多边形网格的构建

尽管可以通过定义顶点和表面手动构建网格，但是更加常用的方法是用工具来完成。有许多不同的三维图形软件包可以用来构建多边形网格。

其中最流行的网格构建方法是盒状造型，它使用两个简单的工具：

子分工具通过添加新的顶点将表面及边切分成更小的部分。例如，通过在正方形的中心以及每条边的中点分别添加一个顶点，这样就分区成四个更小的正方形。

拉伸工具用于一个或者一组表面。它生成同样大小和形状的一个新的表面，并且与现有的通过一个表面连接起来。这样，在一个正方形表面上进行拉伸操作将生成一个与该表面连在一起的立方体。

第二种常见的造型方法有时也称为膨胀造型或者拉伸造型。在这种方法中，用户创建一个跟踪照片或者素描中物体轮廓的二维形状，然后，根据另外一张不同角度的照片将按照轮廓从二维形状拉伸到三维。这种方法在生成人脸与头部的场合中非常常见。通常，艺术家创作出头部的一半，然后相对于同一平面在相对的方向复制顶点，最后将两部分连接到一起。这样就能保证得到一个对称的结果。

另外一种常用的多边形网格生成方法是将不同的体元或者图元连接到一起，体元和图元是造型环境中预先定义的多边形网格。常用的体元与图元有：

立方体

棱锥

圆柱

二维图元，如正方形、三角形、圆形

特殊的特定应用体元，如 Utah Teapot 或者 Suzanne、Blender的猴子福神

球 - 通常球用下面的两种方法之一表示：

最后，还有一些特殊的构建不同细节层次网格的方法。草图造型是一种界面友好的快速构建细节要求不高的模型的方法，三维扫描仪可以用近乎自动地方式根据真实世界的物体生成细节层次丰富的网格。这些设备都非常昂贵，并且通常只有研究人员或者专业人员才使用，但是它们可以生成低于毫米精度的数字表示结果。

其它

在多边形网格构建完成之后，在用于游戏、动画等之前还必须进行一些必要的处理步骤。必须经过纹理映射将色彩与纹理映射到模型上，并且为了实现动画还要加入逆运动学骨架。在物理仿真的应用中还必须在网格中加入重量、重心等信息。

为了在造型环境之外也能在计算机屏幕上显示模型，需要将模型保存为下面所列的文件格式，然后使用能够处理那种文件格式的程序进行显示。显示三维多边形模型的两种主要方法是OpenGL与Direct3D，这两个方法都可以在没有图形卡的场合中使用。

优缺点

用多边形表示物体有很多缺点。多边形没有办法精确地表示曲面，因此为了实现较好的观察效果必须使用大量的多边形进行近似。复杂模型的使用带来处理速度的降低。在扫描线渲染中，不管多边形的尺寸如何，每个多边形都要进行变换然后进行显示，而通常每个时刻屏幕上都会有大量的模型出现。为了减少需要渲染的多边形数量，程序员经常需要使用不同的细节层次表示同一个物体。

这种方法的一个主要优点是它比其它的表示方法处理速度快。尽管一些先进的图形卡能够以每秒 60 帧甚至更高的速度显示非常细致的场景，光线跟踪这种显示非多边形模型的主要方法，如果实现同样的细节根本无法达到 10 帧每秒的交互帧速。

文件格式

有许多保存三维多边形数据的格式，其中最流行的有：

.3ds, .max, 3D Studio Max 使用

.mb and .ma, Maya 使用

.lwo, Lightwave 3D 使用

.obj (Wavefront 的 "The Adanced Visualizer")

.C4d，Cinema 4D所用

.dxf, .dwg, .dwf,AutoCAD所用

.md3, .md2,Quake系列游戏所用

.fbx (Alias)

.rwx (Renderware)

.wrl (VRML 2.0)

.blend ,blender 3d所用

参见

有限元分析/有限元方法

多边形网格

矢量图形

参考文献

OpenGL SuperBible (3rd ed.), by Richard S Wright and Benjamin Lipchak ISBN 0-672-32601-9

OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4, Fourth Edition by OpenGL Architecture Review Board ISBN 0-321-17348-1

OpenGL(R) Reference Manual : The Official Reference Document to OpenGL, Version 1.4 (4th Edition) by OpenGL Architecture Review Board ISBN 0-321-17383-X

Blender documentation:

Maya documentation: packaged with Alias Maya,tml

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