本帖最后由 CUIXIAOJUN 于 2020-5-20 14:28 编辑
硬表面建模的基本原则、布线技巧与整体建模思路
2019年底我做了一个头盔模型的练习，外形像一个防毒面罩，没想到后来意外的很应景。这个模型我是参照着国外的一个硬表面建模作品做的。
趁着这个漫长的假期，我整理了一些硬表面建模的原理原则，和制作技巧，分享给大家，最后再说一下类似这样比较复杂的模型，一个制作的思路和流程。
这些建模技巧大多是源自《建模宝典》上的，我整理出了里面的一些关键和核心的内容，也比较推荐大家看看建模宝典这个教程，对于建模布线很有帮助。
虽然现在出了体积建模，以及拓扑插件，这些非常轻松简单的新一代建模方案，但其实很多时候还是需要自己去手动布线，这些布线的原则和技巧还是很重要的。
一切复杂的模型都是从最基础的东西开始的，不积跬步无以至千里。 接下来我们先从最基础的布线原理、原则开始，然后讲解一些多边形布线的技巧，最后再回到我们硬表面建模的案例，掌握制作复杂模型时应该如何下手，学习制作的思路以及建模流程。
一.布线原则
1.曲率原理点的位置和点之间的距离决定了曲率，点离的越近则结构越硬
 这是使用样条绘制出的一个图形，样条的模式为B样条，你会看到，五个关键的点，构成了这个图形。
接下来，我们使用多边形来进行绘制，并将多边形的五个点放在与B样条的五个顶点同样的位置上，最后添加细分曲面
这个时候你会发现，使用多边形加细分曲面得到的图形，与使用样条绘制的图形的曲率几乎是一样的。
所以，利用细分曲面进行建模，其实与绘制样条的原理是类似的。编辑多边形的点线面，其实就跟我们在C4D中绘制样条，或者在PS中拿钢笔画线的道理是一样的。一样是先绘制出结构上关键的点，最后通过这些点得到平滑的曲面。
上面的图形非常的平滑，那如果我想得到一个比较硬的结构该如何做呢？
其实跟B样条模式下的样条制作方法是一样的，我们可以在要做硬的点旁边添加一两个离它很近的点，这时候结构就变硬了。 
下图是多边形结合细分曲面的结果，同样，我在要做硬的点边上添加了两个距离很近的点，得到的结果是一样的。 
所以，利用细分曲面进行建模时，点离的越近，则结构越硬
2.四边面原则多边形建模的一个重要原则就是，尽量保证所有面都是四边面，避免三角面和N-gon面（超过四条边的多边形）
原因很简单，细分曲面它比较喜欢四边面，而不太喜欢三角面和N-gon面，当多边形上存在三角面和N-gon面时，添加细分曲面后可能会得到一个非常糟糕的结果 
3. 极点先说一下极点的概念。 所谓极点，就是在多边形网格中，一个点连接了四条以上的边，那么这个点就叫做极点。 如下图，左边的网格是一个比较理想的状态，线条的走向像棋盘网格一样很舒服，每个点往外延伸了四根线。 而右边的网格中则出现了一个极点，它往外延伸了五根线。所以我们把它叫做一个极点。
极点容易破坏线的走向，使模型表面变得不平滑，所以在建模过程中要尽量少的出现极点。
但要知道的是，极点的出现很多时候是无法避免的，所以，要尽量把极点藏在不重要的线上（非结构线），或平坦的面上。
如图所示，这个模型的极点刚好在中间的折痕线上，导致模型的中间出现了一个很难看的坑洼。
 
再来看这个结果，同样是有一个极点，但是它并不在中间重要的折痕线上，最后模型的表面就很光滑。
二.布线技巧
1.循环边循环边是建模中非常重要的一个概念，它控制了模型的布线走向。
那什么是循环边呢，很简单，像这样在C4D中借助循环旋转工具，能够循环选择到的，就叫循环边，或者叫循环面。
 或者可以在线的模式下，使用移动工具，选中一根线，然后双击，就可以选中一组循环线
那么循环边有什么作用呢？ 借助循环边我们可以很方便的给结构添加细节，把结构做硬。
