Modo

**modo** 是一款進階多邊形細分曲面，建模、雕刻、3D 繪畫、動畫與彩現的綜合性 3D 軟體。最初由「Luxology, LLC」設計，目前為合併後的公司「Foundry」設計並維護。該軟體具備許多進階技術，諸如 N-gons（允許存在邊數為任意邊的多邊形），多層次的 3D 繪畫與邊權重工具，可以執行在蘋果的 Mac OS X 與微軟的 Microsoft Windows 以及 Linux 操作平台。

## 歷史

modo 來自於原 Lightwave 3D 的核心開發團隊，他們離開 NewTek 後成立的公司就是 Luxology，初始總部位於美國加利福尼亞州北部城市聖馬蒂奧（San Mateo, California），後於 2009 年 9 月 16 日移至山景城（Mountain View, California）。

* 2001 年，隸屬 NewTek 公司 Lightwave 的核心工程師們決心要徹底重寫該軟體的工作流程與技術層，這與 NetTek 進階主管層發生了嚴重分歧，並最終導致了時任公司副總、三維軟體部門領導者的 Brad Peebler，離開 NewTek 公司並組建成立 Luxology，和他一起的還有 Allen Hastings 與 Stuart Ferguson，均為 Lightwave 軟體的核心研發工程師。
* 經過了三年多時間的研發工作，Luxology 成功完成了新一代三維軟體的技術層，這就是 NEXUS，而 modo 正是 NEXUS 的前端應用軟體。modo 首次亮相於 SIGGRAPH 電腦圖形專業組織 2004 年會，並於該年度 9 月發行了第一個版本。2005 年 4 月，業界許多頂級視覺特效工作室宣布將 modo 整合到他們的生產流程中，包括 Digital Domain，Pixar、id Software、Eden FX、Studio ArtFX、The Embassy Visual Effects、Naked Sky Entertainment，Spinoff Studios。
* 在 Siggraph 2005 年大會上，modo 201 被首次披露。Luxology 在 modo201 中引入了業界最前沿的 3D 繪畫技術（類似於 ZBrush、BodyPaint 3D），擁有多層材質混合技術，並加入了如之前 Lightwave 中所見，但要更加出眾的彩現技術，包括：基於物理特性的及時彩現系統，真實的光學效果，各向異性的漫反射與彩現物體副本等功能。2006 年 5 月 24 日，modo201 如期發布並提供了許多超越之前版本的進階功能。
* modo201 贏得了 Apple Design Awards 蘋果 2006 年度的最佳圖形應用軟體獎。在 2006 年 10 月，modo 又贏得了英國蘋果使用者雜誌（MacUser UK magazine）的最佳三維動畫軟體獎。2007 年 1 月，modo 贏得了遊戲開發者前沿大會（Game Developer Frontline Award）頒發的最佳藝術工具獎。
* modo202 於 2006 年 8 月 1 日發布。202 提供了更加快速的彩現與一些新的工具（例如厚度工具）。同時加入了 30 天試用版以供更多人有所選擇。
* 在 2007 年 3 月，Luxology 宣布了 modo203 並為之前的 20X 使用者免費升級，它包含了新的 UV 編輯工具，更快速的彩現與新的 dxf 檔案轉換外掛程式。
* modo301 於 2007 年 9 月 10 日發布，增加了動畫與雕刻工具組。動畫工具包含有可調整的相機、燈光、變形控制與可被引入的 mdd 幾何模型驅動。雕刻功能可以作用於模型，也可作用於向量置換貼圖，更可以將二者合成。
* 2008 年 4 月 3 日，modo302 發行，包含有一些新的工具，更佳的彩現與動畫功能以及新的地理日光與物理天空系統，同樣的也對於之前的 301 使用者免費升級。此後，Luxology 又向 302 使用者提供了免費的外掛程式，用於 Google 的 SketchUp6 的 skp 格式檔案轉換，以及用於犀牛（Rhinoceros 3D）或是 Moi 的 3DM 格式檔案的轉換。
* 2009 年 6 月 18 日，modo401 問世（版本號 31381）。modo401 增加了毛 / 發建模彩現、體積光、物件 / 彩現複製器 replicators、焦散等諸多新特性；提供了新型的即時彩現預覽引擎；還包含全面增強的動畫模組：管理 / 繫結物件，自訂通道約束等功能。除此之外，modo401 建立起一套基於 preset 的全面的整合資料系統，用以加快工作流程。
