3ds max多边形建模细分方法的比较与应用

第２２卷第２期　中国医学教育技术　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．２　２００８年４月　ＣＨＩＮＡ　ＭＥＤＩＣＡＬ　ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ａｐｒ．２００８　３　ｄｓ　ｍａｘ　多边形建模细分方法的比较与应用　冯　威，李　冰，安川林　（第四军医大学教育技术中心，陕西西安７１００３２）　【摘要】：计算机硬件和软件的发展，使三维动画技术在多媒体课件制作中的应用越来越广泛。　多边形建模是制作三维模型最常用的方法之一，文章以实例详细介绍了３ｄｓ　ｍａｘ软件中多边形建模　的细分方法及其比较和应用，为软件使用者在提高工作效率和改善多媒体课件质量方面提供了帮助。　【关键词】：多媒体；３ｄｓ　ｍａｘ；多边形建模；细分　【中图分类号】：Ｇ４３４　【文献标识码】：Ａ【文章编号】：１００４－５２８７（２００８）０２－０１５２－０３　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙｇｏｎ　ｍｏｄｅＨｎｇ　ｓｕｂｄｉｖｉｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　３　ｄｓ　ｍａｘ　Ｆｅｎｇ　Ｗｅｉ。Ｌｉ　Ｂｉｎｇ。Ａｎ　Ｃｈｕａｎｌｉｎ　（Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｏｕａｈ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＂ａｎ　７　１００３２，Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】：Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｈａｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　３Ｄ—ａｎｉｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｍａｋｉｎｇ　ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｃｏｕｒｓｅｗａｒｅ．Ｐｏｌｙｇｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｉＳ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ａ　３　Ｄ—ｍｏｄｅ１．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙｇｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｓｕｂｄｉｖｉｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　３　ｄｓ　ｍａｘ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｙ　ｈｅｌｐ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｕｓｅｒｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅｉｒ　ｗｏｒｋ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅｗａｒｅ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］：ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ；３ｄｓ　ｍａｘ；ｐｏｌｙｇｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ　随着三维动画技术的快速发展和普及应用，在　个灯具模型的支架部分为例，分析其在实际建模操　多媒体课件中使用３ｄｓ　ｍａｘ软件制作三维动画已经　作中对三维模型最终形状控制的应用。　成为重要的技术手段之一。在３ｄｓ　ｍａｘ软件中，多　１．１　使用Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ选项对模型进行　边形建模（Ｐｏｌｙｇｏｎ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）是一种最常用的建模　细分　方法　Ｊ。而细分（Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ）则是多边形建模方法　运行３ｄｓ　ｍａｘ　８软件，建立一个标准正方体（Ｂｏｘ）　中一项非常重要的建模技巧，通过它和其他方法可　的模型，并将这个正方体模型转化为ＥｄｉｔａｂｌｅＰｌｏｙ（可　以控制一个三维模型光滑后的最终形态，给建成的　编辑多边形）形式，以节省三维模型占用的系统内　三维模型带来细致、圆润的效果　。　存资源。