多邊形建模在3D Max中的應(yīng)用研究

摘要：目前，3D Max被廣泛認(rèn)為是一種非常實(shí)用的建模軟件，通過它可以精確地將自然界中的實(shí)體或虛擬對(duì)象呈現(xiàn)為3D模型。在三維建模中，多邊形建模是最為常用的一種方法。本文將從多邊形建模的特點(diǎn)、常用命令等角度出發(fā)，具體闡述多邊形建模的使用方法，并通過典型案例深入闡述其實(shí)踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多邊形建模；box模型；擠出；插入；切角

目前，3D Max軟件在三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域非常流行。其中，三維建模是軟件中最常用的功能之一，它是創(chuàng)建各種3D模型的基礎(chǔ)。而在三維建模中，最廣泛采用的方法就是多邊形建模。多邊形建模在室內(nèi)外設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、游戲角色等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，因其實(shí)用性和靈活性備受建模愛好者追捧。

一、多邊形建模的特點(diǎn)

多邊形建模是一種適用于創(chuàng)建復(fù)雜對(duì)象模型的常用方法。在多邊形建模中，細(xì)分曲面（Subdivision surfaces）是一項(xiàng)非常重要的功能。通過增加額外的點(diǎn)、線和面，細(xì)分曲面可以將原本的粗糙面細(xì)分成多個(gè)小塊的曲面，使得多邊形模型的表面更加接近真實(shí)對(duì)象。這對(duì)于創(chuàng)建復(fù)雜模型非常有用，例如不規(guī)則形狀的模型、卡通人物以及一些曲面等。

在使用可編輯多邊形進(jìn)行復(fù)雜模型的創(chuàng)建時(shí)，可以根據(jù)模型的要求，在所需的曲面上添加新的點(diǎn)、線和面。通過調(diào)整和編輯這些點(diǎn)、線和面的位置，可以塑造出符合要求的模型形狀。

二、可編輯多邊形參數(shù)面板中的常用命令

在可編輯多邊形參數(shù)面板中，幾個(gè)常用命令的使用方法如下：

連接：在“邊”層級(jí)下，選擇兩個(gè)水平的邊，然后使用“連接”命令可以生成一個(gè)垂直的邊；

擠出：在“多邊形”層級(jí)下，選中一個(gè)多邊形，然后使用“擠出”命令可以在當(dāng)前多邊形的基礎(chǔ)上垂直地向外擠出一定高度的形狀；

倒角：在“多邊形”層級(jí)下，打開“倒角”設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置倒角的高度和輪廓，然后點(diǎn)擊“確定”完成倒角操作。在進(jìn)行具體操作時(shí)，有三種選擇方式：①“組”選項(xiàng)主要是沿當(dāng)前選擇多邊形的平均法線進(jìn)行擠出或倒角；②“局部法線”選項(xiàng)是指沿多邊形本身的法線進(jìn)行擠出或倒角，并且保持生成后的多邊形仍處于連接狀態(tài)；③“按多邊形”選項(xiàng)是指沿多邊形本身法線進(jìn)行單獨(dú)的擠出或倒角。

橋：首先選擇兩條邊，然后使用一個(gè)多邊形將這兩邊連接起來，但要注意這兩邊必須是在邊界中的邊，才能進(jìn)行橋連接操作。

三、多邊形建模的應(yīng)用

下面通過制作“新中式客廳效果圖”這個(gè)案例來研究多邊形建模。

祥云小區(qū)張先生的三室兩廳戶型，面積140m2。業(yè)主要求設(shè)計(jì)出現(xiàn)代中式風(fēng)格，既要表現(xiàn)出中式的傳統(tǒng)，也要突出現(xiàn)代的氣息。在整個(gè)制作過程中利用CAD圖紙，通過描點(diǎn)、線，擠出模型，拆分線制作門、窗等。吊頂、背景墻、整體色彩要充分考慮風(fēng)格要求，家具模型要選用風(fēng)格統(tǒng)一的模型。

在制作這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，首先需要對(duì)祥云小區(qū)張先生的三室兩廳戶型進(jìn)行實(shí)地考察。這包括測(cè)量房屋尺寸，并記錄下實(shí)際的尺寸數(shù)據(jù)。同時(shí)，還應(yīng)拍攝相關(guān)的照片，以便在后續(xù)制作過程中參考。

