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第 七 讲 网格建模与面片建模一、 教学目标掌握面片建模、编辑修改器和网格建模。二、 教学重点1面片建模技术和面片编辑技术。2编辑修改器的概念和运用。3网格对象的创建。三、 教学难点1编辑面片表面。2次对象的编辑和处理。四、 教学内容和要点1创建和编辑面片表面。2编辑修改器的概念和运用。3对象和次对象。4低消耗网格建模技术。五采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）： 讲述法。教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：投影。一、 面片建模面片建模是将二维图形结合起来形成三维几何体的方法。1、面片建模基础面片就是根据样条线边界形成的Bezier表面。面片建模有很多优点，它不但直观，而且可以参数化地调整网格的密度。面片的样条线网络被定义为面片的构架（Cage）。可以用各种方法来创建样条线构架，如手工绘制样条线，或者使用标准的二维图形和Cross Section编辑修改器。可以通过给样条线构架应用Surface编辑修改器来创建面片表面。Surface编辑修改器用来分析样条线构架，并在满足样条线构架要求的所有区域创建面片表面。可以用3到4个边来创建面片。作为边的样条线节点必须包围每个边，而且限制每个边的节点必须相交。样条线构架类似于一个网，网的每个区域有3到4个边。Cross Section编辑修改器自动根据一系列样条线创建样条线构架。该编辑修改器自动在样条线节点间创建交叉的样条线，从而形成合法的面片构架。为了使Cross Section编辑修改器更有效地工作，最好使每个样条线有相同的节点数。在应用Cross Section编辑修改器之前，必须将样条线结合在一起，形成一个二维图形。Cross Section编辑修改器在样条线上创建的节点的类型可以是Linear、Smooth、Bezier和Bezier corner中的任何一个。节点类型影响表面的光滑程度。定义好样条线构架后，就可以应用Surface编辑修改器。Surface编辑修改器在构架上生成Bezier表面。表面的创建参数和设置包括表面法线的反转选项、删除内部面片选项和设置插值步数的选项。表面法线（Surface Normals）指定表面的外侧，对视口显示和最后渲染的结果影响很大。在默认的情况下，可删除内部面片。由于内部表面完全被外部表面包容，因此可以安全地将它删除。Surface Interpolation下面的Steps设置是非常重要的属性。它参数化地调整面片网格的密度。如果一个面片表面被转换为Editable Mesh，那么网格的密度将与面片表面的密度匹配。2、面片建模实例1）创建四个大小不一的圆，并移动各圆的位置，如图7-1。2）选择Circle01（大圆），在Modify面板的编辑修改器列表中选择Edit Spline。3）在Modify面板的Geometry卷展栏中单击Attach按钮，并在透视视口依次单击Circle02、Circle03、Circle04，使得四个圆成为同一个Edit spline，单击右键结束Attach模式。4）在Modify面板的编辑修改器列表中选取CrossSection修改器，在Parameter卷展栏中选取Bezier。如图7-2。图7-1图7-25）在Modify面板的编辑修改器列表中选取Surface，并在Parameter卷展栏中选择Flip Normals复选框。如图7-3。6）在Modify面板的编辑修改器列表中选取Edit Patch修改器。在编辑修改器堆栈的显示区域单击Edit Patch左边的+号，展开Edit Patch次对象层级，在次对象层级中单击Patch。图7-3图7-47）选中由Circle01生成的Patch，如图7-4，按键盘上Delete键将之删除。8）在编辑修改器堆栈的显示区域单击Edit Patch次对象层级中的Vertex。在前视图中，选取帽子顶部的节点，并锁定。9）选取主工具栏中的 “Select and Uniform Scale”按钮，并选定Selection Center按钮。在前视口中沿X轴，将所选择的节点缩放约70%，激活左视口，在左视口中沿X轴，将所选中的节点缩放约80%。效果如图7-5。10）单击主工具栏的“Select and Rotate”按钮，在左视口中将所选中的节点，绕Z轴旋转约8。效果如图7-6。图7-5图7-611）解除对所选节点的锁定。12）在前视口中选中帽沿外圈两侧的节点，单击主工具栏的“Select and Move”按钮，向上移动约7个单位，并调整Bezier句柄，如图7-7。13）在左视口中选中帽沿外圈一侧的节点，向下移动约7个单位，如图7-8。观察透视视口，得到效果如图7-9。图7-7图7-8图7-9二、多边形建模1、3ds max的表面在3ds max中建模时，可以选择如下三种表面形式之一： 网格（Meshes）：最简单的网格是由空间3个离散点定义的面。 Bezier面片（Patches）：当给对象应用Edit Patch编辑修改器或者将它们转换为Editable Patch对象时，3ds max将几何体转换为一组独立的面片。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。 NURBS（非均匀有理B样条）：可以用数学定义创建精确的表面。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。一旦开始编辑次对象，就不能变换整个对象。Edit Mesh编辑修改器主要用来将标准几何体、Bezier面片或者NURBS曲面转换为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增加了层。模型仍然保持它的原始属性，并且可以通过堆栈显示区域选择合适的层来处理对象。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，将模型转换为Editable Mesh可以大大节省系统资源。 Vertex（节点）：节点是 空间上的点，它是对象的最基本层次。当移动或编辑节点时，它们的面也受影响。对象形状的任何改变都会导致重新安排节点。 Edge（边）：Edge是一条可见或者不可见的线，连接两个节点，形成面的边。两个面可以共享一条边。 Face（面）：面是由3个节点形成的三角形。面是多边形和元素的最小单位，可以被指定光滑组，以便与相邻的面光滑。 Polygon（多边形）：在可见的线框边界内形成了多边形。