3D 建模基础：构建块和主要建模类型

3D 建模是一个令人着迷且用途广泛的领域，可让您创建从简单对象到具有逼真细节的复杂场景的一切内容。但就像任何其他技能一样，它需要耐心、练习和坚实的知识基础。

作为初学者，学习 3D 模型的所有基本概念、3D 模型的基本构建块、建模和材质创建的一些基本技术以及创建第一个模型时出现的最常见错误和问题非常重要。

通过花时间学习这些基础知识，您将为未来的工作打下坚实的基础，并能够充满信心地处理更复杂的项目。那么，让我们开始吧！

每个 3D 模型都是使用一组基本构建块（即顶点、边和面）构建的。这三个组件是任何 3D 模型的基础，用于创建所有 3D 模型的表面网格。

顶点

顶点是 3D 空间中的单个点，用于定义网格的角点和交点。连接后，顶点形成定义网格形状的边。这些边可以是直的，也可以是曲线的，它们以特定的顺序连接顶点以形成对象的表面。

边缘

边定义 3D 模型中表面的边界。它们连接两个顶点并形成直线或曲线。在线框 3D 模型中，边缘是唯一可见的组件，因为它们勾画出对象的形状。然而，仅靠边并不能创建实体形状，它们需要连接起来才能形成面。

面孔

面是 3D 模型的表面，它们是通过按特定顺序连接边形成闭合多边形而创建的。这些多边形可以是平坦的或弯曲的，并且可以采用各种形状，例如三角形、四边形或更复杂的多边形。面赋予 3D 模型视觉外观，并且可以对它们进行纹理化和着色以创建逼真的对象。

顶点、边和面共同形成 3D 模型的表面网格。表面网格表示对象的形状和表面，可以对其进行操作和变换以创建各种类型的对象，包括人物、风景、建筑物等。

了解顶点、边和面在 3D 建模中的作用至关重要，因为创建和更改任何 3D 模型都需要操作部分或全部这 3 个几何关键点。例如，要修改 3D 对象的形状，您需要移动、添加或删除顶点、边和面。此外，要创建更详细、更真实的 3D 模型，您需要添加更多顶点和边来创建更复杂的表面网格。

创建任何 3D 模型时，都会在过程中涉及许多技术。 3D 建模的 3 种主要类型是实体建模、线框建模和曲面建模，每种类型都用于不同的场景和情况。大多数 3D 工作流程需要了解这 3 种主要类型的建模流程。

现在，让我们更深入地了解这些方法。

实体造型

实体建模是一种涉及操纵基本形状的技术，例如具有已定义边数的球体和立方体。该过程可能因所使用的软件而异，但通常涉及从二维草图开始，然后挤压以创建三维对象。或者，可以将固体添加在一起以创建更复杂的形状。无论使用哪种方法，目标都是创建稳定且逼真的 3D 模型。

实体建模特别适合创建具有平坦表面或具有一致半径的简单曲线的对象。它还非常适合创建精确的尺寸和角度，使其成为设计机械零件、机器和自然物体的其他基本表示的流行技术。

线框建模

当观察世界时，我们会发现现实不仅仅是立方体和球体等简单的形状。为了实现真实的表示，实体建模是不够的，需要更先进的技术。这就是线框建模的用武之地，它将形状表示为顶点网络，其中每个面至少由三个顶点组成。通过修改顶点的位置可以改变模型的大小和形状。模型的真实感由其多边形数量表示，即线框中形状的总数。所有最流行的程序都允许进行线框操作，包括 2023 年最流行的 3D 软件、Blender、Maya 和 3ds Max。

曲面建模

三种建模技术中最先进的是曲面建模，涉及使用引导线来定义零件的形状和曲率。然后，软件创建一个连接这些线的光滑表面。表面建模专门用于空气动力学和热力学设计，其中实体形状周围的流动至关重要。有些程序使用控制点或控制平面而不是引导线，但对表面的强调可能会导致在现实世界中不可能产生的视觉表示。

为了操纵 3D 模型的网格，您通常会应用 4 种主要操纵技术之一。最常用的操纵技术是布尔过程、拾取和放置过程、参数化和程序建模过程以及最后但并非最不重要的雕刻过程。