* 2009 年 7 月 24 日，modo401 sp1 出生（版本號 31886）。因為僅修復 bug 沒有新功能，所以這也是 luxology 首次公開以 sp 形式來更新版本；接下來的 10 月 6 日，modo401 sp2 釋出（版本號 32834）;10 月 21 日，修正相機錯誤的 modo401 sp2（版本號 33252）出爐，進一步提高了軟體的穩定性。
* 2010 年 11 月 16 日，modo 501 發布，同時引入的新功能包括 Pixar Subdivision Surfaces, 繫結用方案視圖以及首次 Mac 平台的 64 位元軟體版本。
* 2012 年 2 月 29 日，modo601 發布，這一版本增加了更多角色動畫相關的工具，且整合了動力學類比功能，提供了重拓撲建模工具，增加了較為完整的體積彩現特性。
* 2013 年 3 月 25 日，modo701 發布，modo 首次引入了完整的粒子模組，結合改進的動力學，成為 VFX 領域的常用建模工具。與此同時，細分曲面專用的布林運算模組 Meshfusion（網格融合）作為第二方外掛程式推出。並提供了新型多重解析度細分曲面雕刻模式。
* 2014 年 4 月 25 日，modo801 發布，這是在 Luxology 與 The Foundry 公司合併後共同開發的一版，配合其他產品線，對色彩管理進行了完整升級，對接 NUKE；對多象限 UV 功能提供了完整支援，對接 Mari；並提供了新型節點化材質著色工作流程。
* 2015 年 5 月 27 日，modo901 發布，初步完整地整合了 meshfusion 這個細分曲面用的布林運算模組，成為內建功能。MODO 在這一版全面改進了其彩現器功能。其離線彩現器，全面採用迪斯尼發布的標準 GTR 物理彩現模型，基於標準 PBS（基於物理的彩現著色），引入併兼容遊戲開發領域兩大著色器（虛幻引擎、Unity 引擎），極大拓展了遊戲開發領域的配套功能；其即時彩現器由 modo 和 mari 兩個產品團隊合作共同開發，形成了 CPU 計算，GPU 輔助採樣的新型 RT 彩現引擎。同時，901 在原有的視圖模式基礎上，將傳統的進階 OpenGL 視圖正式改為預設視圖 DVP，並提供了由 GPU 加速的進階視圖 AVP，支援遊戲引擎標準的即時彩現特性，也為遊戲開發領域的視覺工作提供了方便。
* 2016 年 4 月 6 日，modo10.0v1 發布，MODO 開啟了一個全新階段的開發，全面開闢新的參數化程式建模模式 Mesh Ops，將傳統的直接建模經驗帶入新的程序化建模領域，並對 meshfusion 等傳統模組完成格式修改與整合。
* 2017 年 4 月 15 日，modo11.0v1 發布，MODO 聚焦於參數化程式建模的大量拓展，同時開始重整代碼，強調開箱即用的體驗，從這一版開始，官方施行一年多更的方案，更多新功能、更多拓展的更新將會隨著開發陸續更新而不再等待大版本號更新推出，此舉意味著對訂閱使用者持之以恆的開發支援。
* 2018 年 3 月 27 日，modo12.0v1 發布，MODO 在繼續參數程式建模的開發同時，全面重整介面開發流程，並成為 VR 領域的建模利器。
* 2019 年 3 月 26 日，modo13.0v1 發布，MODO 完成了第一階段的參數化程式建模基礎工作，且對傳統工具、介面進行了全面整理，更加聚焦於建模工作，並使得作為工作平台的穩定性獲得極大提升。
* 2020 年 3 月 17 日，modo14.0v1 發布，MODO 進入核心技術更新最後階段，除了對常用工具的提升，改良並新增了建模命令的相關演算法；參數化程式建模繼續深入 UV 對映領域，令動畫與視口效能獲得顯著提升；添加相機標記畫筆利於廣泛協同運作，簡化 PBR 紋理流程，初步納入 USD 工作流程。
* 2021 年 3 月 16 日，modo15.0v1 發布，MODO 採用全新 Nexus2000 核心。作為底層技術更新後的第一年，開始對傳統操作邏輯進行重大提升式更新。包括全新的網格融合流程，OmniHaul 方式的快捷命令互動，讓建模與變形動畫控制體驗更加統一，且顯著提升互動效率；曲線與集合體迎來各自的布林演算法，在參數化程式領域極大簡化了步驟和效率；全面引入幾何複雜度代理與延遲變形系統，克服了效能瓶頸。
* 2022 年 4 月 27 日，modo16.0v1 發布，MODO 在改良程式建模與網格融合的同時，全面增強著色彩現相關功能，並將初步完成混合彩現架構中的 GPU 硬體著色部分。

