第3章 Maya的基本操作 本章概述 本章重点讲解Maya软件的基本操作方法，Maya工程文件的管理，选择、变换、 复制、显示与隐藏、布尔运算等常用且很重要的操作；讲解NURBS曲面建模、多 边形建模的方法；介绍Maya轨迹化操作的技巧。 学习目标 （1）掌握Maya软件的基本操作方法。 （2）掌握NURBS曲面建模、多边形建模的常用操作。 （3）掌握Maya的轨迹化操作技巧。 3.1 Maya 的文件管理 在Maya软件中制作的文件都是以项目的形式进行管理的，安装Maya软件时会自 动在“我的文档”文件夹中创建名称为maya的文件夹作为工程目录，其中包括运行软 件所需的参数及环境设置，还包括与项目有关的文件、数据等。其中的project文件夹 是一个或多个场景文件的集合，用于存放与项目相关的文件，如场景、声音、渲染、纹理、 粒子缓存和动画文件等。这种将一个项目的所有文件都存放在一个工程目录中的方式 便于文件的管理。 1 创建项目 通常不在默认的目录中放置项目文件，制作项目之前需先在指定的路径中创建一 个工程目录。单击【文件】>【项目窗口】命令，在弹出的窗口中单击【新建】按钮， 可以设置当前项目的名称，指定文件放置的路径，如图3.1所示。下面的【主项目位置】 是项目目录中的子目录，每个文件夹放置一个类别的文件，这些文件夹的名称可以自 定义。其中【场景】文件夹用于放置Maya的场景文件，一般是.mb格式；【图像】文 件夹用于放置渲染的图像；【源图像】文件夹用于放置Maya场景用到的文件贴图，如 天空贴图、地面贴图等；【渲染数据】文件夹是系统进行渲染的时候自动保存的一些 文件，这些文件可以删除。 设置完毕之后，单击【接受】按钮，即可在指定的路径中创建新的Maya项目工程 文件。 2 设置项目 在Maya中制作项目的时候，首先要创建一个项目，然后将当前的工作环境设置成 此项目，这样在保存场景和其他文件的时候，会自动保存在此项目的指定路径中，子 目录中包括与该项目相关的所有文件信息。 21 图　3.1 如果要打开某个Maya项目文件，首先要设置相应的项目，把当前的工作环境设置 成要打开的项目，否则可能会找不到贴图文件。 单击【文件】>【设置项目】命令，在弹出的【设置项目】对话框中选择要指定的 项目目录名称，单击【设置】按钮，即可指定项目位置，如图3.2所示。 22 图　3.2 21 3 打开项目 设置好项目之后，单击【文件】>【打开场景】命令，在弹出的对话框中，系统 会自动将目录指定给项目文件的scenes文件夹，选择其中的文件，再单击【打开】 按钮即可，如图3.3所示。 23 图　3.3 3.2　选择与变换操作 使用Maya进行创作的时候，要熟练掌握场景的基本操作，包括选择、移动、旋转、 缩放等操作。 1 选择对象 要对场景中的对象进行修改，首先要选择对象。选择对象常用的方式有3种：一 是单击选择，配合键盘上的Shift键可以加选对象，配合Ctrl键可以减选对象；二是在 视图中框选对象，可以通过鼠标拖曳出长方形区域来选择，也可以使用套索工具绘制 任意形状的区域进行选择；三是通过大纲视图进行选择，大纲视图中会显示出场景中 创建的每一个对象的名称，通过单击对象名称进行选择。 2 使用操纵轴变换对象 Maya的变换操作包括移动、旋转和缩放，快捷键依次是W、E和R键，按Q键 会回到选择工具。图3.4所示为3种变换操作的图标，其中红色对应的是X轴向，绿 22 色对应的是Y轴向，蓝色对应的是Z轴向。单击某一个轴向并拖动，就会在相应的轴 向改变对象的位置、角度和大小。