下面演示一下，我们可以借助循环切刀工具，在循环边的两侧再快速切出两根循环线来（这样的操作我们一般称之为卡线）。  
根据我们前面所说的曲率原理，线离的越近，则结构越硬。借助卡出来的这两根切线，这里的循环边结构就变硬了。 
（增加循环切线前）
（增加循环切线后）
那么，判断出循环边的依据，或者说原理是什么呢？ 其实这个原理也跟前面说的四边面原则有关，也是为什么要使用四边面的原因之一。
这个原理我们可以把它叫做找对边原则，对于一个四边形来说，每一条边都有一条唯一确定的与之相对的边。 
而三角面和N-gon面则没有这个特性，我们无法确定它的对边。
首先找到四边面上一条边的对边，顺着这个边到下一个四边面，再去找下一个对边，这样一直找下去，直到结束为止。这样就形成了一组循环边。
所以在布线时，我们可以根据这个原理，控制好循环边的走向。模型上的重要结构，需要做硬的线，都要尽量做成循环边
下面再举个例子 
比如这个模型，顶部的面是一个整体的结构，它应该形成一个循环面。但是使用循环选择工具后，却并不能让它按我们希望的走向进行选择。
这个时候就要想办法来改线。 
这里可以使用切刀工具，先在四个角上分别切出一根连接线。
新加的线造成了三角面的产生，根据四边面原则，这时候需要使用消除命令把这几根多余的线删除。
修改完布线后，再次使用循环选择工具，这时候能够很轻松的选中上面的一圈线了。
有了这个良好的循环线后，我们就可以很轻松的继续添加切线，来把结构做硬。
 
在循环线内，我们还可以继续给结构添加更多的细节。只要利用好循环线，这些操作都是非常轻松愉快的。
2. 极点偏移法前面说过，极点容易破坏模型的结构，要尽量把极点藏在不重要的线上。 那么，当重要的结构上出现极点时，我们应该如何处理掉它呢？ 接下来教大家一个简单粗暴，非常好用的方法： 
还是借用下前面用到过的这个结构，之前我是手动调整布线，将极点挪到了下方，这次我们换一个更轻松的方法。
首先选中上面有极点的这根结构线，然后右键使用滑动工具。
接下来按住Ctrl键，并拖拽鼠标左键。这样就完成了，极点已经被转移到新创建出的这条边上了，中间的结构线变得很干净。
这个方法可以说是一石二鸟，使用滑动工具加出来的这根线，既能起到转移极点的作用，同时也能有卡线的作用，帮助我们把中间的结构做硬。
3. 菱形结构菱形结构是建模中一个非常重要，非常实用的技巧。
我们先来看一下这个像盾牌一样的模型，你会看到，上面的六条线，最终汇聚到了底下的角上（为了让大家看的更清楚，我暂时没有处理底部的三角面）。
这样的布线虽然不能说是错误的，但却是很不理想的。因为盾牌的上部是一个比较宽的结构，我们需要比较多的面来形成它的结构，但是底下的角却是一个很小的结构，我们不需要那么多的面。这样布线会使底下的面看起来非常拥挤，浪费了很多面数，同时后续修改起来也很不方便。
那么，我们该怎样优化这里的布线呢？这就要用到所谓的菱形结构。
来看一下修改后的布线，模型的上部还是六个面，而到了底部的角上，就只有一个面了。这样的布线结果就比较理想了，少了很多面数，同时模型上的面的分布也很均匀。
而完成这样一个降低面数过程的关键，就在于这里的几个菱形结构，四边形在菱形结构这里会进行汇聚，将多个多边形汇聚为一个多边形。
通过多次使用菱形结构，就可以将面数逐渐降低，使模型的布线更加优化。
同时，菱形结构不止能起到降面的作用，也能够起到升面的作用。如果我们把这个布线反过来看，它其实也是从底部的一个面，逐渐提高面数到顶部的六个面。我们要根据模型的不同情况，灵活的运用好菱形结构的正反两个作用。
4. 阴阳切角法下面这个技巧是重点中的重点。因为布线、卡线时，大部分的难度都在边角处的处理，所以这个技巧在建模过程中会使用的非常频繁。 什么叫阴阳角呢，其实就是凹角和凸角。我们可以把凹角叫做阴角，凸角叫做阳角。 阴阳切角法，其实就是把凹角和凸角卡线做硬的技巧。