modo 問世以來，被應用在很多著名的影視作品，例如小銀幕上 HBO 巨作 Roma，大銀幕上的《絕密飛行》Stealth，《別惹螞蟻》Ant Bully，《機器人瓦里》Wall-E 以及新片 UP；也包含有很多遊戲作品，例如 Sega 的新作《戰斧》Golden Axe，瑞典開發商 Massive Entertainment 的《衝突世界》world in conflict，以及 id Software 的力作 Rage 及其後續的一系列《毀滅戰士》系列。

如今的 modo，已經是美國電影工業內各大廠的概念設計環節、預製片流程標準模型資產生產的三維模型創作核心軟體，從《星球大戰》到《沙丘》；從《蜘蛛俠：平行宇宙》到《心靈奇旅》，無論是任何風格題材專案，在不同 VFX 視覺特效工作室中，MODO 都已成長為大型專案建模環節的實際標準之一。

與此同時，MODO 因其整合統一高效的特徵，在全球遊戲行業第一線專案中繼續擴大影響力，為無數一流專案中的資深藝術家服務，是進階藝術家保持「高質與高量」的生產力利器，MODO 10 代之後引入的程式建模系統，更是將批次建模效率推向極致 —— 可用於海量的原創模型資產。

* 例如 Valve 劃時代的虛擬實境 (VR) 作品《半衰期：愛莉克斯》，無論原創還是掃描建模流程均可在 MODO 中完成規格統一的成果；
* Gearbox 軟體旗下內容宏大、海量、充滿無數創意趣味內容的《無主之地》系列。當然，在與貝塞斯達軟體公司同集團下各一線大作都少不了 MODO 的身影。

MODO 不止用於大型遊戲工作室的大型專案，對於人數和成本規模有限的小型工作室，MODO 因其效率提升帶來的競爭優勢和價值提升，比大型工作室來得更加明顯。

* 瑞典獨立小廠霧影工作室從成立以來各場景舞台關卡用模型資產均由 MODO 建造管理，包括其全球大獲成功的 TGA 年度遊戲《雙人成行》系列；
* 同樣瑞典更小的 Neon Giant 全公司僅憑 11 人完成《上行戰場》數量龐大到驚人的原創模型材質紋理資產，其美術品質與細節數量，遠超同期世界級大廠產品。
* 從小型開發者逐漸成長為大型上市開發 / 發行商的波蘭開發商 CDPR，其野心之作《Cyberpunk 2077》系列中的部分重要角色、典藏武器及部分載具，也離不開 MODO 資深藝術家優質高效的創作。

—— 以上這些成功的專案實踐一再證明，MODO 總能為藝術家帶來更高的生產效率與品質，相比同專案內使用其他工具的創作者有著肉眼可見的巨幅提升。

 

