3DSMax的三维建模技巧

前面已经介绍了AutoCAD下的三维建模方法，与AutoCAD相比，3DS Max三维建模功能更加强大。在AutoCAD下，三维模型是以ACIS作为造型内核来存储的，ACIS是美国Spatial Technology公司推出的三维几何造型引擎。3DS Max的三维造型主要是以三角面为基础的Mesh来存储的。如图2-13所示为相同半径的球体模型在3DS Max和AutoCAD下显示的区别。

图2-13　3DS Max和AutoCAD下球体模型对比

（a）3DS Max的Mesh造型；（b）AutoCAD的ACIS造型

3DS Max引入了面片、网格建模，特别是NURBS曲线建模的引入使得许多复杂物体的建模简单化，也使个人电脑的三维制作水平真正达到了工作站级别。3DS Max的建模技术很多，一个对象的建立可以使用多种建模方式实现。具体有以下几种：

（1）基本造型。由3DS Max提供的标准几何体、平面图形，可以直接创建。

（2）放样造型。放样是一个强大的造型功能，在三维制作中占有举足轻重的地位。它通过提供给图形一条路径并在路径中放置相同的或不同的图形来制作复杂的造型。

（3）合成造型建模。这种建模方式通过合成方式产生对象，如布尔运算、变形、离散等。

（4）适配变形建模。该功能根据三视图的原理演化而来。先给定一条路径和在此路径上的一个剖面图形，再由另外两个图形来控制物体的形状。

（5）面片建模。以面片的方式创建网格模型，是一种独特的造型方法。面片建模中使用的对象只包含三维面或网格三角形。通过连接许多小三角就可以快速地建立网格表面而产生造型。

（6）NURBS建模。这种建模方式在建立复杂表面方面的功能很强，并能在表面之间进行自动调和。NURBS建模系统的成功引入，很大程度上取代了面片建模的中坚地位。它可以很容易地创建人物、动物、汽车等复杂造型。

（7）粒子系统。它是比较特殊的造型系统，一般用来制作水流、雪、雨、灰尘等，功能强大，易于掌握。

现具体介绍几种建模方式。

1.二维造型

基本造型在三维建模中占非常重要的地位，包括二维基本造型和三维基本造型。大多数复杂的三维模型就是在平面造型或基本造型的基础上加工转换而成的。需要注意的是：平面造型如果是作为放样的形体，则该形体必须为闭合且没有交点的有效形体；如果作为放样路径，则可以是封闭或开放的，但也不应有交点存在。3DS Max提供了二维绘图工具，平面图形的绘制和编辑是非常重要的。熟练掌握二维绘图才能制作出精确的复杂三维模型。由二维平面造型到三维模型转换的方式有多种：

（1）放样功能转换。这需要提供一条路径和一个或者多个平面图形。

（2）适配变形功能转换。这需要一条路径和路径上的一个剖面图形，还需要两个合适的图形控制物体的外形。

（3）用修改命令面板中的命令转换。只需提供一个平面图形，然后用修改面板的命令将它拉伸或旋转。

下面介绍如何创建各种造型。

（1）创建基本平面造型。基础平面造型是3DS Max中内置的标准平面造型，单击命令面板的Create（创建）命令，选Shapes（平面造型），弹出子命令面板如图2-14所示。

（2）修改基本平面造型。创建基本平面造型过程只是建模工作的开始，需要进一步使用Edit Spline（编辑样条曲线）调整器来调整顶点、线段及改变曲线的曲率。当使用Edit Spline调整器调整一个二维造型时，顶点的值会直接影响到两侧线段的曲率。二维造型中的顶点一般包括下列四种：

1）Smooth（光滑顶点）。该顶点的两侧为光滑连接的曲线段。

2）Corner（边角顶点）。顶点的两侧一般为直线段，有点像活动的铰链，允许顶点两侧的线段为任意角度。

3）Bezier（Bezier顶点）。Bezier曲线的特点是通过多边形来控制曲线，因此，它提供了该点的切线控制柄，可以用它来调整曲线。但是无论怎么变化，控制柄始终是切线。

4）Bezier Corner（Bezier角点）。该类点提供控制柄，并允许两侧的线段成任意的角度。从当前选中顶点的绿色句柄和其两侧线段的角度，可以判断属于Bezier Corner类顶点。

图2-14　3DS Max内置标准平面造型

当在选中的顶点上单击鼠标右键时，会弹出菜单用来改变顶点的类型。

（3）创建三维放样。三维放样的意思是将二维平面造型通过Extrude（挤出）、Lathe（旋转）或Loft（放样）等命令转换为三维造型。三维放样在3DS Max的三维建模中属于较常用的基本造型手段，但对于某些高级建模领域的三维建模会显得力不从心，通常这类模型需要使用后面介绍的NURBS三维建模方法来完成。

