3D建模的四种主要类型

在本文中，我们将研究四种主要的3D建模类型及其优缺点，以及一些使用它们的程序。

3D建模的类型

您会选择哪种建模技术？（来源：ThisIsEngineering via Pexels）

当代3D建模主要围绕四种方法展开，每种方法各有优缺点。您遇到的大多数其他3D建模类型要么是这四种主要类型的子集，要么是针对特定目标的高度专业化的建模类型。

实体建模适用于立方体、圆柱体和球体等三维形状。这些形状可能各不相同，但它们就像积木一样组合在一起。根据输入，有些形状会添加材料，而有些则会减少材料。有些程序可以使用修改器，像在车间进行物理铣削一样处理实体。实体建模对于用户和计算机性能而言都相当简单。

当表面复杂且弯曲时，线框建模会很有帮助。如果您发现实体建模的基本构建块对于某些应用来说过于复杂，线框建模可以巧妙地处理更复杂的形状。然而，随着复杂性的增加，一些缺点也随之显现，例如需要更高级的设计技能以及计算能力。

曲面建模让用户能够创建光滑的表面，并将其无缝集成到水密或多维度的3D对象中。这可以通过更高级的程序来处理，但需要更多的工作量和计算能力。也就是说，在这里，您可以实现前两种方法几乎无法实现的形状。

数字雕刻始于用“数字粘土”制作的造型，可以使用不同的工具“手工”进行操作。它提供了一种截然不同的建模体验，可以说更适合艺术创作。

现在我们对所讨论的内容有了大致的了解，让我们更详细地研究每种类型的3D建模。

一、实体建模

几何形状是实体建模的标志（来源：Thomas Maillioux通过All3DP）

实体建模涉及使用原始对象构建更复杂的形状。有些程序会引导你从立方体、圆柱体、球体和棱柱体入手，而有些程序则允许你绘制二维草图并将其挤压成三维模型。然后，你可以使用布尔运算将所有模型组合或“雕刻”，以更接近最终设计。

这种建模风格对于计算机辅助设计(CAD)非常有用。这是一种工业3D建模，其中宽度、长度或半径的精确尺寸以及挤压、圆角和倒角等特征对于创建可通过3D打印、CNC铣削或其他工业流程制造的3D对象至关重要。

流行的实体建模程序包括入门级的Tinkercad和SolveSpace，以及适合高级用户的Autodesk Fusion或Shapr3D。

优势

入门级实体建模程序易于理解和使用，无需大量培训。

实体建模需要的计算相对较少，因此您不需要非常强大的计算机。

从技术上来说，完成的模型应该可以在现实世界中制造。

缺点

表现有机形状几乎是不可能的，或者需要付出大量的努力。

二、线框建模

猴子苏珊娜(Suzanne the Monkey)是Blender的非官方线框建模吉祥物（来源：Thomas Maillioux via All3DP）

当我们观察现实世界时，我们很快就能发现事物并非一堆完美的立方体和球体。为了制作出更逼真、而非看起来像刚从工厂车间出来的物体模型，我们需要另一种建模技术。

线框建模通过由顶点组成的点网络构建形状。每组至少三个顶点可以连接成一个面，每个顶点可以属于一个或多个面。对象及其组件的大小和形状由每个顶点的位置定义。

许多线框建模工具都使用三角形作为基本元素，模型中的三角形越多，我们对模型的控制力就越强，也就越逼真。多边形数量（模型中三角形和其他平面形状的总数）通常可以很好地衡量模型的复杂程度。

有许多程序使用这种方法，一些更流行的线框建模程序是Blender、Maya和Daz 3D。

优势

通过控制3D对象的核心元素，您可以更好地控制3D对象的其他元素。

您可以添加细节以使您的模型更加逼真，而使用实体建模工具则很难甚至不可能做到这一点。

缺点

表面建模使您可以控制更复杂的形状，但这比实体建模的学习曲线更陡峭。

随着模型的三角形和多边形数量越来越多，您将需要更强大的计算机来进行渲染和纹理处理。

三、曲面（曲线）建模

表面建模是一些非常流行的角色扮演元素的关键（来源：Thomas Maillioux via All3DP）

曲面建模依靠引导线和面来定义零件的形状和曲率。然后，软件会计算出连接引导线的光滑曲面。这就像飞机或船舶的制造方式一样：创建的曲面就是它们的船体。

事实上，飞机和船舶正是曲面建模的发明者。在空气动力学和热力学设计中，形状周围流体的行为决定了设计的成功与否。曲面建模凭借引导线、控制点和控制平面，成为应对这些挑战的最佳方法。

问题在于，由于这种建模方式侧重于表面，它创建的模型可能看起来很棒，但由于工艺或材料的限制而无法制造。如果要创建模型的物理表示，则需要检查所有表面是否连接，以及各个部分是否相互冲突——总之，确保模型具有多样性。

没有专门针对这项技术的程序，这只是他们工具箱里的一个工具。然而，它的基本原理非常独特，因此被认为是一种独特的建模技术。在许多程序中，执行这项工作的主要工具被称为“放样”。一些可以处理此类建模的程序包括Catia、FreeCAD、Inventor和SolidWorks。

优势

您可以采用实体和线框建模无法实现的方式创建光滑的表面。

与任何其他类型的3D建模相比，流动的形状和曲线更容易、更快地创建。

缺点

您的设计可能难以制造或无法制造；其可行性完全取决于您对建模、表面流和制造的理解。

四、数字雕刻

数字雕刻打开了有机形状和生命世界的大门（来源：David Sujono via Maxon）

最后，让我们深入探讨一下数字雕刻。我们目前了解的建模技术都涉及对3D对象的精确操控。而与之相反的是数字雕刻，3D模型最初是一个原始形状，可以像数字粘土一样进行拉伸、添加或雕刻。从很多方面来看，数字雕刻旨在将实体雕塑的体验带入数字创作工具。

其他建模技术难以甚至无法实现的形状和技巧，数字雕刻却能轻松应对。具体来说，有机形状、自然物体、纹理、服装等等，完全取决于你的创作和解读技巧，或许还需要一些额外的设备。这类建模可能需要手写笔、数位板（或触摸屏）以及性能强大的计算机。其他技术的核心在于多边形的精简，而数字雕刻创建的模型的复杂性，如果不小心，很容易就会急剧上升。

这种建模的流行软件包括建模瑞士军刀Blender、Cinema 4D和相对较新的Nomad Sculpt。

优势

以前不可能制作的形状——人物、动物、植物、衣服，几乎任何东西——都可以用数字粘土雕刻出来。

与其他雕刻技术相比，数字雕刻更愿意尝试新事物，而且可以说更直观（如果你有手工技能的话）。

缺点

数字雕刻几乎完全依赖于对“数字粘土”的精细控制；您需要一支手写笔和触摸屏才能充分利用它，并且根据所追求的质量，这些可能会很昂贵。

编译整理：ALL3DP