Mesh 数据是怎么组成的 ？
译: ChatGPT-3.5 Xiemh 图：Xiemh
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原文为Maya官方文档中的一个小节
地址:
https://help.autodesk.com/view/MAYAUL/2024/CHS/?guid=Maya_SDK_Polygon_API_How_polygons_are_handled_html
B站只发布一次，后续对文档的修正全部更新于GitHUB。原文为MD文件，本文本未做精https://github.com/FutureQuietRain/HelpDocumentation/blob/main/documentation/how_to_construction_a_mesh.md
翻译描述可能并不准确，并且也可能存在错漏。本文中部分将Vertices 写作 Vertex 它们是同一个东西。
一切以原始文档为准。
多边形 (polygon) 在Maya内部是如何处理的
多边形 (polygon) mesh 是由基本数据结构的组件(面、边、顶点)组成的。 这个数据结构被封装在一个多边形 (polygon) mesh 节点中， 以保证在 Maya 的核心构架--依赖关系图 中提供结构。这些概念对于在Maya中操作和与多边形交互至关重要。
译者注： 这节是废话，无法理解可以不看
多边形 (polygon) 的组件
多边形网格(polygon mesh)由三种基本组件组成：
1. 顶点 (Vertices)
2. 边 (Edges)
3. 面 (Faces)
除了这三个基本的多边形组件外，还有两个额外的组件，同样在理解如何在 Maya 中处理多边形(polygon)时非常重要：
1. 面-顶点 (Face-Vertices)
2. UV坐标 (UVs)
顶点 (Vertices)
多边形网格(polygon mesh)的顶点(Vertices)存储在一个简单的3D浮点点数组中，每个点都有基于数组中给定索引的顶点ID。后续讲到的边和面都基于此数组。
译者注： 这里的 X Y Z 就是每个顶点的 X Y Z 轴的坐标。可以理解为这样的概念：
边 (Edges)
多边形网格(polygon mesh)的边(Edges)也存储在一个数组中(边数组 Edge array)。边数组中的每条边都由两个整数组成，这个整数就是顶点(Vertex)的编号(ID)。第一个整数(Vertex ID)表示边的起始顶点，而第二个整数(Vertex ID)表示边的结束顶点。这为边提供了顶点组合、方向和边ID(由边数组的索引表示)。
译者注： 值得注意的是使用数组记录边的起始点到结束点，不仅描述的边的形状位置，还描述的边的方向。这很重要
可以理解为这样的概念：
面 (Faces)
多边形网格(polygon mesh)的面(Face)存储在一个整数数组中。每个面由一系列整数序列描述，序列内部的每个整数都是一条边的ID。第一个边序列描述面的外边界，任何后续序列表示面中可能存在孔洞。我们用内部标记来记录每个面所有序列的开始和结束，这便是面的描述。
译者注：这里的图例和原文档中的图例略有不同，为了更好的理解这里的概念，我重新设计了这张图例。
可能和官方文档想要表述的不完全相符，但是有利于理解概念。图中所显示的面的组成在工作中是需要极力避免的，因为这会带来一些问题，这种结构在Maya中可以正常实现，但是在其他DCC软件中可能并不行，而且大多数数据交换格式都不支持这种模型结构的承载。请确保你的面内部孔洞和外部边界的边是相连的。大多数据交换格式在储存模型时只储存面的顶点顺序。
这里介绍另外一种更加通用的记录面数据的一种方法，使用一个整数数组， 数组内的每一个单元全部由顶点(Vertex)构成。顶点的顺序决定了面的结构，这种结构不支持凭空在面中打孔的操作。
面偏移和索引数组补充了面数组。该数组保存了面数组中每个面描述的起始位置。由于每个面可以由多个边序列以及多个顶点序列组成，因此遍历数组以查找每个面的开头可能是比较麻烦的事情。这个面索引数组提供了快速访问有关每个面的信息的方法。我们将面ID作为面偏移数组的引索ID。除了标记每个面的开始的元素之外，还会在面索引数组的末尾附加一个元素，以标记面列表中的最后一个索引。这个最后的索引数字允许您快速访问每个面的顺序(面中的边数/顶点数)。