在3DS Max中，放样三维造型至少需要事先构造两个平面造型：其中一个造型用来当Path（路径），主要用于定义物体的高度，路径本身可以为开放的线段，也可以是封闭的多边形，但必须是一条曲线且不能有交点；另一个造型则用来作为物体的截面，称为Shape（平面造型）或是Cross Section（剖面），可以在路径上放置多个不同形态的Shape。制作Loft（放样）物体的方法如下：

1）画出一个造型，作为物体生长的路径。

2）画出一个或多个造型，作为物体的截面备用。

3）任意选取一个路径或截面造型。

4）在Create命令面板的Geometry选项下拉框中选择Compound Objects。

5）单击Loft按钮。

执行下列其中一项操作：(www.xing528.com)

1）如果剖面图形为选取状态，则直接单击Get Path，然后在视图中选取一个造型作为路径。

2）如果所选取的造型是路径，则单击Get Shape，选一个造型作为剖面。

不论使用Get Shape命令还是Get Path命令，选取的第一个二维造型都会保持原来位置，而第二个造型则会移到第一个造型的位置上并放样为三维物体。

（4）创建旋转造型。通过绘制物体的1／2截面图形，然后用修改命令面板的Lathe（旋转）功能建立旋转造型是3DS Max常用的一种三维建模方法。

（5）文字造型。3DS Max支持汉字输入，使用Text（文本）工具可以创建中文字体。在相当多的三维制作场合，特别适用于片头动画中需要大量文字或标牌。

2.标准三维造型

在3DS Max中，三维造型是由点、线、面组合而成的，最基本的造型单位是点，两个点之间是线段，三个点构成一个三角面，任何三维模型都是由形形色色的无数三角面构成的。产生三维造型的方法很多，如前面介绍的由二维造型通过挤压、放样或旋转转换为三维造型，利用布尔运算、片面加工或参数修改等方法也能生成三维造型，另外，在3DS Max中提供了多种标准几何体，如图2-15所示。单击Create（创建）命令面板的Geometry（几何体），系统默认即可直接生成10种三维基础造型。

图2-15　3DS Max内置标准三维造型

3.三维变形

3DS Max Deformations（变形控制）工具允许对放样的剖面图形进行变形控制，以产生更加复杂的对象。主要有五种变形工具，分别是Scale（缩放）、Twist（扭曲）、Teeter（轴向倾斜）、Bevel（倒角）、Fit（适配），变形工具卷展栏如图2-16所示。Deformations是为基于样条曲线的图形提供的，这些图形可改变三维放样物体的横截面和路径间的关系。直接建立的Standard Primitives（标准基本形体）及利用挤压或旋转工具获得的物体不能使用这些工具。

（1）缩放变形。Scale（缩放）变形可沿着三维造型物体的局部坐标轴X轴或Y轴对横截面形状进行缩放。变形是通过编辑图形中的一条样条曲线来实现的，其水平方向表示路径的位置，垂直方向表示缩放的大小。

（2）扭曲变形。Twist（扭曲）以路径为轴，对横截面进行扭转变形。

（3）轴向倾斜变形。Teeter（轴向倾斜）变形是横截面绕X轴或Y轴旋转，利用它可改变三维造型物体在路径始末端的倾斜度。

（4）倒角变形。利用Bevel（倒角）变形功能制作带倒角的文本，可大大增强立体字的金属质感。

（5）适配变形。在3DS Max的变形工具中，最强大的就是Fit（适配）变形。它的原理根据三视图确定，先给出一个路径和路径上的剖面图形，再在两侧通过另外两个图形决定物体的形状。虽然操作较为复杂，然而一旦掌握，复杂的三维造型也能轻易建立。使用Fit（适配）变形时，在X轴上放置一个二维图形作为即将生成的三维型体的俯视轮廓，在Y轴上放置一个二维图形作为即将生成的三维模型的左视（侧视）轮廓。在放样路径上放置一个二维图形作为放样的截面。

图2-16　3DS Max变形工具

4.高级建模

3DS Max成功的重要原因之一是高级建模领域的加强，可以选择三种不同的复杂高级的建模方法，即：多边形建模、面片建模及NURBS建模。如果不能满足特殊建模需要，3DS Max还能使用外挂模块来扩展软件建模功能。多边形建模、面片建模及NURBS建模也非尽善尽美，它们各自都有优缺点。掌握每一种方法的工作原理以及该方法的优缺点，有助于在三维建模时做出恰当的选择。需要指出的是，尽管三种建模技术在功能上是不同的，但是在3DS Max中不应把它们看作是相互分离的部件，在三维建模时，应该将几种方法结合起来使用。