在移动和缩放操纵轴时，在当前视角中看到的红、绿、 蓝3个菱形分别代表YZ平面、XZ平面、XY平面，直接单击并拖动，会在相应的坐 标平面内做移动或缩放操作。拖动3个图标的中心轴点位置，会使对象做整体的位置 移动、角度自由变换和缩放。 25 图　3.4 3 使用精确值变换对象 可以在通道盒中输入精确的数值变换对象，也可以在文本框中输入精确的数值变 换对象，单击文本框前面的图标可以选择以绝对值变换或者以相对值变换，在X、Y 和Z文本框中输入数值，可以精确变换对象的空间位置，如图3.5所示。 26 图　3.5 3.3 复 制 操 作 复制操作用于创建对象的多个副本，先选择对象，然后单击【编辑】菜单中的【复 制】组命令，即可实现复制。按Ctrl+D快捷键会原地复制对象，按Shift+D快捷键会 复制并变换对象，如图3.6所示。 27 图　3.6 31 图　3.9 3.4 显示与隐藏操作 图　3.10 当场景中对象较多的时候，容易产生误操作，此时可以通过显示或者隐藏命令来 控制对象的显隐，以方便操作。 选中视图中需要隐藏的对象，单击【显示】>【隐藏】>【隐藏当前选择】命令， 或者按Ctrl+H快捷键，可将所选择的对象隐藏起来。 单击【显示】>【显示】>【显示上次隐藏的项目】命令， 即可将上一步隐藏的对象重新显示出来。 也可以通过大纲视图中的对象名称选择对象，结合快捷键 控制对象的显示和隐藏。大纲视图中名称以灰色显示的对象 代表隐藏，隐藏的对象可以通过大纲视图选中，只是在视图 中看不到。单击灰色名称，按Shift+H快捷键，即可将当前选 择的对象在视图中显示出来。同样，在大纲视图中选择需要 隐藏的对象名称，按Ctrl+H快捷键，即可将对象隐藏，如图3.10 所示。 3.5 对齐与捕捉操作 对齐与捕捉操作可以相对多个对象或相对激活曲面精确地控制对象的位置。使用 “移动工具”和各种创建工具时，可以捕捉到场景中的现有对象。要想成功捕捉到目标处， 需要配合捕捉命令，并在要捕捉到的对象上单击鼠标中键。 1 捕捉操作 图3.11所示是捕捉到某个元素的按钮功能。 第一个按钮功能是捕捉到栅格交点，按住X键可以激活，释放X键就会失效，如 果一开始通过单击按钮激活捕捉到栅格功能，那么按住X键会失效，释放X键会激活。 第二个按钮功能是捕捉到曲线，按住C键可以激活。 第三个按钮功能是捕捉到CV点、顶点或轴，按住V键可以激活。 第四个按钮功能是捕捉到几何体中心。 第五个按钮功能是捕捉到视图平面。 第六个按钮功能是捕捉到曲面。 33 图　3.11 2 对齐操作 对齐对象是Maya中经常会用到的操作。 1）修改枢轴点位置 用户可以先改变对象的枢轴点位置，再做对齐操作。改变对象的枢轴点位置通常 有两种方法：一种是按住键盘上的D键进入编辑枢轴模式，再配合捕捉到栅格点、顶 点等功能来完成操作；另一种是按键盘上的Insert键，激活编辑枢轴模式，再指定新的 枢轴点位置。 要将枢轴点恢复至原来的中心位置，需要执行【修改】>【中心枢轴】命令。 2）做对齐操作 下面举例说明对齐操作的具体方法。创建两个立方体，按D+V组合键，激活 编辑枢轴和捕捉到顶点功能，单击鼠标中键指定枢轴点至模型的一个顶点上。再按 住V键激活捕捉到顶点功能，在要对齐的目标点位置按住鼠标中键并晃动鼠标，即 可将两个立方体对齐。若在对齐之前未选择单轴向，则以整体进行对齐，如果对齐 之前选择某个轴向，则会将所选的轴锁定，沿着所选的轴做单向的对齐，如图3.12 所示。 34 图　3.12 将图3.13所示的点捕捉到栅格点上，按住X键激活捕捉到栅格点功能，再在某个 栅格点位置按住鼠标中键并晃动，即可对齐至该栅格点。 35 图　3.13 3.6 布 尔 运 算 有些形状很难通过其他技术进行建模，通过布尔运算，可以组合对象来制作形状。 