淺談使用Maya進(jìn)行三維模型創(chuàng)建

摘 要：三維動畫在現(xiàn)在的動畫市場中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，特別是三維模型更是讓大家念念不忘，甚至在人物角色方面還有COSPLAY的出現(xiàn)。那么，這些惹人愛又讓人充滿幻想的三維模型怎么來的呢？本文就此問題闡述如何使用MAYA這個三維軟件來創(chuàng)建三維角色、環(huán)境、場景等模型。主要介紹MAYA模型創(chuàng)建的三種方法，包括NURBS建模、Polygon建模和Subdiv Surfaces建模，并分析這三種模型創(chuàng)建方法之間的差異，以及各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：MAYA；三維；方法；建模

中圖分類號：TP391.41

三維動畫在當(dāng)今社會已經(jīng)被人們所喜歡，曾經(jīng)轟動動畫市場的3D版《阿凡達(dá)》，就是以其特別的角色造型設(shè)計和唯美的場景設(shè)計搭配科幻的故事情節(jié)震撼了人們的心弦，瞬間為三維動畫打開了更廣闊的市場。還有，現(xiàn)在深受孩子們的喜愛的三維版的《熊出沒》也已經(jīng)登上了動畫的舞臺，其中四肢瘦小的光頭強頂著又大又長的腦袋，老想著壞主意去砍樹木，而胖墩墩的熊大、熊二，可謂是腰板兒圓來胳膊粗，走路一顛一顛的，它們雖然腦袋較小，但針對光頭強的砍伐樹木行為能快速地尋找出對策，破壞光頭強的計劃，保護(hù)森林。

由此可見，一部成功的動畫片除了要有引人入勝的情節(jié)之外還要有令人喜愛的角色模型和漂亮的場景模型。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維軟件已經(jīng)在動畫界中得到應(yīng)用，為動畫片中的模型增添了豐富多彩的素材。我們可以通過MAYA軟件來實現(xiàn)三維模型的創(chuàng)建。在MAYA中模型創(chuàng)建有三種方法，分別為NURBS建模、Polygon建模、Subdiv Surfaces建模。

1 模型的三種創(chuàng)建方法

1.1 NURBS建模。Non—Uniform Rational B-Spline（非統(tǒng)一有理B樣條曲線）即是我們通常所說的NURBS，是目前兩大常用模型創(chuàng)建方法之一。NURBS建模所用的是數(shù)學(xué)函數(shù)來對曲線和曲面進(jìn)行描述的，其模型精度是用參數(shù)來控制的，這樣就可以讓NURBS模型達(dá)到任何一種我們想要的精度，這一點也是NURBS建模與其他建模相區(qū)別的最大地方，也是它自身最大的優(yōu)點。所以在通常情況下利用它來進(jìn)行建模時會給人一種感覺：由它創(chuàng)建出來的模型很圓滑，觀看起來也令人感到自然。

1.1.1 NURBS創(chuàng)建方法。NURBS模型能夠達(dá)到很高的精度，效果顯著，深受建模者的喜愛。本文在此介紹兩種NURBS建模的方法：第一種是使用基本幾何體進(jìn)行建模。該種方法對美術(shù)功底要求較高，要求美術(shù)要達(dá)到能使用基本幾何模型來將整個模型精準(zhǔn)地表現(xiàn)出來的程度。因為它使用的是基本幾何體進(jìn)行變形得到的效果，所以該種方法較為靈活多變。第二種是使用點到線，再由線到面的建模方法創(chuàng)建模型。點和線的編輯能將更復(fù)雜的模型編輯出來，所以這種方法建出來的模型精度高，更適合創(chuàng)建工業(yè)領(lǐng)域的模型。值得注意的是，這兩種方法在同一個模型中可以同時使用。NURBS建模主要應(yīng)用于曲面模型的創(chuàng)建，可運用到人的皮膚、臉部，以及線條比較順暢的產(chǎn)品模型創(chuàng)建中，如衣服、旗幟、汽車等。

1.1.2 NURBS建模要點。常用的NURBS建模方法是上述所講的第二種建模方法，即是由曲線開始，先通過對點進(jìn)行編輯，再由點轉(zhuǎn)化為線，繼而由線轉(zhuǎn)化為面，通過這樣的思路進(jìn)行創(chuàng)建。在創(chuàng)建的過程中有三個步：（1）先創(chuàng)建相應(yīng)的曲線，以確定模型的大致形狀。如創(chuàng)建酒杯模型，我們需要將酒杯四分之一的橫截面使用CV曲線，勾勒出來，如圖1。再在曲線的模式下執(zhí)行Edit Curves，對線條進(jìn)行調(diào)整。也可對線條進(jìn)行再處理，這就是Rebuild Curves的使用。（2）使用第一步所創(chuàng)建的曲線，使用Revolve、Loft、Extrude等命令即可將線條轉(zhuǎn)化為三維實物體模型。同樣以創(chuàng)建酒杯模型為例，選擇好上一步所創(chuàng)建的CV曲線，執(zhí)行Revolve，即可旋轉(zhuǎn)為酒杯的模型，如圖2。（3）最后對模型、模型與模型間的過渡連接、編輯等進(jìn)行修整。此步可利用Edit NURBS對模型進(jìn)行修整。