## 工作流程

modo 的工作流程迥異於目前絕大多數三維軟體，他的基本設計原則是簡明、靈活、清晰、直觀。不同於 Maya 或是 3ds Max 那種需要學習並面對大量的邊欄工具與參數的主流軟體，modo 藝術家們往往會奇異的使用更加小巧的工具進行組合，例如將工具命令（Tool）、動作中心（Action Center）、應用範圍（Falloff）、捕捉（Snap）等進行疊合，形成高度變化而靈活的獨創工具（Tool Pipe）。與此特徵相適應的，就是 modo 可以高度自訂所有的介面 UI，所有的快速鍵，並允許高度自由的組合，以便適應使用者的工作習慣。

### 動作中心 Action Center

modo 允許一位藝術家做出選擇：可以選取一個工具並確定「樞軸點」（pivot point）再編輯；也可以直接執行動作命令，隨時通過任意的一個點擊即可變化動作命令的中心。因此，modo 避免了讓藝術家總要不時地分離「確定作用點」模式的煩惱。不僅如此，藝術家們可以通過作用中心（Center）與軸向（Axis）兩種方式的分解與組合，進一步依據選擇集 / 元素自身的特徵進行順心而精確的操作。

### 應用範圍衰減

任何工具均可以與自訂的應用範圍進行組合。應用範圍 Falloff 定義了編輯命令的影響與力度。例如將放射狀（Radial）和尺寸縮放工具一起使用，範圍 Falloff 定義到中心，那麼幾何體在中心的部分很可能更趨近於球形，而在 Radial 以外的部分卻沒什麼影響。又例如使用線性（Linear）的作用下，命令工具會根據範圍 Falloff 定義而呈現漸變性質的影響效果，諸如此類不勝列舉。

試想一種情況，假設在一個 8X8 的方形平面，如果要將其編輯成一座山，Maya 使用者需要用專門的凸起工具或是軟編輯命令來逐一升起多邊形的中心，不斷地調節其與周邊點的關係已達到更自然的過渡。而一位 modo 藝術家僅需要使用最基礎的移動工具，配合一個放射狀（Radial）的範圍 Falloff，就可以順利完成不同升起率之間的自然過渡。在此，modo 更強調基本工具的頻繁使用，這就意味著只記憶更少量的選擇工具與命令工具，組合替代了無數「專用的工具」，以避免使用者不斷陷入到「工具命令的紛繁記憶」中。這種方式甚至可以應付很多突發 / 獨特的 3D 創作需要，在面臨特殊問題時，無需專門工具即可高效率而具創造性地解決某些技術難題。

## 三維繪畫

modo 允許藝術家直接在三維物體上或是其代理物體上的進行表面繪畫。繪畫系統也由多種工具組合而成，例如噴筆（Airbrush）、克隆筆刷（Clone）、塗抹（Smudge）、模糊筆刷（Blur）等，也可以進一步訂製各種筆刷形狀（例如，軟邊、硬邊或是程式紋理等等）。最近的版本還加入了墨 ink 的功能 —— 最有趣的當屬以圖片作為墨 —— 意味著你可以將圖片直接劃到 3d 模型上。並且完全支援壓感筆繪畫。繪畫的成果可以存成像素圖片並直接加入到 modo 的彩現所用的 Shader Tree（明暗器樹）中。因此，你可以直接畫一個貼圖將其定義為凹凸紋理（Bump），並在工作視圖中即時看到其效果。

## 彩現

modo 的彩現器充分支援多核心多執行緒，並且其彩現效率會隨著核心 / 執行緒數量以近乎直線的比率提升。這就是說 modo 可以充分利用更多執行緒 / 核心的計算資源進行近似於效率「翻倍」的彩現工作。modo 可以提供區域網路內多達 50 台電腦的連線節點式彩現（每個節點可預設直接支援 32 個彩現模組），這一切僅僅需要一個標準單機版授權的 modo，無需購置其他的模組。