可以对多个对象执行并集、差集或交集操作，以创建复杂的新形状，如图3.14所示。 交集是两个网格的共享体积，布尔操作依靠交集来确定布尔结果。并集从外观看 是两个网格的外表面，其实是两个网格的面减掉交集的面。差集是用第一个选定网格 的面减去交集的面，加上第二个选定网格的面的交集部分，如图3.15所示。 36 　　37 　　37 　　　　　 　图　3.14 　 　图　3.15 在执行布尔运算之前，要确保对象的法线都指向正确的方向。布尔操作会按照法 线的方向来确定曲面是向内还是向外。如果反转法线，则布尔操作也将反转。判断面 的法线方向最简单的方法是将【双面照明】关闭，此时反向法线的面将以黑色显示。 要统一法线方向，可选择反向的面并执行【网格显示】>【反向】命令，或者执行【网 格显示】>【一致】命令使法线变得一致，这样才能生成正确的布尔结果，如图3.16 所示。 38 图　3.16 3.7 NURBS 曲面建模 1 NURBS概述 NURBS即非均匀有理B样条曲线（Non-Uniform Rational B-Splines），是一种可 以用来在Maya中创建3D曲线和曲面的几何体类型。使用NURBS构建曲面的曲线具 有平滑和最小特性，它对于构建各种有机3D模型十分有用。NURBS曲面广泛运用于 动画、游戏、科学可视化和工业设计领域。 在Maya中完成的NURBS曲面模型，可以导出为IGES文件格式，再导入其他三 维软件中。同样，Maya也可以导入IGES格式的文件。 如果要求在场景中使用多边形曲面类型，则可以先使用NURBS构建曲面，再执 行【修改】>【转化】>【NURBS到多边形】命令将其转化为多边形模型。 一般通过两种方法制作NURBS模型。一种是在【创建】>【NURBS基本体】 子菜单中选择需要的基本体模型来构建三维模型，如图3.17所示。另一种是先绘 制曲线，然后使用曲线构建三维模型，再通过修改和编辑绘制的曲线来更改曲面的 造型。 图3.17 图3.17 图　3.17 2 创建并编辑NURBS曲线 打开【创建】>【曲线工具】，工具组中列出的是创建曲线的工具，如图3.18所示。 其中【CV曲线工具】使用频率最高，CV曲线是控制点曲线，使用放置的CV控制点 来控制曲线的形态。 如果在正交视图（前视图、顶视图或侧视图）中绘制曲线，曲线将放在对应的视 图平面上。如果在透视视图中绘制曲线，曲线将放在栅格平面上。 绘制CV曲线的基本步骤如下。 （1）选择【CV 曲线工具】。 （2）在视图中单击，以放置CV控制点。第一个点显示为一个小方框，第二个点 显示为“U”代表方向，第三个是实心圆点，放置第四个点的时候会看到绘制的曲线形 状，而在控制点之间的折线是壳线。 （3）若要移除放置的最后一个点，可以按键盘上的Delete键。 （4）按回车键完成CV曲线的绘制，如图3.19所示。 3.18 　　41 　　　图　3.18 　图　3.19 【EP曲线工具】是编辑点曲线工具，与CV曲线不同，EP曲线绘制的点都在曲线 上，如图3.20所示。 3 常用的曲面成形方法 要将二维的曲线转变成三维模型，需要使用一些成形方法来实现，如放样、旋转、 挤出、双轨成形、倒角等，如图3.21所示。 42 　　40 　　　图　3.20 　　图　3.21 1）放样 【放样】命令可以将绘制的曲线作为模型的横截面，在这些截面图形之间生成曲面， 从而生成NURBS曲面。如图3.22所示，先绘制一个圆形，再复制并调整大小，按照 从上到下或者从下到上的顺序依次选择圆形，然后执行【放样】命令，即可生成花瓶模型。 