什麼是多邊形建模?
你在遊戲、電影或產品算圖中見過的幾乎每個 3D 模型，都是多邊形網格。了解這個網格由什麼構成，以及其上少數幾項操作實際做了什麼，是抱著碰運氣推動點位與有意識地建模之間的差別。
作者： Mixos
簡短回答
多邊形建模以共用邊與頂點相連的平面構成 3D 形狀。你從簡單的形體開始，再擠出、內縮、倒角、環切與細分成想要的形狀。這些面的排列方式——拓撲——決定模型的變形、細分與貼圖效果如何。
頂點、邊與面
多邊形網格有三種元素，其他一切都由它們構成。頂點是空間中的一個點。邊是連接兩個頂點的直線。面是由一圈封閉的邊界定的平面——三條邊構成三角形，四條邊構成四邊面。
因此曲面永遠是一種錯覺。球並不圓;它是幾百個平面排列而成，當算圖器平滑這些面之間的著色後，你的眼睛才讀成曲線。面越多，看起來越平滑，網格也越重，每一項建模決策真正在權衡的就是這件事。
四邊面比初學者預期的更重要。細分演算法、邊線環與變形，在四邊的面上行為可預期，在五條邊或更多的面——n-gon——上則難以預期。多數建模師在工作時保持網格為四邊面，讓三角化在輸出時才發生，因為遊戲引擎本來就會把一切三角化。
你實際會用到的操作
擠出(Extrude)把面向外拉，並建立牆面連回它原本的位置——這是建模中最常用的單一操作，也是把立方體變成幾乎任何東西的操作。內縮(Inset)在面內部建立一個較小的複本，這是你在擠出面板或按鈕之前取得邊框的方式。
倒角(Bevel)把一條銳利的邊換成兩條或更多條相近的邊，使轉角變柔和。這不是裝飾：真實表面會在邊緣捕捉光線，而完全銳利的轉角看起來像電腦生成的，因為現實世界中沒有東西是完全銳利的。
環切(Loop cut)在網格周圍插入一圈邊，給你更多塑形的地方——更重要的是控制細分的行為。細分(Subdivide)把每個面分成更小的面並平滑結果，將塊狀的籠框變成平滑的表面。布林(Boolean)以聯集、差集或交集組合兩個形狀，速度很快，但常留下需要事後整理的雜亂拓撲。
拓撲為什麼重要
拓撲是面的排列方式，與它們所描述的形狀無關。兩個模型可以看起來一模一樣，拓撲卻完全不同，而當你想對它們做任何進一步的處理時，差異立刻顯現。
它決定三件事。模型如何變形：邊線環繞著關節時，手肘能乾淨地彎曲，沒有時就會皺縮。如何細分：間距均勻的四邊面平滑結果可預期，而 n-gon 和零散的極點(pole)會產生擠壓。以及如何貼圖：UV 展開在整齊的網格上容易得多，混亂的網格則會產生拉伸、無法使用的貼圖。
這就是為什麼即使算圖看起來沒問題，建模師仍在意乾淨的網格。算圖是一條路的終點;模型通常是其他好幾條路的起點。
它與雕刻和 CAD 的差異
雕刻的方式正好相反。你不是刻意放置面，而是像捏黏土一樣推動一個非常密的網格，讓軟體去處理幾何。它對有機形體——臉、生物、布料的皺褶——好得多，而對需要精確度或輕量網格的東西差得多，這就是為什麼雕刻之後通常要重拓撲成乾淨的多邊形模型。
CAD 又是另一回事：它用數學描述形狀，以精確的曲線與實體，而不是用平面近似。這種精確度是機械工程所需要的，也是多邊形網格無法提供的。但 CAD 模型必須先轉換成多邊形，遊戲引擎或算圖器才能使用。
多數實際工作會混合使用。雕刻有機部分，為硬表面部分建模，在兩者交會處重拓撲——然後對最終產出的多邊形網格貼圖與算圖。
常見問題
多邊形建模難學嗎?
操作很少，一個下午就能學會——擠出、內縮、倒角、環切、細分。對拓撲的判斷則需要長得多的時間，因為只能透過承受後果來學習：變形不良或無法展開的模型，比任何說明都教得更多。
我應該用四邊面還是三角形?
用四邊面建模，以三角形輸出。四邊面的細分與變形可預期，所以是正確的工作格式。所有遊戲引擎與算圖器在載入時本來就會將網格三角化，所以最後的三角形無可避免，也沒有問題。
什麼是 n-gon?為什麼大家要避免?
n-gon 是有五條或更多邊的面。它們並非天生有問題——不會彎曲或細分的表面上的平坦 n-gon 是無害的——但它們的平滑結果難以預期且變形不佳，所以在網格會移動或細分的任何地方都值得移除。
一個模型應該有多少多邊形?
只要在被看到的尺寸下能令人信服地描述形狀，越少越好。背景道具可以只有幾百個面;觀眾會近距離檢視的主角物件可能有數萬個。沒有通用的數字，只有輪廓測試：在輪廓看起來仍有稜角的地方增加面。
我可以在瀏覽器中做多邊形建模嗎?
可以。Mixos Studio 在瀏覽器分頁中，以半邊(half-edge)網格核心執行擠出、內縮、倒角、環切、細分、橋接與布林運算，上方還有非破壞性的修改器堆疊——不需安裝，建模免費。