對於一個複雜的場景，無論使用多麼快速的機器，使用者都必須長時間的反覆調整以達到最理想效果。於是，modo 在預設彩現器以外還提供了一個互動式的及時彩現預覽器。目前版本該預覽器同樣支援多核心。與預設彩現器相比，預覽器儘管會犧牲一些細節的精確，但是仍然能提供相當出色而真實的精度以供除錯使用，其效果遠超出了以往的 3d 軟體中那些昂貴的專用硬體明暗器。使用者可以自訂預覽面板，與其他的 UI 組合使用，既可以控制預覽器是否在背景狀態下繼續提高預覽精度，又可以在編輯模型的前後暫停 / 重新啟動。這就意味著你可以在最短的時間內對整個場景進行完整的預覽與調整，大大提升工作效率。

modo 的材質組織，是極為獨特的基於樹狀的明暗器結構 Shader Tree，如同 Photoshop 那樣的層級式，而非其他彩現器越來越普遍採用的節點式。在很多常用的參數上僅一個材質 material 即可完成，而附加的程式材質或貼圖可以作為特定的效果圖層相互混合相互影響。從而在很多時候能大大簡化材質面板的操作介面與操作元素，有利於使用者的理解、管理、比較與移植。

## 典型特性

* Photo-realistic renderer 強大的相片級彩現工具
* N-gon modeling and rendering（允許大於四邊的多邊形出現）
* Tool Pipe for creating customized tools 疊合式工具允許創造出自訂命令
* Edges and Edge Weighting 邊權重工具
* Macros 宏指令
* Scripting（Perl, Python, LUA）命令指令碼支援 Perl、Python 與 LUA 語言
* Customizable User Interface 自訂使用者介面
* Extensive file input and output including X3D file export 多種多邊形資料檔案格式的輸出與輸入

### 建模工具特性

* Mesh Instancing 物體副本
* Mesh Paint Tool 物體繪畫工具
* Solid Sketch 實體手繪
* Edge Slide 邊滑移
* Polygon Reduction Tool 多邊形減面工具
* Reference Layers 參考層
* Sketch Bevel 手繪凸起體
* Loop Slice 環切割
* Flex tool（for mesh posing）柔性編輯工具（用於物體姿態）
* Morph Tool 變形工具
* N-Gon SDS 超多邊形細分曲面
* 1-Click Macro Recording 一鍵式宏命令錄製
* LUA, Python and/or Perl; Scripting Engines 指令碼引擎可使用 LUA\Perl\Python 三種語言
* Bridge Tool 橋接工具
* High-Speed OpenGL Navigation 高速 OpenGL 編輯介面
* Extensive Falloff System Including Path and Lasso 廣泛的作用範圍系統，包含有路徑與索套
* Complete Input Remapping of Mouse and Keyboard 完全自訂鍵盤滑鼠操作
* Smooth UV Interpolation on SDS Meshes 在細分曲面模型上插值平滑 UV
* Integrated Learning System 完整的學習系統
* Tool Pipe – Enabling new levels of control on falloff and tool customization 高度自訂的疊合工具組

### 雕刻工具特性

* Mesh-based sculpting 基於模型面的多邊形雕刻
* Image-based sculpting 基於貼圖的 SDS 細分曲面雕刻
* Multi-Resolution sculpting 基於多邊形細分曲面的曲面雕刻並支援雕刻圖層功能
* Push tool 推工具
* Smooth tool 平滑工具
* Carve tool 切割工具
* Flatten tool 平整工具
* Fold tool 夾形波紋工具
* Inflate tool 膨脹工具
* Smudge tool 塗抹工具
* Move tool 移動工具
* Tangent Pinch tool/Center Pinch tool 掐緊工具 / 中心縮緊工具
* Spin tool 旋壓工具
* Emboss tool 浮凸工具
* Image ink（sculpt with image）圖片墨跡（用圖片雕刻）
* Brushes and brush editor/browser 筆刷編輯與瀏覽器
* Attenuate Tool 稀薄工具（專用於減弱貼圖雕刻的細節）
* Spline-based strokes are supported 支援線性畫筆