在不删除历史的情况下，调整之前绘制的曲线大小，花瓶曲面模型也会随之改变大小。 43 图　3.22 2）旋转 使用【旋转】成形方法制作一个高脚杯，在前视图中，使用【CV曲线工具】创建 如图3.23（a）所示的高脚杯一半的剖面图，执行【旋转】命令，默认以Y轴为旋转轴 做旋转扫描，即可生成高脚杯模型，如图3.23（c）所示。 44 （a）　　　　　　　　　　　　　　（b）　　　　　　　　　　　　　　　 （c） 图　3.23 3）挤出 使用【挤出】成形可以使曲线沿指定的方向挤出一定的长度，也可以创建一条截 面线和一条路径线，让截面线沿着路径线扫描生成NURBS曲面模型。如图3.24所示， 创建一个圆环，打开【挤出选项】窗口，选中【距离】选项，将【挤出长度】设置为4， 可以沿剖面法线方向挤出一个圆柱体。 45 图　3.24 先创建一个截面圆，再创建一条路径曲线选中圆形，再按住Shift键加选路径线， 打开【挤出选项】窗口，将【样式】设置为【管】，【结果位置】分别选择【在剖面处】 和【在路径处】，效果如图3.25所示。 46 46 图　3.25 4）双轨成形 【双轨成形】是沿着两条轨道路径曲线扫描一条或多条剖面曲线生成曲面的方法， 其中有三种双轨成形工具，如图3.26所示，可以根据曲面的复杂程度来选择使用哪种 工具。【双轨成形】工具要求剖面线和路径线是相交的关系。 【双轨成形1工具】的应用： 需要创建两条路径线和一条剖面曲线。使用【EP曲线工具】在前视图创建一条任 意的曲线，按Ctrl+D快捷键复制一条曲线，切换至顶视图调整两条线的位置。切换至 透视图，再次使用【EP曲线工具】，按住C键激活点捕捉功能，在其中一条路径线的 一端单击以捕捉端点，紧接着切换至左视图，继续绘制曲线，绘制最后一个点的时候 再次打开点捕捉功能，与另一条路径线的端点对齐，如图3.27所示。 47 　　48 　　图　3.26 　　图　3.27 3.8 多边形建模 3.8.1 多边形基本知识 多边形建模是Maya中较为常用的建模方法。多边形由基于顶点、边和面的几何体 组成。多边形建模被广泛用于电影、交互式视频游戏和互联网中动画效果的开发。 多边形是由顶点和连接它们的直线边定义的。多边形的内部区域称为面。顶点、 边和面是多边形的基本组件。可以通过修改点、边、面来编辑多边形，如图3.40 所示。 使用多边形建模时，通常使用三边面或者四边面。Maya也支持使用4条以上的边 创建多边形，但并不常用。 单个多边形通常称为面，面是以3个或更多顶点及其关联的边为边界的区域。将 多个面连接到一起时，就会创建一个面网格，称为多边形网格，使用多边形网格可以 创建多边形模型。多边形网格通常共享各个面之间的公用顶点和边，它们被称为共享 顶点或共享边。多边形模型也可以由多个不连贯的已连接多边形集组成。模型的外部 边称为边界边。图3.41所示是面和多边形模型，以粗线显示的是边界边。 54 　　3.41 　　图　3.40 　　图　3.41 3.8.2 多边形建模方法 1　基本体建模 可用的基本体形状包括球体、立方体、圆柱体、圆锥体、平面和许多其他形状。 可以使用建模工具包中的各种工具分割、挤出、合并或删除来编辑基本体模型上的各 种组件，以修改基本体的形状，得到更加复杂的模型。在实践中创建的很多模型都是 在多边形基本体的基础上完成的。 可以通过【创建】>【多边形基本体】子菜单中的命令，或者单击工具架【多边形 建模】组中的按钮创建多边形基本体，如图3.42所示。 56 图　3.42 创建多边形基本体后，可以在通道盒中设置相应的属性值来改变基本体的大小、 细分数等。图3.43所示是部分基本体的输入属性。 