（一）阳角切法
先来看下凸角： 
我们来看一下怎么把这个角给做硬
方法很简单，我们在两侧各卡出一条切线，这个角就变硬了。 但是你会看到，这个简单粗暴的方法也有个小问题，它不仅让角1变硬了，同时也影响到了无辜的角2和角3，而这两个角我们可能是想保持不变的。
接下来，我们可以修改一下布线策略。 
这就是修改后的切法，这时候只有角1变硬了，而其他的角都没有受到影响。 具体使用哪种就要看实际的情况了。
而不管是哪种切法，它们都有一个同样的特征，就是做硬的角上都有一个小方块的形状。 
记住这个结构特征我们就可以很好的给凸角进行卡线。
刚才的结构我们没有遇到什么干扰，所以做的很轻松，接下来再看一个稍微绕一点的情况。 
这个情况要稍微复杂一些，我们需要把角1做硬，但是与前面不同的是，这个角上连接了三根线，如果直接像下面这样去切的话，很容易伤及无辜，会多出很多不必要的线影响其他地方的结构。 
为了解决这个问题，我们可以回忆一下前面的小方块结构特征，在这个角上把方块的结构做出来。 
这是修改后的切法，完全没有影响到其他区域的结构，同时也把角做硬了。
为了方便理解，我们使用的是平面模型来进行演示，而拓展到立体模型上，道理也是一样的：  
可以看到，在立体模型上，凸角上的结构特征像一个盒子一样，所以我们可以把这个结构特征叫做盒子结构。
（二）阴角切法
接下来我们再来看看凹角的处理方法。 
我们需要把这里的凹角给做硬，比较粗暴的方法就是这样去切： 
但显然，这不是一个很好的主意，新加的线会影响到其它不需要加线的面。现在这儿是一个平面，这些多余的线影响不大，但如果这是一个曲面，多出来的线就会影响到其它地方的曲率。得到的将是下面这样糟糕的结果：
 （卡线前）
 （卡线后）
本着尽量不要影响别人的原则，我们来修改一下布线，看一个比较好的阴角切法： 
先在角上连出一根斜边 
接下来我们再把这两条边的落脚处从点上转移到边上，修改到红线的位置上。
这样就搞定了，新的线没有影响到其他任何结构，布线非常干净！我们可以把这个方法叫做借边法。
更棒的是，这样处理后，在角的周围形成了一圈循环边，我们再去继续卡线，做细节，就非常方便了。 
而为了完成这个切线手法，我们需要在凹角上有这样的三个四边形结构： 
所以，需要记住这个结构，在制作凹角时，要先预留好这样的三个四边形。
（三）结合运用
如果把阴角切法和阳角切法放在一起看的话，会发现它们刚好能完美匹配，就像阴和阳的互补一样。 
在实际建模中，我们也经常会遇到这样的情况，阳角往往会伴随着阴角一起出现，这时候就可以把阴角切法和阳角切法结合起来一起使用。
来看看下面这个模型，这里面既有阳角，又有阴角存在，而这样的凸起结构也是建模中非常常见的。（为了方便处理，这儿我使用了对称来进行复制，只需要做四分之一的模型） 
这就是卡线后的结果，角1处使用了阳角切法，可以看到上面有一个盒子结构，而角2则用了阴角切法。 
最后可以得到一个很不错的硬化结果。
如果把它翻个面反过来看，它就成了一个凹陷的结构，所以不管是往上还是往下做结构，方法都是一样的。 
5. 倒点开圆法在硬表面建模中，经常会遇到需要给结构上做出圆形的情况 
那么如何给结构上做出圆形来呢？其实做法非常简单。 
首先在要做圆形的地方选择一个点，然后右键使用倒角工具，并将参数里的细分改为1，深度改为-100 
这样就得到了一个圆形。
接下来做一些善后工作，把倒角后产生的N-gon面解决掉。 
所以如果模型上需要做出圆形的结构，需要事先在要做圆的位置预留一个点，方便后续进行倒角操作，并尽量保证点周围的网格均匀一些，最好是正方形结构。
最后可以进行挤压、卡线等操作，在面上挖出圆形孔洞的效果就做好了。  
