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多邊形是 3D 建模的基礎。

每個多邊形至少都有三個頂點和三個邊,由這些頂點和邊組合建立成閉合圖形。三個頂點 (或點) 構成一個三邊形,簡稱三角形。四個點會組成一個四邊形。業界標準是盡可能在網格中使用三角形和四邊形。有一個術語表示比四邊形更多邊的多邊形:稱為「N 角形」,建議盡量避免,因為這很有可能在紋理和材質中造成陰影。

多邊形構成要件

了解多邊形的構成有助於在建模時更好地操控與編輯圖形。讓我們更仔細地看看多邊形的各個構成要件及其在 3D 模型網格中的位置。

頂點

頂點是兩個邊相交連接的點。移動頂點位置也會同時影響兩個邊的位置。

邊在建模程式中會顯示為一條線。一個邊有兩個頂點,兩端各一個。當至少三個邊在其頂點處連接時,就形成一個多邊形:就是三角形。

面是形成多邊形時所建立的平面 2D 圖形。許多多邊形建模軟體可以特別選擇一個面,在編輯網格時更改其位置。當然,移動面也會同時移動形成該面的邊和頂點。

使用多邊形建立任何想像的圖形

若要以簡單的多邊形為例完成 3D 模型,請考慮建構基本的立方體。立方體有 6 個面、12 個邊和 8 個頂點,連結在一起建立一個物件。CG 設計師可以利用這些基本原則,以多邊形建立想要的任何圖形。

觀看任何 3D 物件的網格或線框圖,您會看到由許多多邊形編織而成的圖形,從人臉到完全只存在想像中的東西。

高模、低模和重新拓樸之間的差異

談到多邊形建模時,建議您注意一些關鍵的業界行話。

高模

高精度模型是指以極精細方式建立的網格,通常不理會最終的多邊形數量。高精度模型一般根本不是用多邊形設計,多以體素型 3D 方法雕刻。

請將單一體素想像為 2D 藝術中的像素,每個像素都會儲存顏色資訊。體素也不例外,它是儲存相關 3D 資訊的單一點,每個點在三維網格中都佔有一個位置。

藝術家可以使用這些方法即時雕刻 3D 物件,完成後將 3D 模型匯出為網格,此時,電腦演算法會負責多邊形建模。結果通常令人印象深刻,但涉及的多邊形數量十分龐大,因此稱為高模。

低模

許多產業非常需要使用多邊形數量不多的 3D 模型,通常使用低模這個術語描述的模型,不僅所用多邊形數量少,而且為降低多邊形數量,其所用網格已經過重新建立或最佳化。

重新拓撲

接下來討論重新拓撲:將高精度模型轉變為低精度模型的過程。有多種方法可為重新拓撲過程提供幫助,不同軟體甚至還有特定工具可提供此幫助。這對許多藝術家而言,是工作流程的必要步驟。

最常見的做法是,藝術家會簡化拓撲,但將更複雜的高模版本製作成物件表面紋理。這種方式雖然會將模型表現極大最佳化,但不會丟失很多細節。

Hyper-realistic 3D rendering of bird using 3D polygon modeling
Olivier Beaugrand 創作的影像。

您可以使用的簡單多邊形建模技術

以下是藝術家在 3D 建模建立多邊形時可以使用的基本技巧:

立體效果

立體效果是一種基本的建模工具,讓藝術家能夠選擇一片網格 (通常是面或邊),將其向內或向外立體化。這可延展原始圖形,或者穿過該圖形。

細分

細分是實用的工具和技巧,可用多邊形建立平滑的 3D 模型。以之前只有六個面的簡單立方體為例,立方體的每個面可以細分切割成更小的象限。例如,藝術家可以將立方體垂直細分一次、水平細分一次,將每個面分割成四個較小的面。

細分是既能增加多邊形數量,同時又能使用基本圖形成為建模起點的好方法。細分一般有兩種完成方式:

  • 均勻細分: 這會將整個物件均勻細分,影響及於整個網格。
  • 選擇性細分: 使用這種細分方法時,藝術家只選擇一個象限 (例如一個面) 施加所需的細分數量,網格其餘部分不受影響。

斜角

就是模型非常鋒利的邊。再次以立方體為例,兩個面共用一個邊。您可以操控兩個面之間的角度,使其成為方形、鈍角或銳角,但邊本身仍保持鋒利。

斜角工具讓藝術家可以選擇邊,再添加任意數量的斜角使邊柔化。建議您謹慎使用這個實用的工具,因為很容易就會增加不需要的多邊形,或者如果在一個斜角上添加太多細節,就會導致與拓撲發生衝突。

使用 Adobe Substance 3D 從事藝術創作,不用過分關注多邊形

許多 3D 工作流程無可避免要使用多邊形建模,管理拓撲讓人感覺很麻煩,尤其是不需要完美簡化網格的時候。對於想要利用 3D 技術,以產品為中心的產業尤其如此。

因此,擁有一款不僅可以快速有效勾勒圖形,還可以產生高品質硬質表面和有機表面建模結果的軟體,對您能否在 3D 領域取得成功會有很大的關係。

Adobe Substance 3D Modeler 是體素型雕塑軟體,旨在使 3D 建模感覺像使用真實黏土一樣輕鬆自然。從開始到結束,藝術家都不必擔心多邊形、拓撲或 UV 貼圖。軟體會在匯出時處理所有這些步驟,藝術家則使用匯出選項幫助指導此過程。

探索 Modeler 和其他的 Substance 3D 應用程式以獲得更多資訊。

感謝您探索 Adobe 的世界。非常期待看到您創作的作品。

常見問題

為什麼 3D 模型是由多邊形構成?

3D 模型通常是從建立網格開始。大多數的 3D 軟體可在框線圖模式中查看網格,讓用戶查看建立 3D 圖形的線和頂點。網格包含電腦用來正確渲染 3D 模型的重要資料。於是因為即時建立與使用網格的性質,多邊形自然而然地成為必需品。這也是 3D 相對於傳統藝術形式的優勢,因為網格可以即時非破壞性的方式製作成動畫與更改。

渲染中的多邊形是什麼?

3D 網格是由線和頂點連接而成的多邊形網。單就多邊形本身而言,只是由至少 3 個頂點和線 (也稱為邊) 組成的 2D 圖形。這些點連接在一起形成面,通常是三角形、四邊形或 N-邊形,視其頂點和邊的數量而定。3D 建模中的 N-邊形是指具有四個以上頂點和邊的任何多邊形,應視為不良多邊形。良好的拓撲練習建議僅使用三角形和四邊形,以獲得最簡潔的結果。

多邊形建模的用途為何?

因為幾乎所有商業 3D 軟體都採用多邊形建模,所以被視為 3D 建模的標準。用於建立具有精確仔細拓撲的 3D 網格。多邊形建模在 VFX 和電玩遊戲中尤其受到青睞。因為電玩遊戲通常需要同時即時渲染許多資產,所以開發人員必須注意受硬體限制的多邊形數量。不同的遊戲機和個人電腦,處理能力上亦有不同限制。因此,在這些領域工作的 3D 藝術家更喜歡對每個模型都有更強控制力的多邊形建模。

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