创建高精度多边型模型

创建高分辨率多边型模型

I.  概述
    本教程关注的是如何在Maya4。5中， 使用平滑的多边形几何体创建高精度的模型。 我们要讨论的是: 对比与其他类型的表面，多边形这种模型表面的优缺点。我们还要讨论与平滑多边形模型相关的技术难点。我们将使用自己编制的MEL脚本和历史来克服这些技术难点。最后我们将讨论如何将这种类型的模型应用于产品的生产线中。 同时将提供一些技巧，展示如何与角色设置艺术家协同工作，把模型及纹理贴图很好的合并到一个组织严密的角色文件中去。

II. 什么是平滑的多边形模型
    我们这里所指的平滑多边形模型是在它的历史记录中，具有可调polySmoothFace节点的低分辨率的多边形网格。在Maya的建模模块的主菜单上，通过选择Polygons>Smooth命令，即可创建平滑的多边形。为了能用低分辨率的多边形网格控制高分辨率的网格，通常我们使用的技术是连接此俩多边形网格的形状节点并且平滑作为目标的多边形网格。此外，有一些免费的MEL脚本也可做同样的工作。例如: Dirk Bialluch 写的connectPolyShape (CPS)。 或者可以直接编辑低分辨率网格，然后添加polySmoothFace节点，当需要重新编辑低分辨率网格时， 使用deleteInput MEL脚本删除平滑后的多边形网格。

    这里所说的目标网格，也就是平滑后的网格仍然是多边形网格。在使用平滑(Smooth)命令以后，会有一个polySmoothFace节点存在于此物体的历史记录中，同时网格的密度会变密。通过控制polySmoothFace这个节点， 我们可以获得各种细节级别的模型， 而不需用手工去添加。 但是，执行了平滑命令以后， 不要在原始模型上删除任何控制顶点， 否则会产生意想不到的结果。

    需要知道的是，在Maya 4。5中， 目前有基于两种不同的算法机制的平滑算法。 我在这要使用的是指数性的平滑算法， 因为这种算法能够很好地与我们将要用到的一些MEL脚本相兼容。 所以，在我的Maya的平滑命令设之中， 我选择指数算法(exponential)。

III. 为什么使用平滑的多边形模型
优点：
    简易性 
    在三维图形领域， 多变型是一种最古老的模型表面。 所见既所的是他的一大长处。 不需要额外的镶嵌细分和参数划设置。 并且， 相对于Nurbs等类型的模型， 他只需要较少的计算量。
 直观的界面操作 
    绝大多数的三位艺术家都可在几天之内完成一个多边形模型。 因为对于多边形模型来说， 不存在面片连续性的问题， 不需要缝合表面。在建模过程中， 可很方便，很容易地添加边， 面等。 通常来说，在建模时，先从一个基本的几何模型开始，再逐步添加细节，是提倡采用的方法。但是对于多边形模型来说，对这种建模的顺序的要求可相对松一些，也不至于导致不可预想的结果。而Nurbs模型，则对此要求较严，必须经过大量的实践和高度的操作技巧来张握这种正确的建模顺序。所以多边型建模更直观容易。
 高速的生产效率 
    使用平滑多边形建模的方法相对于Nurbs面片的建模方法来说要快速。绝大多数模型在一至两天内即可完成。
 内嵌多层次的细节级别
    在Maya中，polySmoothFace节点的细划分属性可在任何需要的时候调解。这个内嵌的多层次的可调节细节级别的属性，可使我们根据摄影机到模型距离的不同需要，任意调节模型的分辨率。
 一张纹理贴图可适用于整个角色
    多边形模型允许使用一张纹理贴图覆盖整个多边型角色，这样， 在使用PhotoShop这样的软件处理纹理贴图的时候要方便和容易得多。而不用象Nurbs面片模型，需要处理多张纹理贴图。
 纹理贴图的所有区域互成比例
    使用我们自己编织编制的MEL脚本autoProject，可以在Maya的UV纹理编辑器中， 保证每一块UV坐标分块互成比例。这使得整张纹理贴图的缩放，在整个模型表面保持连续。

缺点
 需要在模型上布置UV坐标
    Nurbs面片模型的UV坐标是内置于Nurbs几何体的，一旦建模完毕，可直接提供给贴图艺术家使用。但是多边形模型必须在它贴图之前，被人工分配UV坐标系统。这个手工分配UV坐标的过程，有时会使整个生产进度增加数小时甚至是数天不等。
 在某些情况下，模型分辨率可能不够高
    尽管我们作了很大的努力，把UV纹理编辑器紧密集成，我们还可以多次使用一张纹理图的某些区域，但是多边形模型几乎总是不能充分使用所有的纹理空间，总会有一些纹理区域没有被用到，这将导致用于平滑多边形的贴图要大于在同样情况下用于Nurbs的贴图。如果要想达到同样的分辨率水平。
 在平滑等级2的情况下，多边形数太高
    相比Nurbs模型，使用平滑多边形模型会导致失去和多控制。在平滑等级1的时候，模型看上去有些面片的痕迹。但到平滑等级2时，多边形数以指数形式增加，造成多变性面过多，甚至超过我们的实际需要。
 与Maya的Fur模块结合得不太好
    多变形这种形式的模型与Maya的Fur模块结合得不好。极大的限制了在此种模型上直接绘制各种中皮毛笔刷的能力。在这一点上，Nurbs模型要好得多。

IV. 与平滑多边形模型相关的技术问题，以及如何使用历史节点和MEL脚本解决这些问题。
范例文件：CylinderSkinExample_01.mb

问题一：在平滑以后，蒙皮时要处理过多的多边形表面顶点

    一旦对多变形网格施加了平滑命令并且删除了历史节点，要想绑定这个几何体到骨骼上将会非常困难。尽管在技术上有这种可能性，可对所有的多变形表面定点设置权重，但这可是一项非常艰巨和效率低下的任务。

解决办法1

    先蒙皮低分辨率的多边形网格，在蒙皮簇skinCluste下添加polySmoothFace节点，所有融合变形须加在skinCluste 之前。

    解决办法是在执行平滑命令前，先绑定低分辨率的多边网格。这样，可以只处理低分辨率模型的权重问题，然后再执行平滑命令。但要注意，如果需要为模型添加一些融合变形，此变形节点一定要加在蒙皮权重的skinCluster之前。

问题2 
    大于4个顶点的多边形面，在平滑后可能产生不好的结果。