在３ｄｓ　ｎｌａｘ软件操作界面右侧的“修改命　１　多边形建模中的细分方法　令面板”选中“Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ”前的复选框，　细分的含义可以这样理解：对于一个物体的三　就以Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ方法给正方体模型增加　维模型，细分就是使其在原有的基础上增加更多的　了细分，如图１所示。　多边形，从而消除过于尖锐的边和棱角，使模型的最　终形态更加细致、光滑　。　对多边形进行细分有两种方法：Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ（不规则有理网格光滑）和ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ（网　格光滑）［３　３。３ｄｓ　ｎｌａｘ　７以上版本中的ＴｕｒｂｏＳｒｒ￣ｏｔｈ修　改器和ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修改器的性质和使用方法类同，　只是在程序的算法上更为有效，本文不做介绍。　下面将在３ｄｓ　ｍａｘ　８中以一个标准正方体三维　模型为例，分别对这两种细分方法进行比较，并以一　图１　Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ细分方法的选项参数图　收稿日期：２００７—１１．１８　作者简介：冯威（１９８０．），男，陕西西安人，硕士研究生，主要研究方向：三维动画及虚拟现实技术应用，指导老师：李冰教授。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷第２期　冯威等．３ｄｓ　ｍａｘ多边形建模细分方法的比较与应用　ｌ５３　ＳｍｏｏｔｈＲｅｓｕｌｔ参数决定了是否要让最终的细分　效果完全光滑。默认情况下这个选项是选中的，如　果没有选中，那么结果会在模型的边界上产生初始　细分效果　，如图３所示。　的硬边。Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ（迭代）是决定细分程度的参数。　和它在一起的还有一个参数Ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ（光滑度），　减小这个值可以看到模型有一定程度的简化，如果　把它的数值设为０，细分模型就还原到初始的没有　细分的状态。Ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ和Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ参数共同作　用，决定了细分模型的复杂程度。但是这个参数对　改变模型的最终形状有一定的不可预期性，一般不　做调节。　１．２使用ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修改器对模型进行细分　细分的另一种方法就是给物体三维模型添加一　个或多个ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修改器。选中需要细分的模　型后，我们可以在修改器列表中找到ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修　改器。应用后，它会出现在３ｄｓ　ｍａｘ软件操作界面　右侧当前物体的“修改器堆栈”面板里。　ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修改器有三种光滑方式控制三维模　型的最终细分光滑效果，分别是ＮＵＲＭＳ、Ｑｕａｄ　Ｏｕｔｐｕｔ　和Ｃｌａｓｓｉｃ。ＮＵＲＭＳ是相对最光滑的方式，而Ｃｌａｓｓｉｃ　则是棱角相对最明显的方式，一般情况下应选择　ＮＵＲＭＳ方式。Ａｐｐｌｙ　Ｔｏ　Ｗｈｏｌｅ　Ｍｅｓｈ选项决定细分效　果是否作用于整个三维模型的所有面。实际操作　中，我们可以在三维模型的“面”子物体层级选择想　要细分的部分面，然后关掉这个选项，细分效果就只　作用于我们选择的面，这样做可以减少模型的复杂　程度，控制细分范围，减少对系统资源的占用，如图　２所示。其它控制参数和Ｕｓｅ　ＮＵＲＭＳ　Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ方　法基本一致。　图２　ＭｅｓｈＳｍｏｏｔｈ修改器的三种光滑控制方式及控制参数图　２如何控制细分后三维模型的形状特征　对一个细分后的模型，进入其ＥｄｉｔａｂｌｅＰｌｏｙ的　“点”子物体层级，移动点的位置，我们会发现随着　点的移动，相关联的细分曲面（Ｓｕｒｆａｃｅ）也会跟着移　动。对这样的现象，可以理解为：在对一个三维模型　进行细分的过程中，生成的细分表面有着强烈的收　缩趋势；而初始模型的“点”和“边”等子物体则对细　分后的表面有着吸引和牵拉的抵抗作用。正是在这　两种力量的作用下，三维模型表达出最终的形状和　图３细分曲面随着“点”的移动而移动图　但是，在绝大多数情况下，我们并不希望一个细　分后的三维模型失去其原有的轮廓特征而发生剧烈　的形变（比如在图３中，没有对正方体的细分加以控　制，它甚至变成了球体的形状），只是想通过细分使这　个三维模型的边缘、拐角变得比较光滑、细致。