三维重建入门学习————建模软件Blender入门篇

背景介绍

关于近期在进行三维重建相关算法学习的时候，学得越深，发现对各个方面的知识要求得越多，之前是补了相机的拍照原理，成像原理知识，再后来还补了主流的点提取、匹配算法等等。到了最近，论文，抑或是其他技术性文章出现的纹理、贴图等等词，总会让我有所疑惑。于是，追本溯源，我花了点时间通过看教程去学习了如何从0去进行一个建模？算法（nerf等）生成模型和建模软件建模出来的模型有什么关联？如何将二者去做一个统一？

Blender—B站教程链接，对新手友好

Blender建模软件从零建模

（1）了解目标，制定大概计划

目标：制作类似上图的3D模型
工具：Blender，B站网课
预计时间：1天
内容安排：（重要）
1：首先，我们要做中间的小黄人 -----选定目标
2：小黄人包括头角、身体、眼睛、嘴巴、眼球、眼睛、眼皮、腿 -----成分分析
3：身体–>脚–>角–>眼睛–>嘴巴 -----制定顺序

（2）基于计划，初步设计模型人物结构

4：身体我们可以用（shift +A）立方体来代表，头角可以用锥体表示，眼球可以用经纬球or棱角球表示，眼睛也可以用球来表示，嘴巴可以用环体表示，脚可以用圆柱表示。

通过上述步骤，我们就可以大概搭建出来一个3D人物的大概面貌了。但针对具体细节我们还需进一步设计。——倒角知识点
因为圆柱、、立方体，他们棱角过于鲜明，我们可以使用“倒角”功能使得其更加平滑，下图是工具栏和前后对比



2，3图左边是原立方体，右边是倒角处理的立方体，可以很明显得观察到右边边缘轮廓是圆滑处理的，根据自己的需要，可以在1图红框内选择倒角处理的程度，也就是倒角的段数和数量等等。

知识点2：衰减编辑

名字很抽象，它的作用体现在眼皮上。眼皮是盖在眼球上的一层皮，或者一层物质，一层膜，我们如何用已有的球、立方体等去实现一层膜的设计呢？
这里给出一个方法
1:建立一个经纬球，并按 / 键 进入隔离模型，更好进行编辑

2：进入编辑模式，并且按图2步骤选取 点模型（或者快捷键 1），然后在球体的最下方的那个点，点击一下


3：按G （进入衰减编辑），可以来回滚动鼠标滚轮，并移动鼠标，看有没有什么变化


如上两图，我们通过衰减功能，基于经纬球，实现了类似眼皮的设计（具体可以自己再调整大小以与眼球和谐）

到这里，人物结构模型就告一段落了，其他2个人物都可以通过复制粘贴实现设计，针对不同表情移动眼睛、嘴巴即可。
接下来，我们进入下一章节！

（3）纹理、光滑、贴图

听这几个词是不是比较懵，那我换个说法——给人物穿衣服，或者说换皮肤，这样是不是就很能理解了。很多CG或者手游里面的皮肤其实就是给原装人物模型换了个更加炫酷的贴图罢了。

1：先选定模型位置（哪个位置要上色就选那个位置），选择工具栏的“材质属性”，再选择“基础色”右边的颜色长条。如下图顺序123

如上图，我们通过在“画板”选取填充的颜色，可以给选择的模型部位进行上色，我画板选取的是类似黄色的一个色调，他们人物身体（我选中的部分）就会变成黄色的，其他情况同类。

2：另外光滑操作，我在这里理解是上色更加光滑。

因为我们知道，一个物体其表面会有很多曲线，曲线越多表面其精度越高，具体可以理解下图2，如果曲线的分段长度比较短，那么他们可能会有较多的棱角，如果曲线比较多，比较小，他们会接近光滑。



上面的图2，可以看见人物模型（我处理过的，比如倒角处理等等），表面有很多纹路，但是图3是一个新建立的立方体，其表面就干净，没有上面曲线，，所以他的棱角也很分明，有8个尖尖的角。

这里我总结下，上面的图我进行的是一个上色操作，每上一次色（如果不重复的花）的过程中会在右边的工具栏里创建一种“材质”，比如你上的是黄色，那这给材质作用于物体就会给物体黄色的“肤色”效果。
那么什么是贴图，贴图原理也是把一种建立和的材质贴到相应的组件上去。
下图是我当时在学虚幻引擎建模的时候的一个截图，图里面的水的波动性是怎么生成的？其实就是预先设计了一种材质，我们可以通过调节密度，反光度，粗糙的，颜色等属性来改变“材质”，使其更好地拟合，贴近我们的目标水的效果。

（4）在建模软件中，渲染操作更易操作

通过上面的介绍，我们已经顺利给我们建立的人物模型进行了上色，并完成了整体布局的渲染。

最后总结：通过建模软件建模，目前还是比较主流的操作，但我也从学习中，发现其对新手的不太友好性，比如如果你非3D建模相关专业，并且学习能力不够强，很难去完成一个简单物体的建模，换句话说成本高，这就导致了其市场的局限性。而随着AIGC的火热，2D图片数据已经是红海了，NLP也是最近各大资本角逐，3D数据方面未来或许将会是资本市场追逐的一个方向，如何方便用户更好地建模，类似抖音帮助用户更快、高效地发短视频一样，会在将来市场占有一定分量的地位。（跑偏了）
回到技术方面：用建模工具，很多操作是水到渠成的，因为Blender软件工程师已经帮你做好了傻瓜式接口，比如模型的倒角操作，图形的建立，贴图，上色操作等等，还有同样重要的灯光、光线渲染操作（与物理引擎有关），上面说的都是别人帮我们做好的。但如果我们想去使用AI去模拟建模，那么上面的每个步骤，大概率就都逃不了了，我比较熟悉的是，光线的模拟（体渲染部分），光线的亮暗，阴影，透射，如何去用算法去表示等等，都是需要很多人其投入时间研究的。虽然三维重建领域最近几年优秀论文层出不穷，但距离未来的市场化操作仍需大家的共同努力！

致美好的未来！

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