什么是3D模型，它的实现方式和用途有哪些？

现在，三维模型已用于各种领域。在医疗行业中我们用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示方案中的建筑物或风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构、样件……那这些模型是怎么制成的呢？

在计算机图形学（简称CG）中，3D模型是在专用软件中为某个表面或物体所创建的数字形象。三维空间中的一系列点，由各种几何体连接（如三角形、线、弧面等），以此来代表一个物理实体。有些情况下，3D模型可以体现物体的大小、形状和纹理，而构建这种形象的过程，一般被称为3D建模。

3D模型是许多创意型职业的一部分。3D模型是工程师或设计师设计流程中的一部分，用于新品研发或产品改造。建筑师将3D模型用于建筑物、景观和室内的视觉展示，可以代替传统建筑模型，也能作为有益补充。

游戏设计师广泛采用3D建模法，为游戏机游戏、电脑游戏和移动游戏制作3D资产和角色。

电影制作者将3D模型用于角色特效，也能为动画和真人动画制作各类物体。

医疗行业也借助3D模型完成身体解剖结构数字化，定制医疗解决方案，如假体、矫形器、种植牙，展示整形手术效果等等。

科教部门的应用方式同样多种多样，包括遗迹与文物保护、化合物可视模型、地质模型等等。

实现3D建模的方法有很多，主要有两种：在3D建模软件中构建模型；

将现实世界中的某个物体通过三维扫描仪制作成数字模型。

创建3D模型的第一种方法是使用专门的3D建模软件，从零开始。各行各业的专业人士都在广泛使用这种方式，包括工程师、工业设计师、建筑师、CGI艺术家等等。现在有很多种不同的3D建模技术和建模软件，支持从零开始设计模型。这取决于你想要创建何种对象，以及预期应用是什么。

尤其当你设计全新的内容，比如汽车新部件或者视频游戏中的奇幻生物；又或者是无法被扫描的内容时，比如需要一座位于地球另一侧的历史建筑模型。这时，3D建模软件可以帮助你将其制作出来，且成本效益比更高。

以下是一些常见的软件建模方式。

参数化建模：使用CAD等工具进行参数化建模，是工程师和设计师设计全新零件和组件的首选方法，几乎所有现代产品，都会用三维CAD建模法设计。

多边形建模：多边形模型是构建3D网格的基础技术，用于视频游戏和科幻电影。艺术家通过改变多边形来塑造物体，与CAD建模不同，它更侧重于概念而非测量。动画和游戏工作室广泛运用多边形建模来完成各种设计，如人物、武器、盔甲、车辆和整个虚拟世界。

数字雕塑：数字雕塑常用于游戏和动画电影，创建自然圆润的超现实物体。也用于设计、草图和3D打印原型。过程类似真实材料雕刻，使用雕刻工具处理多边形网格，改变几何形状，增加额外的几何模仿自然结构。数字雕塑需要更高的艺术技巧和细心，耗时更长，因此常与多边形建模结合使用。物体先建模，再发送给3D雕塑家进行细节处理完成造型。

在火星我们会根据模型的使用场景，在不同专业班级中教授不同的建模方式。

对初学者来说，下面这些模型软件你得知道：

首先是免费开源的建模软件Blender，可以用来完成包括视觉特效、3D模型打印、交互式应用、视频游戏等等在内的模型制作。

Maya和3ds Max都是专业级别的建模软件，支持用户界面自定义设置，能为每一步后期处理提供相应操作工具，可用于角色建模、动画和物品超现实渲染等等，被广泛应用于视频游戏开发、3D建模、3D动画行业等。也是火星3D模型专业的授课重点之一。

ZBrush也是模型师的心头好。它能处理大量多边形构成的高聚合模型，做出的模型精度更高。

另外，如果你需要完成一些工业标准级别的零件或装配建模，可以下载AutoCAD、Fusion 360或Rhinoceros等。

创建3D模型的第二种方法是扫描。你可以为现实中的物体、人、环境等制作精确的数字副本。

这种方法可以独立使用，也可以作为已有建模工艺的补充。比如将扫描结果导出至数字模型软件，再进行改造设计，对其进行进一步的润色修改。

三维扫描技术因采用的技术不同而有所差异，但最终目的是生成真实物体的三维模型，可用于多种场景，如从CAD到逆向工程、质量检测到遗产保护、CGI等。现在一些智能手机和平板电脑也具备作为扫描仪使用的条件。

这里也有一些三维扫描与传统3D建模结合使用的案例：

三维扫描+CAD：三维扫描用于采集物体几何信息，可用于分析、逆向工程或检查缺陷与CAD模型的偏差。当找不到CAD文件时，此方法非常有用，无需从头建模，只需扫描即可。与传统建模和接触式测量相比，它更快更精准。

除了三维复制能力，三维扫描仪还支持定制化解决方案，比如医疗专业人员可以通过三维扫描，为病人设计贴合身材的解决方案，如根据病人的脊柱扫描定制轮椅、定制鞋底或定制假肢。

三维扫描与多边形建模：三维扫描仪常被用于追求高逼真度的场合，如体育游戏工作室扫描运动员脸部，电影公司设计超现实3D资产。使用三维扫描仪可以节省从头开始设计的时间，上传模型后在3D设计软件中进一步编辑。

要知道，ZBrush能够雕刻10亿以上多边形的模型，所以说限制只取决于的艺术家自身的想象力。

摄影测量法：在某些情况下，专业人员会使用摄影测量法创建3D模型，该方法与三维扫描类似，通过拍摄多张现实物体的照片，然后拼接成3D模型。与三维扫描相比，其主要优点是物体纹理质量高，超过大多数三维扫描仪；不过该过程因为需要从不同角度拍摄数百张照片，一方面更耗时，另一方面不能实时构建模型，无法及时发现问题和及时修复。

一句话，艺术家和设计师现在有多种方法来创建3D模型。比如使用3D建模软件为不存在或全新的物体建模，或使用三维扫描为现有物体建模。选择多种建模方式可以节省时间和精力，并获得更精准的效果，这是单一工具无法实现的。

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