58 图　3.43 2 使用创建自由多边形工具 使用【网格工具】>【创建多边形】工具，可以创建自定义的多边形。在场景视图 中连续单击，至第三个点的时候会出现面，再连续单击，按回车键结束绘制，即可制 作出自由形状的多边形模型。可以修改顶点位置来编辑多边形面，再通过分割或挤出 等操作来构建多边形网格，如图3.44所示。 57 图　3.44 3.8.3 编辑多边形组件及常用操作 1 关于顶点、边和面 按住鼠标右键，可以选择多边形的顶点、边、面等组件进行编辑，如图3.45所示。 59 图　3.45 2 关于法线 法线不是一条真实存在的线，它是垂直于曲线或者曲面的理论上的线。在Maya中， 有面法线和顶点法线之分。面法线用于确定多边形面的方向，顶点法线用来定义两个 多边形面之间的共享边是以软化边显示还是以硬化边显示。 1）面法线 在Maya中所有的多边形都被设置成双面，双向都可以查看多边形模型。用户可以 关闭多边形的双面照明来观察面法线的方向。在渲染的时候，多边形面法线的方向决 定了对象表面如何反射光线，以及对象表面的明暗变化关系。因此一个模型上有统一 的面法线是比较重要的。如图3.46所示，左图是具有一致法线方向的模型，右图中显 示为黑色的面表示法线方向反了，可以选择黑色的面，执行【网格显示】>【反向】命令， 将法线方向翻转过来。有了统一的法线方向，才能在后续渲染中得到正确的结果。 62 图　3.46 2）顶点法线 顶点法线能够确定多边形面之间的可视化柔和度或硬度。与面法线不同的是，顶 点法线不是多边形所固有的，只是用来反映Maya在平滑着色处理模式下如何渲染多边 形，也就是以软化边显示，还是以硬化边显示。顶点法线显示为从顶点投影的线，共 享该顶点的每个面都有一条顶点法线。 特定顶点的法线均指向同一方向时，称为软顶点法线。在平滑着色处理模式下， 面与面之间会出现软化边的效果，如图3.47所示。 顶点法线所指的方向与面相同时，称为硬顶点法线，面与面之间是硬过渡，此时 会出现硬化边的效果，如图3.48所示。 60 　 61 　　　图　3.47 图　3.48 3 挤出操作 使用【挤出】命令可以将现有模型结构向外延展，形成复杂的模型。【挤出】命 令允许挤出顶点、边或面。选择点、边或面之后，执行【挤出】命令，可以通过操作 手柄进行交互操作。挤出点的时候，操作手柄只能移动；挤出边或面的时候，操作手 柄是移动、旋转和缩放的综合手柄，可以同时进行相应的操作。可以通过单击操作手 柄右上角的开关图标，在全局模式和局部模式之间切换。选择两个面，执行【编辑网 格】>【挤出】命令，或者按住Shift键与鼠标右键，在弹出的热盒中选择【挤出】命 令，或者直接单击工具架上的【挤出】按钮，图3.49所示分别为在全局模式和局部 模式下挤出面的结果。 63 图　3.49 4 倒角操作 【倒角】命令会将选定的每条边展开为一个新面，使多边形网格的边成为圆角边。 选择边，按住Shift键与鼠标右键，选择【倒角边】命令。如果选择面，则按住Shift 键与鼠标右键，选择【倒角面】命令。通过调整【分数】值可以改变倒角的大小，调 整【分段】值可以让倒角变成圆角边，如图3.50所示。 【倒角边】命令也可以用于倒角平面上的线，执行命令之后一条线会变成两条线， 在建模的实际操作中经常会用到。如图3.51所示，在立方体上加一条循环边，对其执 行【倒角边】命令，一条边变成了两条边，可以通过调整【分数】【分段】等参数设 置生成边的位置和数量。 64 图　3.50 66 66 图　3.51 5 结合、合并、分离对象操作 【结合】命令可以将两个或多个多边形模型组合为一个多边形对象。