（1）多边形建模。多边形建模是广为接受的建模方法，在计算机视图中见到最多的就是由无数三角面组合而成的三维对象。通过三角面的神奇排列，简单形体会变的越来越复杂。多边形建模也能制作成动画，只要把更改多边形的尺寸、方向记录下来，便能产生弯曲、扭转或变形动画。

多边形建模生成的三维模型的面数越多，所表现的细节也就越多，即增加细节会使模型更加具体。因此，模型的复杂程度及三角面的规模应该根据实际需要来决定，例如，对于低细节要求的远景目标，就可以降低三角面的数量。

多边形对象是通过排列不同尺寸和方向的三角形或面构造的。每个面由三条边组成，每条边的末端被称为节点。多边形模型的构造实质上是一系列节点的连接。如果模型中所有的面都与至少其他三个面共享一条边，那么该模型就是Close（闭合）的；如果模型中包含不与其他面共享边的面，该模型是Open（开放）的，例如：水利水电工程的施工区域地形、道路、施工场地、水面等都属于这类多边形对象。可以用多边形建模的领域很宽，实际上，几乎任何模型都可以使用多边形建模方法来建立，只是难易程度不同而已。多边形建模的不足是多边形对象中的细节表现需要很多的面，随着面数的增加，对计算机性能要求也越来越高，3DS Max的软件性能随之下降。因此，在建模过程中不要对每个对象都建立过多的细节，对于很多细节可以通过贴图来真实表现。

（2）面片建模。面片即Bezier面片的简称，是3DS Max提供的另外一种表面建模技术。面片建模并非通过面构造，而是利用边来定义模型的。面片的内部是由Bezier技术控制的，Bezier技术使面片内部的区域变得圆滑。面片模型的最大好处是能很容易地模拟光滑表面。比起多边形建模，面片建模用较少的细节即可以表现出光滑而符合实际的形状。

组成面片的部件同多边形模型的部件相似。一个面片模型实际上是由一些较小的面片组成的。在3DS Max中，面片的表面被定义为具有四条侧边的表面，每条侧边称为一条边，面片的各个角称为节点，面片本身的总体形状是由栅格定义的。

3DS Max中面片的节点有Bezier控制柄，与样条曲线的Bezier很接近。通过操纵节点的Bezier控制柄，可以改变面片的形状。面片建模与NURBS建模最大的区别是面片节点的Bezier控制柄只影响与它相连接的面片的形状，而对不相邻的面片形状无任何影响。面片建模与NURBS建模相同的特点如下特点：在视图中显示较少的线条，而渲染时能表现较高的细节。这个特点称为表面近似性，它允许确定模型的视图质量及渲染质量。最大的好处是编辑面片时目标明确，同时又相对提高了计算机的性能。

可以通过修改面片上的一条特定的边来改变一个面片的形状，还可以在现有的面片上定义一个位置，用来增加新的面片，通过已有面片增加邻近面片，可以很容易地创建复杂的表面。面片可定义为三角形面片或四边形面片。在角落或面片结构需要表现尖端的时候适合选择三角形面片，其他情况一般使用四边形面片。面片建模方法多用于光滑表面建模。

（3）NURBS建模。NURBS建模技术是当今最流行的建模技术，这种建模方法以前只在工作站级专业三维建模软件中使用。NURBS建模不仅擅长于光滑表面，也适合于含有尖锐的边的模型。与面片建模一样，NURBS建模允许创建可被渲染但并不一定必须在视图上显示的复杂细节，这使得NURBS表面的构造及编辑都相当简单直观。如图2-17所示为3DS Max 8的NURBS建模工具栏。

图2-17　3DS Max 8的NURBS建模工具栏

NURBS建模最大的好处在于它有多边形建模编辑的灵活性，但不依赖于复杂网格来细化表面。从某种角度来说，NURBS建模更像面片表面。建模时只管使用曲线来定义表面。这些表面在视图中看起来很简单，但在渲染时却呈现高层次的复杂度。

很难指出关于NURBS建模的缺点。实际上，NURBS建模几乎可以用于任何场合，然而，NURBS建模与多边形建模相比其缺点表现为：很难创建带直角的模型，NURBS模型均带有弯曲部分，它只能尽可能用小的圆角来逼近直角。NURBS不适合制作简单的造型，例如，一般的立方体有6个面，如果使用NURBS建模则远超过6个面，当简单造型就可解决问题的时候，NURBS建模显然不是最佳的方案。