第3章 多边形建模技术

3.1 多边形建模基础

多边形建模是一种非常直观的建模方式，也是Maya中最为重要的一种建模方法。多边形建模是通过控制三维空间中的物体的点、线、面来塑造物体的外形，如图3-1所示的是一些多边形作品。对于有机生物模型，多边形建模有着不可替代的优势，在塑造物体的过程中，可以很直观地对物体进行修改，并且面与面之间的连接也很容易创建出来。

本节知识概述

3.1.1 了解多边形

多边形是三维空间中一些离散的点，通过首尾相连形成一个封闭的空间并填充这个封闭空间，就形成了一个多边形面。如果将若干个这种多边形面组合在一起，每相邻的两个面都有一条公共边，就形成了一个空间状结构，这个空间结构就是多边形对象，如图3-2所示。

多边形对象与NURBS对象有着本质的区别。NURBS对象是参数化的曲面，有严格的UV走向，除了剪切边外，NURBS对象只可能出现四边面；多边形对象是三维空间里一系列离散的点构成的拓扑结构（也可以出现复杂的拓扑结构），编辑起来相对比较自由，如图3-3所示。

3.1.2 多边形建模方法

目前，多边形建模方法已经相当成熟，是Maya中不可缺少的建模方法，大多数三维软件都有多边形建模系统。由于调整多边形对象相对比较自由，所以很适合创建生物和建筑类模型。

多边形建模方法有很多，根据模型构造的不同可以采用不同的多边形建模方法，但大部分都遵循从整体到局部的建模流程，特别是对于生物类模型，可以很好地控制整体造型。同时Maya 2016还提供了“雕刻工具”，所以调节起来更加方便。

重点 3.1.3 多边形组成元素

视频演示：005了解多边形的组成元素.mp4

多边形对象的基本构成元素有点、线、面，可以通过这些基本元素来对多边形对象进行修改。

顶点

在多边形物体上，边与边的交点就是这两条边的顶点，也就是多边形的基本构成元素点，如图3-4所示。

多边形的每个顶点都有一个序号，叫顶点ID号，同一个多边形对象的每个顶点的序号是唯一的，并且这些序号是连续的。顶点ID号对使用MEL脚本语言编写程序来处理多边形对象非常重要。

边

边也就是多边形基本构成元素中的线，它是顶点之间的边线，也是多边形对象上的棱边，如图3-5所示。与顶点一样，每条边同样也有自己的ID号，叫边的ID号。

面

在多边形对象上，将3个或3个以上的点用直线连接起来形成的闭合图形称为面，如图3-6所示。面的种类比较多，从三边围成的三边形，一直到n边围成的n边形。但在Maya中通常使用三边形或四边形，大于四边的面的使用相对比较少。面同样也有自己的ID号，叫面的ID号。

技巧与提示

面的种类有两种，分别是共面多边形和不共面多边形。如果一个多边形的所有顶点都在同一个平面上，称为共面多边形，例如三边面一定是一个共面多边形；不共面多边形的面的顶点一定多于3个，也就是说3个顶点以上的多边形可能产生不共面多边形。在一般情况下都要尽量不使用不共面多边形，因为不共面多边形在最终输出渲染时或在将模型输出到交互式游戏平台时可能会出现错误。

法线

法线是一条虚拟的直线，它与多边形表面相垂直，用来确定表面的方向。在Maya中，法线可以分为“面法线”和“顶点法线”两种。

技术专题 面法线与顶点法线

1.面法线

若用一个向量来描述多边形面的正面，且与多边形面相垂直，这个向量就是多边形的面法线，如图3-7所示。

面法线是围绕多边形面的顶点的排列顺序来决定表面的方向。在默认状态下，Maya中的物体是双面显示的，用户可以通过设置参数来取消双面显示。

2.顶点法线

顶点法线决定两个多边形面之间的视觉光滑程度。与面法线不同的是，顶点法线不是多边形的固有特性，但在渲染多边形明暗变化的过程中，顶点法线的显示状态是从顶点发射出来的一组线，每个使用该顶点的面都有一条线，如图3-8所示。

在光滑实体显示模式下，当一个顶点上的所有顶点法线指向同一个方向时叫软顶点法线，此时多边形面之间是一条柔和的过渡边；当一个顶点上的顶点法线与相应的多边形面的法线指向同一个方向时叫硬顶点法线，此时的多边形面之间是一条硬过渡边，也就是说多边形会显示出棱边，如图3-9所示。

重点 3.1.4 UV坐标

视频演示：006了解多边形的UV坐标.mp4

为了把二维纹理图案映射到三维模型的表面上，需要建立三维模型空间形状的描述体系和二维纹理的描述体系，然后在两者之间建立关联关系。描述三维模型的空间形状用三维直角坐标，而描述二维纹理平面则用另一套坐标系，即UV坐标系。

多边形的UV坐标对应着每个顶点，但UV坐标却存在于二维空间，它们控制着纹理上的一个像素，并且对应着多边形网格结构中的某个点。虽然Maya在默认工作状态下也会建立UV坐标，但默认的UV坐标通常并不适合用户已经调整过形状的模型，因此用户仍需要重新整理UV坐标。Maya提供了一套完善的UV编辑工具，用户可以通过“UV纹理编辑器”来调整多边形对象的UV。

技巧与提示

NURBS物体本身是参数化的表面，可以用二维参数来描述，因此UV坐标就是其形状描述的一部分，所以不需要用户专门在三维坐标与UV坐标之间建立对应关系。

3.1.5 多边形右键菜单

使用多边形的右键快捷键菜单可以快速地创建和编辑多边形对象。在没有选择任何对象时，同时按住Shift键和鼠标右键，在打开的快捷菜单中是一些多边形原始几何体的创建命令，如图3-10所示；在选择了多边形对象时，按住鼠标右键，在打开的快捷菜单中是一些多边形的次物体级别命令，如图3-11所示；如果已经进入了次物体级别，如进入了“面”编辑模式，同时按住Shift键和鼠标右键，在打开的快捷菜单中是一些编辑面的工具与命令，如图3-12所示。