### 繪圖與紋理工具特性

* Advanced Procedural Textures 進階程式紋理
* Control micropolygon tessellation via any one or combination of multiple texture layers 可控多層材質混合下的的微面鑲嵌
* Real-Time Bump Map Painting 即時凹凸貼圖繪畫
* Procedural Painting 程式紋理繪畫
* Parametric ink leverages 3D data to modulate attributes 參數墨繪畫可微調三維特徵
* Control painting tools with modeling falloffs 建模常用的作用範圍同樣可以配合控制繪畫工具
* Jitter Nozzle 抖動繪畫
* Image Based Brushes and Inks 基於圖片的筆刷與墨
* Shader tree 樹狀結構明暗器

### 動畫工具特性

* Animate virtually any item's properties（geometry, camera, lights）可對任何物體（幾何體 \ 相機 \ 燈光）的屬性編制動畫
* Graph editor with animation curve manipulation 曲線變換式動畫圖表
* Auto key option 自動關鍵影格
* Time system can be frames, seconds, SMPTE or film code 時間系統可設定為影格 \ 秒 \ 同步碼或是影片代碼
* Morph target animation 以變形狀態作為目標關鍵影格的過渡動畫
* Reads MDD files from other animation systems 從其他動畫系統讀入模型變化驅動
* Track View 物體屬性軌道式瀏覽表

### 彩現工具特性

* Global Illumination 全域照明
* Physical Sun and Sky 物理天空與地理日光
* Advanced Procedural Textures 進階程式參數化材質
* Control micropolygon tessellation via any one or combination of multiple texture layers 控制微多邊形的多層混合鑲嵌
* Control painting tools with modeling falloffs 建模流程中的 Falloff 也可用於繪畫工具
* Displacement Rendering 置換彩現
* Interactive Renderer Preview 互動式彩現預覽器
* Orthographic Rendering 投影圖彩現（無透視變形）
* IEEE Floating Point Accuracy 高精度浮點
* Transparency（can vary with Absorption Distance）透明材質
* Subsurface scattering 次表面散射
* Anisotropic Blurred Reflections 各向異性模糊反射
* Instance Rendering 代理彩現
* Render Baking to Color and Normal Maps 烘培貼圖生成色彩與法線
* True Lens Distortion 真實的光學變形
* Physically Based Shading Model 基於物理的彩現
* Fresnel effects 偏移效果
* Motion Blur 動作模糊
* Bloom 眩光 / 霓虹燈
* Depth of Field 景深
* Fully threaded（up to 32 threads per machine）完整的多執行緒 / 核心支援，單台電腦節點為 32 核心 / 執行緒，支援聯網彩現（只需一台授權，其他僅為彩現副機）。
* IES（photometric）light support 標準光域網 IES 支援
* Walkthrough mode provides steady GI solution over range of frames 漫遊模式可預存所有的全域照明供每一楨使用
* Network Rendering on up to 50 systems（no limit on number of cores）網路彩現支援 50 台節點（沒有核心數限制）
* Numerous render outputs 多種彩現輸出格式

## 外部連結

* 公司官方首頁（英語）- 最強大的專家社群與最熱情的使用者交流互動，提供第一手官方意見指導
* 日本 modo 代理官方首頁（日文）（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）- 美國以外最好的 modo 首頁，使用者群強大
* 最全的 modo 資源主站（英語）- 官方認證最權威也是最全的 modo 的周邊應用資源站
* 官方特約 Cgsociety 論壇（英語）（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）- 第一時間與業界同行切磋的論壇
* 西班牙 modo 教程（西班牙語）（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）- 適合初學者的學習資源
* 建築視覺化 modo 應用論壇（英語）（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）- 行業應用專門論壇
* id software 美術總監 Seneca 的 modo 指令碼（英語）- 資深專家的無私奉獻
* modonize 討論區和資源支援（英語）- 豐富的教程與指令碼資源
* modomojo 資源（英語）- 適合於理論學習
* modo 指令碼編寫命令線上手冊（英語）- 高階應用學習手冊
* modo 應用專家 Greg Leuenberger 線上提供的 modo103 與 202 初級教程（英語）- 資深專家的無私奉獻
* 日本使用者對 modo 大量深入研究範例 (日文)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）