也就　是说，我们对一个三维模型进行细分光滑处理后，依　然希望模型的边缘部分能够保持比较清晰的划分，即　形成导角，从而能够准确地控制它的最终形状。　２．１　使用分段数控制细分后模型的最终形状　建立好一个灯具模型，其进行细分操作前如图４　所示，注意模型底部的六个支架部分分段数（Ｓｅｇｍｅｎｔ）　为１。　图４未进行细分操作的灯具初始模型图　下面将模型底部六根支架中一根的长、宽、高三　个方向上的分段数都修改为１Ｏ，然后转化成Ｅｄｉｔａｂｌｅ　Ｐｌｏｙ。对它进行细分操作，将Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ的值设置为　２。显然，因为增加了分段数，此时分段数为１Ｏ的支　架的细分曲面上有了更多的点和边，而这些点和边　对于细分后产生的收缩趋势有了更强的牵拉作用，　所以最终模型上显示，增加了分段数的支架达到了　我们预期的效果一在面与面的交汇处出现了比较清　晰的边缘一导角，细分后在变得光滑、细致的同时也　保持了其应有的形状特征，不会再像其余五根没有　增加分段数的支架一样，在靠近底部的地方失去了　维普资讯 http://www.cqvip.com １５４　中国医学教育技术　第２２卷第２期　原有的形状轮廓特征，如图５所示。　图５增加分段数后支架保持了形状特征图　但是，这样的细分结果产生了大量多余的面，使　最终渲染的时间变长，视口的实时显示刷新变慢，增　加了系统负担，降低了工作效率。实际上，我们关心　的只是一个三维模型面与面交汇处的边，因为只有　这些边才对细分后模型的形状控制起到了最为关键　的作用。　我们将这个１０段细分后的模型支架部分和一　个没有进行过细分的标准参数化导角正方体（Ｃｈａｍｆｅｒ　ＢＯＸ）初始模型的线框进行对比后就可以发现：对一　个三维模型进行细分后，在初始线框越密集的地方，　细分后的结果就越接近初始线框。因此，如果模型　初始分段数过多，细分后就会产生巨大的数据量；如　果模型初始分段数不足，细分后就不能形成较清晰　的边缘（即不能形成导角），无法准确的控制细分后　模型的最终形状。　２．２使用边缘布线法控制细分后模型的最终形状　仍旧使用灯具初始模型，参考标准参数化导角　正方体的线框图，为方便操作，隐藏模型其余部分，　只对其中一根支架靠近下面部分的“边”子物体进　行操作，得到线框如图６所示。　图６对支架“边”子物体操作后的线框图　这就是细分模型中的经典三边法布线方式一三　条边可以决定一个细分后的导角。它和我们直接使　用增加初始模型分段数形成细分后导角的方法区别　在于：可以在保证控制细分后模型形状轮廓特征的　前提下大大减少产生多余的面。　对模型进行细分后，将Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ的值设为２，可　以得到下面的效果，如图７所示。和图５比较，这次　细分后模型的面数已经减少很多，同时也并没有影　响细分后模型支架底部的最终形状。　图７采用三边布线法细分后的模型图　２．３使用Ｃｈａｍｆｅｒ命令控制细分后模型的最终形状　这种方法制作细分后的导角，相对上面两种方　法，它的操作步骤要简单些，实际操作中用到的比较　多的可能也是这种方法。进入上述模型其中一根支　架底部的“边”子物体层级，选中所有需要最终形成　导角的原始的边（红色边），用Ｃｈａｍ￣ｒ命令来进行　导边操作，将原来的一条边变为两条，如图８所示。　图８用Ｃｈａｍｆｅｒ命令进行导边操作图　并对模型进行细分操作，将Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ的值设为　２，可以看到模型的最终形状也保持得不错，如图９　所示。但我们会发现这种效果并没有图７中采取三　图９使用Ｃｈａｍｆｅｒ命令导边后细分的结果图　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷第２期　中国医学教育技术　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．２　２００８年４月　ＣＨＩＮＡ　ＭＥＤＩＣＡＬ　ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ　ｒＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ａｐｒ．２００８　对编辑在医学视听教材制作中的一些思考　黄文君　，郑　明　，黄少华　（郑州大学：　教育技术中心；　第一附属医院，河南郑，ｋＨ　４５００５２）　【摘要】：编辑是视听教材制作环节的延续和最终完成。文章论述了编辑人员要以特有的形　式，将自己的思想、才能、想象以及对美学追求融入编辑工作之中，并通过画面语言和声音语言的组　接及技巧性处理，最终以声画和谐形式表达视听教材内容的体会。　【关键词】：视听教材；编辑环节；段落与节奏；声音语言；延续与完成　【中图分类号】：Ｇ４３１　【文献标识码】：Ａ【文章编号】：１００４．５２８７（２００８）０２－０１５５－０４　Ｅｄｉｔｉｎｇ　ｉｎ　ｃｒｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｕｄｉｏ－ｖｉｓｕａｌ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｈｕａｎｇ　Ｗｅｎｊｕｎ　，Ｚｈｅｎｇ　，Ｈｕａｎｇ　Ｓｈａｏｈｕａ　（。Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　Ｆ　ｆ　Ａｆｉｆｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ，　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００５２，Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】：Ｅｄｉｔｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｕｄｉｏ・ｖｉｓｕａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｃｒｅａｔｉｏｎ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｎｉｑｕｅ　ｆｏｒｍ，ｔｈｅ　ｅｄｉｔｏｒ￣ｏｗｎ　ｉｄｅａｓ，ｔａｌｅｎｔ，ｉｍａｇｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｕｒｓｕｉｔ　ｏｆ　ａｅｓｔｈｅｔｉｃｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｄｉｔｉｎｇ　ｗｏｒｋ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｋｉｌｌｆｕｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｓｃｒｅｅｎ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ａｎｄ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ｖｏｉｃｅ，ｗｅ　ｃａｎ　ｅｘｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｄｉｏ・ｖｉｓｕａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｗｉｔｈ　ａ　ｈａｒｍｏｎｉｏｕｓ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｐｉｃｔｕｒｅ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】：ａｕｄｉｏ・ｖｉｓｕａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉｌａ；ｅｄｉｔｉｎｇ　ｌｉｎｋ；ｐａｒａｇｒａｐｈ　ａｎｄ　ｒｈｙｔｈｍ；ｌａｎｇｕａｇｅ　ｖｏｉｃｅ；　ｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　计算机技术和视音频处理技术有机结合，形成　非线性编辑方式改变了传统线性编辑方式的制作过　了全新的电视节目制作概念，即非线性编辑。由于　程　，使得视听教材的编辑功效大为提高。然而，　边布线法的效果明显一在形成导角的边缘处不够清　最后一种方法，模型上最终看起来像是导角的　晰。同时，使用这种方法会使初始模型产生多余的　边其实并没有成为真正的导角，因为它还产生了三　三角面（图８模型中支架的顶点处），而这些三角面　角面。建模时我们要尽量避免三角面的产生，否则　在复杂模型中会使细分结果产生不可预期的错误，　会出现一些不可预料的问题，比如模型表面的扭曲、　如破面、面的扭曲等。　破裂等等。　３　方法比较和需要注意的问题　综上所述，在实际制作物体三维模型的过程中，　我们应该根据具体的制作需求来选择使用恰当的方　通过对比我们发现，这几种对模型细分后产生　法对模型进行细分处理，以便控制细分后模型的最　导角的方法的本质区别是：　终形状，在制作流程和模型形状控制之间找到一个　第一种方法，利用模型分段数控制最终细分后　平衡点。　模型的形状，操作比较简便，最终效果也不错，但是　参考文献　产生的数据量巨大，不利于进行后续的动画制作；　［１］王军．３ｄｓ　ｍａｘ动画技术大全场景篇［Ｍ］．北京：兵器工　第二种方法，利用相互牵引的三条边决定模型　业出版社，２００５　细分后的导角，这是一项很重要的布线法则，而且细　［２］肖卫华．３ｄｓ　ｍａｘ精彩实例教程［Ｍ］．北京：兵器工业出　版社，北京科海电子出版社，２００４　分后模型的最终效果最好，但使用这种方法，在制作　［３］（关）Ｋｅｌｌｙ　Ｌ．Ｍｕｒｄｏｃｋ．田玉敏，沈金河译．３ｄｓ　ｍａｘ　８宝　一个比较复杂的三维模型时，布线工作会显得繁琐，　典［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００７　［４］（关）Ｊｏｎ　Ａ．Ｂｅｌ１．李刚，陈曦译．数字绘图中的光照与渲　容易出错；　染［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０００　收稿日期：２００７—１１－０８　作者简介：黄文君（１９５８一），女，实验师，主要研究方向：教育技术的研究、电视教材和多媒体课件的开发与制作。