1.1.3 NURBS建模的注意點。NURBS建出來的模型表面雖圓滑，但在創(chuàng)建時要注意以下五點：（1）創(chuàng)建曲面時，曲面的邊界要盡可能地簡單，越簡單的邊界越能減輕我們的后期修整，也會大大提高我們的渲染速度。（2）曲率半徑盡量大些，保證邊界曲線的光滑連續(xù)，避免尖角、交叉或者重疊的情況，因為這些情況會影響到模型的質(zhì)量，并且在后期修整過程中也會加重負(fù)擔(dān)。（3）要具體問題具體分析。針對具體的模型使用具體的曲面特征來進(jìn)行創(chuàng)建，盡量采用實體修剪，再運用挖空方法創(chuàng)建殼狀模型。（4）曲面的面數(shù)要盡可能地減少，以免影響后面的渲染，同時也能避免讓人產(chǎn)生一種模型太雜亂的感覺。（5）在實體上進(jìn)行曲面特征間圓角過渡處理。

1.2 Polygon建模。Polygon建模即是多邊形建模，是兩大常用模型創(chuàng)建中的第二種方法。使用該方法創(chuàng)建的模型表面是由直線組成的，故而Polygon建模實質(zhì)是對模型的點、線、面因素進(jìn)行編輯和修整，其中所包含的常用因素有Vertex、Edge、Border、Polygon、Element等。在使用Polygon建模時的面可以是三角形的面，也可以是四邊形面；甚至可以是五邊形面或更多邊形的面。面數(shù)使用靈活多變，也可以隨時添加線來實現(xiàn)更復(fù)雜的模型。比如羅馬柱，柱頂與柱低都是多邊行面，或者帶有圖騰意味的模型，針對這類模型Polygon建模即可發(fā)揮其優(yōu)勢。值得一提的是Polygon建模最初運用在游戲方面，如轟動一時的《最終幻想》游戲系列，就是使用了Polygon來完成復(fù)雜的人物角色模型創(chuàng)建。NURBS模型與Polygon模型之間并不是絕對的隔離，而是可以相互轉(zhuǎn)換。如星戰(zhàn)步行者模型中，腳踝部分使用的就是NURBS轉(zhuǎn)化為Polygon的模型，然后再進(jìn)行模型修整。但是在模型創(chuàng)建中要注意的是點與點之間、線與線之間不要有交疊或錯位，要保證點、線都按照最清晰的路徑進(jìn)行布置，這樣才能保證模型的質(zhì)量。

1.3 Subdiv Surfaces建模。Subdiv Surfaces建?？芍^是融合了NURBS建模和Polygon建模的所有優(yōu)點，既能體現(xiàn)NURBS模型的圓滑度，又有如Polygon一樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能直接將Polygon的點、線編輯模型融入其建模過程中。另外，在模型創(chuàng)建時，還可將Subdiv Surfaces直接轉(zhuǎn)化到Polygon模式下進(jìn)行模型編輯，直接共享了Polygon的所有命令。如神弓模型創(chuàng)建使用的就是Subdiv Surfaces建模，在Subdiv Surfaces創(chuàng)建的基本模型下直接進(jìn)入Polygon的編輯模式，布好點與線，最終實現(xiàn)一把完美的神弓。Subdiv Surfaces建模雖然有較多的優(yōu)點，但也存在不足之處，其最大的缺點就是對硬件要求很高，這一點大大限制了其使用廣度。

2 MAYA三種建模方式的比較與運用

綜上所述，MAYA的這三種建模方式之間可相互轉(zhuǎn)化運用，如上述的酒杯模型創(chuàng)建，在NURBS中先設(shè)置好相應(yīng)的模型外框，而后將這個NURBS模型直接轉(zhuǎn)化為Polygon模型，在Polygon狀態(tài)下對轉(zhuǎn)化后的Polygon模型進(jìn)行點、線等元素的修整，最后得到更為完美的模型。而Subdiv Surfaces模型也可以直接進(jìn)入Polygon模型的編輯方式，直接使用Polygon的命令對模型進(jìn)行創(chuàng)建與修整，最后得到效果。三種建模方式是相互聯(lián)系的，但又各有特色，大家在使用時可以根據(jù)具體的模型選擇相應(yīng)的創(chuàng)建方法來創(chuàng)建模型。如NURBS建模更適合工業(yè)模型的創(chuàng)建，Polygon建模則更適合于建筑方面的模型創(chuàng)建，Subdiv Surfaces建模介于NURBS與Polygon之間，故而工業(yè)、建筑均可。但是三種建模方法的運用領(lǐng)域也不能進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，因為Polygon建模、NURBS建模與Subdiv Surfaces建模三者是互通的，所以，這三種創(chuàng)建方法又可直接用于每個領(lǐng)域的模型創(chuàng)建，只看自己對哪種方法更熟練而已。

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作者單位：廣州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510550