【合并】命 令可以将同一个多边形模型中的两个或两个以上的顶点或边合并在一起。【分离】命 令可以将多边形模型内的多边形壳分离为单独的网格。 【合并】命令要求操作对象只能是同一个多边形对象中的顶点或边，也就是在融 合顶点或边之前必须先对模型执行【结合】命令，使之成为一个对象。另外，合并的 对象仅限于边界边，多边形内部的共享边不能进行合并操作。法线方向相反的面的边 不能进行合并。 图3.52所示的人头模型左右对称，通常打开镜像功能只需要创建一半，完成之后 需要将两个模型结合，结合之后，模型衔接处仍然没有形成共享边，打开边界边的显 示，会发现模型衔接处是粗线显示。需要选择中间重合的点，并执行【合并顶点】命令， 此时会发现中间衔接处不再是边界边，成为一个完整的独立模型。 65 图　3.52 6 插入循环边工具 【插入循环边工具】可以沿着多边形模型上的全部或部分环形边来分割这些多边 形面。 按住Shift键与鼠标右键，在左下角可以选择【插入循环边工具】，在多边形面网 格上单击即可添加循环边。也可以打开【插入循环边工具】的选项窗口，设置等距离 添加多条循环边，如图3.53所示。 67 图　3.53 3.9 Maya的轨迹化操作 Maya可以通过轨迹化操作来快速选择并执行命令，而不用等命令出 现，但需要记住命令的位置，在命令所在的位置拖动鼠标。通常需要键 盘按键与按住鼠标右键快速拖动鼠标相配合来选择并执行命令。多边形 建模中常用的轨迹化快捷操作如下： （1）在【对象模式】下，按住鼠标右键，向下快速拖动，可切换至【面】模式。 （2）在【对象模式】下，按住鼠标右键，向左快速拖动，可切换至【顶点】模式。 （3）在【对象模式】下，按住鼠标右键，向上快速拖动，可切换至【边】模式。 （4）在点、线、面等其他模式下，按住鼠标右键，向右上方快速滑动，可切换至【对 象模式】。 （5）在【对象模式】下，按住Shift键与鼠标右键，向左快速拖动，可执行【多切割】 命令。 （6）在【对象模式】下，按住Shift键与鼠标右键，向右快速拖动，可执行【附 加到多边形工具】命令。 （7）在【对象模式】下，按住Shift键与鼠标右键，向左下方快速拖动，可执行【插 入循环边工具】。 （8）在【面】模式下选择面，按住Shift键与鼠标右键，向下快速拖动，可执行【挤 出面】命令。 （9）在【边】模式下选择边，按住Shift键与鼠标右键，向左下方快速拖动，可执行 【删除边】命令。 （10）在【边】模式下选择边，按住Shift键与鼠标右键，向右快速拖动，可执行【倒 角边】命令。 （11）在【边】模式下选择边，按住Shift键与鼠标右键，向下快速拖动，可执行【挤 出边】命令。 图　3.54 （12）在【边】模式下选择边，按住Ctrl键与鼠标右键，快速拖动出小于号形状 的轨迹，可执行【环形边工具】>【到环形 边并分割】命令。如图3.54所示，执行【到 环形边并分割】命令的轨迹是小于号，要想 快捷执行该命令，只需配合功能键和鼠标拖 出小于号的轨迹即可，而不用等命令弹出。 除了以上操作，还有其他快捷操作， 读者可以在平时的学习与工作中逐渐发掘并 积累。 3.10 要 点 总 结 本章讲解了Maya软件的基本操作方法，读者要掌握Maya的文件管理方法，掌 握选择、变换、复制、显示、隐藏、对齐、捕捉、布尔运算等命令的基本操作方法， 要理解NURBS建模和多边形建模的特点，在项目实践中能够选择合理的建模方法。 Maya支持轨迹化操作，读者要领会轨迹化操作的精髓，这样可以大大提高制作项目的 效率。本章只介绍了软件的基本操作和常用命令，关于命令更加详细的使用方法，后 面的项目实战章节中会有具体的讲解和应用。