（一）制作前準(zhǔn)備

首先基于測(cè)量的尺寸和拍攝的照片，利用CAD軟件制作出房子的戶型平面圖。接下來，使用3DMax軟件，設(shè)置單位為“毫米”。一旦設(shè)置好單位，就可以通過導(dǎo)入命令將CAD圖紙導(dǎo)入到3DMax軟件中，導(dǎo)入后的效果如圖1所示。

（二）創(chuàng)建房間模型

在命令面板的“圖形”選項(xiàng)下選擇“線”命令，開始捕捉圖形并繪制出各個(gè)房間的頂點(diǎn)，同時(shí)繪制出所有捕捉到的線條。然后，在“修改器列表”中選擇“擠出”命令，并將擠出高度參數(shù)設(shè)置為2800mm。此時(shí)繪制的平面圖形將轉(zhuǎn)換為立體的box模型，可以在視圖區(qū)看到這一變化。

接下來，通過框選所有的box模型，右擊鼠標(biāo)選擇“轉(zhuǎn)換為多邊形”。再次框選所有的多邊形模型，并右擊鼠標(biāo)，在彈出的菜單中選擇“翻轉(zhuǎn)法線”。為了使模型看起來更加真實(shí)，還可以通過右擊鼠標(biāo)，選擇“對(duì)象屬性”，勾選“背面消隱”，然后再勾選命令面板中的“忽略背面”選項(xiàng)。經(jīng)過以上步驟，客廳整體模型基本成型，效果圖中的房間和立體結(jié)構(gòu)會(huì)更加逼真。

（三）創(chuàng)建門、窗

首先，使用命令面板上的“邊”命令創(chuàng)建門。選擇box模型中門的邊界線，并開始擠出門的形狀。在進(jìn)行選擇時(shí)，可以使用“Ctrl”鍵并選取正確的邊，同時(shí)按住“Alt”鍵并滾動(dòng)鼠標(biāo)來旋轉(zhuǎn)box模型，以便準(zhǔn)確選擇線的邊界。接下來，單擊“連接”右側(cè)的設(shè)置按鈕，在Z軸上修改門口的高度為2100毫米。然后，單擊命令面板上的“多邊形”命令進(jìn)行面的選擇。在選擇面時(shí)，同樣要配合“Alt”鍵并滾動(dòng)鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)box模型，然后單擊“橋”命令。通過這些步驟，門的模型就創(chuàng)建完成。

接下來，開始創(chuàng)建窗戶。右擊鼠標(biāo)選擇“插入”命令，并輸入“50毫米”作為插入距離。在“邊”層級(jí)中，配合“Ctrl”鍵加選對(duì)稱的另一側(cè)邊界線，再次右擊鼠標(biāo)，選擇“連接”命令，將兩個(gè)邊界線連接起來。使用空格鍵來鎖定移動(dòng)插入后的內(nèi)線，使其與頂部對(duì)齊并重合。右擊鼠標(biāo)，設(shè)置“切角”為“25毫米”，然后單擊“確定”。這樣一條線就會(huì)分成兩條線。接著，在“多邊形”層級(jí)中單擊選擇中間的一個(gè)面，右擊鼠標(biāo)進(jìn)行擠出操作，將其向內(nèi)側(cè)擠出-35毫米。再次選擇另外兩個(gè)面，右擊鼠標(biāo)進(jìn)行插入操作，插入距離為50毫米。右擊鼠標(biāo)并設(shè)置倒角為-8毫米和-8毫米。配合“Ctrl”鍵加選上面的玻璃部分，在命令面板上單擊“分離”命令，將其分離開。然后，關(guān)閉“多邊形”框選圖形，并在菜單欄中選擇“組”中的“成組”命令。最后，使用快捷鍵Alt+Q退出孤立模式，完成客廳窗戶的建模。最終效果如圖2所示，包括墻壁、門和窗戶的效果都能呈現(xiàn)出來。

（四）創(chuàng)建吊頂扣板

吊頂扣板包括橫條扣板和回字形扣板兩種設(shè)計(jì)。

橫條扣板設(shè)計(jì)在頂視圖上以角對(duì)稱繪制一個(gè)長寬均為1250毫米的矩形線，然后在修改器列表中選擇“擠出”命令，將矩形擠出50毫米。接著，單擊創(chuàng)建的box模型，右擊鼠標(biāo)，并選擇“轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形”。接下來，在命令面板上單擊“邊”命令，按下“Ctrl”鍵并加選對(duì)稱的線，然后右擊鼠標(biāo)選擇“連接”命令，將16條線連接在一起。再單擊多邊形，并單擊連接出小圖形的面，在“對(duì)象屬性”中設(shè)置倒角為10毫米、-5毫米，復(fù)制box模型并對(duì)齊每個(gè)方形。