译者注：这里的图例和原文档中的图例略有不同，为了更好的理解这里的概念，我重新设计了这张图例。正如上方两个小节所说的。边Offset 实际上是一个引索，可以快速的知道指定的面(ID)所构成的顶点有哪些。这个对于几何计算是非常重要的。
图中，ID 为 0 的面偏移(Offset)值为0，此时需要查询它的顶点数量以及顶点组成。根据下一个面 ID + 1 的引索值可知该面的顶点查询的Index范围是 0 - 3 ， 顶点数为 4 个。 并且是由 0， 1， 3， 2 组成的。 这样如果这个模型面数非常大的话，就不需要遍历一整个模型了。
面-顶点 (Face-Vertices)
在面相邻的情况下，面经常会共用顶点。有时我们会需要将数据关联到特定面的特定顶点，同时将该特定顶点与共享它的任何面区分开来。这些称为 面-顶点(Face-Vertices)。
面-顶点(Face-Vertices) 是一种多边形的概念性组件，其概念可以使用于 —例如— 每个顶点的颜色或者UV坐标。面-顶点(Face-Vertices) 由现有的数据结构表示——面数组和面索引数组。每个面-顶点(Face-Vertices)与特定的面ID和顶点ID相关联。您可以使用面ID在面数组中找到偏移量，然后通过使用每个边的起始顶点在边循环中搜索给定的顶点ID。请注意，每个面中的每个顶点ID都是给定面-顶点(Face-Vertices)的唯一索引——面-顶点(Face-Vertices)索引。共享的顶点ID在面数组中会多次出现，在共享该顶点的每个面描述中都会出现一次。
现在假设我们将其用于UV坐标
在上面的插图中，左图描绘了一个由四个面组成的多边形平面的拓扑结构，而右图展示了该四个面多边形平面的面顶点视图。在面顶点视图中，每个面都是分开的，保持着自己独立的顶点。每个独立的顶点都使用相对于每个面的顶点索引进行标记（即从0到3）。每个面顶点与一个UV相关联。然而，这并不保证每个面顶点都有唯一的UV。默认情况下，对于代表共享顶点的面顶点，比如左图中的顶点4，每个面顶点与相同的UV相关联，因此共享一个UV。将UV进行“分割”会为每个共享顶点的面顶点提供一个唯一的UV ID。
译者注：这里的图例和原文档中的图例略有不同，为了更好的理解这里的概念，我重新设计了这张图例。Face-Vertex 实际上应该是一种抽象的概念。
可以理解为一种模板概念，在MAYA中UV和顶点着色均使用了这个概念来安排数据。图中的 UV ID 并不代表了真实情况下的 UV ID 排列方式，这里只是便于理解。
UV坐标 (UVs)
UV坐标在很大程度上依赖于面-顶点(Face-Vertices)的概念。UV坐标对应于一个二维平面，用于将纹理映射到多边形表面上。纹理映射是逐个面进行的。因此，为了允许每个面具有自己的一组映射坐标，UV坐标是基于面-顶点(Face-Vertices)的。在Maya中，保存UV坐标的结构由两个数组组成：
1. 一个UV索引数组，它使用与面数组完全相同的索引（可以视为 面-顶点(Face-Vertices) 数组）。
2. 一个UV数组，它保存由 UV ID 索引的UV点列表。
第一个数组将每个面顶点与特定的 UV ID 关联起来，如果面顶点所属的面没有进行映射，则不进行关联。每个 UV ID 对应于 UV 列表中的一个索引，该索引保存了 UV 在 UV 空间中所处的二维坐标（U和V浮点值）。
译者注：这里的图例和原文档中的图例略有不同，为了更好的理解这里的概念，我重新设计了这张图例。正如上方两个小节所说的。一个顶点实际上由于被多个面共享，所以实际上在拆分UV时，是可以拆分为多个UV点的，图中就演示了这个现象 点1 由于被两个面共享。所以在将这两个面的UV拆分时， 可以拆分为两个UV点
如这个图所示：UV 点 3 的顶点由 两个面共享， 但是，由于这两个面没有拆分，所以 UV 点 3 也还是由这两个面共享。 UV 点 7 和 9 实际拥有同一个 顶点，但是这里我们将UV经行了拆分。 所以分配了 新的 UV ID 给它们。
## Mesh结构总结
mesh 的基本数据上可由以下的代码获取