6. 借形法有时候模型上可能需要有一些很规则的结构。 
比如这个模型，在它的上面和下面，各有一个半圆形的结构。这种很规则的形状，如果想手动拖点拖出来的话，是比较难实现的。
这个时候最好的选择就是借助一些基本的形状把它做出来，这里可能用的最多的就是圆柱形了。 
首先创建出一个圆柱形，调整下圆柱的大小，这里的参数尽量写成整数，方便后面匹配底下小圆柱的大小。同时降低圆柱的分段数，不需要那么多的段数，这里留12个分段就差不多了。
接下来把模型C掉，删掉下面没有用的一半面
选中下面的面，按住ctrl键往下挤出结构
为了做出底部的结构，这里又新建了一个圆柱体，再次借形，调整好底下圆柱的参数，要注意与上面的结构大小匹配。
继续删掉一半不需要的面，并将两个模型合并成一个模型
连接两个结构之前，还需要保证连接的地方边数一致，所以要再加出这两根线。
接下来就可以选中断开处的所有线，使用缝合工具将两个结构进行连接。
最后就是些善后工作，增加一些切线把该做硬的结构做硬，遗留的三角面解决下。这里的步骤和方法无所谓，结果OK就行了。 
 三.建模思路
掌握了这些建模技巧之后，实际建模时，我们还需要有一些良好的思路和策略，帮助我们把模型更快更好的完成。 
比如要做这样一个比较复杂的模型，应该如何去下手呢？ 下面我们来讲解一些制作的大致思路和流程
1.起形阶段 搭建大致结构，注意整体比例结构关系的准确
首先，不要急于制作某一个细节结构，我们要先把模型的整体轮廓搭建出来。 
像这样，把模型的重点架构大致搭建出来，不用去管模型的细节，用最简单的几何体去搭就可以。 同时，对于这个模型而言，它是一个左右对称的结构，所以只需要做半个头，然后用对称复制出另一半即可。 这一步主要目的是确定整体的比例关系。就像画画时先画出一些简单的轮廓线一样。 确保比例关系基本准确之后，我们就可以进入下一步了。
2.细化阶段 对粗坯进行细化，进一步做出拓扑结构来，注意做准结构线，布线要均匀、适当
接下来要开始把模型逐渐做细了，仔细对照参考把模型的重要结构线做出来，尽量准确。按照我们前面所说的布线原则，开始布线。布线时要控制好合理的细分，结构圆滑的地方需要多一些细分，平直的区域细分要少，并调准模型的曲率。 最终把模型的拓扑结构给做出来。
对于这个模型而言，比较复杂、需要重点考虑布线的就是红色的外壳部分，其他的部分虽然看着复杂，但其实都是比较简单的小零件组成的，所以这一步我们主要把外壳做好就行了。
 
最终，像这样把模型的拓扑结构给做出来。
3.成型阶段继续雕琢细节，对需要做硬的结构进行卡线。
接下来我们要考虑添加细分曲面之后的问题，把需要做硬的结构进行卡线。这一阶段是痛并快乐着的，在布线的过程中我们可能会遇到不少头疼的问题，难点就在于布线的策略，我们可能需要不停的进行修改和调整。 我们需要根据具体的情况，灵活运用好掌握的布线技巧。   
（小技巧：在布线过程中，可以按Q键快速打开和关闭细分曲面，检查布线效果）
这一阶段，我们可以顺便把眼眶，耳部等比较大的结构也做出来。这些部分布线上就没什么难度了，有些地方完全可以用基本几何体直接堆出来。
到这里，基本上就离成功不远了，最难的部分已经过去了。
4.完善阶段完善模型上的小细节
最后，我们把模型上的细节小零件给补充完整。   
整个模型就完工了 
当然，以上只是一个大概的流程和思路，具体的操作还是要大家根据自己掌握的建模技巧多练习多实战。我录制了几节这个模型中布线难点的具体操作演示视频，也在文后分享给大家。 操作演示视频： 链接：https://pan.baidu.com/s/1_UEEtjaAKjD3sJS6m8fxcQ 提取码：ok5e
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