回字形扣板設(shè)計(jì)先再次繪制一個(gè)1250毫米×1250毫米的矩形，在修改器列表中選擇“擠出”命令，將矩形擠出50毫米。接下來，將其轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，然后在命令面板中單擊“多邊形”命令，單擊box模型的面并插入80毫米。接下來，將倒角設(shè)置為-10毫米、-5毫米，再次倒角設(shè)置為10毫米、-5毫米，然后再次插入80毫米，再次倒角為-10毫米、-5毫米，再次倒角為10毫米、-5毫米。重復(fù)以上步驟5次，直到做好回字形的圖形。再將其與中間的方形對(duì)齊。

（五）創(chuàng)建電視背景墻

創(chuàng)建一個(gè)2600mm*800mm的矩形，在前視圖中進(jìn)行繪制。然后將其轉(zhuǎn)換為可編輯樣條線，在修改器列表中選擇“擠出”命令，將其擠出120mm形成一個(gè)box模型。選中該模型，將其轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形。接下來，在命令面板中選擇“多邊形”命令，在box模型的兩個(gè)較大的面上單擊選擇，并右擊鼠標(biāo)選擇“插入”命令，插入120mm的框。然后分別將上邊和下邊移動(dòng)與外框重合。分別選中已插入的上邊和下邊，右擊工具欄中的移動(dòng)圖標(biāo)，并更改插入框的下邊，使其相對(duì)外部邊為60mm、上邊為-40mm。接下來，在修改器列表中選擇“邊”層級(jí)，并選擇插入的最長邊。右擊鼠標(biāo)并選擇“連接”命令，將其連接成3段線段。

然后，右擊鼠標(biāo)并設(shè)置切角為10mm。接著，在命令面板中選擇“多邊形”層級(jí)，選擇所有分出來的面。使用“橋”命令，將它們橋接起來，并調(diào)整適當(dāng)?shù)目障段恢谩?/p>

最后，將創(chuàng)建好的框架結(jié)構(gòu)與背景墻對(duì)齊，并將其復(fù)制并旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，根據(jù)需要更改其大小。最終效果如圖3所示。

（六）后期效果設(shè)置

1.設(shè)置攝影機(jī)

選擇“目標(biāo)攝影機(jī)”，將鏡頭設(shè)為“24mm”；選中“剪切畫面”，勾選“手動(dòng)剪切”；通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊小三角并上下拖動(dòng)，調(diào)整“近距剪切”線以接近鏡頭附近的墻壁，將“遠(yuǎn)距剪切線”放在房間外部；在工具欄中點(diǎn)擊“全部”，將模式改為“C－攝影機(jī)”；在視圖區(qū)中框選攝影機(jī)，并在坐標(biāo)軸中將z軸的高度改為980mm。

2.合并外部模型

將外部的家具、電器和裝飾品合并在一起，調(diào)整其參數(shù)并將它們放入相應(yīng)的位置。

3.設(shè)置材質(zhì)及燈光

根據(jù)整體效果要求，設(shè)計(jì)新中式風(fēng)格；上網(wǎng)搜索合適的材質(zhì)和貼圖，并將它們應(yīng)用到相應(yīng)的對(duì)象上，同時(shí)設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)。

4.設(shè)置燈光

在臺(tái)燈和吊燈中添加淡黃色的泛光燈，并調(diào)整其參數(shù)；在所有射燈下添加聚光燈；啟用陰影，并選擇區(qū)域陰影；在強(qiáng)度顏色衰減中將倍增設(shè)為0.2，顏色設(shè)為白色；近距離衰減范圍設(shè)為200-3000，遠(yuǎn)近距離衰減范圍設(shè)為3000-3000。

5.渲染圖像

進(jìn)行渲染，并查看最終效果圖，如圖4所示。

四、結(jié)束語

由于多邊形建模應(yīng)用范圍廣泛，涉及多個(gè)行業(yè)。因此作者認(rèn)為在學(xué)習(xí)多邊形建模時(shí)，需要先掌握多邊形建模的特點(diǎn)和原理，然后通過實(shí)踐創(chuàng)作作品來應(yīng)用多邊形建模技巧。在實(shí)踐中，需要掌握多邊形建模的各種命令按鈕及其使用方法。需要持之以恒地進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，才能真正掌握多邊形建模的技能。

作者單位：李秀玲 忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系

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李秀玲（1973.08-），女，漢族，山西忻州，大學(xué)本科，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。