在本文中，我們將研究四種主要的3D建模類型及其優(yōu)缺點(diǎn)，以及一些使用它們的程序。

3D建模的類型

您會(huì)選擇哪種建模技術(shù)？（來源：ThisIsEngineering via Pexels）

當(dāng)代3D建模主要圍繞四種方法展開，每種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。您遇到的大多數(shù)其他3D建模類型要么是這四種主要類型的子集，要么是針對(duì)特定目標(biāo)的高度專業(yè)化的建模類型。

實(shí)體建模適用于立方體、圓柱體和球體等三維形狀。這些形狀可能各不相同，但它們就像積木一樣組合在一起。根據(jù)輸入，有些形狀會(huì)添加材料，而有些則會(huì)減少材料。有些程序可以使用修改器，像在車間進(jìn)行物理銑削一樣處理實(shí)體。實(shí)體建模對(duì)于用戶和計(jì)算機(jī)性能而言都相當(dāng)簡(jiǎn)單。

當(dāng)表面復(fù)雜且彎曲時(shí)，線框建模會(huì)很有幫助。如果您發(fā)現(xiàn)實(shí)體建模的基本構(gòu)建塊對(duì)于某些應(yīng)用來說過于復(fù)雜，線框建模可以巧妙地處理更復(fù)雜的形狀。然而，隨著復(fù)雜性的增加，一些缺點(diǎn)也隨之顯現(xiàn)，例如需要更高級(jí)的設(shè)計(jì)技能以及計(jì)算能力。

曲面建模讓用戶能夠創(chuàng)建光滑的表面，并將其無縫集成到水密或多維度的3D對(duì)象中。這可以通過更高級(jí)的程序來處理，但需要更多的工作量和計(jì)算能力。也就是說，在這里，您可以實(shí)現(xiàn)前兩種方法幾乎無法實(shí)現(xiàn)的形狀。

數(shù)字雕刻始于用“數(shù)字粘土”制作的造型，可以使用不同的工具“手工”進(jìn)行操作。它提供了一種截然不同的建模體驗(yàn)，可以說更適合藝術(shù)創(chuàng)作。

現(xiàn)在我們對(duì)所討論的內(nèi)容有了大致的了解，讓我們更詳細(xì)地研究每種類型的3D建模。

一、實(shí)體建模

幾何形狀是實(shí)體建模的標(biāo)志（來源：Thomas Maillioux通過All3DP）

實(shí)體建模涉及使用原始對(duì)象構(gòu)建更復(fù)雜的形狀。有些程序會(huì)引導(dǎo)你從立方體、圓柱體、球體和棱柱體入手，而有些程序則允許你繪制二維草圖并將其擠壓成三維模型。然后，你可以使用布爾運(yùn)算將所有模型組合或“雕刻”，以更接近最終設(shè)計(jì)。

這種建模風(fēng)格對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)非常有用。這是一種工業(yè)3D建模，其中寬度、長度或半徑的精確尺寸以及擠壓、圓角和倒角等特征對(duì)于創(chuàng)建可通過3D打印、CNC銑削或其他工業(yè)流程制造的3D對(duì)象至關(guān)重要。

流行的實(shí)體建模程序包括入門級(jí)的Tinkercad和SolveSpace，以及適合高級(jí)用戶的Autodesk Fusion或Shapr3D。

優(yōu)勢(shì)

入門級(jí)實(shí)體建模程序易于理解和使用，無需大量培訓(xùn)。

實(shí)體建模需要的計(jì)算相對(duì)較少，因此您不需要非常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。

從技術(shù)上來說，完成的模型應(yīng)該可以在現(xiàn)實(shí)世界中制造。

缺點(diǎn)

表現(xiàn)有機(jī)形狀幾乎是不可能的，或者需要付出大量的努力。

二、線框建模

猴子蘇珊娜(Suzanne the Monkey)是Blender的非官方線框建模吉祥物（來源：Thomas Maillioux via All3DP）

當(dāng)我們觀察現(xiàn)實(shí)世界時(shí)，我們很快就能發(fā)現(xiàn)事物并非一堆完美的立方體和球體。為了制作出更逼真、而非看起來像剛從工廠車間出來的物體模型，我們需要另一種建模技術(shù)。

線框建模通過由頂點(diǎn)組成的點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建形狀。每組至少三個(gè)頂點(diǎn)可以連接成一個(gè)面，每個(gè)頂點(diǎn)可以屬于一個(gè)或多個(gè)面。對(duì)象及其組件的大小和形狀由每個(gè)頂點(diǎn)的位置定義。

許多線框建模工具都使用三角形作為基本元素，模型中的三角形越多，我們對(duì)模型的控制力就越強(qiáng)，也就越逼真。多邊形數(shù)量（模型中三角形和其他平面形狀的總數(shù)）通?？梢院芎玫睾饬磕Ｐ偷膹?fù)雜程度。

