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新手必學!3D 建模的基礎知識:結構線、保護邊、邊流

一般新手想要學 3D 建模,無不想要打造酷炫的角色或是場景,然而在創作的路上,若不能好好理解何謂拓撲結構,都無法好好實行腦中酷炫的設計。而來自中國的設計師 charming 就要教大家理解拓撲結構,讓大家在 3D 建模的路上能走得順遂!

本文已獲得 CG 世界授權,微博公眾號:Thepoly


解決有問題的拓撲結構

當談論到拓撲結構,我都提醒大家注意模型的線面轉折,而大家也可以透過幾個問題自問自答:什麼是循環邊?如何給模型分配點、線、面?我製作的模型乾淨嗎?如何知道模型結構是否有擠壓扭曲?為什麼細分模型看起來很有大的變形?以上問題其實都與拓撲結構有關係,總結一下就是點、線、面影響了模型的構成。這其中針對不同的模型是有一些準則,需要多做練習。

大家一定會想,3D 建模中合理的拓撲結構是什麼?首先我先展示幾個拓撲結構出現問題的例子,然後讓我們看看是否能找到解決問題的簡單方法。在以下範例中,我們可以看到模型上存在一些扭曲。但是我們已經知道,兩個邊緣之間越靠近,區域就越尖銳。 

然而你一定會想究竟為何會這樣?我們可以清楚地看到黃色顯示區域的角落正在形成一個更尖銳的角落,雖然兩個緊密的邊緣確實會產生一個更尖銳的轉角,但是如果這些相同的邊緣在一端超級緊密,而在另一端分佈又很散,則可能因為佈線不均勻而產生變形。

就像剛剛圖中的範例,左側的寬邊擴展區域逐漸流入右側的窄邊擴展區域 (以黃色凸顯)。網格這兩個區域之間的過渡 (我們有一個沒有邊緣的大空白區域) 將導致變形。那裡根本沒有足夠的幾何結構來支撐該結構。為了避免這種問題,我們需要添加更多的邊來減少這邊的張力拉扯。 

所以解決這個問題最簡單的方法是什麼?答案就是,給結構分配更多的邊,確保所有我們創建的面均勻分佈,盡可能的四邊面。  

現在我們知道了透過均勻佈線來避免拉扯的面,這是不夠的,如果後期需要在表面深入更多細節的話,這樣的面數仍然不夠,所以怎麼才好呢?我們需要既不太密集同時又不太舒展開的均勻邊線分佈。  


不同面數的好處與壞處  

面數的多寡有各自便捷的地方以及局限性,以下分享它們的優勢與劣勢。

低面數多邊形優勢: 低面數佈線可以很容易的修改模型大的造型變化,很適合 block out 大型製作。劣勢: 低模狀態下很難製作細節,細節越深入,模型的幾何體面數也就需要更多。

多面數多邊形優勢: 面數一多,我們可以很輕鬆的深入更多細節,卡硬邊緣轉折結構。劣勢: 另一方面來說,面數太多反而不易於調整大型,因為多面數不易調節。

前面那個例子給我們的經驗就是邊線越均勻平滑,結構就不會有張力拉伸效果,但是邊緣轉折也就不再銳利了。所以我們需要熟悉「保護線」以及「邊流」這兩大知識。 


何謂保護線?  

一旦應用細分,保護線將會保持邊緣轉折結構的清晰度。我們希望收緊的任何邊緣/形狀,都需要至少一個或兩個 (建議) 循環邊緣。通常,這是我們模型的輪廓。兩個邊緣閉合在一起將形成一個轉折。我們只需要遵循這條規則。那麼在案例中,保護線究竟要安排在哪裡?如果是這種情況,我們可以在外部擠出循環邊(以黃色顯示),也可以在內部插入循環邊。這就是我們添加保護線的方式。一旦邊界形狀被擠出,邊界就已經有了兩條保護線了。  

現在我們可以添加一些細分來檢查一下卡線的成果,即便是我們做一些彎曲變形,表面看起來依然是平整。  

甚麼是 Edge Flow 邊流?  

邊流,或者說是邊的流向。很多時候,我們添加的雙邊保護線,並不是能得到我們想要的結果,一些轉折結構會有一點硬,不然就是有點軟,需要做出變化。從上述案例中,我們的轉折結構都算是比較軟。現在就可以通過手動調節拓撲結構來得到想要的結果,但這之前我們要保證四邊形循環邊的拓撲結構。如果這一小節有點不太能理解,多多通過練習來體會,做的越多,理解就越清晰。

再來聊聊關於手動改線,從我們的保護線開始,因為它們直接對邊緣結構造型起到了關鍵性作用。如果我們回到最最基礎的環節,我們有下面這兩個例子,一個是有軟軟的轉角,一個是比較硬的轉角,看到不同之處了嗎?

基於上面兩個例子的前提,我們盡可能透過加保護線的方法,給它卡出一個硬轉角。 

做到這邊,已經接近理想效果了,你可以看到這裡只有兩個轉角卡的比較銳利。接下來我們要做的就是重新修改線條的排佈,這邊是我自己用來理解邊流佈線的一種邏輯,叫做「重力流向」排佈,希望對大家也能有所幫助。

從下面的例子中,我可以看到左邊的邊流效果,但是我們檢查一下中間這個,可以看到邊界加粗的我稱之為結構線,我們假設結構線上有重力,想像人在上面行走,黃色的標記就是邊流,我們只需要依照這個邏輯來修改佈線就可以了,這樣就有利於卡住形狀。

接著,我們原來的網格位於左側。然後,如中間所示,我們將移除不需要的邊緣,並修改與「重力流」不匹配的地方。然後,如右邊的例子所示,我們將把邊帶回中間區域,使所有佈線或多或少地再次均勻分佈。然後問題就解決了!雖然還有許多其他複雜結構,但我試圖讓他比較容易上手。


建模的四大訣竅總結  

最後我們總結在工作流程中,必遵守的四個訣竅。

一、模型初始階段面數盡量低:因為低面數的模型網格更容易控制,幫助我們更快地建立大的模型。

二、需要確保邊緣的佈線分佈均勻:因為我們需要確保模型邊緣轉折結構細節足夠明確,不規則的邊緣佈線會導致不確定的瑕疵,如同一開始提到的。 

三、給結構添加保護線:因為保護線可以在我們添加細分修改器之前,保護好我們模型的結構轉折。

四、需要確保邊流結構正確:因為邊流不同,細分效果也不同,這部分需要練習。注意: 雖然這些可能是要遵循的簡單規則,但某些因素可能會有所不同。例如,在搞好邊緣流之後,可以稍後再添加保護邊。但是首先要了解掌握好規則,之後同樣的規則很容易被打破和掌控以符合你的工作風格。 


本文經 CG 世界 授權發布,內容僅有做字詞修改,保留作者所述內容,但不代表映CG 立場。如需轉載請聯絡原作者。

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