit Mesh 编辑修改器， 就可以使用下面次对象层次。
1. Vertex（节点）：节点是空间上的点，它是对象的最基本层次。当移动或者编辑 节点的时候，它们的面也受影响。
在 Selected 右边的阀值数值键入区决定能够被合并节点之间的距离。如果节点是重合在 一起的，那么这个距离可以设置小一点；如果需要合并节点之间的距离较大，那么这个数值
6. 单击主工具栏的 Undo 按钮。
7. 在 Modify 面板，单击 Selection 卷展栏下面的 Vertex 按钮。 8. 在用户视口选择飞机最前端的点，然后四处移动该节点，会发现只有一个节点受变 换的影响，见图 8.7。
图 8.6
图 8.7
9. 按键盘上的 Ctrl + Z 键取消前面的移动操作。
使用 NURBS 就可以用数学定义创建精确的表面。许多现代的汽车设计都是基于 NURBS 来创建光滑和流线型的表面。
8.2 对象和次对象
3ds max 的所有场景都是建立在对象的基础上，每个对象又由一些次对象组成。一旦开 始编辑对象的组成部分，就不能变换整个对象。
8.2.1 次对象层次
在这个练习中，我们将熟悉组成 3ds max 对象的基本部分。 1. 启动或者复位 3ds max。 2. 单击命令面板的 Sphere 按钮，在顶视口创建一个半径约为 50 个单位的球。
图 8.4
图 8.5
2. 在 菜 单 栏 选 取 File / Open ， 然 后 从 本 书 的 配 套 光 盘 中 打 开 文 件 Samples\ch08\ ch08_01.max。
3. 在用户视口中单击飞机，选择它，见图 8.6。
4. 单击主工具栏的 Select and Move 按钮。 5. 在用户视口四处移动飞机，则飞机四处移动，好像一个对象似的。
图 8.10
由于机翼是一个独立的元素，因此它们一起移动。
图 8.11
8.2.4 常用的次对象编辑选项
命名的选择集
无论是在对象层次还是在次对象层次，选择集都是非常有用的工具。经常需要编辑同一 组节点。使用选择集后可以给节点定义一个命名的选择集，这样就可以通过命名的选择集快
速选择节点了。通常在主工具栏中命名选择集
第8章
多边形建模
通过本章的学习，能够熟练进行如下工作： 区别 3ds max 的各种建模工具； 使用网格对象的各个次对象层次； 理解网格次对象建模和编辑修改器建模的区别； 在次对象层次正确进行选择； 使用 Smoothing； 使用 Mesh Smooth 和 HSDS 编辑修改器增加细节。
不管是否为游戏建模，优化模型并得到正确的细节都是成功产品的关键。模型中不需要 的细节也将增加渲染时间。
对象形状的任何改变都会导致重新安排节点。在 3ds max 中有很多编辑方法，但是最基 本的是节点编辑。
图 8.3 是移动节点导致的几何体形状的变化。
图 8.3
2. Edge（边）：Edge 是一条可见或者不可见的线（参见图 8.4），它连接两个节点， 形成面的边。两个面可以共享一个边。
处理边的方法与处理节点类似，在网格编辑中经常使用。
3. Face（面）：面是由 3 个节点形成的三角形。在没有面的情况下，节点可以单独 存在，但是在没有节点的情况下，面不能单独存在。
在渲染的结果中，我们只能看到面，而不能看到节点和边。面是多边形和元素的最小单 位，可以被指定光滑组，以便与相临的面光滑。
4. Polygon（多边形）：在可见的线框边界内的面形成了多边形。多边形是面编辑的 便捷方法。
图 8.19
图 8.20
将节点焊接在一起后，模型上的间隙将消失，重合的节点被去掉。有两种方法来合并节
点：选择一定数目的节点，然后设置合并的阀值或者直接选取合并的点，见图 8.21。 在前面的例子中已经使用了 Weld 下面的 Selected 选项。可以选择一个或者两个重合或
者不重合的节点，然后单击 Selected 按钮。这样，要么这些节点被合并在一起，要么将出现 图 8.22 所示的消息框。
图 8.3
8.2.2 Editable Mesh 与 Edit Mesh 的比较
Edit Mesh 编辑修改器主要用来将标准几何体、Bezier 面片或者 NURBS 曲面转换成可以 编辑的网格对象。增加 Edit Mesh 编辑修改器后就在堆栈的显示区域增加了层。模型仍然保 持它的原始属性，并且可以通过在堆栈显示区域选择合适的层来处理对象。
10. 单击 Selection 卷展栏下面的 Edge 按钮。 11. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它。这时选择的边以及组成边的两个 节点被移动，见图 8.8。 12. 按键盘上的 Ctrl + Z 键取消对选择边的移动。
13. 单击 Selection 卷展栏下面的 Face 按钮。 14. 在用户视口选择机尾顶部的边，然后四处移动它。 15. 在用户视口选择左侧机翼顶部的面（见图 8.9），然后四处移动它，这时面及组成面 的三个点被移动了。
3. 到 Modify 命令面板，在
Modifier List 下拉式列表中选取
Edit Mesh。现在 3ds max 认为球是由一组次对象组成的，而不是由参数定义的。
4. 在 Modify 命令面板的编辑修改器堆栈显示区域单击 Sphere，见图 8.1。
卷展栏现在恢复到它的原始状态，命令面板上出现了球的参数。使用 3ds max 的堆栈可
图 8.17
图 8.18
使用 Cut 选项可以在各个连续的表面上交互地绘制新的边。
8.3.4 处理节点
建立低消耗多边形模型使用的一个重要技术是节点合并。例如，在人体建模模型时，通 常建立一半的模型，然后通过镜像得到另外一半模型。图 8.19 给出了建立人头模型的情况。
当采用镜像方式复制人头的另外一面时，两侧模型的节点应该是一样的。可以通过调整 位置使两侧面相交部分的节点重合，然后将重合的节点焊接在一起，得到完整的模型，见图 8.20。