有許多程序使用這種方法，一些更流行的線框建模程序是Blender、Maya和Daz 3D。

優(yōu)勢(shì)

通過控制3D對(duì)象的核心元素，您可以更好地控制3D對(duì)象的其他元素。

您可以添加細(xì)節(jié)以使您的模型更加逼真，而使用實(shí)體建模工具則很難甚至不可能做到這一點(diǎn)。

缺點(diǎn)

表面建模使您可以控制更復(fù)雜的形狀，但這比實(shí)體建模的學(xué)習(xí)曲線更陡峭。

隨著模型的三角形和多邊形數(shù)量越來越多，您將需要更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來進(jìn)行渲染和紋理處理。

三、曲面（曲線）建模

表面建模是一些非常流行的角色扮演元素的關(guān)鍵（來源：Thomas Maillioux via All3DP）

曲面建模依靠引導(dǎo)線和面來定義零件的形狀和曲率。然后，軟件會(huì)計(jì)算出連接引導(dǎo)線的光滑曲面。這就像飛機(jī)或船舶的制造方式一樣：創(chuàng)建的曲面就是它們的船體。

事實(shí)上，飛機(jī)和船舶正是曲面建模的發(fā)明者。在空氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)設(shè)計(jì)中，形狀周圍流體的行為決定了設(shè)計(jì)的成功與否。曲面建模憑借引導(dǎo)線、控制點(diǎn)和控制平面，成為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的最佳方法。

問題在于，由于這種建模方式側(cè)重于表面，它創(chuàng)建的模型可能看起來很棒，但由于工藝或材料的限制而無法制造。如果要?jiǎng)?chuàng)建模型的物理表示，則需要檢查所有表面是否連接，以及各個(gè)部分是否相互沖突——總之，確保模型具有多樣性。

沒有專門針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的程序，這只是他們工具箱里的一個(gè)工具。然而，它的基本原理非常獨(dú)特，因此被認(rèn)為是一種獨(dú)特的建模技術(shù)。在許多程序中，執(zhí)行這項(xiàng)工作的主要工具被稱為“放樣”。一些可以處理此類建模的程序包括Catia、FreeCAD、Inventor和SolidWorks。

優(yōu)勢(shì)

您可以采用實(shí)體和線框建模無法實(shí)現(xiàn)的方式創(chuàng)建光滑的表面。

與任何其他類型的3D建模相比，流動(dòng)的形狀和曲線更容易、更快地創(chuàng)建。

缺點(diǎn)

您的設(shè)計(jì)可能難以制造或無法制造；其可行性完全取決于您對(duì)建模、表面流和制造的理解。

四、數(shù)字雕刻

數(shù)字雕刻打開了有機(jī)形狀和生命世界的大門（來源：David Sujono via Maxon）

最后，讓我們深入探討一下數(shù)字雕刻。我們目前了解的建模技術(shù)都涉及對(duì)3D對(duì)象的精確操控。而與之相反的是數(shù)字雕刻，3D模型最初是一個(gè)原始形狀，可以像數(shù)字粘土一樣進(jìn)行拉伸、添加或雕刻。從很多方面來看，數(shù)字雕刻旨在將實(shí)體雕塑的體驗(yàn)帶入數(shù)字創(chuàng)作工具。

其他建模技術(shù)難以甚至無法實(shí)現(xiàn)的形狀和技巧，數(shù)字雕刻卻能輕松應(yīng)對(duì)。具體來說，有機(jī)形狀、自然物體、紋理、服裝等等，完全取決于你的創(chuàng)作和解讀技巧，或許還需要一些額外的設(shè)備。這類建模可能需要手寫筆、數(shù)位板（或觸摸屏）以及性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。其他技術(shù)的核心在于多邊形的精簡(jiǎn)，而數(shù)字雕刻創(chuàng)建的模型的復(fù)雜性，如果不小心，很容易就會(huì)急劇上升。

這種建模的流行軟件包括建模瑞士軍刀Blender、Cinema 4D和相對(duì)較新的Nomad Sculpt。

優(yōu)勢(shì)

以前不可能制作的形狀——人物、動(dòng)物、植物、衣服，幾乎任何東西——都可以用數(shù)字粘土雕刻出來。

與其他雕刻技術(shù)相比，數(shù)字雕刻更愿意嘗試新事物，而且可以說更直觀（如果你有手工技能的話）。

缺點(diǎn)

數(shù)字雕刻幾乎完全依賴于對(duì)“數(shù)字粘土”的精細(xì)控制；您需要一支手寫筆和觸摸屏才能充分利用它，并且根據(jù)所追求的質(zhì)量，這些可能會(huì)很昂貴。

編譯整理：ALL3DP