布尔过程

布尔过程是 3D 建模中使用的一种技术，通过组合或减去一个或多个对象或形状来创建复杂的形状。在 3D 建模中，布尔过程用于基于并、差和交的布尔运算，通过“切割”或“连接”两个或多个形状来创建新形状。

该过程组合两个或多个对象或形状，创建包含原始对象的所有体积的单个对象。它将一个物体从另一个物体中减去，创建一个仅包含剩余物体体积的新物体。相交操作创建一个新对象，该对象仅包含两个对象相交处的体积。

布尔过程对于创建复杂形状以及减去或添加具有复杂几何形状或复杂细节的形状特别有用。但是，需要注意的是，布尔过程有时会创建非流形几何体，这可能会在 3D 打印过程中或将文件导出到其他软件时导致出现问题。因此，谨慎使用布尔过程并确保生成的几何图形是干净的非常重要。

拾放流程

拾取和放置过程可能像其名称所暗示的那样简单，但却是操纵 3D 网格的最常见方法之一。要在 3D 建模中执行“拾取和放置”操作，您需要首先选择要移动的对象或组件。这通常可以通过用鼠标单击对象或使用选择工具从列表或菜单中选择对象来完成。

选择对象后，您可以使用“移动”工具等工具来调整其在 3D 空间中的位置。这些工具通常允许您沿一个或多个轴（例如 X、Y 或 Z 轴）移动对象，并且您可以使用数值或通过使用鼠标拖动对象来指定移动的距离或方向。

在某些情况下，您可能还需要旋转或缩放对象作为“拾取和放置”操作的一部分。例如，如果您要在较大的合成中定位组件，则可能需要旋转它以适应正确的方向，或缩放它以匹配其他组件的大小。

总体而言，“拾取和放置”是 3D 建模中的基本操作，它允许您通过操纵 3D 空间内的单个对象和组件来创建复杂且详细的模型。

参数化建模和程序建模是两种独特的 3D 建模方法，可用于以更高的效率和灵活性创建复杂且详细的模型。

参数化建模涉及使用参数或数学方程来定义 3D 对象的属性。这可以包括大小、形状和位置等内容，以及更复杂的属性，例如纹理、材质和动画。通过使用参数定义这些属性，您可以创建高度可定制的对象，并且可以根据需要轻松修改或更新。例如，如果要创建螺钉的参数化模型，可以将螺距、螺纹直径和总长度定义为参数，然后根据需要调整这些值以创建不同尺寸和形状的螺钉。

另一方面，程序建模涉及使用算法和规则自动生成 3D 对象。当您需要创建大量相似或具有相似属性的对象（例如树木、建筑物或景观）时，这尤其有用。通过定义一组规则或算法，您可以创建高度详细且真实的对象，并且可以根据输入参数自动生成。例如，树的程序模型可能包括基于树种、大小和环境等参数生成树干、树枝、叶子和纹理的规则。

总体而言，通过使用这些技术，您可以通过自动执行 3D 建模中涉及的许多繁琐或重复性任务来节省时间和精力，并且还可以创建高度可定制且可以根据需要轻松更新或修改的模型。

3D 建模中的雕刻是通过添加或减少材料来创建和操作数字 3D 对象的过程，其方式类似于在物理世界中使用粘土或其他材料进行雕刻。它涉及使用专业软件，例如 ZBrush 或 Mudbox，允许艺术家和设计师使用各种工具和技术塑造虚拟对象。

在雕刻过程中，艺术家可以处理不同层次的细节，从粗糙的形状开始，逐渐添加更精致的细节，如皱纹、毛孔和纹理。该过程涉及使用画笔、小刀和平滑工具等工具，以模仿雕刻物理过程的方式操纵数字对象的表面。

3D 建模中雕刻的优点之一是它允许高度的创作自由和艺术表达。艺术家可以快速尝试不同的形状、形式和纹理，并即时进行更改。此外，雕刻通常用于角色建模和生物设计，其中创建逼真且富有表现力的面部特征和身体形状的能力至关重要。

总体而言，雕刻是 3D 建模中的一项强大技术，它允许艺术家和设计师创建可用于各种应用程序的复杂且详细的 3D 对象。

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