多边形是面编辑的便捷方法。 Element（元素）：元素是网格对象中一组连续的表面。如茶壶是由4个不同元素组成的几何体。当一个独立的对象被使用Attach附加到另一个对象上以后，这两个对象就变成新对象的元素。3、低消耗多边形建模常见的低消耗网格建模的方法是盒子建模（Boxing Modeling）。盒子建模技术的流程是首先常见基本的几何体（如盒子），然后将盒子转换为Editable Mesh，通过变换和拉伸次对象使盒子逐渐接近最终的目标对象。1）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，通常也不是编辑时所需要的。可以在Selection卷展栏中选择Ignore Backfacing复选框，背离激活视口的所有次对象将不会被选中。2）变换次对象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。3）面的处理通常使用Edit Geometry卷展栏下面的Extrude和Bevel来处理表面。4）边的处理创建节点的最简单的方法是分割边（Divide）。分割边后就生成了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。可以先选择边，然后单击Surface Properties卷展栏中的Visible按钮，或者选择Object Properties对话框区域的Edges Only复选框。切割边的更精确的方法是使用Edit Geometry卷展栏下面的Cut按钮，使用Cut按钮可以在各个连续的表面上交互地绘制新的边。当使用多于3个边的多边形建模的时候，内部边有不同的形式。将内部边从一组节点改变倒另外一组节点就称为反转边（Edge Turning）。可以通过Modify命令面板中单击Selection卷展栏的Edge按钮，单击Edit Geometry卷展栏中的Turn按钮，在视口中选择边。5）节点的处理建立低消耗多边形模型使用的一个重要技术是节点合并（焊接Weld）。将节点焊接在一起后，模型上的间隙将消失，重合的节点将被去掉。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 直接选取合并的点。1） 多边形的数量在Utilities命令面板单击More按钮，在Utilities对话框中单击Polygon Counter，然后单击OK按钮，在视口中选择对象，Polygon Count对话框显示出多边形的数量。7）光滑组光滑组可以融合面之间的边界，从而产生光滑的表面。它只是一个渲染特性，不改变几何体的面数。可以通过单击Selection卷展栏的Polygon按钮，选择需要光滑的多边形，在Surface Properties卷展栏的Smoothing Groups区清除1,然后选择2。4、多边形建模实例1）创建一个半径为35的Sphere01，将球体颜色设置为绿色。按F4键以面片模式显示视口。在Parameter（参数）卷展栏中，改变Segments的值为11。2）由Sphere01复制一个Sphere02，修改其半径为55，锁定Sphere02，单击主工具栏上的Select and Non-Uniform Scale按钮，将其高度方向缩放，如图7-10。3）移动Sphere02，如图7-11。并将两个球体由Create面板上的Compound Objedts中的Boolean合并成一个几何体，命名为Head。图7-10图7-114）选择Head对象，在编辑修改器列表中选择FFD 4*4*4编辑修改器，视口中将出现一个黄色的控制网格。5）在修改器堆栈显示区域中，打开FFD 4*4*4修改器的次对象，选择Control Points层，在前视口框选左边中间的两个点，按住Ctrl键框选右边中间的两个点，锁定所选的点，将这些点向上移动至图7-12所示的位置。6）在左视口中，框选最左边的四个点，移动到如图7-13所示的位置。并关闭次对象层。保存文件。图7-12图7-137）选中Head对象，单击右键，再Convert to弹出菜单下，选择Editable Mesh。8）在编辑修改器列表中，选择Mesh Smooth修改器，效果如图7-14。图7-149）在编辑修改器堆栈显示区域中，选择Editable Mesh修改器，打开次对象层，选择Polygon，勾选Selection卷展栏中的Ignore Backfacing，并在透视视口选中如图7-15所示的多边形。将Edit Geometry卷展栏中的Extrude参数设置为7.0，将Bevel参数设置为-5.0。效果如图7-16。图7-15图7-1610）在透视视口调整观察方向，选中如图7-17所示的多边形。在Edit Geometry卷展栏中选择Cut按钮。通过两次切割工作来切出上下嘴唇。关闭Cut按钮，关闭Polygon次对象层。效果如图7-18。图7-17图7-1811）进入Editable Mesh的次对象层，选择Polygon次对象，选中新生成的Polygon，在Edit Geometry卷展栏中将Extrude设置为-9。效果如图7-19。图7-1912）进入Editable Mesh的次对象层，选择Vertex次对象，如图7-20选中位于眉毛部位的顶点。向上移动一段距离，如图7-21。图7-20图7-2113）选择Polygon次对象，选中如图7-22所示的多边形，在Edit Geometry卷展栏中选择Cut按钮。通过两次切割工作来切出左右眉毛。关闭Cut按钮，选中新生成的多边形，如图7-23，在Edit Geometry卷展栏中将Extrude设置为2，效果如图7-24。图7-22图7-23图7-2414）如图7-25选中多边形次对象，在Edit Geometry卷展栏中选择Cut按钮。通过两次切割工作来切开左右眼窝，如图7-26，选择Vertex次对象层，选中左右眼窝的中间顶点，分别向里移动一段距离，如图7-27。图7-25图7-26图7-2715）单击Create面板，勾选Object Type卷展栏中的AutoGrid选项，单击Sphere按钮，在左眼窝中创建一个Sphere，命名为LeftEye，颜色设置为浅绿色，将Segments设置为18，适当调整其大小。同理制作RightEye。如图7-28。图7-2816）选择LeftEye，在Edit菜单下，选择Clone选项。在Clone Object对话框中，将新物体命名为LeftEyelid，单击OK按钮。在Modify面板中，将LeftEyelid的半径增加1，将Hemisphere（半球）设置为0.6，将变换坐标系设置为局